基于电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析

基于电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析

王景哲  丁晓宇

内蒙古能源发电新丰热电有限公司

 摘要：近些年来，伴随我国电厂发展规模的不断加大，热能动力锅炉的应用范围越来越广泛，在电厂当中，通过合理应用热能动力锅炉，不但能够提升燃料的燃烧效率，而且有效降低了燃烧完毕污染物的排放量，为人们提供更加干净、整洁的居住环境。物质燃烧的三个条件分别是可燃物、燃点与氧气，电厂中的热能动力锅炉属于一种比较先进的能量转换设备，通过向其内部输入一定量的化学能与电能，能够在短时间转换成热能。因此，本文简单介绍了电厂热能动力锅炉，对电厂电能动力锅炉的燃料和燃烧进行分析，并对提升燃烧效率的措施进行研究，以供大家参考。

        关键词：电厂；热能动力锅炉；燃烧技术

1、电厂热能动力锅炉的燃烧方式

        1.1气体燃料燃烧

        气体燃料燃烧会喷射出大量火焰，在这一过程中，相关人员应将气体燃料和空气进行融合，实现预期的燃烧目标。但火焰燃烧长度会有所增加，在烧嘴等因素的影响下，气体燃烧不能接触空气，而在火焰喷射的情况下，其他部分燃烧会与空气进行接触，这就使得火焰燃烧效果不断增强。除此之外，空气具有很强的助燃性，但火焰长度不够，其他部分的燃烧和气体结合，会加快火焰喷射速度，无法及时对火焰形状和结构特性进行观测。

        1.2固体燃料燃烧

        固体燃料指的是很少甚至不会挥发或者在受热条件下而被分解的燃料，比如煤。该类型燃料的特点，就是充分与氧气接触的情况下，受一定条件作用，其产生的氧化反应比较剧烈。在燃烧的过程中，会在燃料的表面产生二氧化碳，受一定作用条件影响，其中部分二氧化碳会与碳发生反应，进而生成一氧化碳，其原因就在于固体燃料的熔点相对较低，可能在燃烧中未燃烧便已熔化，其形态也会转变为液态，在温度持续升高下会成为气态。而气态物质在与燃料反应下，会生成一氧化碳，气态的一氧化碳可燃但易挥散，会出现燃烧不充分的问题，且会伴随产生有害气体[1]。

        1.3热能动力锅炉燃料燃烧特点

        燃料在燃烧的时候会包括两个阶段，即着火阶段和燃烧阶段。燃料由慢慢氧化逐渐转化成为剧烈氧化反应的一瞬间称为着火，燃料的剧烈氧化反应称为是燃烧。要想实现稳定燃烧，就要使燃料达到着火的最佳温度。空气与气体燃料实现充分混合以后，只有气体燃料的比例达到一定程度以后，气体燃料才能着火，燃料着火所需要满足的程度就是火浓度极限，也称为火浓度范围。燃烧产物与空气的扩散速度影响着碳氧化速度，可燃物燃烧需要满足以下两个条件:拥有充足的氧气和氧气与可燃物充分接触。

        气体燃料燃烧主要包括3种形式，即无火焰式燃烧、短火焰式燃烧和长火焰式燃烧。长火焰式燃烧也叫扩散式燃烧，烧嘴中空气与燃料没有混合，借助扩散作用使燃料喷出以后与空气充分混合，燃烧时火焰比较长。短火焰式燃烧是指烧嘴中的部分空气与燃料实现混合，燃料喷出以后有一部分出现燃烧，另一部在喷出后与空气混合实现燃烧，燃烧时火焰比较短。无火焰式燃烧是指空气和燃料在烧嘴中或者是在进入烧嘴前已经混合在一起，喷出时迅速燃烧起来，基本没有火焰出现[2]。

