電廠熱能動力鍋爐燃料和燃燒探析

康付帥

摘 要：目前，我國在電廠熱能動力鍋爐技術研究方面較為成熟，成為保障我國電力行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的重要基礎。雖然我國電廠熱能動力鍋爐應用狀況整體較為良好，但在細節(jié)方面可能存在一定的問題。為此，深入的對現(xiàn)有電廠熱能動力鍋爐燃燒所存在的問題加以研究勢在必行，成為提升我國電廠熱能動力鍋爐燃燒經(jīng)濟效益與社會效益的關鍵所在。因此，文章就電廠熱能動力鍋爐燃燒和燃料進行探析，并總結(jié)出電廠熱能動力鍋爐燃燒的基本原理及燃料燃燒基本種類與所需注意的相關事項。

關鍵詞：電廠；熱能動力；鍋爐；燃燒；燃料

近年來，我國電廠熱能動力鍋爐應用較為廣泛，成為我國電力行業(yè)發(fā)展主要的動力來源之一，為能夠進一步提升電廠熱力動能的應用效果，及時做好電廠熱能動力鍋爐的研究與分析便尤為重要，是現(xiàn)階段解決我國電力熱能鍋爐燃燒相關問題與提高其實際燃燒效果的有效途徑。

1 熱能動力工程學科的發(fā)展概述

熱能動力工程學是現(xiàn)代工程學領域中的一項新興學科，其主要的研究對象是熱能源與動力工程。而熱能源又是現(xiàn)代工業(yè)中最主要的能源動力，這就決定了熱能動力工程學這一專業(yè)的重要性?，F(xiàn)如今，在我國的很多高等院?；蚋呗氃盒Ｖ虚_展了熱能動力工程學的相關專業(yè)，希望能夠為社會培養(yǎng)更多的熱能動力專業(yè)人才。在早期的熱能動力工程專業(yè)中，主要是以熱動能專業(yè)為主，其主要的研究內(nèi)容為流體機械工程與熱能工程。而現(xiàn)如今的熱能動力工程專業(yè)則是以機械工程研究為主，其研究的內(nèi)容主要是機械類以及動力工程，即將熱動能的研究應用在機械工程實踐中，實現(xiàn)了熱動能與動力工程的結(jié)合。

當前的熱能動力工程專業(yè)要求學生必須要熟練掌握工程熱力學、傳熱學以及熱工測試等方面的理論與實踐技能，并能夠?qū)⑵鋭?chuàng)新應用在熱動力機械的制冷裝置與動力機械工程中。由于我國目前的工業(yè)還處于高速發(fā)展階段，對高新科技人才的需求量較大，因此熱能動力工程專業(yè)的學生就業(yè)形勢相對較好，并且由于該專業(yè)的學科范圍較廣，因此學生的就業(yè)面也相對更寬泛。

2 工業(yè)鍋爐能效現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，工業(yè)鍋爐已在我國多個地區(qū)廣泛應用，成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要推動力之一，同時在城市的穩(wěn)定運行方面工業(yè)鍋爐也時刻發(fā)揮其重要作用。工業(yè)鍋爐的廣泛普及雖然對于社會的生產(chǎn)與發(fā)展提供了一定的便利條件，污染排放過高及能源消耗過大問題仍是工業(yè)鍋爐發(fā)展有待解決的首要問題，其中我國部分大中型城市的工業(yè)鍋爐污染排放已超過電站鍋爐的基本排放量，成為現(xiàn)代環(huán)境污染的主要污染源。

由于我國人口基數(shù)相對較大，導致能源消耗速度逐步加快，繼而使近年來的能源消耗產(chǎn)生了嚴重的能源短缺及供應緊張的問題。在我國2015年的鍋爐生產(chǎn)制造調(diào)查過程中，已有1500余家企業(yè)取得了實際的燃煤鍋爐生產(chǎn)許可，其中燃煤鍋爐占鍋爐生產(chǎn)總量的80%以上。目前，我國現(xiàn)有工業(yè)鍋爐總量達702余萬臺，其中多以燃煤鍋爐為主，每年我國在鍋爐燃燒方面所消耗的燃煤數(shù)量達到全國燃煤產(chǎn)量的三分之一以上。雖然我國工業(yè)鍋爐使用量規(guī)模龐大，但其實際的運行效率卻難以得到有效的保障，與現(xiàn)階段發(fā)達國家相比，我國的鍋爐運行效率僅有50%左右，這便使燃煤的使用與效益的產(chǎn)出比例失衡問題日益加劇，進而造成了嚴重的燃煤資源浪費情況。

3 電廠熱能動力設施與鍋爐

電廠熱力動力設施通過對燃料進行充分的燃燒來獲取熱能。在實際的操作過程中，大部分熱能鍋爐均可將石油、煤炭及天然氣等作為主要的燃燒原料。熱能動力裝置主要由內(nèi)燃機、燃氣輪機及汽輪機構(gòu)成。在實際運行過程中，熱能動力鍋爐需首先將燃料熱量轉(zhuǎn)換為動力熱能。而后通過鍋爐對蒸汽與水的輸出來提供源源不斷的動力。由于鍋爐燃燒會將燃燒預熱傳輸至水容器當中，這便使水易對鍋爐的基本熱能進行吸收，此時即可將其化為內(nèi)燃動力。

