电站锅炉燃料及燃烧分析

廖申丁

摘 要：在电厂运行过程中，电站锅炉的科学引入和合理化运用，有助于提高电能资源利用率，实现节能减排，与环境保护理念保持高度一致，并且有助于改善电厂生产效率。基于此，本文主要对电站锅炉燃料及燃烧进行了简要的分析，希望可以让更多的人对电站锅炉有一个更深的了解和认识。

关键词：电厂；热能动力；锅炉燃料；燃烧分析

引言

近年来，电站锅炉在我国得到了广泛应用，也成为了我国电力产业在经营发展过程中重要的动力来源，能够有效提高电厂热力动能的应用效果。从当前电站锅炉的应用情况来看，其本身所存在能耗较高、污染等问题是影响电站锅炉发展，应当采取有效措施来加以优化改善。

1 电站锅炉燃料及燃烧分析改进的必要性

首先做好分析工作能够提高煤炭等能源的燃烧效率，使其能够更好地发挥作用，满足人们的用电需求；其次，对电站热能动力锅炉燃料及燃烧进行分析，并科学地改造锅炉结构，设计燃烧方式，还能有效保护锅炉，降低锅炉的磨损率，提高锅炉燃烧效率，降低燃烧消耗量，从而减少电站对环境的影响。

2 电站锅炉燃料

在电厂的生产过程中，首先在锅炉内通过燃料充分燃烧，将燃料的化学能热能传递给水，令其变成高温高压的过热蒸汽，然后过热蒸汽在汽轮机膨胀做工转换为机械能，最后在发电机实现机械能到电能的转换。从根本上来说，电站锅炉可以看作是一种换热器，燃料来源种类较多，比如燃气（天然气、煤气）、燃煤、燃油等。但是我国很多火力发电厂建设与发展的过程中，受到经济因素以及技术因素的影響，在电站锅炉燃料的选择上大多以煤炭为主。就煤炭的组成情况来看，其中包含大量的氧碳氢硫等元素，其中碳元素所占比例在50%以上，但不超出70%，其余氧氢硫等元素可满足燃烧需求，促进燃料，达到充分燃烧的状态。

3 燃料燃烧特性

通常认为燃料自身的发热量、固定的碳含量以及挥发性是燃料燃烧过程的重要技术特征。燃料的热可以分为低热量和高热量，当水蒸汽释放出来时的液化以及在燃料燃烧时产生热量的计数值，也就是高发热量，一般不计算的部分，通常将称为低热。实际生产过程中，锅炉的烟气温度可以达到（1100～1600）℃，如锅炉的规格较小、结构简单，其温度可能还会升高。冷凝温度通常要比水蒸汽要求的温度高，这样能够让水蒸汽一直维持在气体状态。为了便于比较，将不同燃料转换为统一标准比较热量。比如可采用固体燃料加热和隔离加热的方式，将水、氧、氢、硫以及其他挥发性中的一个隔开。分离一些气体物质的挥发性，同时将挥发物和水分离，留存的就称为焦炭。焦炭燃烧的主要成分，也是固定碳灰的组成部分。燃料具有较高的挥发性，使其更易被点燃，且燃烧比较稳定，燃烧效率更高；挥发性较低的燃料，点火相对困难，同时燃烧时不稳定，不采取其他辅助措施，难以充分燃烧，继而浪费资源。

4 电站锅炉燃烧流程

4.1预热

之所以要进行预热，最为重要的目的是提高燃料蒸发效果，当燃料经历蒸发后再对其进行燃烧，能够更加容易燃烧，所以通常在燃烧前需要对燃料进行处理，然后再利用热处理来对其进行加温，通常需要将温度加至350℃～3500℃，在该环境下煤炭热能才能够最大程度得以有效激发，也能够去除燃料中的水分，提高燃料燃烧时的效率。

4.2燃烧

当完成预热工作后，燃料中的水分得到了充分发挥，使煤炭转变成具有良好燃烧效果的焦炭。在进行燃烧时还需要为其提供所需要的氧气，当氧气含量保持充足时，那么焦炭则会产生良好的燃烧效果，从而解决锅炉本身所存在的燃烧效果不佳的现象。