 固体燃烧主要包括冒烟燃烧、蒸发燃烧和表面燃烧等。表面燃烧只发生在碳元素为主的燃料中，碳元素表面吸附的氧气与碳分子发生反应，燃烧产物中包括一氧化碳和二氧化碳，二氧化碳再与碳元素发生还原发应，从而生成大量的一氧化碳。蒸发燃烧是指在进行燃烧以前，那些熔点较低的固体燃料被熔化成为液体，液体在受热后会蒸发出气体，气体与空气充分混合后实现燃烧，蜡烛就属于此类情况。冒烟燃烧是指燃料在受热以后分解出不稳定物质，热分解物质产生的热量温度比燃点的热量温度低，此时出现的燃烧会产生大量的浓烟。比如，比较湿的木材或者是纸张在进行燃烧的时候，热分解物质处于较低的温度时，会有表面燃烧的物质出现，这就比较易于出现冒烟燃烧的情况。在冒烟燃烧的过程中，大量的可燃成分会随着烟雾被散失掉，这就比较易于导致浪费的情况发生。
2、分析电厂热能动力锅炉燃料
        2.1 燃料的燃烧形式
        （1）分层次燃烧：主要是用于固体可燃材料的燃烧过程，根据锅炉中可燃材料的特点，按照燃烧所需的特定厚度，分布在锅炉炉排上燃烧。此燃烧形式可以应用在多种原料煤的燃烧，对煤炭的固体颗粒大小并无要求。它的优点是燃料中含有大量的能量，燃烧的进度相对稳定；新增加的可燃材料会与已经燃烧的材料进行接触，锅炉基本不会出现半途熄火的情况。其缺点在于：只能适用在采用固体作为燃料的情况下，并且需要保障燃料与周围的空气充分融合，否则就容易因空气供给不达标引起燃烧不充分，进而影响效益。
        （2）悬浮式燃烧：主要是将可燃材料加工成粉末状、喷雾状或气体状，并和空气一起送入锅炉，进行燃烧。为了确保在悬浮状态下进行燃烧，需要较高的炉膛高度。此燃烧形式的优点是可燃材料能够快速着火，能够充分燃烧，效率也较高；燃料能够更好的适应负荷量改变，比较容易进行自动形式的燃烧控制。其缺点在于：在某些情况下，燃料的运动与周围空气并不同步，产生的粉末较多。

