热能动力锅炉燃料及燃烧分析

发表时间：2018-05-14T11:42:57.290Z 来源：《电力设备》2017年第36期 作者： 吴有兵1 李亨峰2

[导读] 摘要：对于热能作为动力的电厂锅炉进行控制，包含了控制燃烧的实际方式，以及控制锅炉风机的运作等。 （1.华能甘肃能源开发有限公司 甘肃 730070；2.中石油川庆钻探公司 甘肃 730070）

摘要：对于热能作为动力的电厂锅炉进行控制，包含了控制燃烧的实际方式，以及控制锅炉风机的运作等。锅炉进行燃烧的基本方式，可以分成层次性的燃烧、悬浮性的燃烧、利用旋风作用的燃烧，以及沸腾状态下的燃烧几种。在工作实践中，热能动力类型的锅炉，还存在着工作效率不高、能源的转化概率有待提升等问题。我们应当立足于热能动力的基本运用原理，研究改进锅炉燃烧的措施，来促进燃料的充分燃烧，确保电厂锅炉运行顺利。

关键词：电厂热能动力锅炉；燃料；燃烧状态

要实现燃料的充分燃烧，应当提供可燃物、充足的氧气以及适合燃烧的环境温度。用于锅炉工作的燃料，包含了煤炭、油物质和某些气体；这些燃料在燃烧时，会给锅炉提供工作需要的能量。电厂新型热能动力锅炉，具有独特的燃烧方式与流程；节约新型电厂锅炉需要的燃料，改进燃烧的流程，有助于提升这种锅炉的工作效率，并推动电厂的节能和减排工作进步。在这样的形势下，应当详细研究燃料的实际成分以及燃烧状况。

一 热能作为动力的锅炉概述

电厂的锅炉，通常由锅炉的外壳、用于控制的电器等构成。其中，外壳包含了底部的外壳和表面的外壳两类；底部的外壳用来将燃烧成分固定，起到了燃烧器的作用。在底部的外壳上面，设置了膨胀类型的水箱、轮回方式的水泵、燃气闸门、三通阀门、交换热量的设施、电控的装置盒等配件，它们通过底部的外壳连成一个完整的结构。同时，底部的外壳和墙体相连。表面的外壳，则可以抵挡外界灰尘对于电厂锅炉的侵蚀，保护锅炉的内部构造。

锅炉内部用于控制的电器，是构成电厂锅炉硬件体系的关键性成分。这部分的重要作用，是控制燃烧流程，并控制水泵、锅炉风机设施、开关设施、燃气闸门、轮回的锅炉水流、温度测量设施等。采用计算机方式来实现对于锅炉的自动化控制，能够有效保证锅炉的工作温度，确保在燃烧时锅炉内外温度平衡。电厂锅炉的实际结构，应当与热能动力的基本原理相吻合，才能维持锅炉在工作时的正常燃料温度。

采用热能作为动力的电厂锅炉，需要具备正常的燃烧温度；要合理掌控这个温度，就需要及时调整燃料转换的频率和数量。热能动力原理中的控制燃料实际燃烧措施，可以将分析气体的设施以及控制燃烧的设施组成具有连续性的体系，通过测定锅炉的热电偶，来设置合适的燃烧数值；再通过微机手段，准确计算这一数据的偏差程度。这种方法有助于保证微机输出数值的准确性。然而，对于这种控制手段的调查证明：即便是采用微机方式，数值还是可能存在偏差，因为控制燃烧流程需要十分精确的信息作为支持。

此外，还存在一种热电偶、流量限制阀门、燃烧嘴和控制设施共同构成的热能动力类型锅炉。这种锅炉对于燃烧的限制，属于交叉方式的限制，也就是由温度的传感设施将待测的温度变换为电能信号，判断测量得出的温度数值，是否符合预设的数值。通过这样的方法，来实现控制燃烧进程的效果。这种模式不仅可以节约燃料和配件，还可以提升数值的精准程度，应当被电厂进一步推广采用。 二 燃料和燃烧的实际状态