4 電廠熱能動力鍋爐燃料分析

鍋爐在實際的運行過程中并不生產(chǎn)熱量，而是將燃料轉(zhuǎn)化熱量，以此產(chǎn)生源源不斷的動力。根據(jù)熱源選用的不同，鍋爐也分為多個種類，其中以電鍋爐、生產(chǎn)余熱鍋爐、石油鍋爐、天然氣鍋爐及煤炭燃燒鍋爐最為普遍。煤炭燃燒的主要燃燒原料即是煤炭，通過對煤炭結(jié)構(gòu)的分解，來提高煤炭的熱力動能。在此過程中，利用水等載體進行進一步的加熱，此時便可產(chǎn)生一定的溫度與壓力。石油鍋爐的基本種類較多，其實際的用途也相對廣泛。熱水鍋爐及采暖鍋爐等均包括在石油鍋爐之內(nèi)。天然氣鍋爐相比于石油鍋爐污染更低，同時運行效率也相對更高，是未來鍋爐技術發(fā)展與制造的主要方向。天然氣鍋爐適應性較強，不僅可將天然氣作為動力熱能轉(zhuǎn)換的原料，同時也可對木材及谷糠進行燃燒，并將其轉(zhuǎn)化為實際的運行動力。在電廠的熱能動力鍋爐使用過程中，仍以煤炭、石油及天然氣為主，其中煤炭鍋爐在電廠中應用較為廣泛，是我國主要的鍋爐動力來源之一。煤炭鍋爐應用效果良好的主要原因是其結(jié)構(gòu)構(gòu)成穩(wěn)定，其中碳、氧、氮等主要元素是煤炭燃燒重要結(jié)構(gòu)體，氧氣作為燃燒的輔助體，能夠更為有效為碳結(jié)構(gòu)提供燃燒熱力，因而在實際燃燒過程中能夠產(chǎn)生更大的燃燒動能，繼而有效提升了鍋爐的應用效果。

5 電廠熱能動力鍋爐燃燒的方式及特點

5.1 氣體燃料燃燒類型

目前，鍋爐氣體燃燒的主要類型仍以氣體長焰燃燒為主，由于其燃燒面積較大，通過不與氣體產(chǎn)生直接的接觸，繼而為稱之為擴散型燃燒。在該類型氣體燃燒過程中，需在火焰噴射的過程中，利用擴散的基本優(yōu)勢來與空氣進行結(jié)合，以便于提高燃燒的實際效果，此時火焰的燃燒長度便迅速增加。

該類型燃燒受燒嘴的限制，因而無法在實際的燃燒過程中充分的與空氣進行接觸，其實噴射過程中，需在另一部燃燒過程中與空氣進行接觸，以此提高火焰的燃燒效果，由于受空氣助燃作用的影響，此時火焰的長度相對較短，同時另一部燃燒也與氣體充分結(jié)合，這便能夠使其加速火焰的噴射，由于噴射速度的加速，通常無法直接觀察到火焰的形狀及結(jié)構(gòu)。

5.2 固體燃料燃燒類型

固體燃燒類型主要存在于揮發(fā)性質(zhì)較差及不具備揮發(fā)結(jié)構(gòu)的固體燃料中。通常在實際的運行過程中，燃燒結(jié)構(gòu)的表面以二氧化碳及一氧化碳為主，如實際的燃燒條件允許，二氧化碳會通過實際的氧化作用被轉(zhuǎn)化為燃燒的一氧化碳結(jié)構(gòu)。其主要的燃燒條件主要是熔點相對較低的燃燒，在實際的燃燒過程中，由于未能為氧氣充分的接觸，這便降低了結(jié)構(gòu)可燃性，繼而產(chǎn)生固體的燃燒形態(tài)。該類型燃燒在實際的生活中較為常見，如在蠟燭的使用過程中，使用時間過長即可較為明顯的發(fā)現(xiàn)固體燃燒的基本特點。固體燃燒主要針對容易被燃燒而分解的結(jié)構(gòu)，所以在燃燒過程中，即可產(chǎn)生較為濃重的煙霧。在燃燒相對較為潮濕的報紙及木材時，該狀況的發(fā)生較為明顯，進而也可被視為結(jié)構(gòu)燃燒的不充分而產(chǎn)生固體燃燒的情況。

6 電廠熱能動力鍋爐燃燒過程

6.1 預熱

通常預熱的作用在于提高燃料的蒸發(fā)效果使其能夠迅速的溶解，所以在開始燃燒前需對鍋爐中的燃料進行烘干。然后通過與熱處理的方式進行增溫。通常溫度需保持在300℃以上，最高溫度不得超于4000℃在環(huán)境下煤炭的熱力動能燃燒較為充分，能夠有效地脫去煤炭中的水分，繼而形成焦炭。

6.2 燃燒

在預熱階段完成后，燃料的烘干與揮發(fā)使剩余焦炭燃燒效果大大提高。在此過程中僅需要為其提供充分的氧氣即可一步提高焦炭的實際燃燒效果，這便能有效解決電廠熱力鍋爐燃燒效果不佳的問題。

6.3 燃盡

在燃燒一段時間以后，燃料中的可燃部分幾乎全部燃燒干凈，只有一小部分由于炭灰的包裹而沒有得到燃燒，在此階段，并不能停止供氧，需持續(xù)通入一段時間的空氣，從而幫助剩余燃料進行燃燒，提高燃燒的利用率。

7 結(jié)束語

電廠熱力鍋爐種類較多，其實際的應用效果也有著一定的差異。這便使其在應用過程中需根據(jù)實際的環(huán)境情況及電廠的實際條件來選擇適宜的鍋爐燃燒種類，從而提升鍋爐燃燒的經(jīng)濟效益。因而在未來階段相關工作的開展過程中，要對電廠熱能動力鍋爐的實際燃燒原理進行充分研究，從而有效地解決電廠熱能動力鍋爐燃燒中存在的問題，以便于推動電廠熱能動力鍋爐有用的規(guī)范化與標準化發(fā)展。

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