電廠熱能動力鍋爐燃料及其燃燒情況分析

高海華

摘 要：火電廠作為國內(nèi)電力能源的主要生產(chǎn)渠道，提高熱能動力鍋爐的燃燒率，不僅可以降低發(fā)電成本，維護電廠自身的經(jīng)濟效益，而且也有利于減少煙塵產(chǎn)生，對環(huán)境保護也起到了一定幫助。由于不同電廠使用的熱能動力鍋爐的類型，以及燃料的種類都存在較大差異，這就決定了電廠必須要立足于自身實際情況，進行燃料及燃燒情況的詳細分析，兼顧環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：電廠；熱能動力鍋爐；燃料；燃燒情況

1 熱能動力鍋爐的工作原理

熱能動力鍋爐的主要作用就是轉(zhuǎn)換能量，將燃料中的化學能、電能以及高溫煙氣的熱能等一系列的能量形式輸入到鍋爐中，經(jīng)過鍋爐轉(zhuǎn)換，將一定熱能的蒸汽、高溫水或者有機熱載體等向外輸出來。而鍋爐的工作原理則是這樣的，向容器內(nèi)的水傳遞燃料燃燒后釋放的熱能或者工業(yè)生產(chǎn)中的余熱，促使鍋爐中的水溫度符合相關(guān)要求，或者具有一定的壓力蒸汽。在這個過程中，需要同時進行鍋、爐兩個部分，鍋爐中進入水之后，在汽水系統(tǒng)中，鍋爐受熱面向水傳遞吸收的熱量，在加熱作用下，水的溫度就可以符合相關(guān)要求，或者是有蒸汽生成，然后將其引出來，合理應(yīng)用。而在燃燒設(shè)備部分，在燃料燃燒的過程中，會有熱量不斷放出來，通過熱傳的傳播，向鍋爐受熱面?zhèn)鬟f燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣，而在這個過程中，則會降低燃燒設(shè)備的溫度，最后從煙囪中排出去。

2 熱能動力鍋爐使用的燃料

不同鍋爐由于內(nèi)部構(gòu)造、燃燒溫度和控制方法有很大差異，因此適用的燃料類型也有一定的差別。目前國內(nèi)電廠常用的鍋爐類型有電鍋爐、燃煤鍋爐、燃油鍋爐等。其中，燃煤鍋爐的燃料主要為煙煤、貧煤、煤矸石等，可以通過減小煤塊體積的方式，提高燃料的燃燒率。燃油鍋爐則主要以柴油、重油為主要燃料，并且根據(jù)燃燒方式的不同，可細分為燃油開水鍋爐、燃油采暖鍋爐等。燃氣鍋爐使用的燃料主要有天然氣、液化石油氣等[1]。此外，近年來還出現(xiàn)了一些以秸稈、廢棄塑料等作為燃料的環(huán)保性熱能動力鍋爐，實際應(yīng)用效果良好。

3 熱能動力鍋爐燃料的燃燒分析

3.1 燃燒形式

3.1.1 分層次的燃燒

根據(jù)可燃物燃燒性質(zhì)、放熱能力和燃燒后狀態(tài)的不同，可以采用分層次的燃燒方式，提供更多的燃燒熱能。這種燃燒方式，只適用于固體燃料，例如煤炭、木炭等。其優(yōu)點在于確保了多種燃料在不同燃燒環(huán)境或燃燒階段中，最大化的釋放能量，間接的降低了電廠的發(fā)電成本。但是分層次燃燒也有自身的缺點，例如固體燃料容易出現(xiàn)燃燒不充分的問題。

3.1.2 懸浮狀態(tài)下的燃燒

燃料仍然是固體可燃物，但是狀態(tài)從塊狀變?yōu)榱朔勰?。利用鼓風機等設(shè)備，將粉末狀的可燃物吹入爐膛，在懸浮狀態(tài)下增加可燃物與空氣接觸面積，提高燃燒效率。優(yōu)點是容易控制，燃燒充分。

3.1.3 旋風狀態(tài)下的燃燒

相比于懸浮狀態(tài)下的直線送風，在旋風狀態(tài)下，則沿切線進行送風，這樣就可以保證可燃物在爐膛內(nèi)進行一段距離的螺旋運動，延長了滯空時間，燃燒率比懸浮狀態(tài)下更高。缺點是適用范圍受限，如果鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，可能會造成燃料的浪費。

