張超

摘 要：針對電廠的熱能動力鍋爐，在簡要闡述熱能動力設(shè)施和鍋爐的基礎(chǔ)上，對其燃料、燃料燃燒方式、特點(diǎn)與燃燒過程進(jìn)行了深入分析，最后通過實(shí)踐得出“應(yīng)用熱能動力鍋爐，能起到節(jié)能環(huán)保、促進(jìn)電力行業(yè)持續(xù)發(fā)展的作用”的結(jié)論，旨在為電廠生產(chǎn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型以及行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃提供可靠支持。

關(guān)鍵詞：電廠；熱能動力鍋爐；燃料；燃燒方式

中圖分類號：TM621.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.23.152

實(shí)踐表明，隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，在電廠中廣泛引進(jìn)全新的熱能動力鍋爐，不僅可以在日常生產(chǎn)中有效提升鍋爐應(yīng)用率，還可以從根本上緩解能源短缺的狀況，并且在節(jié)能環(huán)保等方面起到關(guān)鍵性作用。由此可見，對電廠熱能動力鍋爐的燃料與燃燒進(jìn)行深入分析是十分重要的。

1 電廠熱能動力設(shè)施與鍋爐

電廠熱能動力設(shè)施主要是指將燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械動能的裝置。該裝置主要熱能來源為各種燃料通過燃燒生成的熱能。常見的燃料有石油、煤炭和天然氣等。熱能動力設(shè)置由3個(gè)部分構(gòu)成，分別為內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)。作為重要的能源轉(zhuǎn)換裝置，熱能動力鍋爐則是把燃料當(dāng)中的能量送至鍋爐當(dāng)中，然后經(jīng)過鍋爐自身轉(zhuǎn)換，輸出具有一定能量的蒸汽和水。鍋爐基本工作原理為：將燃燒熱能、生產(chǎn)余熱等傳遞至容器當(dāng)中的水中，水會不斷吸收鍋爐中的熱量，產(chǎn)生高溫蒸汽和熱水，最后使用。燃料此時(shí)會在裝置內(nèi)持續(xù)燃燒，放出大量的熱能，而且生產(chǎn)得到的高溫氣體也會作用于鍋爐受熱面。

2 電廠熱能動力鍋爐燃料分析

鍋爐實(shí)質(zhì)上是一種換熱裝置，按照能量的來源來分主要有電鍋爐、生產(chǎn)余熱鍋爐、煤炭燃燒鍋爐、石油燃燒鍋爐、天然氣燃燒鍋爐等。其中，煤炭燃燒鍋爐就是將煤炭作為主要燃料的鍋爐，將煤炭通過高溫燃燒轉(zhuǎn)換成熱量，再將水等熱載體加熱至一定的溫度和壓力。煤炭燃燒鍋爐的燃料有貧煤、無煙煤和煙煤等。石油燃燒鍋爐包括多種形式，比如熱水鍋爐、采暖鍋爐和洗浴鍋爐等。石油燃燒鍋爐燃料主要有柴油和重油等。天然氣燃燒鍋爐也包括很多形式，比如熱水鍋爐、蒸汽鍋爐等。天然氣燃燒鍋爐主要燃料有天然氣、煤氣、沼氣和液化石油氣等。除此之外，鍋爐還可將木材、谷糠等作為燃料。通常情況下，在電廠當(dāng)中，熱能動力鍋爐主要運(yùn)用三大燃料，即煤炭、重油和天然氣。通過對現(xiàn)有技術(shù)水平及經(jīng)濟(jì)利益的分析可知，我國很多電廠都使用煤炭。煤炭由碳、氧、氮、硫、水等元素構(gòu)成，碳元素的含量最高，一般在50%～70%.在這些成分中，碳、氫和硫均可燃燒，氧氣為燃燒提供必要的條件。由此可見，在這種鍋爐中，熱量大多由碳燃燒產(chǎn)生。

3 熱能動力鍋爐的燃燒方式及特征

雖然燃料的類型不同，但燃燒過程都會經(jīng)過著火和燃燒這2個(gè)環(huán)節(jié)。由原始的緩慢氧化狀態(tài)瞬間轉(zhuǎn)變成劇烈的氧化過程即為著火，而不斷進(jìn)行的劇烈氧化即為燃燒。燃料只能在溫度達(dá)到著火點(diǎn)才不斷燃燒。在氣體燃料和空氣混合以后，氣體燃料的總量必須占到氣體體積的一定限度才可以著火燃燒。這一限度即為氣體燃料的著火濃度，與碳元素氧化靈敏度、空氣和產(chǎn)物實(shí)際擴(kuò)散速度等有一定的關(guān)系。能使燃料充分燃燒的基礎(chǔ)條件有2個(gè)，分別為具備充足的氧氣、燃料和氧氣間的直接接觸面積。

