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

刘曙东 刘成成

山西京能吕临发电有限公司，山西省 吕梁市 033200

摘要：随着经济全球化和科技现代化的发展，农村城市化进程也开始加快，可利用资源匮乏，我们需要通过利用现代化技术开发出新型能源，以满足人民群众的需求。此外，随着汽车新能源行业的崛起，社会对电力的需求日益增大，电力供需面临着巨大的压力。所以我们需要创新科技，探索出新型技术，减轻电力供需的压力。因此积极研究电厂热能动力锅炉燃料及燃烧是必须的。

关键词：电厂；热能动力；锅炉燃料

1、热能动力锅炉的概述

锅炉主要是由外部框架中的外壳及内部锅炉燃气控制组件构成，外部框架又分为底壳和面壳，底壳的主要作用是固定锅炉的燃烧，具有稳定性的作用，通常也会用一些辅助的设备安装在固定锅炉的位置，从而使底壳和墙体固定连接。面壳的主要作用是防止尘土等因素对锅炉的影响，具有防护作用。燃气锅炉内部电气控制组件是整个锅炉的核心，随着技术水平的不断创新和改进，目前在控制锅炉燃烧上逐渐向自动化、智能化发展，而锅炉燃烧的温度控制也越来越准确。热能动力锅炉的本质作用就是将热能向电能转化，但在转化过程中需输送的能量很多，包括煤炭等燃料中的化学能、电能以及燃烧中所产生的热能等，所有的能源都将通过锅炉装置实现能源的转化过程，最终给外界产生丰富的蒸汽和其他有机物质。根据热能动力锅炉在不同阶段的燃料燃烧最终产生所需能量，但由于工作特性的需要，在整个燃烧过程中还需大量氧气支持，燃料只有充分的与空气接触才能最大程度发挥效用，产生更多能量。

2、电厂热能动力锅炉燃料

燃料的燃烧属于化学反应，燃烧需要经历两个过程，这两个过程就是点燃和燃烧。点燃指的是燃料的氧化反应瞬间加速；燃烧指的是氧化反应持续剧烈进行。燃料达到着火点后才能够实现燃烧。而对于气体燃料而言，原料达到着火点不一定能够点燃，它的燃烧也与空气中的自身占比有关系。燃料的燃烧离不开空气中的氧气，燃料和氧气充分接触下并且氧气充足，这样燃料才能够进行充分的化学反应即燃烧。

对固体燃料来说，固体燃料燃烧的挥发性相对较差。在实际燃烧过程中，固体燃料的结构表面存在大量的CO2和CO。其燃烧方式有冒烟、蒸发、表面等。冒烟燃烧指的是燃料中的碳分子没有充分的燃烧，燃料的利用率较低；蒸发燃烧主要是将固体燃料融化成液体，再将液体形式的燃料进行蒸发转化成气体，将燃料气体与空气中的氧气进行混合后进行燃烧反应；表面燃烧一般在含碳量较高且容易分解和挥发的燃料中出现，换而言之，燃料中的碳分子与燃料表面的氧气产生化学反应，从而生成一氧化碳和二氧化碳燃料产物，生成的一氧化碳有助于燃烧，使燃料的燃烧更充分。其中当前我国火力发电普遍应用的燃料为煤炭，就煤炭燃料而言，其包含大量的碳氢氧等元素，碳元素的占比一般为50%~70%，其他氧氢硫等元素满足煤炭燃烧的需求，使煤炭能够充分的燃烧。电厂热能动力锅炉工作的过程中，需要保持良好的通风，良好的通风能够给燃料提供充足的氧气，使燃料发生充分的氧化反应，提高燃料的利用率。因此，对电厂热能动力锅炉的燃烧反应来看，燃烧反应主要为碳燃烧释放能量的过程。

对气体燃料而言，其燃烧过程具有长焰、短焰和无焰三种燃烧方式。长焰燃烧方式主要是指在锅炉的烧嘴中，气体燃料并没有发生燃烧反应，待气体喷出烧嘴后与空气中的氧气进行接触，然后才会发生剧烈的燃烧，这时候就会出现较长的火焰；短焰燃烧主要是指在汽水中，气体燃料已经与少量的空气发生混合，待混合气体喷出烧嘴时，少量的燃料气体已经发生燃烧反应，其余未燃烧的燃料与空气进行充分的混合后进行二次燃烧，这样就会出现肉眼可视的火焰；无焰燃烧指的是燃料气体与空气在烧嘴中已经发生充分的混合与接触，但燃料喷出烧嘴后即发生剧烈的燃烧反应，因为其化学反应过于迅速，肉眼几乎看不到燃烧的火焰。