锅炉中的燃料要想实际燃烧，应当同时具备燃料物质、氧气和燃点温度三个前提。锅炉的燃料中，可以被燃烧的那部分物质，主要包含了碳元素、氢元素和硫元素组成的物质。每一种用于锅炉的燃料，包含的燃烧物质构造与数量都有区别，因此，这些原料需要的氧气含量也会有差别。我们把一立方米的原料燃烧所用到的氧气量，称作理论上需要的燃烧空气含量。

然而，在热能作为动力的锅炉工作实际中，由于支持燃烧的设施等问题，导致燃料内部的可燃性物质无法均匀与氧气结合，也就不能实现预设的燃烧标准。如果采纳理论上的氧气供应含量，那么会存在一部分缺少氧气而无法充分燃烧的原料。因此，在锅炉实际工作之前，需要添加略多于预设含量的氧气，为热能动力的锅炉提供更多量的空气。要合理掌控这部分过量的空气，因为含量过大，就会吸收热量并造成排烟系统和风机能量的损失；而含量过小，就会导致燃烧失去稳定性，甚至造成锅炉熄灭。

向热能动力类型锅炉中添加的过量氧气，其计算所用的系数，取决于原料的种类、燃烧的实际方式，以及设施的操作手段。通常而言，这个数值的浮动范围保持在1.1和1.5之间。确保锅炉原料能够燃烧的基本温度，称作锅炉的着火温度。用来燃烧的煤炭原料中，无烟煤的着火点为700摄氏度；有烟煤为400摄氏度左右；褐色煤为300摄氏度以上。当温度上升时，燃料的反应将会加剧，这有助于加快燃烧的进程，并促进原料热效率的提升。

热能动力类型锅炉的具体燃烧形式，又可以分成以下几类：

第一种是分层次的燃烧。分层形式的燃烧，指的是将锅炉的可燃物质按照特定的薄厚程度，分布于锅炉的炉排上面，又可以叫做火床燃烧，它应用在固体可燃物质的燃烧过程中。这种层次性的燃烧，能够适应许多原料煤的类型，且不限制煤炭颗粒的体积。如果煤炭与周围空气混合得不够完全，或者空气的供给含量没有达到标准，那么燃烧过程将无法彻底实现，会产生有害的气体。

这种方式的优势在于：燃料的层次所蕴含的能量很多，燃烧的进程比较稳定；锅炉中途熄灭的可行性小，新添加的可燃物质，可以和已经燃烧起来的原料实现接触，容易被点着。这种方式的缺陷在于：只能适用在采用固体作为燃料的情况下，同时燃料很难与周围的空气充分融合。因此，容量大的热能动力类型锅炉，较少适用这样的方式。

第二种是悬浮状态下的燃烧。这是指将可燃物质制作成粉末形状、喷雾形状或者气体形状，与空气一起送进锅炉中进行燃烧，又可以叫做火室燃烧。悬浮情况下的燃烧，只需要一个较高的炉膛，燃烧的不同阶段都在炉膛内部悬浮进行；随着燃烧产生烟雾，燃料也在不断的运动之中，可燃物质停留在炉膛里面的时间并不长。

这种方式的优势在于：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。这种方式的缺陷在于：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。

第三种是旋风情况下的燃烧，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。这种方式的优势为：燃烧的流程十分稳定，且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，具备较强的利用剩余燃料的能力。

这种方式的缺陷为：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。通过比较可以知道：每一种燃烧的形式都有优点和弊端，因此，在确定燃烧的方法时，需要考虑到燃料的物理和化学属性，以及锅炉自身对于燃料的适应能力。 参考文献：

[1]闫凯，张建文.富氧燃烧条件下锅炉燃料燃烧计算研究[J].锅炉技术，2013（01）. [2]关振海.锅炉燃料的燃烧过程分析与燃烧方式分析[J].经营管理者，2009（07）. [3]刘久斌.电厂锅炉燃料量控制系统研究[J].热力发电，2008（08）.