电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析江来兄

电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析江来兄

(江苏新海发电有限公司)

摘要:锅炉是电厂发电的“主力军”,以燃料燃烧后热能的转换,满足人们电能需求。在此阶段,锅炉工作原理、燃烧方式均决定燃料燃烧效率,也是影响热能、电能间相互转化量的主要因素。对此,本文在电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析中,涉及三个部分,即燃料类型、燃烧方式、燃烧流程。

关键词:电厂热能;动力锅炉;燃料及燃烧

众所周知,热能动力装置即为和热力相关的设备设施,在健全化、完善化热力设施的作用下,热能可实现机械能的转化,用以满足人们日常所需。若以热能来源的角度,其不仅涉及燃料燃烧,还包含生物质能,甚至还包括核能、太阳能等,而热能动力装置分为原动机、辅助机械等,如汽轮机和内燃机,若要切实火力发电的目标,则应以热能动力装置为辅助,对发电机予以驱动控制,即可生成电能。

一、电力热能动力锅炉燃料类型

电力热能锅炉作为“转换器”,若依据能源的角度,其可分为燃煤锅炉和燃气锅炉、太阳能锅炉、燃油锅炉与水煤浆锅炉等,而燃煤锅炉主要用以炉膛内煤燃料的燃烧,释放热量,从而将水等热媒载体加热至规定压力、温度的动力设备,其中燃煤锅炉中燃料的选择,主要为贫煤和煤矸石、褐煤与无烟煤、Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类烟煤等;燃气锅炉将煤层气、天然气和沼气、液化石油气作为基础燃料;燃油锅炉又可分为以燃油为主体的热水锅炉、采暖锅炉和洗浴锅炉、开锅炉等,将柴油和重油认定为燃料首选。此外,以经济水平、技术经验、资源应用的角度,诸多电力热能动力锅炉燃料的选择为煤炭。

由此可知,动力锅炉中燃料主要由煤炭和油物质、气体等,其元素构成以C、H、S为主,因元素构造和数量的差异,使其在燃烧环节O2需求量也不尽相同。针对实际锅炉燃料燃烧工作,若因炉膛内O2含量的不足,则无法使可燃性燃料导致燃烧标准,在未得到充分燃烧的条件下,引起大量燃料资源的浪费。而炉膛内进风速度、水分含量均是影响燃料燃烧效率的主要因素,应引起人们的高度关注。对此,电力热能动力锅炉燃料燃烧工作的进行,应以锅炉指标参数为基准,对燃料H2O、O2等分子的含量予以适当调整,并结合进风速度的控制,提升燃料燃烧进展。

二、电力热能动力锅炉燃料燃烧方式

虽然动力锅炉燃料类型存在差异,但其在燃烧过程中,均涉及着火、燃烧两线内容,其中着火:燃料缓慢氧化向剧烈氧化流程的演变;而燃烧即为无间断激烈氧化。在此过程中,只有将温度达至燃料着火点,方可实现燃烧,即着火浓度、氧化灵敏度和空气扩散度、产物扩散度结均会对燃料着火限度产生影响,而切实燃料燃烧的基础条件为:氧气充足、氧气与燃料间直接接触。

第一,气体燃料。关于气体燃料的燃烧方式可分为长焰、短焰与无焰三种形式,其中长焰又名扩散燃烧,即燃料位于动力锅炉烧嘴处,未与空气直接接触,经喷嘴的喷出,和空气间进行混合燃烧,其火焰长度略长;短焰是以喷嘴内部分燃料与空气混合,待喷出后燃烧,余下部分再次与空气混合,保持燃料持续燃烧状态,其火焰略短;无焰燃烧是指:喷嘴内气体燃料,和空气予以充分混合,待喷出后快速燃烧。

第二,固体燃料。电力热能动力锅炉中固体燃烧可分为4种类型,具体划分如下:蒸发燃烧:多用于熔点低固体燃料中,经充分融变形成液体,并在高热能的作用下,因蒸发而转化为气体,并通过和氧气的直接接触,实现燃料燃烧;冒烟燃烧:在遇热易分解固体燃料中略为常见,其在分解情况下温度明显低于着火点温度,使其在燃烧中出现浓烟;分解燃烧:针对分解点略低的固体燃料,通过加热的方式,使其表面分解与挥发,并将分离体和氧气混合燃烧;表面燃烧:未发生分解、挥发组分,并以碳组分的混合作用,使其产生CO2、CO等产物。

三、电力热能动力锅炉燃料燃烧流程

电力热能动力锅炉中燃料燃烧,诸多用于C、H、S三种元素的燃烧,如因燃烧不充分,则易产生有毒气体与氢气,如SO。针对燃料燃烧热能问题,在未彻底释放的条件下,势必造成燃料的浪费,而在充分燃烧的情况下,可生成CO2、SO2、H2O(水蒸气)等物质,切实燃料充分利用的宗旨。对此,关于动力锅炉内燃料燃烧流程可从预热、燃烧、燃尽三个阶段予以全面分析。

(一)预热

预热是指燃料在未燃烧前,对其实施科学处理,如烘干挥发,经相应预热工作的开展,将燃料温度达至着火点。例如:固体燃料其温度于300℃时,蒸发、分解工作相对彻底。而燃料在融入动力锅炉后,以高温条件为基准对其实施预热蒸发,从而便于其水分的脱离,使其在充分燃烧后形成焦炭。在此过程中,炉膛内燃料预热环节,无需O2的介入。

(二)燃烧

经上述燃料预热环节的进行,其在物质充分挥发的基础上,待燃尽后焦炭实现燃烧,随后步入整体化燃料燃烧阶段。从整体上来看,燃料在燃烧阶段,需要大量O2的参与,使其在充分接触的条件下,方可强烈燃烧,实现热能的充分释放。

(三)燃尽

燃料历经预热、燃烧流程,最终进入燃尽阶段。虽然燃料已形成焦炭,并在充分燃烧后所剩无几,但在焦炭内层处仍包含少量物质组分,而该部分物质更是以可燃性组分为主,即该阶段的进行,仍需要O2的密切配合,只有物质组分可燃条件的切实,方可达到充分燃烧的目的,最终为人们生产、生活的开展提供充足热能。此外,燃料燃尽阶段,进展相对弛缓,且其热量的释放较低于燃烧阶段,但其重要性也不容忽视。

结束语:

基于社会经济的稳步发展,能源匮乏问题日趋严峻,以现代化技术为辅助的资源有效利用,逐渐受到人们的迫切关注。而在此过程中,电力行业资源矛盾尤为明显,为改善能源匮乏现状,以先进装备、先进技术支撑的热能动力锅炉应运而生,依据燃料输入原理,将热能转化为电能,如高温热水等。即只有在电力热能动力锅炉燃料及燃烧理论充分分析的条件下,方可推进燃烧效率的提升,降低环境污染。

参考文献:

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[3]廖阳平.试论电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析[J].工程技术:全文版,2016(11):00244-00244.

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