3.2 燃燒過程

不同類型的燃料，或是相同燃料在不同的狀態(tài)下，燃燒過程都會存在一定的差異。本文以固體燃料煤炭為例，對其燃燒過程進行簡單概述：第一步，進行預熱。保證燃料干燥，將鍋爐進行預熱，保持溫度在500℃上下，預熱時間大約在1h。在預熱過程中，燃料內(nèi)部含有的少量水分也會被逐漸蒸發(fā)。預熱階段不需要供氧。第二步，燃料燃燒。在預熱的基礎(chǔ)上，繼續(xù)提高溫度，通風后根據(jù)燃燒情況控制風量與風速。盡可能的提高燃燒效率。第三步，燃料燃盡。燃料完全燃燒后，只剩下灰白色的無機物。如果有大塊的剩余物，可以檢查內(nèi)部是否有未燃盡的可燃物質(zhì)，如果有可以收集起來，繼續(xù)使用。

4 熱能動力鍋爐提高燃燒效率的控制措施

4.1 合理送風

主要是控制風速和風量，風速可以根據(jù)燃料的類型和燃燒的情況進行確定，例如燃料本身燃燒性較好，且燃燒過程中只產(chǎn)生了少量的煙氣，可以減少風量，提高熱能利用率；反之，如果燃燒中煙氣濃度較高，甚至制約了進一步的燃燒，則需要增加風量，盡快通入新鮮空氣，以促進燃燒。另外，當爐內(nèi)溫度過高時，可能會燒毀噴燃器，此時也需要增加風速，可以達到適當降溫的效果。風量方面，也需要綜合考慮多種因素進行確定。

4.2 增加氧氣接觸面積

增加燃料與空氣（氧氣）的接觸面積，也是提高燃料燃燒率的一種有效措施。以煤炭為例，通常來說，在煤質(zhì)保持相同的前提下，煤炭的顆粒度越小，與空氣的接觸面積越大，燃燒也就越充分?；谶@一規(guī)律，可以先將煤塊進行粉碎，制成顆粒狀的煤粉，然后利用鼓風機將煤粉吹入鍋爐中，可以將煤炭的燃燒率提高到99%。此外，也要注意控制鍋爐內(nèi)的氧氣濃度，在燃燒不充分的情況下，會產(chǎn)生硫化物、氮氧化物，導致氧氣濃度降低，阻止煤炭燃燒[2]。因此還要做好爐內(nèi)通風工作，將燃燒產(chǎn)生的廢棄及時收集起來，利用余熱并進行無害化處理后方可繼續(xù)排放。

4.3 科學選擇燃煤類型

熱能動力鍋爐的爐型與燃煤類型相匹配，可以顯著提升燃燒效率。如果電廠不考慮鍋爐結(jié)構(gòu)，隨便調(diào)整燃煤種類，一方面是容易造成燃料的燃燒不充分，降低熱效率，而且還會產(chǎn)生較多的煙氣，加劇了空氣污染；另一方面，部分煙塵不能完全排除，堆積在鍋爐內(nèi)壁上，影響鍋爐的熱傳導性能，嚴重情況下還會造成鍋爐爆炸等事故。因此，電廠必須要科學選擇燃煤類型，如果條件允許，可以在投產(chǎn)之前進行一次燃燒試驗，提高燃煤的實用性。

5 結(jié)語

在能源資源日益緊缺的背景下，火電廠必須要嘗試創(chuàng)新工作方式，提高燃料的利用率，在維持發(fā)電工作正常開展的基礎(chǔ)上，兼顧環(huán)境保護。通過分析熱能動力鍋爐燃料及燃燒情況，將化學能、生物能等高效率的轉(zhuǎn)化為熱能和電能，保障社會各個行業(yè)的用電需求，這也是今后火電廠實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要動力。

參考文獻：

[1] 肖金平，蔣曉霞.火力發(fā)電廠中熱能動力鍋爐的燃料及其燃燒探究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（34）： 110-111.

[2] 宋向飛.探討電廠熱能動力600MW機組鍋爐燃料及燃燒分析[J].華東科技： 學術(shù)版，2015（8）： 222-223.