电厂热能动力锅炉燃料及燃料技术分析

曹建欢

广东省能源集团股份有限公司沙角 A电厂 广东省东莞市虎门镇 523900

【摘要】现代社会的发展带来的直接结果就是人口数量的显著增加，而资源有限的前提下我们需更好地规划现代科技手段来提升传统的资源利用率，尤其是注重对于某些新能源的应用。从电力资源的角度来看，电力资源供需矛盾问题普遍存在，为了解决这一矛盾，电厂热能动力锅炉燃烧技术开始出现，旨在提升电力能源利用率提供稳定的能源支持。

【关键词】电厂；热能动力锅炉；燃料技术

0.引言

工业锅炉本身是国民经济部门和人们生活的基础热能设备，无论是燃料管理还是运行操作等方面都要考虑到节能问题。由于节能工作涉及到的细节内容较多，所以按照《工业锅炉节能监测方法》等制度要求，我们需要充分考虑到燃料应用和能耗方面的问题，保持稳定的热平衡与热效率。

1.热能动力锅炉的工作模式

热能动力装置本身是将热能转化为机械能产生原动力的热力设备，热能来源也包括石油、天然气、生物燃料等，也包括清洁能源（太阳能、核能）。热能动力锅炉从本质上看是一种能量转换设备，锅炉内部输入的能量当中包含了燃料化学能、高温烟气热能等不同形式，在通过锅炉转化之后可以向外输出不同等级的热能蒸汽、高温水、有机热载体等。锅炉的工作原理是利用燃料燃烧后释放的热能和工业生产中的余热，将容器内的水提升至所需要的温度，这种热力设备的工作围绕“锅”和“炉”两方面所展开。在设备的燃烧部分，燃烧不停地产生热量，燃烧所产生的高温烟气通过热传播方式也能够将热量传递给锅炉的受热面，其本身的温度降低后由烟囱排出。

2.燃料与燃烧特性

2.1 燃烧过程

前文提到锅炉是一种换热器，其能量来源较多，在目前的火力发电厂当中，热能动力锅炉所使用的燃料类型包括煤、重油、天然气等，而从经济和技术的角度来看，大部分火力发电厂的热能动力锅炉燃料类型都是煤炭，煤炭的基本成分当中碳比例较大，氧气帮助燃料燃烧，燃烧过程也产生“着火”与“燃烧”两个不同的阶段。开始着火时是氧化反应，持续剧烈的氧化反应即为燃烧过程。

从锅炉的能耗分析，热平衡与热效率的分析工作至关重要，尤其是涉及到能耗层面，需要合理分析燃烧过程可能出现的损失现象。例如固体、化学物质不完全燃烧产生的损失、排烟热损失、散热损失、冷却热损失等，都是影响生产效率的主要因素。

如果燃料出现扩散式燃烧，则燃气在烧嘴之内不和空气混合，喷出之后再依靠扩散作用与空气混合进行燃烧，且火焰比较长，而无焰燃烧状态下燃气和空气在进烧嘴之前或是在烧嘴内混合后，燃烧迅速基本看不到火焰的存在。对于固体燃料而言，无论是表面燃烧、蒸发燃烧还是分解燃烧等，其燃料特性都有着明显区别。一般来说，碳表面上所吸附的氧在发生反应之后，燃烧产物可能同时含有一氧化碳和二氧化碳，二氧化碳也会和碳产生还原反应再次生成一氧化碳。无论哪种类型的燃烧，都会有大量可燃成分在延误当中，易于挥发的组分和氧气发生反应后产生燃烧现象。

2.2 燃烧技术过程

燃料的燃烧主要是氢、碳和硫的燃烧过程，燃烧不充分本身会产生一氧化硫、氢等。在预热阶段，燃料在300℃以上的高温下会迅速地蒸发并分解，然后在燃料进入锅炉之后迅速脱离水分最终只剩下焦炭，且预热阶段中并不需要氧气支持。在正式燃烧阶段，燃料在通过预热之后已经可以得到充分挥发，挥发分燃尽之后剩余的焦炭开始燃料，此时需要氧气的支持让燃烧产生大量热量。燃尽状态下焦炭中的可燃物质所剩无几，内部还有一些尚未燃尽的可燃物质，这一阶段则需要一些空气的支持，帮助剩余的可燃物质充分燃烧后产生热能，此时燃烧的速度比较缓慢，释放的热量也比较少。

