电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析

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　　【摘 要】伴随着当前我国经济建设的飞速发展、人口的增多、可利用资源的不断锐减，我们需要充分地利用现代科学技术来促进各种资源利用率的提升，并积极开发出新型能源。在电力行业中，电力资源供需的问题一直阻碍着电力企业的发展，为了有效地处理这一问题，需要创新新型技术来改善。下文主要以电厂热能动力锅炉燃烧技术为例进行分析，在电力行业中，热能动力锅炉作为一种常见的能量转换设备得以广泛的应用。
　　【关键词】电厂；热能动力；锅炉燃料；燃烧
　　1、热能动力工程概述
　　对于一个真理的验证是要从理论和实践上来明确真理的真伪性，所以对于热能动力工程我们不仅从名词上分析还要在理论上检测。那么通俗的代入理论热能动力工程其实是分为两个部分：热能和工程，这俩部分互相作用影响从而引发的相关实体机械与工程。从现在的发展状况来说，其实热能动力工程还是处于一个在发展中的阶段在实践中还不能做到尽善尽美还是需要业内人员的努力与钻研的。虽然应用的已经非常普遍了甚至有一部分的企业引进了这个工程来为企业供电。与热能动力工程对应的还有水利电动工程，很多企业也应用这个来作为企业的生产动力。对于比较传统的利用燃烧提供能量的方法水利电动工程会更要换包，但是在造价上水利电动工程就要高了。环保是全世界都在提倡的但是水利电动工程因为造价等问题是在应用上受限制只是被大企业引进作为生产动力。
　　2、热能动力工程在锅炉中的应用
　　锅炉中的热能动力工程主要运用的知识是热能工程学科、热能发动机学科、动力机械学科、工程热物理以及能源工程的相关知识内容。
　　早期人类对锅炉的运用主要是将燃料燃烧然后提供其中产生的热量，与此同时对环境造成了污染也不利于对能源的充分利用。随着科学技术的飞速发展，人类通过锅炉利用新的技术将其运用到工业中，天然气的应用以及把电能转化成为了热能，大大降低了污染。由此可见，锅炉的运用在工业的历史发展中具有举足轻重的作用。目前的工业锅炉是利用燃料的燃烧或者是电能转化的热量，对物料或者工件进行加热。
　　在锅炉队热能动力工程的应用中主要以软件仿真锅炉风机的翼型叶片与炉内燃烧控制技术为主，当前的炉内燃烧控制技术不再是手动控制已经变成了自动控制，其控制的方式可以是双交叉限幅控制系统或是空燃比例连续控制系统两种中的任何一种。
　　另外，在锅炉队热能动力工程的应用中主要以软件仿真锅炉风机的翼型叶片与炉内燃烧控制技术为主，当前的炉内燃烧控制技术不再是手动控制已经变成了自动控制，其控制的方式可以是双交叉限幅控制系统或是空燃比例连续控制系统两种中的任何一种。
　　3、热能动力锅炉燃料燃烧的特性和方式
　　任何燃料的燃烧过程都包括“着火”及“燃烧”两个阶段。由缓慢氧化反应转变为剧烈氧化反应的瞬间称为着火，持续剧烈氧化反应称为燃烧。燃料只有达到着火温度才能稳定燃烧。当气体燃料与空气混合后，气体燃料占整个混合气体的体积百分比必须在一定的范围内，才能着火燃烧，这一范围称为着火浓度范围或着火浓度极限。与碳的氧化反应速度、空气及燃烧产物的扩散速度有关。使可燃物充分燃烧的两个方面的条件：（1）氧气的浓度（充足的氧气）；（2）可燃物与氧气的接触面积。
　　一般来说气体燃料的燃烧方式有长焰燃烧，短焰燃烧和无焰燃烧。长焰燃烧也称为扩散式燃烧，燃气（或称煤气）在烧嘴内完全不和空气混合，待喷出后靠扩散作用与空气混合进行燃烧，火焰较长。短焰燃烧是指燃气在烧嘴内预先和部分空气（即一次空气）混合，喷出后部分燃烧，而另一部分与二次空气混合后继续燃烧，火焰较短。无焰燃烧是指燃气和空气在进烧嘴前或在烧嘴内完全混合，在烧嘴内或喷出后，因燃烧迅速，几乎看不到火焰。