3、电厂热能动力锅炉的燃烧分析

3.1、热能动力锅炉燃料

发电厂生产过程中离不开燃料的使用，通过燃料的燃烧来产生所需的能源，首先将燃料的化学能热能传递给中间的介质，如常用的介质之一水，然后将其温度逐渐升高产生蒸汽，当蒸汽达到一定的压力后，燃料的化学能通过转换装置转化为热能，在汽轮机中将热能在向机械能转换，最后在发电机中实现机械能到电能的转化。

从热能动力锅炉的本质看锅炉就是一种换热器装置，从不同资源中获取所需能量，我国的燃气、燃煤等资源类型比较丰富，因此可给发电厂供应所需燃料资源。但锅炉燃料本身还存在一定特殊性，煤炭是锅炉燃烧的主要燃料，在锅炉内部通过煤炭的燃烧来释放大量热量，且热量可满足热媒水加热的需求，当水达到一定的温度才能保证所需的压力，热能动力锅炉的运行才能发挥应有的价值。相对的还有燃油和燃气锅炉，燃油锅炉的燃料类型也非常繁多，常见的是柴油燃料和重油燃料。而燃气锅炉主要是以天然气、液化石油气体等作为燃料。目前我国很多发电厂受到经济与技术等因素的影响，在发展过程中以煤炭作为主要燃料。煤炭组成来看，氧、硫等元素可满足燃烧要求，可以促进锅炉的燃烧。

在发电厂中还有固体燃料，固体燃料的燃烧通常是说不能在燃烧的过程中挥发或挥发性较差的燃料。一般燃烧的整体结构以一氧化碳和二氧化碳为主，在有足够的燃烧条件下，二氧化碳会通过氧化转化为一氧化碳。如燃烧条件熔点较低，在进行燃烧过程中没有和氧气充分的融合接触，会大大降低固体燃料结构的可燃性，从而出现固体燃烧的形态。固体燃烧在生活中是比常见的，比较沥青的燃烧，只有经过长时间的燃烧才能充分体现出固体燃料本身特有的独特性。

3.2、燃料的燃烧形态分析

（1）分层次的燃烧。分层次的燃烧适用于多种原料煤的燃烧，并且这种燃烧方式，对煤炭的颗粒大小没有要求。这种燃烧方式的缺点为只能用于固体燃料的燃烧，并且需要保证燃料与空气中的氧气充分的接触，如果空气供应不足，则会导致燃烧不充分，进而降低燃料的利用率。分层燃烧方式的优点在于其燃烧过程较为稳定，而且燃烧所释放的能量较多。

（2）悬浮状态的燃烧。这种方式的元素主要是将固体燃料加工成气体或粉末形状，并且保证燃料与氧气在锅炉中充分混合，进行燃烧反应。因为燃料保持的是悬浮状态，所以这对热能动力锅炉的炉膛高度有一定的要求。燃料采用悬浮状态的燃烧形式，可以提高燃料的利用率，燃料的燃烧较充分且迅速。但是如果悬浮的燃料与空气接触并不充分则会导致悬浮的颜料粉末无法进行燃烧反应，产生浪费。

（3）旋风情况下的燃烧。旋风情况下的燃烧主要是指燃料物体，在空气的旋风下送进锅炉发生燃烧。燃料在较高的空气流速中进行燃烧。这种燃烧方式对锅炉的内部结构提出了较高的要求，并且空气的旋风操作会损失部分能量。但这种燃烧方式能够充分利用燃料的燃烧能力，燃料的燃烧方式较为稳定，且残留很少。

结束语

综上所述，电厂热能动力锅炉能够使燃料发生充分的反应，降低环境的污染和提升燃料的利用率。通过本文的分析可知，电厂在实际的应用热能动力锅炉中，应当结合自身的实际情况，选择燃烧方式和燃料，科学合理的燃烧方法有利于燃料充分地燃烧，提高燃烧效率，减少燃烧成本，充分地发挥热能动力锅炉的优势与潜力，提高电厂运作的经济效益。

参考文献：

[1]谢景兴.电厂热能动力锅炉燃料及燃烧特点分析[J].居舍,2019(02):193.

[2]韩鸣利.电厂热能动力锅炉燃料和燃烧探析[J].四川建材,2018,44(09):34+39.

[3]谢健,谢筱萌,王彦红.电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析[J].中国设备工程,2018(16):159-160.