电厂热能动力锅炉设计及燃料燃烧分析

摘 要：在我国社会经济的不断发展下，人口数量日益增多，电力资源日益紧缺，为了提升资源的利用效率，解决能源的供需矛盾，电厂热能动力锅炉技术随之出现。通过利用热能动力火锅燃烧技术，可以全面提升锅炉效率，进而提升电力资源的利用率。本文首先对电厂热能动力锅炉进行了介绍，然后对燃烧情况进行了分析，提高了锅炉工作效率，可供参考。

关键词：电厂热动力锅炉；燃料燃烧分析；预热

中图分类号：TM621.2 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）24-0271-01

电厂要想正常经营和生产，就要确保锅炉可以安全工作，所以电厂电能的供应要想平稳，就要使用各种各样的先进技术来保证锅炉的正常运行。在锅炉运行的时候，一定要将维修保养工作落实好，保证锅炉设备发生故障的几率为零，使设备检修次数和停机次数得到不断降低，从而使锅炉设备可以实现正常运行，使电厂的经济效益得到保证。在目前的情况下，伴随着科学技术的不断发展进步，电厂锅炉设备的技术改进和优化已经与热能动力工程技术实现了有效的连接，这就给锅炉工作效率的提升带来了质的飞跃。

1 热能动力装置与热能动力锅炉

热能动力装置的主要工作原理为将热能转化成为机械能，从而使原动力的配套设备实现正常运行。热能动力装置主要包括的内容有核能动力装置、燃气轮机动力装置、内燃机动力装置和汽轮机动力装置等4个重要的组成部分。热能动力锅炉的主要工作原理为对能量进行转换，锅炉输入的能量包括燃料中的高温烟气热能、电能和化学能等，锅炉将这些能量进行不断的转化，对外不断输出具有热能的高温水或者是蒸汽。锅炉将燃料燃烧的热能或者是工业生产中剩余的热量传递到容器中的水里，使水的温度达到预计值。锅炉中的“锅”与“炉”实现同步运行，当水灌入到锅炉中以后，锅炉受热面就会将吸收的热量不断地传输给水，水在不断吸收热量以后成为了水蒸气，将水蒸气引出后进行使用。在燃料设备中，燃料在燃烧的过程中释放一定的热量，高温烟气将部分燃烧的热量带走，并将其传递到锅炉受热面，烟气中的热量被锅炉受热面接收以后，烟气的温度就会降低，最终从烟囱中飘出[1]。

2 热能动力锅炉燃料

锅炉也可以被认为是换热器，依据锅炉的能量来源情况，可以将其分为以下几种类型，即水煤浆锅炉、生物质锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉、燃煤锅炉、余热锅炉、太阳能锅炉和电锅炉等。燃煤锅炉主要是指燃料在炉内不断地燃烧，从而释放出大量的热，将导热油等有机热载体加热到一定的压力或者是温度的热能动力装置。燃煤锅炉燃烧的燃料包括煤矸石、褐煤、无烟煤、烟煤和贫煤等。燃油锅炉主要有燃油洗浴锅炉、燃油采暖锅炉、燃油热水锅炉和燃油开水锅炉等，燃烧的燃料包括重油和柴油等。燃气锅炉主要是指以燃气为燃料的锅炉，包括有燃气蒸汽锅炉、燃气热水锅炉和燃气开水锅炉等，燃烧的燃料有沼气、页岩气、煤层气、城市煤气、天然气和液化石油气等。通常情况下，火力发电厂的热能动力锅炉一般会使用天然气、重油和煤来当燃料[2]。从资源使用、技术和经济效益的角度进行分析，煤炭是我国大多数的火力发电厂热能动力锅炉使用的主要燃料，煤燃料燃烧产生的热量绝大多数都是碳释放出来的。

3 热能动力锅炉燃料燃烧特点

燃料在燃烧的时候会包括两个阶段，即着火阶段和燃烧阶段。燃料由慢慢氧化逐渐转化成为剧烈氧化反应的一瞬间称为着火，燃料的剧烈氧化反应称为是燃烧。要想实现稳定燃烧，就要使燃料达到着火的最佳温度。空气与气体燃料实现充分混合以后，只有气体燃料的比例达到一定程度以后，气体燃料才能着火，燃料着火所需要满足的程度就是火浓度极限，也称为火浓度范围。

