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

陶瑞

身份证号码：370921198707180617

摘要：如今，中国经济发展迅速，在我国电厂的具体生产过程中，火电锅炉是一种非常重要的设备。火电锅炉在特定的运行过程中燃烧燃料，在特定的燃烧过程中释放大量的热能，同时在燃烧过程中也产生压力，使锅炉发挥自身的使用功能，提高电能的利用率，减少燃烧过程中的能量损失。但与此同时，电厂火电公用锅炉在具体燃烧过程中还存在相应的问题，这就需要相关技术人员对电厂火电公用锅炉的燃烧和燃料进行合理优化，从而有效提高能源利用率。

关键词：电厂；火力发电；锅炉燃料；燃烧

引言

近年来，中国经济和科技发展迅速，我国的发展水平良好。但在发展过程中，也面临着人口增长与资源矛盾、资源短缺的问题。资源的开发利用是一项长期的工作，而且有些资源是不可再生的，要实现可持续发展，就必须提高资源的利用效率。高新技术的运用可以实现资源的合理利用，对新资源的开发也起到了积极的作用。电能是社会运行的必要资源。为了提高其资源利用效率，应进一步开发火电厂的功能。本文主要探讨火电厂火电锅炉的燃料和燃烧特性，加强火电燃烧系统的应用，并在此基础上改进火电锅炉的运行管理。

1电厂热力锅炉

火力发电厂使用的火力发电锅炉主要由燃气轮机、内燃机和汽轮机组成。整个装置可以将热燃料的化学能转化为热能，再通过其他装置将热能转化为机械能，再通过其他形式的能量转换产生电能。燃料的化学反应是通过锅炉的燃烧而发生的，它将燃料的化学能、热能和其他能转化为蒸汽或其他高温物质。电厂用的锅炉基本上就是热交换器。在能源方面，锅炉可分为燃气、燃油和煤炭。燃气锅炉使用的燃料主要有液化石油气和天然气，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包括柴油和重油；燃煤锅炉使用的燃料主要是各种煤燃料。煤燃烧产生的热量使水加热。目前，中国广泛使用燃煤锅炉发电。

2 电厂锅炉燃烧运行中存在的问题

2.1环境条件造成的煤粉分布不均匀

由于环境问题，锅炉燃烧时燃烧器不能将煤粉均匀分布，影响锅炉的燃烧效率。在锅炉运行过程中，风速不均匀直接影响煤粉的浓度。例如，当风速偏差大于20m/s时，煤粉浓度偏差将超过20%。煤粉分布不均匀是锅炉燃烧运行中经常出现的问题。这是因为锅炉的风控系统设计不完善，在燃烧过程中要调整送风量，以满足锅炉的燃烧需要，防止煤粉分布不平衡。

2.2测量手段缺乏，风、粉、灰测量不足

空气、粉尘和灰分的准确测量是有效控制锅炉燃烧的重要依据。但由于测量系统存在缺陷，锅炉燃烧过程中产生的飞灰含碳量无法在线测量，难以获得实时数据。此外，由于设备运行环境恶劣，测得的煤浓度和流量数据缺乏准确性，波动较大，导致测量结果不可靠，传感器容易损坏。因此，为了更好地测量锅炉的燃烧效率，有必要建立和完善测量系统。

2.3运行稳定性不足影响锅炉运行效率

由于燃料量和负荷的变化，锅炉燃烧运行中存在许多不确定因素，这些不确定因素会改变锅炉的运行效率。锅炉的燃烧和运行极为复杂，受诸多因素的影响，尤其是煤质和供气的稳定性，导致锅炉燃烧不稳定，燃烧热效率低，节煤降耗难度大。

3电厂锅炉燃烧运行优化策略

3.1改造过程质量监督的缺失

锅炉改造是一个专业性很强的工作，燃煤锅炉生物质成型燃料改造过程不在监督检验范围，改造过程中的质量监督只能由建设单位自己负责，专业技术人员的缺失，使得建设单位对工程质量难以控制。目前比较好的解决办法是邀请专家对改造方案进行评审，针对锅炉实际情况，依据规范和标准制定合理验收标准，改造完成后由第三方检测机构进行详细能效测试和污染物排放检测，对改造质量进行评价。详细能效测试也是TSGG0002—2010《锅炉节能技术监督管理规程》对锅炉改造后能效指标考核的要求，污染物排放检测合格是锅炉投用的条件。

