燃煤电厂锅炉燃料及燃烧分析

燃煤电厂锅炉燃料及燃烧分析

韩元

(内蒙古电力科学研究院内蒙古010020)

摘要：锅炉作为电厂三大主机之一，其运行调整对锅炉及整个运行系统的安全稳定性和运行经济性有着重要的影响。由于锅炉运行调整是实现电厂节能的重要方式，通过运行调整可使锅炉处于高效运行工况，减少污染物的排放。本文将要论述的主要内容就是如何提高电厂热能动力锅炉燃料的燃烧效率，革新燃烧方式，降低资源消耗。

关键词：燃煤电厂；锅炉燃料；燃烧分析

引言

目前我国社会发展相对来说较为迅速，我国人口数量也在呈现增长。而在大量的人口之下，人均资源占有量出现严重降低。因此对于现代社会而言，只有合理运用现代化科技手段，才有可能促进资源实现合理利用，并能够开发出对人类有益的新能源。研究表明，锅炉燃烧技术的引入，能够有效促进电厂锅炉的科学运用，电能利用率也持续提升。一方面能够充分缓解资源短缺现象，另一方面利于节能减排，真正实现环保节能。所以通过进行深入探讨，便于我们合理掌握电厂锅炉如何运行，充分了解燃料如何进行燃烧。

一、燃煤电厂锅炉的运行原理

锅炉是燃煤电厂的主要设备之一，是实现能量转换的主要场所。燃料进入炉膛后与炉内的空气发生剧烈的燃烧反应，实现将燃料的化学能转变为热能，同时生成大量的高温烟气，高温烟气流经水冷壁、屏式过热器、高温过热器、再热器等受热面，将热量传递给受热面内的工质，将受热面内的工质加热成一定温度和压力的水蒸汽，高温高压的水蒸汽进入汽轮机后推动叶轮旋转，将蒸汽的热能转变成机械能，驱动汽轮发电机组发电。根据循环工质驱动方式的不同，锅炉可以分为自然循环锅炉、强制循环锅炉、混合循环锅炉等。

二、锅炉燃料概述及其特征分析

1、锅炉燃料

锅炉从本质上讲，属于一种换热器装置。根据能量来源不同，包括燃气燃煤燃油多种类型。所谓的燃煤锅炉，通常是指燃料为煤。煤通常位于炉膛进行燃烧，然后得以释放大量热量，释放的这些相应热量，能够实现将热媒水加热，使其能够达到所需实际温度，满足相关压力要求。对于燃煤锅炉，燃料种类本身较为多样，包括了贫煤烟煤褐煤多种类型。对于燃油锅炉，燃料同样包括多种类型，主要有柴油或者重油。燃油锅炉可以用于加热水，也可以用于进行采暖，或者进行洗浴等，对于燃气锅炉亦是如此。而燃气锅炉选用燃料，通常包括液化石油气体，还包括天然气，以及页岩气和沼气。通常来说，对于我国多数火力发电厂，为了经济利益更高，同时考虑到技术条件，一般是煤炭作为燃料。在煤炭中，氧碳氢氮硫元素较多。在这其中，碳元素相对来说最多，能够占到50%以上。而碳氢硫这三种元素，均能够实现充分燃烧。尤其如果在锅炉中进行适当通风或者引入氧气，更能够促进上述燃料燃烧。在锅炉中，燃烧出现的热量一般来自碳释放。

2、燃料燃烧的特性

燃料燃烧过程都包括“着火”及“燃烧”两个阶段。燃料只有达到着火温度才能稳定燃烧。当气体燃料与空气混合后，气体燃料占整个混合气体的体积百分比必须在一定的范围内，才能着火燃烧，这一范围称为着火浓度范围或着火浓度极限。与碳的氧化反应速度、空气及燃烧产物的扩散速度有关。使可燃物充分燃烧的两个方面的条件：充足的氧气；可燃物与氧气的接触面积。

通常气体燃料的燃烧方式有长焰燃烧，短焰燃烧和无焰燃烧。长焰燃烧也称为扩散式燃烧，燃气在烧嘴内完全不和空气混合，待喷出后靠扩散作用与空气混合进行燃烧，火焰较长。短焰燃烧是指燃气在烧嘴内预先和部分空气混合，喷出后部分燃烧，而另一部分与二次空气混合后继续燃烧，火焰较短。无焰燃烧是指燃气和空气在进烧嘴前或在烧嘴内完全混合，在烧嘴内或喷出后，因燃烧迅速，几乎看不到火焰。

固体燃料的燃烧方法有表面燃烧，蒸发燃烧，冒烟燃烧，分解燃烧等。表面燃烧是在几乎不含有挥发份和易热分解组分而主要由碳组成的燃料中进行的，通常认为：碳分子和碳表面上吸附的氧发生反应，其燃烧产物可能同时有二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳还可能与碳发生还原反应而生成一氧化碳。在碳表面附近的气体层内田和氧可能发生气相反应而生成二氧化碳。蒸发燃烧是熔点比较低的固体燃料在燃烧之前先熔融成液体状态，然后液体受热而蒸发所产生的气体与空气中氧接触而进行燃烧，如常见的蜡烛燃烧就属此类。冒烟燃烧是在容易引起热分解的不稳定物质中，由于热分解产生的挥发份温度低于其自发着火温度时，往往会引起带有大量浓烟的表面燃烧现象。

三、锅炉燃料燃烧过程分析

1、预热阶段

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。

2、燃烧的阶段

在前面的预热阶段，燃料经过预热已经得到充分的挥发，在挥发分燃尽之后，燃料剩下的焦炭就会开始燃烧，进入燃烧的阶段。燃料在燃烧阶段，需要足够的氧气，通过和氧气的结合，燃料剧烈的燃烧放热。

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。

结束语

综上，锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。电厂热能动力锅炉燃烧技术的运用可以极大的提高锅炉的应用效率，提高电力能源利用率。本文根据电厂实际特点，探讨燃煤电厂锅炉燃烧的相关技术，对锅炉燃料如何实现较为合理燃烧进行了一定研究，仅供参考。

参考文献

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