　　固体燃料的燃烧方法有表面燃烧，蒸发燃烧，冒烟燃烧，分解燃烧等。表面燃烧是在几乎不含有挥发份和易热分解组分而主要由碳组成的燃料中进行的，通常认为：碳分子和碳表面上吸附的氧发生反应，其燃烧产物可能同时有二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳还可能与碳发生还原反应而生成一氧化碳。在碳表面附近的气体层内田和氧可能发生气相反应而生成二氧化碳。蒸发燃烧是熔点比较低的固体燃料在燃烧之前先熔融成液体状态，然后液体受热而蒸发所产生的气体与空气中氧接触而进行燃烧，如常见的蜡烛燃烧就属此类。冒烟燃烧是在容易引起热分解的不稳定物质中，由于热分解产生的挥发份温度低于其自发着火温度时，往往会引起带有大量浓烟的表面燃烧现象。如较润湿的纸和木材，热分解产物在较低温时可能产生表面燃烧的物质是容易引起冒烟燃烧的。冒烟燃烧时将有大量的可燃成分散失在烟雾之中。分解燃烧是分解温度低的固体燃料由于加热而产生热分解，它的易挥发的组分离开固体表面时与氧气反应所产生的燃烧现象。如木材、紙、煤等燃烧时会有这种现象；分解燃烧和蒸发燃烧在很多场合会同时发生。
　　4、电厂热能动力锅炉的燃烧分析
　　4.1燃料的燃烧形式
　　4.1.1分层次的燃烧
　　主要应用于固体可燃物质的燃烧过程中，根据锅炉内的可燃物质的特征，按照特定的薄厚程度分布在锅炉的炉排上进行燃烧。这种燃烧形式，可以适用于多种原料煤的燃烧，并且对于煤炭固体颗粒大小没有要求。其优点在于：燃料的层次所蕴含的能量很多，燃烧的进程比较稳定；新添加的可燃物质，可以和己经燃烧起来的原料实现接触，所以锅炉中途熄灭的可行性小。其缺点在于：只能适用在采用固体作为燃料的情况下，并且需要保障燃料与周围的空气充分融合，否则就容易因空气供给不达标引起燃烧不充分，进而影响效益。
　　4.1.2悬浮状态下的燃烧
　　主要指把可燃物质加工成粉末形状、喷雾形状或者气体形状，并将空气一同送进锅炉中进行燃烧。为保证燃烧是在悬浮情况下进行的，就需要炉膛高度较高。悬浮状态下的燃烧形式，其优点在于：可燃物质能够迅速着火，燃烧得比较充分，效率也比较高；燃料对于负荷量改变的适应性较强，较容易进行自动形式的燃烧控制。其缺点在于：在某些情况下，燃料的运动与周围空气并不同步，产生的粉末较多。
　　4.1.3旋风情况下的燃烧
　　主要指的是可燃物质和周围的空气，沿着切线的角度被送进锅炉内部，产生运动速度很高的气流，形成强度较大的螺旋状态运动，并实现燃烧。其优点在于：燃烧的流程稳定，遗留的燃料物质很少；能够运用在多种类型煤炭的燃烧上；节省燃料成本，具有较强的利用剩余燃料的能力。其缺点在于：在通风操作时，会损失较多的能量；锅炉设施的构造相对复杂，在实现灰量较大的煤原料燃烧时，会损失一部分物理状态的热量。
　　4.2对煤粉流量和煤粉流速的测量
　　一直以来煤粉流量测量都会采用取样称重的方法进行，并利用皮托管按网格法来对煤粉流速进行测量。但这两种测量方法不仅劳动强度较大，而且测量精度较差。对于大型锅炉来讲，往往会配备几十台燃烧器，因此需要采取先进的方法来对煤粉流量和煤粉流速进行测量，尽可能对电厂煤粉流量进行实时监测，这样可以有效的掌握煤粉分配的具体情况。
　　5、结束语
　　电厂锅炉燃料以及燃烧技术对生产效率和经济效益具有很大的影响。为了使燃料得到充分的利用，使燃烧过程的安全性更高，提供合理的炉温和空气，以及在一定的空间环境中，使空气和燃料能够充分的接触混合。对此，电厂相关工作人员需要在确保质量和经济效益的前提下，积极研发新型燃料以及燃烧技术，推动电厂持续健康发展。
　　参考文献：
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　　（作者单位：神华国华孟津发电有限责任公司）
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