热能动力工程炉内燃烧控制技术的运用

热能动力工程炉内燃烧控制技术的运用

覃健

重庆涪陵聚龙电力有限公司 重庆市  408000

摘要：文章首先阐述了燃烧控制技术通过调控燃料供应、空气配送、氧气浓度和温度分布，以实现高效稳定燃烧的原理。随后，详细分析了燃料预处理、空气分级控制及温度调节等关键技术的具体应用及其对燃烧效率和环保性能的影响。以燃煤发电锅炉和工业锅炉、窑炉为例，展示了技术优化后的燃烧效率提升与污染物排放减少的显著效果。本文为热能动力工程领域提供了关于炉内燃烧控制技术改进与应用的重要参考。

关键词：热能动力；工程炉；内燃烧控制

1.热能动力工程炉内燃烧控制技术概述

热能动力工程中的炉内燃烧控制技术，旨在通过精确调控燃料供应、二次风空气配送、氧气浓度及温度分布，实现燃烧过程的稳定性和高效性。这一技术基于热力学与燃烧学原理，通过优化燃烧条件，提升能源转化效率并减少污染物排放。在实际应用中，炉内燃烧控制技术利用先进的传感器和控制系统，实时监测燃料流量、空气流量和流速及炉膛温度等关键参数。通过精密调节，确保燃料与空气的比例维持在最佳燃烧区间，使燃料能够充分燃烧，提高热能转化效率。例如，燃煤锅炉中，精确控制的燃料供给系统能够使燃烧效率达到90%以上[1]。技术分类上，主要包括空燃比例连续控制系统和双交叉先付系统。空燃比例连续控制系统通过实时监测并调节燃料与空气的比例，确保燃烧的稳定性与高效性。而双交叉先付系统则通过复杂的双重控制机制，进一步提高了燃烧过程的精确性。这些技术的应用不仅提升了热能动力设备的运行效率，还为环境保护作出了重要贡献。

2.炉内燃烧控制技术的关键要素

2.1燃料供应与预处理

在热能动力工程中，燃料的选择与处理对燃烧效率具有直接影响。不同燃料的燃烧特性各异，例如煤炭、天然气、生物质等，其热值、着火点及燃烧速率均有所不同。因此，合理选择燃料并对其进行预处理，是提升燃烧效率的关键步骤。对于煤炭这类固体燃料，预处理技术如筛分、煤粉干燥、粉碎、煤粉干燥、筛分等显得尤为重要。筛分则能去除杂质，确保燃料的均匀性[2]；粉碎则能增大煤粉的表面积，促进与空气的充分混合；通过干燥处理，可以降低煤粉中的水分含量，，提高其燃烧效率；粉碎则能增大煤粉的表面积，促进与空气的充分混合；筛分则能去除杂质，确保燃料的均匀性[2]。这些预处理技术共同作用，可使燃烧效率提高约5%-10%，并减少不完全燃烧产物的生成，使燃烧效率提高约5%-10%。

燃料供给系统作为连接燃料预处理与燃烧过程的桥梁，其性能直接影响燃烧的稳定性和效率。一个高效的燃料供给系统应包括燃料输送、计量、分配等多个环节。在输送过程中，需确保燃料流动的连续性和稳定性；计量环节则要求精确测量燃料的供给量，以维持燃烧所需的空燃比；分配环节则负责将燃料均匀分配到炉膛的各个燃烧区域。通过这些环节的紧密配合，燃料供给系统能够实现对燃烧过程的精准控制，进一步提升燃烧效率。

2.2 氧气浓度与空气分级控制

氧气浓度是燃烧过程中的重要参数之一，其变化对燃烧效率和污染物排放具有显著影响。在氧气充足的情况下，燃料能够充分燃烧，释放出更多的热能；然而，当氧气浓度过高时，不仅会增加燃烧过程中的热损失，还可能引发局部高温区，导致增加氮氧化物等污染物的生成。因此，合理控制氧气浓度是实现高效、清洁燃烧的关键[3]。

空气分级控制技术是一种有效的氧气浓度调节方法。该技术通过将燃烧所需的空气分阶段供给，实现了对燃烧过程的优化控制。在初始阶段，提供较少的空气量，使燃料在局部富燃条件下快速点燃；随后逐渐增加空气量，使燃烧逐渐过渡到完全燃烧状态。这种控制方式不仅能提高燃烧效率，还能显著降低氮氧化物等污染物的排放。据实验数据显示，采用空气分级控制技术后，氮氧化物排放量可降低约30%-50%。同时，该技术还能改善炉膛内的温度分布，减少局部高温区的形成，提高燃烧过程的稳定性和安全性。

