电厂热能动力锅炉设计问题及改进策略

电厂热能动力锅炉设计问题及改进策略

李瑞雪

山东电力建设第三工程有限公司 山东 青岛 266100

摘 要：在现代社会中，电能是人类生活中的基本能量，对人类的日常生活和经济发展都至关重要。我国人口众多，电能需求和供给仍处于一种紧平衡状态。随着我国各项建设高速发展，应用在热能动力工程中的常规火电厂锅炉在推动整个社会经济发展的进程中也扮演了重要的角色。加强火电厂锅炉在热能动力工程的发展运用，可以更加有效的推进社会经济发展。本文通过研究与热能锅炉相关的技术、燃料、燃烧分析，简要地对热能动力工程锅炉设计部分问题展开探讨，旨在为促进我国热能动力工程的可持续发展提供部分参考意见。
　　关键词：电厂锅炉应用; 热能动力工程发展; 锅炉燃烧

热能动力工程的技术性很强，其本质是跨热能动力工程以及机械工程的综合性专业知识的合流。该技术运用的是机械能和热能二者相互转化的核心技术原理。电站锅炉在生产过程中为整个工艺流程提供了源源不断的动力支持，最终实现了热能动力工程的可持续发展。提升电站锅炉的应用效率，可以更好降低污染物排放，使环境能够得到持续发展，同时也为了更好的服务于整个社会经济建设，促进其良性发展。
1 热能动力工程的概念
　　热能动力工程顾名思义指的是热能同动能之间的相互转化过程，热能动力工程所研究的项目主要涵盖了热能工程、动力机械、流体机械、动力发动机等，对于电站锅炉应用而言，通过热能的外部呈现，能够给予人类供暖的需求、满足人类的生产需要、提高人们的生活质量。热能动力工程未来的发展前景非常广阔，它可以更加方便现代人类的生活，为现代人类的生活提供热能支持。从良性发展的角度来说，热能动力工程需要引入强有力的科技资源，我们必须意识到，需要加大力度对热能动力工程的自动化技术展开研究，特别是要加强在工程物理技术领域的研究，只有这样才可以充分解决能源供应领域存在的难题，使其可以迎合目前的环境保护需求，促进国民经济的发展，提供更加前沿的科技服务。随着科技的发展，热能动力工程在人们生活中的应用越来越广泛，与人们的生活结构息息相关，因此必须得对其进行足够的重视，提高其整体应用能力。
2燃料燃烧特性分析
　　 由于燃料性质存在一定差异，电站锅炉燃烧过程的实现也有所不同。对于煤炭等燃料来说，当着火温度高于自身燃点时即可进入燃烧状态并趋于稳定。电站热能动力锅炉内燃料在燃烧的过程中，燃料对燃烧方式有着较高的要求。就长焰燃烧来看，其主要是在锅炉燃烧器喷嘴内部依靠气体扩散作用，令其与空气达到混合状态，促进燃料燃烧，实际上属于一种扩散式燃烧方法，锅炉内火焰相对较长。就短焰燃烧来看，是指燃料初期与部分空气达到混合状态，待喷出后，部分气体燃料燃烧，另外部分气体与二次空气混合，以实现继续燃烧，此种燃烧方式下，锅炉内所产生的火焰比较短。除此之外，还包括无焰燃烧，是指燃料进进入锅炉烧嘴之前就与空气达到完全的混合状态，二者之间发生反应。此种情况下，煤粉快速发生燃烧反应，因而几乎看不到火焰的相关现象。固体燃料在锅炉内燃烧也包括多种途径，比如表面燃烧、蒸发燃烧、冒烟燃烧、分解燃烧等。在电厂动力锅炉运行过程中，不同的燃烧方法具有各自特性，在实际操作中要结合实际情况加以选用。
3电厂热能动力锅炉设计存在的问题

锅炉是火力发电厂的基础构成部分，新技术的发展，使发电厂向自动化和现代化发展，降低了人工成本的同时，效率也得到了大大提高。我国国内一些锅炉制造厂对提高锅炉效率、进行环境清洁方面做了大量研究实践工作。目前常规火电站锅炉在燃烧中广泛采用的是烟煤、无烟煤、褐煤等燃料形式。如果在电站运行过程中能正确使用这些高质量的燃煤，则锅炉燃烧率可以达到90%以上，大大提升了能源利用效率。此外，高效燃烧搭配相关的脱硝脱硫技术还可以大幅地减少氮氧化物NOx和硫氧化物SOx的排放，对环境保护方面有着不可小视的作用。
　　3.1锅炉构造存在的问题
　　当前，我国部分老旧电厂的热能动力锅炉质量并不是很高，电厂锅炉使用时间比较长，部分设备已经老旧，长时间没有及时进行更换。在使用过程中呈现出了各种各样的问题，如有的锅炉在长时间使用之后，焊接部位生锈，由于热应力过大而出现断裂。还有一些锅炉由于长时间使用主体钢架弯曲变形，无法满足生产需求。此外，还有一些锅炉由于长期处于燃烧状态，各种工业管道出现疲劳现象，漏汽漏水等非常常见。在情况比较严重时，甚至会出现管道爆裂，电厂安全运行存在极大隐患的同时也会给电厂造成巨大的经济损失。
　　3.2燃料性质问题
　　我国电站中的锅炉通常使用最多的燃料是煤。燃煤在我国储量较为丰富，其产生的热量比较大，价格也比较低廉。但是使用煤作为锅炉燃料也衍生了一系列的問题，最为直接的就是环境污染问题。不同电厂的经济效益不同，部分电厂为了更好地提升经济效益，节约经营成本，在选择燃料时可能会选择一些质量不是很好的煤作为燃料，这些煤在燃烧过程中产生的气体以及燃烧所产生的煤灰及煤渣都给环境带来较大的污染。

