电厂热能动力锅炉燃料及燃烧研究

电厂热能动力锅炉燃料及燃烧研究

张丛武

华电新疆五彩湾北一发电有限公司

摘要：随着经济全球化和科技现代化的发展，农村城市化进程也开始加快，可利用资源匮乏，我们需要通过利用现代化技术开发出新型能源，以满足人民群众的需求。此外，随着汽车新能源行业的崛起，社会对电力的需求日益增大，电力供需面临着巨大的压力。所以我们需要创新科技，探索出新型技术，减轻电力供需的压力。因此积极研究电厂热能动力锅炉燃料及燃烧是必须的。

关键词：电厂热能；动力锅炉；燃料；燃烧策略

1电厂热能动力锅炉

电厂所使用的热能动力锅炉，主要是由燃气轮机，内燃机以及汽轮机三部分组成，整个装置能够将热能燃料的化学能转化为热能，通过其他装置将热能转化为机械能，机械能再通过其他形式的能量转化进行发电。燃料通过在锅炉中燃烧发生化学反应，锅炉将燃料的化学能、热能等多种能量转变为水蒸气或其他高温物质。电厂所使用的锅炉本质上就是换热器，从能量方面而言，锅炉可以分为燃气、燃油和燃煤等多个类别。燃气锅炉使用的燃料，主要有液化石油气、天然气等，它主要可分为燃气蒸汽锅炉、燃气热水锅炉等；燃油锅炉可分为燃油开水锅炉、燃油采暖锅炉、燃油热水锅炉等，燃油锅炉的燃料，通常有柴油和重油等；燃煤锅炉使用的燃料主要是各类的煤炭燃料，通过煤炭的燃烧产生热量对水进行加热。目前我国国内普遍采用燃煤锅炉进行发电。

2热能动力锅炉燃料的概述

热能动力锅炉的工作性质就是能量设备的转换。从目前火力发电厂的工作流程中可知，常见燃料中工业油、煤炭等都是不可再生资源。从经济效益、技术水平及能源利用率等方面看，即使我国的天然气、石油等资源比较丰富，但通过燃烧方式来获取所需能源的方式是非常不合理的，因为燃烧所产生的价值比本身的价值要低很多，用来作为燃料是一种浪费。我国煤炭资源十分丰富且煤炭产量也在逐年增长，而且可满足火力发电厂的资源供应，所以现阶段我国大部分火力发电厂都是依靠煤炭资源作为热能动力锅炉的主要燃料。

煤炭构成非常复杂，包含氧、氨、氢、碳、硫等多种化学成分。硫分为好几种，其中硫单质的同素异形体也有很多种，有斜方硫、单斜硫和弹性硫等。硫元素在自然界中通常以硫化物、硫酸盐或单质的形式存在，对人体而言，天然单质硫是无毒无害的，而稀硫酸、硫酸盐、亚硫酸和亚硫酸盐有毒，硫化物通常有剧毒。浓硫酸会腐蚀人体皮肤，另外硫化物能通过燃烧发生化学反应，对锅炉来说是非常危险的因素，可能会使锅炉的金属结构遭到腐蚀而损坏，影响锅炉的正常运行，最终缩短锅炉的使用寿命。另外这些气体会对环境产生一定污染，必须进行处理后才能排放。煤炭中有一定含量的水分，这些水对能量的转换也有一定的影响，会降低能量的转换效率，在实际的运输等环节中也可能会因煤炭进水而增加锅炉燃烧难度、降低煤炭资源的使用率，进而极大降低火力发电的效率和质量。

3电厂热能动力锅炉的燃烧分析

3.1燃料的燃烧形式

3.1.1分层次的燃烧

分层次的燃烧适用于多种原料煤的燃烧，并且这种燃烧方式，对煤炭的颗粒大小没有要求[2]。这种燃烧方式的缺点为只能用于固体燃料的燃烧，并且需要保证燃料与空气中的氧气充分的接触，如果空气供应不足，则会导致燃烧不充分，进而降低燃料的利用率。分层燃烧方式的优点在于其燃烧过程较为稳定，而且燃烧所释放的能量较多。

3.1.2悬浮状态的燃烧

这种方法的主要内容是将固体燃料加工成气体或粉末状，并保证燃料和氧气在锅炉内充分混合进行燃烧反应。由于燃料处于悬浮状态，对火电锅炉炉膛高度有一定的要求。悬浮燃料的使用可以提高燃料的利用率，使燃料燃烧充分、迅速。但是，如果悬浮燃料与空气接触不足，悬浮颜料粉末将无法进行燃烧反应，造成浪费。