燃烧产物与空气的扩散速度影响着碳氧化速度，可燃物燃烧需要满足以下两个条件：①拥有充足的氧气；②氧气与可燃物充分接触。

气体燃料燃烧主要包括3种形式，即无火焰式燃烧、短火焰式燃烧和长火焰式燃烧。长火焰式燃烧也叫扩散式燃烧，烧嘴中空气与燃料没有混合，借助扩散作用使燃料喷出以后与空气充分混合，燃烧时火焰比较长。短火焰式燃烧是指烧嘴中的部分空气与燃料实现混合，燃料喷出以后有一部分出现燃烧，另一部在喷出后与空气混合实现燃烧，燃烧时火焰比较短。无火焰式燃烧是指空气和燃料在烧嘴中或者是在进入烧嘴前已经混合在一起，喷出时迅速燃烧起来，基本没有火焰出现。

固体燃烧主要包括冒烟燃烧、蒸发燃烧和表面燃烧等。表面燃烧只发生在碳元素为主的燃料中，碳元素表面吸附的氧气与碳分子发生反应，燃烧产物中包括一氧化碳和二氧化碳，二氧化碳再与碳元素发生还原发应，从而生成大量的一氧化碳。蒸发燃烧是指在进行燃烧以前，那些熔点较低的固体燃料被熔化成为液体，液体在受热后会蒸发出气体，气体与空气充分混合后实现燃烧，蜡烛就属于此类情况。冒烟燃烧是指燃料在受热以后分解出不稳定物质，热分解物质产生的热量温度比较燃点的热量温度低，此时出现的燃烧会产生大量的浓烟。比如，比较湿的木材或者是纸张在进行燃烧的时候，热分解物质处于较低的温度时，会有表面燃烧的物质出现，这就比较易于出现冒烟燃烧的情况。在冒烟燃烧的过程中，大量的可燃成分会随着烟雾被散失掉，这就比较易于导致浪费的情况发生。

4 热能动力锅炉燃料燃烧过程

燃料在燃烧的时候，主要是硫、氢、碳的燃烧，如果没有实现充分燃烧，就会产生一氧化硫等有害物质，使燃料无法全部转化成热能，从而造成了资源浪费。如果燃料被充分燃烧，就会产生水蒸气、二氧化硫、二氧化碳等。

4.1 预 热

预热主要是指燃料在燃烧以前，对燃料进行预热、挥发和烘干的过程。燃料分解、蒸发最完全、最迅速的温度为400℃，燃料在运入到锅炉中以后，在对其进行高温预热时，会使燃料中的水分迅速蒸发掉，使其成为焦煤。在对燃料进行预热处理的时候，不需要使用到氧气。

4.2 燃 烧

燃料在进行预热以后，燃料中的水分已经全部被蒸发掉，燃料剩余的焦煤就会充分燃烧，从而使其进入到了燃烧阶段。燃料在燃烧的时候，需要有大量的氧气，氧气可以促使燃料实现充分燃烧，并散发出大量的热量。

4.3 燃 尽

当燃料中的焦煤被充分燃烧后，就进入到了燃尽阶段，炭灰包含的极少可燃物会被充分燃烧尽。此阶段需要有空气的参与，使剩余的物质能够实现全部燃烧，并转化成为热量。在燃料即将燃尽的时候，燃烧速度会降低，只能有少量的热量被散发出来。

5 结束语

综上所述，伴随着社会的不断发展和进步，资源越来越少，人口逐年增多，这就使人们不得不使用现代化的技术来提升资源的利用效率，不断地研发新能源。电力资源的主要矛盾就是资源供需之间的矛盾，热能动力锅炉燃烧技术的出现，使这一矛盾得到了有效的解决。热能动力锅炉可以将能量进行不断的转化，可以输入的能量有很多，比如燃料中高温烟气、电能和化學能等经过锅炉的不断转化，使其输出的有机热载体、高温水和蒸汽带来了大量的热能。在电厂中使用热能动力锅炉燃烧技术，可以使锅炉的使用频率和能源的利用率得到不断提升。

参考文献

[1]陆绍远.高炉煤气锅炉富氧燃烧技术应用研究[D].长沙：中南大学，2013.

[2]周宏定.电厂热能动力系统设计问题浅析[J].中国设备工程，2017（18）：90～91.

收稿日期：2018-7-21

作者简介：邹成业（1978-），男，山东济南人，工程师，本科，从事热能动力设计工作。

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