　　4电厂热能动力锅炉的改进方向；
　　4.1改进锅炉构造和提高燃烧质量
　　当前我国仍有部分电厂的锅炉设备并不十分先进，技术手段也并不完善，这也使得在锅炉燃烧过程中大量的能源被浪费，燃料燃烧不完全。基于这样的原因，笔者认为在进行锅炉燃烧及燃烧分析时，首先需要做好的就是改进锅炉构造和提高燃烧质量，将各种新兴技术与其进行深度融合。如可以在锅炉上安装交流变频技术，这种交流变频技术相较于过去的人工调速技术来说，在功率、频率以及动态响应上都更具有优势，在当前的电厂中应用比较广泛，取得的经济效益也比较好。而要应用好该技术主要的改进方法就是要在原来的锅炉手动操作基础之上，使用变频调速调节阀门大小以及风门的速度，控制好锅炉的风量和风速。这种改进能够有效降低电能消耗。同时在使用新技术之后，还可以尝试将计算机技术和自动化技术与电厂的控制系统进行结合起来，实现锅炉燃料燃烧的智能化控制，燃料燃烧情况以及进料需求都能够及时进行感知和调整。
　　4.2改变燃烧燃料物质
　　我国是世界上人口最多的国家，电能消耗速度快，而且随着生活质量的提升，人们对电能的需求量也在不断增加，电力燃料用量在不断增长。但是，当前锅炉燃料以煤为主，煤作为一种不可再生资源，其储存量是极为有限的，优质煤的价格也比较高，电厂企业在经营过程中不仅需要满足用户的需求，同时还需要兼顾自身盈利。因此，有些电厂所使用的锅炉燃料质量并不是很好，各个电厂的锅炉燃料质量参差不齐，这样不仅不利于锅炉燃烧发挥应有的作用，同时其还造成了大量的环境污染，劣质燃料也容易对锅炉造成破坏。因此，在当前电厂发展经营过程中，要最大限度地发挥锅炉的作用，就需要改变燃料材质，企业要认识到使用劣质燃料虽然能够在短期内提高其经济效益，但是其对企业的长远发展是不利的，如其会对锅炉造成破坏，导致发电质量不高，这些都会对企业的经营产生影响。因此，企业需要从自身做起，提高能源要求，尽可能使用一些高质量的燃料，保证燃烧质量。此外，从国家政府的层面来讲，要想促经济的可持续发展，国家必须加大资金投入力度，加强科技研发，寻找新型的清洁能源，制造出适合锅炉燃烧的混合能源，尽可能地降低燃烧成本，提高燃烧质量。
　　4.3改进锅炉燃料燃烧方式
　　锅炉燃烧的效率主要是受锅炉内的水分含量、氧气含量以及风速度等因素的影响，所以为了达到最高的燃烧效率，就需要根据锅炉的相关参数，及时调整燃料内部的水分比例，控制好氧气的含量，再适当调节初次进风和二次进风时间。采取这些方法都能够有效提升锅炉的燃烧效率。而在锅炉燃烧过程中，风的作用很大，大出风量可以保证锅炉的燃烧效果处在最佳的状态。在具体的燃烧过程中，工作人员可以根据实际燃烧需要，做好相关的调整工作，结合实际数据分析，选择效果最好的燃烧方法加以利用。同时，在燃烧过程中，还需要对设备使用所产生的费用进行核算，了解使用的年度和季度费用，并结合不同季度的费用情况进行合理的设计分析，使整个锅炉燃烧设计实现最优化，提高电厂企业经济效益，促进其长远发展。
　　5结束语
　热能动力工程中，电厂锅炉的应用日趋普遍，为积极响应节能减排政策，要以节能减排作为企业发展的指导思想，顺应节能生产、绿色生产的新形势变化，稳步推进电厂锅炉生产与热能动力工程同时进步，要与时俱进的优化创新技术,做好锅炉燃烧器燃烧分析设计工作，提升燃烧质量，将热能动力工程有关原理与技术应用到锅炉生产中，以进一步将锅炉效率提高，促进生产的进步。
　　参考文献
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