3.锅炉的节能改造技术

3.1 复合燃烧技术

按照锅炉燃烧的理论来看，燃烧高度和燃烧温度是保障良好燃烧的主要条件，在当前热能动力锅炉的燃烧方式当中，煤粉炉的温度最高，且燃料适应性良好，即便煤性能较差时，也可以具有良好的燃烧条件。在锅炉当中，复合燃烧方式的技术手段是将链条炉排和煤粉两种不同的燃烧方式进行结合，在同一台锅炉上进行辅助利用，同时在燃烧环节，煤粉燃烧形成的高温火焰能够提升炉膛温度，为煤层着火提供稳定的热源。从这一角度而言，燃烧效率较高的优势体现在多个层面，负荷调节的性能也比较出色^[1]。

3.2 富氧燃烧

燃料的富氧燃烧是一种重要的高效节能燃烧技术，富氧燃烧和普通空气燃烧相比具有多个方面的优点。首先从燃烧过程来看，燃烧过程是空气中的氧参与到燃料氧化的过程当中，并且发出光与热，热传递通过辐射、传导和对流三种方式进行传递，富氧燃烧条件下的氮气量显著降低，空气量和烟气量大幅减少，火焰温度和黑度随着燃烧空气中氧气比例的增加而增加，火焰辐射的强度和热量明显提高。

燃料在空气当中的燃烧速度与在纯氧当中的燃烧速度差异程度非常大，使用富氧空气助燃之后不仅能让火焰变短而提升燃烧强度，同时还可以因燃烧速度加快获得稳定热传导，燃烧反应更加完全。富氧助燃之后燃料的燃点温度下降，也可以减少燃烧过后的烟气量。利用富氧代替空气助燃后可以显著降低过量的空气系数，排烟热损失也可以有效地降低而起到节能效果

^[2]。

3.3 分层燃烧技术

分层燃烧技术下，主要解决的问题是煤布风不均匀产生的条状燃烧情况，在燃煤进入炉膛预燃区域之后，会以直线状着火燃烧，减少起火点的不均匀现象，整个燃烧环节锅炉牌面有较为均匀的火口而不是局部火口。波谷处的煤充分燃烧然后将波峰下端的煤引燃，未燃烧的煤层也会随着上一层煤燃尽而裸露，从而有效地提升了炉膛温度，实现充分燃烧。按照锅炉实际的运行状态，我们也可以以此为基础控制过氧燃烧现象，比原有的燃烧面积更大，锅炉的热功率增加明显。而通过拔火技术，也可以消除火口减少脱火，让炉膛火床保持平整，燃烧过程强烈。

3.4 冷凝水回收技术

冷凝水回收是蒸汽热力系统循环的关键环节，从系统节能的观点出发，冷凝水回收利用水平的好坏会直接影响到蒸汽热力系统的能源利用效率。以热能价值来看，冷凝水约等于一个不回收的系统，回收改造的节能优势大于热力系统当中的其它环节。冷凝水作为锅炉给水也可以减少软化水的处理量节约软化水处理费用，一方面带来良好的经济效益和环境效益，另一方面也能规避环境热污染现象^[3]。

4.结语

利用技术手段提升资源利用率并有效规划好新能源的应用，是对电力资源进行合理管控的重要措施。现代社会资源供需矛盾不断地加大，热能动力锅炉作为能量转换设备，燃烧技术的应用对于锅炉应用效率的提升意义明显，可以大规模地减少燃烧出现的热损失，保障锅炉的给水品质，在节能操作观念下进行各项工作。

【参考文献】

[1]张海涛, 刘洋. 电厂热能动力锅炉燃料及燃烧研究[J]. 建筑工程技术与设计, 2017(30):1019-1019.

[2]袁艳宏. 浅析建筑设备中的热能动力设备之供热锅炉[J]. 市场调查信息, 2019(03):1-1.

[3]彭波峰, 徐洪涛, 张瑞月,等. 太阳能热水锅炉的节能潜力和能耗分析[J]. 热能动力工程, 2018, 33(011):124-129.