4.3燃尽

当经过一段时间燃烧后，燃料当中可燃部分便完成了燃烧工作，但依然会遗留一部分，这主要是因为燃料以后所产生的灰烬将会覆盖一部分燃料，使其得不到充分的燃烧，此时便需要为其提供所需要的空气和氧气，以此来最大程度提高燃料的利用率。

5 提高电站锅炉燃烧效率的措施

煤炭理论上产生的热量取收到基低位发热量值Qnet.ar，MJ/kg。煤炭燃烧时实际产生的热量为理论上产生的热量与烟气中化学未完全燃烧损失热量、机械未完全燃烧损失热量之和的差值。

煤炭燃烧效率ηC计算公式如下：

ηC=Qnet.ar-（Q3- Q4）/ Qnet.ar

式中Qnet，ar为煤炭收到基低位发热量，MJ/kg；Q3为化学未完全燃烧损失热量，MJ/kg；Q4为机械（固体）未完全燃烧损失热量，MJ/kg。

影响化学未完全燃烧损失热量的主要因素是炉膛空气过剩系数、炉膛温度和运行水平。机械未完全燃烧损失热量系指灰渣、飞灰和漏煤（层燃炉）中未燃尽的碳所造成的热损失。影响机械未完全燃烧损失热量的主要因素为煤的种类和性质、燃烧设备和操作水平。

5.1 减少化学未完全燃烧损失热量（Q3）

5.1.1 合理控制炉膛空气过剩系数

合理控制炉膛空气过剩系统，就是最大程度的使实际空气量与理论空气量匹配起来，具体需要注意以下几点：

1）通过燃烧调整确定最佳过剩空气系数根据经验当炉膛过剩空气系数1.3～1.5左右时，锅炉的热效率最高。省煤器级出口的最佳过剩空气系数控制在1.7以内，如果α过高，一方面使烟气量增加，排烟热损失加大，另一方面使炉内温度降低，燃烧恶化，造成机械不完全燃烧损失和化学不燃烧损失增大。

2）根据负荷和煤种变化等情况，及时调整送、引风门开度。如锅炉负荷降低时，燃料的需要量相应减少，燃烧所需的空气量也相应减少，此时如不及时调节风量，就会使炉膛过剩空气系数增大。

3）装设二氧化碳或氧气分析仪，连续自动地检测烟气中二氧化碳或氧气含量，以便及时地对炉膛或出口处过剩空气系数作必要的调整。

5.1.2设置合理的炉膛温度

燃煤锅炉采用的燃料为煤粉，在燃烧过程中，炉膛与受热面的换热是一个相当复杂的过程。炉膛的温度动态特性具有大滞后、时变、非线性等特点。想要设置合理的炉膛温度，需要设置动态且精确的控制系统，具体要点如下：

1）设计合理的温度控制理论数学模型。燃煤锅炉现场运行环境中，炉膛内的温度是不断变化的，用一个固定的数学公式很难将炉膛温度变化规律总结出来。炉体的容量、结构型式、检测元件及其安放位置等影响着滞后的大小。它是一个

2）设置精确的控制单位元件。具体包括温度检测变送器和流量检测变送器的选择。

3）根据以上两条编制合理的控制系统。

5.2 减少机械（固体）未完全燃烧损失热量（Q4）

5.2.1控制煤质对燃烧效率的影响。

煤质挥发分增大时，煤粉着火温度降低，着火迅速，燃烧完全，可以降低Q4值；减少煤质水分，着火热会随之增小，煤粉着火提前，火焰中心下移，使得炉膛整体温度提升，煤粉燃尽程度变高，从而降低Q4值；减少煤粉灰分，可以尽可能的提高煤粉的燃尽程度，从而降低Q4值。

5.2.2 锅炉运行控制方面。

当锅炉在经济负荷工况以下（额定负荷80%左右）增加负荷时，风煤混合比较更加均匀，燃烧更加充分，从而降低Q4值；当锅炉在经济负荷工况以上（额定负荷80%左右）增加负荷时，会使炉膛的容积热负荷增加，缩短煤粉在炉内停留时间，导致燃烧不充分，导致Q4值增加。

参考文献

[1]张祺.电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析[J].建材与装饰，2018（08）：194.

[2]丁立新.电厂热能动力锅炉燃料及燃烧探讨[J].科技与创新，2016（23）：152.