3.2改造与使用脱节

生物质成型燃料锅炉和普通的链条炉排燃煤锅炉在原理、结构和使用上的确有很多相似处，但直接将燃煤锅炉的使用管理套用在生物质成型燃料锅炉管理上，这种认识是不全面的。生物质成型燃料的燃烧特点（与煤比较）为挥发分高、含氧量高、固定碳低、发热量低、灰分低（除稻壳外）、含硫量低、含氮量与煤相近、堆积密度低、灰软化温度低、氯腐蚀倾向大。

生物质燃料挥发分含量高，一般收到基挥发分超过60%，炉膛空间燃烧的份额增加，足够的二次风比率可以强化炉膛烟气混合及促进挥发分的燃尽，提高锅炉效率。同时，对于层燃锅炉，恰当的一、二次风比率是控制床层结渣的措施之一。不同制造厂家对一次风、二次风率控制有差别，也没有明确的标准，合理组织燃烧风量分配,保证不在炉内形成缺氧燃烧。因为还原性气氛，容易使碱性氯化合物高浓度聚集，形成高温氯腐蚀。在改造方案设计上合理配置二次风，二次风喷管的位置和数量应根据燃料特性和炉膛结构确定，二次风喷管风速应保证二次风的穿透性，确保炉膛内燃料的充分燃烧。

3.3使用低氮燃烧器

使用低氮燃烧器，是降低NOx生成量的有效技术手段。目前常用的低氮燃烧器有以下2种：a)PM（丙二醇甲醚）燃烧器。PM燃烧器可通过对浓淡偏差的应用，在空气较少的条件下保证部分燃烧正常进行，即保证燃料过浓燃烧；而另一部分燃烧可在空气较多的条件下进行，属于过淡燃烧。这两种燃烧方式的α均不为1，其中过浓燃烧条件下的α<1，过淡燃烧条件下的α>1。在过浓燃烧条件下，由于O2量偏少，燃烧温度无法快速上升，故燃料型和热力型NOx生成量较少；在过淡燃烧条件下，空气量充足，燃烧温度下降，热力型NOx生成量减少。b)旋流低氮燃烧器。该类燃烧器具有分级送风的能力，即可以混合一、二、三级风，推迟送风时间。尤其是稳焰环的加装，使火焰稳定性进一步增强，同时还能实现对飞灰可燃物的有效控制。

3.4低氧燃烧技术

如果燃煤锅炉内过剩空气系数不高，采用低氧燃烧技术可取得最佳效果。究其原因，主要是过剩空气系数α>1的区域，是NOx最多的区域，故NOx生成量会随着α的减小而降低。应用结果表明，低氧燃烧技术的应用，可使燃煤锅炉的NOx生成量下降，同时还能减少燃煤锅炉在排烟过程中所损失的热能，有利于促进锅炉热效率的提升。但也存在不足之处，具体表现为燃料燃烧不充分，部分有毒有害物质也会随之增加。因此，在对α的范围进行明确时，还要考虑到有毒有害物质的排放要求，否则就会适得其反。

3.5烟气再循环技术

在燃煤锅炉中直接导入一定量的低温烟气，通过混合空气的方式将低温烟气送至锅炉内。烟气具备较强的吸热能力，同时还能起到稀释O2的作用，因此该技术的应用可控制燃烧效率和高温，有利于降低热力型NOx的生成量。使用该技术时需注意：a)如果燃煤锅炉使用了含氮量较少的燃煤，则该技术十分适用；b)在燃气锅炉中应用该技术有良好效果；c)使用重油作为燃料时，最多能减少50%的NOx量；d)在电厂使用液态排渣煤粉炉时，NOx减少量为25%；e)如果电厂使用的锅炉存在着火难度高的问题，不建议使用该技术。在实际应用烟气再循环技术时，再循环烟气率r与NOx生成量之间是反比例关系。简言之，前者增加，后者就会减少。但由于大部分燃煤锅炉的燃烧并不充分，故r普遍低于30%。以大型燃煤锅炉为例，大型锅炉的再循环烟气率为10%～20%，在这种条件下，NOx的生成量会减少25%～35%。

结语

综上所述，电厂的火电锅炉能与燃料充分反应，减少环境污染，提高燃料利用率。通过本文的分析可以看出，在火电锅炉的实际应用中，电厂应结合自身实际情况选择燃烧方式和燃料。科学合理的燃烧方式有利于燃料充分燃烧，提高燃烧效率，降低燃烧成本，充分发挥火电锅炉的优势和潜力，提高电厂运行的经济效益，实现电厂在区域产业链中提供服务和社会基础支持的能力。

参考文献：

[1]王卫华，肖娟.电厂热能动力锅炉燃料及燃烧浅析[J].信息记录材料，2017,18(8):77-78.

[2]张海涛，刘洋.电厂热能动力锅炉燃料及燃烧研究[J].建筑工程技术与设计，2017(30):1019.