3.1.3旋风工况下的燃烧

旋风炉的燃烧主要是指燃料物体在空气的旋风作用下进入锅炉燃烧。燃料以高空气流速燃烧。这种燃烧方式对锅炉内部结构提出了更高的要求，旋风运行的空气会损失一部分能量。但这种燃烧方式可以充分利用燃料的燃烧能力，燃料的燃烧方式相对稳定，残渣少。

3.2优化二次风量和燃尽风量

锅炉的燃烧效率与供风密切相关，要有效提高燃料利用率，需要在供风方面下功夫。提出了进一步优化送风量的策略。为保证煤燃料能充分燃烧，将煤分层，每层二次风箱均设有最佳风量比。为了保证二次风箱送风的合理性，通过科学的测量，掌握送风的程度。由于锅炉内部结构的多样化，在风量测量过程中存在着各种障碍，因此对锅炉送风的研究还需要进一步深化。

3.3煤粉流量和速度的测量

目前，我国煤粉流量的测量需要采用称重法或皮托管栅法。这两种测量方法精度低，测量量大。对于大型燃烧锅炉，现有的测量方法已不能达到测量的目的，迫切需要新的煤粉流量和速度测量方法。

4提高火力发电厂中热能动力锅炉燃烧效率的措施

4.1引进新技术提高汽轮机的工作效率

目前，我国火电厂最常用的发电方式是汽轮机，它将蒸汽中的热能转化为电能。但在汽轮机的实际运行过程中，会出现各种各样的运行问题，如汽轮机内部各部件的摩擦，会导致工作效率的降低和大量能量的损失。因此，可以采用新技术提高空气流速，也可以采用新技术改造汽轮机内部零件，改变零件形状，减少相互摩擦阻力，加强日常维护，从而提高工作效率，降低能耗。

4.2送风量控制

为了保证燃烧的经济性，应对燃料容量的变化，适当改变送风量，送风的主要任务是调整送风量和燃料量，保证锅炉燃烧效率达到最高水平，使锅炉的经济效益满足用户的需要。但是，进风流量控制系统要求炉膛压力控制必须在规定的标准范围内，因此进风和送风必须平衡。炉膛压力的高低也直接关系到锅炉燃烧的安全性和经济性。压力喷射过大会引起爆炸，当压力较小的冷空气进入炉膛时，会直接影响燃烧。因此，送风量可以作为前馈信号，提高系统的调节能力。因此通过风量及燃料最佳配比，使可燃物充分燃烧，减少资源浪费，使燃料的燃烧能量最大化。

4.3选择合适的煤种

在火力发电厂中，不同的燃料种类和性能对锅炉的燃烧状态有一定的影响，因此不同类型锅炉所选用的不同煤种是不同的。在实际工作过程中，要结合锅炉的实际工作状态选择合适的煤种，降低火电厂的燃料成本，提高锅炉的利用率，从而保证锅炉的燃烧质量。

4.4燃烧过程

燃料经过热处理后，煤炭已经达到最佳的燃烧状态，因此只需要向热能动力锅炉输入充足的氧气即可。充足的氧气可以保证燃料与其充分的燃烧，提供最大化的热量，从而提升热能动力锅炉的燃烧利用率。

结论

综上，热能动力锅炉在实际的运行中还存在一些问题，运行的状态对火力发电厂的经济效益也产生了一定影响，为保证其经济效益需提高燃料的利用率，利用先进的技术进行创新，改善热能动力锅炉的燃烧状态。选择合适的煤炭燃料和送风方式，借助新技术加强锅炉内部零件的日常保养和维护，进一步提高锅炉的工作效率。

参考文献：

[1]余桥林.火力发电厂锅炉燃煤节能质量管理研究[J].黑龙江科学,2020,22.

[2]蓝录勤.火力发电厂中热能动力锅炉的燃料分析[J].科技创新与应用,2020,12.

[3]刘军.简析火力发电厂热能动力装置的检测与维护[J].南方农机,2019,5.

[4]宋健,刘朝青,谭慎迁.火力发电厂锅炉的燃料及其燃烧分析[J].山东工业技术,2019,5.

[5]陈晨.火力发电厂锅炉运行中燃料管理的现状[J].科技视界,2018,35.