2.3温度分布与调节

在热能动力工程炉内燃烧控制中，温度分布与调节是确保燃烧效率与热能转化效率的关键因素。温度作为燃烧反应的核心驱动力，其分布均匀性直接影响燃料的燃烧速率、燃烧完全度以及热能的有效转化。具体而言，适宜的炉膛温度能够促进燃料与氧气的充分混合与反应，加快燃烧速率，提高燃烧完全度，从而增加热能产出。反之，温度分布不均可能导致局部过热或燃烧不充分，降低燃烧效率并增加污染物排放。

为了实现温度的有效控制，现代炉内燃烧控制技术引入了先进的温度传感系统与PID调节器等设备。温度传感系统能够实时监测炉膛内各区域的温度变化，并将数据反馈给控制系统。PID调节器则根据预设的温度曲线与实时温度数据，通过计算得出调整指令，控制送风量、一次风燃料量等参数，以实现炉膛温度的精确调节[4]。例如，在发现局部温度过高时，PID调节器会自动增加降低局部送风燃料量，以稀释高温区域的氧气浓度，降低燃烧速率，从而防止热损失与高温引起的损害。通过这种闭环控制方式，炉膛温度能够始终保持在最佳燃烧区间内，实现高效、稳定的燃烧过程。

3.炉内燃烧控制技术的具体应用

3.1燃煤发电锅炉

燃煤发电锅炉作为热能动力工程中的重要应用之一，其高效稳定的燃烧控制对于提升发电效率与环保性能至关重要。燃煤机组锅炉主要由炉膛、燃烧器、制粉系统、送风系统、除灰系统等部分组成，通过复杂的热交换过程将燃料的化学能转化为蒸汽的热能，进而驱动汽轮机发电。在燃煤发电锅炉中，炉内燃烧控制技术的应用显著提升了燃烧效率与环保水平。以某大型燃煤电厂为例，该电厂通过引入先进的空燃比例连续控制系统与双交叉先付系统，实现了对燃料供给与空气流量的精确控制。系统根据锅炉负荷与煤质变化，自动调节燃料与空气的供给比例，确保燃烧过程始终处于最佳状态。同时，结合炉膛温度传感与PID调节技术，实现了对炉膛温度的实时监测与精准调节，有效避免了局部高温与燃烧不充分现象的发生[5]。

3.2工业锅炉与窑炉

工业锅炉与窑炉作为众多工业领域中的关键设备，其燃烧过程的高效稳定对于产品质量与生产成本具有直接影响。不同类型工业锅炉与窑炉的燃烧特点与控制需求各异，如水泥窑炉需考虑高温环境下的材料耐久性与热效率问题，而食品工业中的锅炉则更注重燃烧过程的清洁性与温度控制的精确性。针对这些特定需求，炉内燃烧控制技术需进行适应性改造与优化。以水泥窑炉为例，通过引入空气分级技术与富氧燃烧技术，可以有效降低氮氧化物等污染物的排放并提高燃烧效率。同时，针对水泥生产过程中的高温与腐蚀性环境，对燃烧控制系统进行耐高温与耐腐蚀处理，确保其长期稳定运行。在食品工业锅炉中，则更注重燃烧过程的清洁性控制，通过优化燃料选择与预处理过程减少杂质与污染物的生成，并结合精密的温度调节技术实现对烹饪过程的精确控制，以满足食品品质与安全性的要求。

结束语：

综上，热能动力工程炉内燃烧控制技术的优化对提升燃烧效率、减少污染具有关键作用。随着技术的不断发展，该领域将更加注重智能化与精细化控制，以适应能源需求的增长与环保要求的提高。未来，应针对不同行业、工况的具体需求，加强技术研发与适应性改造，推动炉内燃烧控制技术向更高效、更清洁的方向发展。

参考文献：

[1]郑祥玉. 湿法脱硫除尘技术优化与工业碱性废水循环利用[J]. 辽宁化工, 2023, 52 (05): 685-687+700.

[2]靳苏娜, 吕瑞亮. 湿法脱硫废水处理技术研究及应用进展[J]. 无机盐工业, 2023, 55 (04): 27-37.

[3]刘小川. 环保监督下湿法脱硫超低排放技术的应用[A] 2022年电力行业技术监督工作交流会暨专业技术论坛论文集[C]. 中国电力技术市场协会, 中国电力技术市场协会, 2022: 4.

[4]GB/T 41761-2022, 湿法脱硫系统耐蚀材料全生命周期技术要求[S].

[5]卫毅慧. 基于湿法脱硫技术的飞灰影响效果评价[J]. 山西化工, 2022, 42 (03): 254-256.