电厂热能动力锅炉燃料及燃烧

◎尹建武

电厂热能动力锅炉燃料及燃烧

◎尹建武

近年来随着我国的科技，经济发展日益加快，人口迅速的增长。我国的发展水平逐渐走在世界各国的前列。而与此带来的人口增长加快与资源总数基本上保持不变使得人均资源持有量出现紧缺的现状。开发资源是一项长期的工作，因此现在我们需要研究的是如何能够将资源合理化的运用。我们发现采用高科技，能使得资源的运用更加的合理化，也有助于寻找新能源。目前来讲，全国范围内的电力供应主要是火力发电。水利发电和风力发电形式仅仅占据电力市场的较小的一部分。若想使得资源能够更有效地加以利用，需要开发火力发电厂的功能，加强电厂的热能动力燃烧系统的运用，以及普及燃烧技术，以使热能动力锅炉能够更好地加以运用。本文从电厂的角度出发，讨论电厂热能动力锅炉的燃料以及燃烧分析，目的是寻求更好的技术来应用在现代电厂中。

近年来对相关问题的细致探究得出，采用热能动力燃烧锅炉系统，不仅有利于资源的合理运用，电厂的电能利用率也有一定程度的提升。这一系统的好处主要在于不仅能够将资源合理充分的利用并且有利于节能减排，一举多得。是现在国内电厂系统的大势所趋。因此本文通过对电厂热能动力锅炉燃料及燃烧进行分析讨论。

热能动力锅炉设施概念

在进行研究之前。首先要对热能动力装置的概念有所明确。我们通常意义上的热能动力装置，其实指的就是与热力热能有关的装置设施。通过相关的设施将动能之转换成机械能，再将机械能应用到发电领域之中。热能，就定义上来讲表示物体所有分子无规则热运动的动能与相互之间势能的总和。在这里我们所运用的动能除了煤，燃油等化石燃料的燃烧之外，还有取之不尽用之不竭的太阳能，以及生物质能和近年来走在科技前沿的核能。这些新型热能都具有共同点—来源广泛和污染小。了解了热能的定义以及来源，我们还需要了解产生热能动力的装置，主要有两种—内燃机和其他的辅助性装置。除此之外还需要了解什么是火力发电，火力发电是我国现在大多数发电厂普遍采用的一种方式，将原材料及燃料燃烧，通过装置将发出的热能转化为发电的原动力，带动发电机器，形成所需要的动能。

电厂热能动力装置的工作原理是将热能转换成机械能。热能的来源是由煤，天然气，石油燃烧形成的，形成的热能经由动力装置作用。火力发电的作用原理正在于此，通过上述的动力装置产生的初始动力对电厂的发电机器产生驱动的作用，进而发电形成能量的转换。电厂热能动力锅炉装置的是将产生的热能等能量输入装置中,经过装置的作用输出高温的液体或是水蒸汽。这种输出的作用原理正是将输入的热能传递给装置中的水，使装置中的水达到一定的温度。达到一定温度的水进入锅炉中后，接触高温的锅炉表面会形成蒸汽或是具有压力的高温水，再被输出使用。当采用燃料燃烧提供热能时，燃料会在装置设备部分燃烧，燃烧产生持续的热能，而这种热能同样会在上述的传递中，传给锅炉装置的受热表面。

电厂热能动力锅炉使用的燃料分类

在上述的作用原理下，电厂的锅炉装置更为通俗的说应该是一种传递能量的装置。锅炉的种类繁多，包括燃气锅炉，燃煤锅炉和燃油锅炉等等。这几种锅炉作用的最大区别是原料的不同。依次辨明，首先燃气锅炉有燃气沸水，燃气蒸汽和燃气热水锅炉，使用的原材料主要就是天然气；燃煤锅炉，是在锅炉内将原材料燃烧，产生所需要的热能，将锅炉内的水加热到一定的温度，或者改变水的状态，由液态变为气态。这样的锅炉的燃料大体分为烟煤和无烟煤两种类型；燃油锅炉分为燃油热水，燃油沸水，采暖暖气等锅炉类型，燃料主要是柴油，石油，重油等。就现代的资源储备，科技发展现状讲，我国发电采用的燃料主要是煤，也就是燃煤发电是主要发电方式。

电厂热能动力锅炉燃烧的类型及特点

气体燃料燃烧类型。气体燃料燃烧类型一般也被称为扩散性的燃烧方式，这种燃烧方式的烧嘴一般是不直接和空气接触的。而是在其喷射时再将其以空气充分结合，紧接着进行燃烧，这种方式的燃烧后的火焰比较长一些。这种方式在烧嘴部分仅仅与小部分的空气进行接触。正是因为能够接触的空气比较少，导致接触的氧气比较少，在喷射之后仅能局部燃烧。在喷射时其他部分的燃料才能与空气充分的进行接触燃烧，这阶段的燃烧火焰相较于上个阶段的火焰较短。而与空气充分混合的气体燃料，也可能因为充分混合，燃烧过快使得气体火焰很快消失。