        （3）旋风状态下燃烧：主要是将可燃材料和周边空气，沿着切线方向送入锅炉中，产生高速流动的气流，形成有较大强度的螺旋运动，实现燃烧。此燃烧的优点是燃烧的流程稳定，燃烧材料基本没有遗留；能够在多种类型煤炭的燃烧中运用；能够节省燃烧成本，有很强的剩余燃料运用能力。其缺点在于：在通风操作时，会损失较多的能量；锅炉设施的构造相对复杂，在实现灰量较大的煤原料燃烧时，会损失一部分物理状态的热量[3]。
        2.2 控制热能动力锅炉燃烧的措施
        所限，要控制燃料，主要是根据锅炉蒸汽负荷的要求，控制燃烧量是非常重要的系统之一，是因为锅炉的给风量会对送风和引风的控制造成直接影响。燃料控制的最主要目的是对燃料内部的扰动进行消除，对系统的品质进行改善，由于各部分之间的联系比较紧密，因此，不能忽视各部分之间的影响，所以，就务必要注意燃料的质量和燃料供应装置中机械的数量。在对送风量这方面进行控制，为了确保经济燃烧，需要改变相应的送风量，以此来适应燃料量的变化，送风量的任务是使送风量和燃料量相互协调，能够使锅炉的燃烧效率达到最高水平，确保锅炉的经济效益达到相应要求。而在引风量的控制系统中，因为需要炉膛的压力满足在一定的标准之内，所以在引风量与送风量之间需要有一个良好的平衡，同时炉膛的压力也是直接关联到锅炉燃烧过程的安全和经济运行，压力大喷火甚至爆炸，压力小冷风入炉膛，影响燃烧。所以我们可以把送风量当成一种前馈的信号，用来改善系统的调节的能力，同时因为调节的对象是一种比例，所以被调节的量比较灵敏，为了减少由于小幅度的偏差而导致引风机挡板不间断动作，可以在调节器上设置一个比例，自动修正，在出现小的偏差时调节器的比例带增大。
3、提升电厂热能动力锅炉燃烧效率的措施
 3.1 提升汽轮机工作效率
        先进，大多数的火力发电厂都是采用的汽轮机，将蒸汽热能转化为动力势能，以达到发电的目的。然而，在汽轮机中，当内部的蒸汽气流经过喷嘴和叶片产生摩擦的时候，由于叶片间隙的泄漏，致使汽轮机在进行蒸汽热能转化时，会损伤部分热能。因此，在实际的操作中，我们需要通过提高蒸汽流过动叶栅时的相对速度或者是采用渐缩型叶片等措施来减小叶片出口边的厚度，最终实现减少喷嘴和叶片的摩擦而造成动能的损耗问题。
        3.2 采取合理送风措施
        合理送风的要求对确保锅炉充分燃烧具有非常重要的意义，所以，我们应加强对送风阶段各环节的合理优化措施，对送风过程中的风速、风量等进行合理控制，所以，在风速不够的时候，就致使喷燃器温度抬高，而被烧坏，并且会致使煤粉沉淀，而风速过大时就会推迟煤粉着火时间，导致燃烧不充分，所以一定要加强控制送风的风速和风量，确保风粉充分混合。
        3.3 科学、合理选择燃煤类型
        一般情况下，选择不同的燃煤类型，其在锅炉炉型的结构上也会有一定的差异。所以，在选择燃煤的时候，如果燃煤不符合锅炉的功能，就很容易对锅炉的运行情况造成影响，不只会对锅炉造成损伤，还会产生无法预想的经济损失，所以，我们在燃煤选择过程中，一定要重视那些影响锅炉运行的重要因素。并且，需要安排相关研究人员，在选用燃煤过程中，可以事先开展相应的燃烧试验，进而合理地选出合适的燃煤类型。
         3.4采取合理的送风措施
        为了实现锅炉的充分燃烧，相关人员需要做好送风工作。在送风过程中，应该注重各个环节的管控，合理地控制风量和风速。在出现风速不足的问题时，相关人员需要分析其中的原因，如喷燃器温度升高、喷燃器烧坏等；在风速过大的情况下，煤粉着火时间会出现延迟。为了有效地改善这些问题，在电厂动能动力锅炉燃烧过程中，相关人员需要重视送风工作，有效地控制送风的风速和风量，这样就能够实现风粉的充分融合，实现电厂热能动力锅炉的正常运行。
        3.5完善锅炉的整体构造
        如果想在整体结构上对于设备进行优化升级，最重要的就是要加强锅炉内部活动的优化。因此，在电厂锅炉主体结构发挥其价值和作用时，既要满足了现实所需的技术要求，还达到了设备优化的效果。对于大多数专业设备的实际运行来说，如果设备能够长时间运行，证明了设备质量完全合格，根据目前的情况对技术进行优化，可以保证设备在实际应用中发挥有效的作用。
4、结语
           综上所述，在现代社会的发展中，我国电力能源供需问题日益突出，为了有效地缓解这一问题，电力企业需要引进电厂热能动力锅炉燃烧技术。该技术主要是通过能量的转换，向锅炉内部添加燃料所需的高温烟气、化学能等热能形式，在锅炉转换过程中，输出热能中的有机热载体、高温水、蒸汽等。因此，电厂热能动力锅炉燃烧技术的有效应用，使得锅炉的整体利用效率得到了很大提升，为电能资源的正常供应提供了保障。
        参考文献：

        [1] 冯帅. 基于电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析[J].  河北农机. 2019（03）
        [2] 谢健，谢筱萌，王彦红. 电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析[J].  中国设备工程. 2018（16）
        [3]苏占.电厂热能动力锅炉燃料及燃烧[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2019(7):150，152.