电厂热能动力锅炉燃料及燃烧特点

电厂热能动力锅炉燃料及燃烧特点

陈建旭

中国电建集团中国水利水电第八工程局有限公司 湖南长沙 410004

摘要：近年来，工业锅炉在我国得到了广泛应用，也成为了我国电力产业在经营发展过程中重要的动力来源，能够有效提高电厂热力动能的应用效果。从当前工业锅炉的应用情况来看，其本身所存在能耗较高、污染等问题是影响工业锅炉发展和使用的重要因素，应当采取有效措施来加以改善。

关键词:热能动力锅炉；锅炉能效；气体燃料

一、电厂热能动力锅炉的基本情况

1.1锅炉能效

目前，工业锅炉在越来越多的地区得到了应用，也成为了我国工业不断发展的重要源动力，而且还在一定程度上促进了城市的稳定运行，其本身具有积极意义。通过使用工业锅炉为社会的生产和发展起到了促进作用，但是工业锅炉也存在很大的缺陷和问题，需要相关工作人员采取措施加以解决。通过工业锅炉具体使用情况来看，影响锅炉发展的一个非常重要因素便是其在使用时将会排放大量污染物，而且所消耗的能源也相对较多。根据相关调查显示，在我国大型城市当中因工业锅炉而产生的污染已经远远超过了基础排放量，是我国城市环境重要污染源。

我国人口基数非常庞大，造成能源消耗速度非常快，这也是近些年我国能源出现严重短缺的重要原因。在2015年，已经超过1500家企业拥有了生产和制造锅炉的资格，其中燃煤锅炉生产量超过了80%。当前，我国所使用的工业锅炉在数量上已经超过了700万台，而这些锅炉主要是燃煤锅炉，每年在锅炉上所消耗的煤炭资源能够占到全国总消耗量的1/3。虽然，我国所使用的工业锅炉在规模上十分庞大，但是其所产生的实际效率却很难得到保障，和发达国家相比较，此方面所存在的差距更为明显，我国锅炉在效率上仅仅为国外的50%左右，导致我国煤炭资源的使用和产出效率存在严重的失衡，从而出现非常严重的资源浪费现象。

1.2动力设施

在电厂当中，热能动力设施的动力来源主要是燃烧燃料来获取所需要的热能。但在具体操作时，绝大多数的热能锅炉所使用的燃料原料为煤炭、石油等化石能源，而动力设施主要是由汽轮机、燃气轮机和内燃机等部件所构成。锅炉在运行时需要先将燃烧所得到的热能转变成为动力热能，然后再借用蒸汽来形成动力。由于锅炉在实际使用中，需要将燃烧预热传输给水溶漆，如此便非常容易使水吸收锅炉燃烧所产生的热量，此时便可将其转化成为内燃动力。

二、热能动力锅炉的燃烧方式及特征

虽然燃料的类型不同，但燃烧过程都会经过着火和燃烧这2个环节。由原始的缓慢氧化状态瞬间转变成剧烈的氧化过程即为着火，而不断进行的剧烈氧化即为燃烧。燃料只能在温度达到着火点才不断燃烧。在气体燃料和空气混合以后，气体燃料的总量必须占到气体体积的一定限度才可以着火燃烧。这一限度即为气体燃料的着火浓度，与碳元素氧化灵敏度、空气和产物实际扩散速度等有一定的关系。能使燃料充分燃烧的基础条件有2个，分别为具备充足的氧气、燃料和氧气间的直接接触面积。对于气体燃料而言，其燃烧方式主要有3种，分别为长焰、

短焰和无焰。其中，长焰燃烧还可称作“扩散燃烧”，燃料在烧嘴当中与空气不接触，在喷出以后依靠扩散的作用与空气混合燃烧，产生的火焰相对较长；短焰燃烧指的是燃气在烧嘴中先与一部分空气混合，喷出以后部分燃烧，而另外一部分与二次空气混合以后持续燃烧，产生的火焰相对较短；无焰燃烧指的是燃料与空气在进入烧嘴以前就充分混合，在喷出烧嘴以后，由于燃烧十分快速，因此为无焰燃烧。

对于固体燃料而言，其燃烧方式主要有蒸发、冒烟、分解和表面。其中，蒸发燃烧指的是熔点相对较低的燃料在燃烧以前通过熔融变为液体的状态，然后液体再受到热能作用而蒸发成气体，与空气当中的氧气接触完成燃烧；冒烟燃烧指的是在较易出现热分解现象的物质中，由于通过热分解作用生成的挥发分温度比自发着火温度低，所以会在燃烧过程中产生大量烟气；分解燃烧指的是分解温度相对较低的燃料因为加热作用产生的分解现象，燃料表面易挥发分从固体表面分离出来与氧气发生燃烧；表面燃烧是指在没有挥发分与易热分解组分，且碳为主要组成的燃料中完成的，碳分析与氧产生反应，其产物包含二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳与碳反应还会生成一氧化碳。

三、燃料燃烧过程概述

锅炉内燃料的燃烧，一般针对于碳氢硫这三种元素的燃烧作用。一旦燃烧不够充分，可能生成一氧化硫危害气体，或者氢气等。此时对于燃料燃烧出现的热能，难以彻底的得到释放，因而可能导致资源出现一定程度浪费。一旦燃料燃烧比较完全，将生成大量CO2气体，还有SO2以及水蒸气等物质，燃料资源能够合理利用。通常来说，对于锅炉炉膛内固体燃料，为了实现较为充分燃烧，一般包括三个阶段。

3.1预热阶段

所谓的预热阶段，一般是指燃料还未燃烧时候，需要对燃料科学处理，予以烘干挥发，还要进行相应预热。通常对于固体燃料，如果位于300℃左右，蒸发分解比较彻底。而燃料一旦进入锅炉，通过高温条件进行预热蒸发，能够及时脱掉自身水分，并且在最后成为焦炭。通常对于燃料预热阶段，在锅炉炉膛中，不需要引入氧气。

3.2燃烧阶段

经过前面进行充分预热，充分挥发出物质，等到挥发分燃尽，剩下的一部分焦炭随后进行燃烧，最终进入到整个燃烧过程。在进行燃烧的过程中，应具备充足的氧气，燃料和氧气需要进行充分接触，这样燃料才能强烈燃烧，并且能够实现充分放热。

3.3燃尽阶段

燃料最后进行燃尽，因而对于燃尽阶段，在产生的焦炭中，可燃物质实现充分燃烧，因而锅炉内实际上所剩无几。仅仅炭灰包裹内部，相对来说存在少量可燃性物质成分，通常到达这个阶段，仍需要相应氧气。这样才能有效促进那些可燃物，能够进行较为充分燃烧，最终产生真正满足于群众日常各项生产生活的热能。对于这个实际过程，燃烧进展十分缓慢，同时该过程中释放的那些热量，相对于燃烧过程来说也会很少。

四、结语

电厂锅炉燃料以及燃烧技术对生产效率和经济效益具有很大的影响。为了使燃料得到充分的利用，使燃烧过程的安全性更高，提供合理的炉温和空气，以及在一定的空间环境中，使空气和燃料能够充分的接触混合。对此，电厂相关工作人员需要在确保质量和经济效益的前提下，积极研发新型燃料以及燃烧技术，推动电厂持续健康发展。

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