固体燃料燃烧类型。这种燃烧类型所指的固体，主要是指很少甚至根本不会发生挥发或因为受热而分解的可能性的燃料，主要指煤这种燃料。这种燃料的特性是在充分接触氧气的情况下，在一定的作用条件下产生较为剧烈的氧化反应。燃料燃烧时，燃料表面会燃烧产生CO2或微量的CO。在这过程中，一定的作用条件下部分的CO2会和碳反应生成CO。这种反映的原因是因为部分燃料的熔点相对较低，甚至在燃烧的过程中，还未燃烧已经融化，由固态转变为液态，这种液态随着温度的进一步升高转化成气态。因此气态的该物质与燃料反应进一步生成CO，这种CO虽然可燃，但由于其是气态，极易挥散，因此可能会导致燃烧不充分的后果。就具体现象而言，当固体燃料燃烧产生浓烟时，会出现燃烧不充分的情况，并常伴有有害气体的产生。

锅炉燃料燃烧的过程和特点。所有的燃料，无论是气态还是液态，任何燃料的燃烧都有两个部分，通俗的说就是着火和燃烧。着火就是燃料到达一定的温度，条件时发生的氧化反应，这种氧化反应从缓慢逐渐增强变温剧烈的氧化反应时叫做着火，当这种氧化反应持续一段时间后称之为燃烧。而这种燃烧只有在到达特定温度后燃料才可能会持续燃烧。当燃料在燃烧是只有在与气体充分结合是，也就是说当燃料在整个混合物中占有一定的百分比后，即到达一定的限度后才能着火燃烧。也就是说燃料燃烧的条件并非只有温度。具体来说需要有两个方面的条件：需要有充足的氧气和燃料与氧气充分的接触。在气体燃料燃烧过程中，分为三种即分为长焰，短焰和无焰三种。在固体燃料燃烧过程中，分为表面，蒸发，分解，冒烟四种。

热能动力锅炉燃料燃烧的过程

从燃烧的燃料角度来说主要是有碳,硫,氢三种，而这种燃料燃烧，通常会存在燃烧不充分的问题，如果燃烧不充分就会产生CO等，不仅仅使得燃料的热能不能充分地发挥，浪费资源。并且这种不充分燃烧的产物通常是有毒气体造成大气污染，破坏环境。而如果作用充分时这些燃料充分的燃烧会产生CO2，SO2或是气态的水，使得资源充分利用。从燃烧阶段将固体燃料燃烧主要分为三部分：

燃料的预热阶段。燃料的预热阶段是在燃料的燃烧阶段前，将待利用的燃料进行燃烧前的准备工作，需要做的有燃料烘干，燃料预热。燃料燃烧的最佳温度是三百到四百摄氏度左右，在这个温度条件下，燃料的燃烧最为充分。在燃料进行燃烧前的预热工作时，高温会将燃料的水分迅速脱掉，预热的最后部分，燃料脱水仅剩焦炭。需要注意的是在燃料预热阶段不需要氧气。

燃料的燃烧阶段。燃料的预热阶段，燃料得到挥发，在挥发尽后，脱水剩下的焦炭部分开始燃烧，进入第二个阶段，在此阶段需要充分的氧气作用，这一阶段的作用原理是将燃料与氧气充分的燃烧放热，产生能量。

燃料的燃尽阶段。在燃料燃尽的阶段，此时燃料中剩余部分几乎不含有可燃物质，仅仅在被炭灰中少残存少许，这部分的可燃物仍旧需要一定的氧气，使得这部分的剩余可燃物质燃烧发热。需要注意的是，这部分的燃烧速度较慢，产生能量比较少。

现代社会的发展日新月异，近些年来科技和经济等高速发展，与之带来的人口增多，资源紧缺已经成为一个不容忽视的大问题，这需要我们提升资源的利用效率并且适时的开发新的能源。正因为这个原因，电力供应方面面临着紧缺的风险，资源利用不充分，资源浪费等现象频有发生。因此，电厂的热能动力锅炉技术出现在大众的视野中，这种锅炉设备是一种能量转换的装置，将热能，生物能等能量输入锅炉中，经过一定的作用，转换输出高温水及水蒸汽，这种热能动力锅炉技术可以提高电厂发电的效率，减少资源的浪费，节能减排，为现代发电工程提供了一种全新的思路。

（作者单位：大唐华银金竹山火力发电分公司）