對于氣體燃料而言，其燃燒方式主要有3種，分別為長焰、短焰和無焰。其中，長焰燃燒還可稱作“擴(kuò)散燃燒”，燃料在燒嘴當(dāng)中與空氣不接觸，在噴出以后依靠擴(kuò)散的作用與空氣混合燃燒，產(chǎn)生的火焰相對較長；短焰燃燒指的是燃?xì)庠跓熘邢扰c一部分空氣混合，噴出以后部分燃燒，而另外一部分與二次空氣混合以后持續(xù)燃燒，產(chǎn)生的火焰相對較短；無焰燃燒指的是燃料與空氣在進(jìn)入燒嘴以前就充分混合，在噴出燒嘴以后，由于燃燒十分快速，因此為無焰燃燒。

對于固體燃料而言，其燃燒方式主要有蒸發(fā)、冒煙、分解和表面。其中，蒸發(fā)燃燒指的是熔點(diǎn)相對較低的燃料在燃燒以前通過熔融變?yōu)橐后w的狀態(tài)，然后液體再受到熱能作用而蒸發(fā)成氣體，與空氣當(dāng)中的氧氣接觸完成燃燒；冒煙燃燒指的是在較易出現(xiàn)熱分解現(xiàn)象的物質(zhì)中，由于通過熱分解作用生成的揮發(fā)分溫度比自發(fā)著火溫度低，所以會在燃燒過程中產(chǎn)生大量煙氣；分解燃燒指的是分解溫度相對較低的燃料因?yàn)榧訜嶙饔卯a(chǎn)生的分解現(xiàn)象，燃料表面易揮發(fā)分從固體表面分離出來與氧氣發(fā)生燃燒；表面燃燒是指在沒有揮發(fā)分與易熱分解組分，且碳為主要組成的燃料中完成的，碳分析與氧產(chǎn)生反應(yīng)，其產(chǎn)物包含二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳與碳反應(yīng)還會生成一氧化碳。

4 電廠熱能動力鍋爐燃燒過程

4.1 預(yù)熱

預(yù)熱是指在燃燒以前對燃料實(shí)施烘干、揮發(fā)和預(yù)熱處理。燃料在高溫條件下的分解速度最快。在燃料送至鍋爐內(nèi)以后，通過有效的預(yù)熱與蒸發(fā)，能快速脫掉燃料中的水分，從而更好地燃燒。此外，燃料的預(yù)熱過程是無需氧氣參與的。

4.2 燃燒

通過之前的燃料預(yù)熱，燃料已得到有效揮發(fā)，在所有揮發(fā)分燃燒殆盡后，剩余的焦炭等就會開始燃燒，進(jìn)入正式的燃燒環(huán)節(jié)。在正式燃燒環(huán)節(jié)中，需要十分充足的氧氣，通過與氧氣之間的緊密結(jié)合，燃料進(jìn)入劇烈燃燒狀態(tài)。

4.3 燃盡

在此環(huán)節(jié)中，焦炭中所有可燃物已燃燒殆盡，僅剩下內(nèi)部少量可燃物。該環(huán)節(jié)仍需大量空氣，以此促進(jìn)這些可燃物進(jìn)行后續(xù)燃燒，以免浪費(fèi)。此外還要注意，在這一環(huán)節(jié)中，燃燒的速度相對較慢，而且熱量也較少。

5 結(jié)束語

伴隨社會的持續(xù)發(fā)展，城市人口越來越多，資源匱乏現(xiàn)象日益嚴(yán)重，亟需借助現(xiàn)代化技術(shù)有效提升資源的實(shí)際利用率。電力資源行業(yè)同樣面臨著資源供需矛盾。為有效處理這一問題，熱能動力鍋爐等先進(jìn)裝備和技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。熱能動力鍋爐為典型的能量轉(zhuǎn)換裝置，通過對燃料的輸入，可得到多種形式的熱能，比如高溫蒸汽和高溫?zé)崴?。總而言之，通過對熱能動力鍋爐及其相關(guān)燃燒技術(shù)的合理應(yīng)用，能起到顯著提升燃料燃燒效率，減少污染的作用。

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〔編輯：劉曉芳〕