新形势下电厂锅炉应用在热能动力的发展前景

杨洋　檀凤桐

【摘 要】 随着经济的快速发展，国民生活水平的不断提高，企业锅炉不断在城市和乡镇得到广泛应用，各地锅炉投资建设达到了空前的建造发展速度。锅炉是锅和炉的共同建造主体，按照其功能主要分为开水锅炉、热水锅炉、蒸汽锅炉、导热油锅炉以及热风锅炉等，因此在锅炉的运行和建造过程中，热能动力工程的应用是非常重要的一个组成部分，在新形势下，如何更加地实现资源节约利用，加强热能动力工程在锅炉中的应用，提高锅炉的运行效率对于我国锅炉业的发展有着非常重要的指导意义。

【关键词】 电厂锅炉；热能动力；应用；发展前景

引言：

当前社会形势下，电能需求量不断增加，能源短缺问题日益凸显，为满足社会电能需求，火力发电厂必须进行技术改进与调整。为提高锅炉的应用效率，应将热能动力工程的专业技术应用于生产实践之中。如何将热能动力工程专业知识应用于电厂锅炉改进和创新实践之中，使得生产效率得到大幅度提升，是当前电厂所面临的主要问题。

一、热能动力工程介绍

热能动力工程，主要是致力于研究热能和动力两方面的工程项目，主要有热力发动机、流体工程、热能工程、制冷和低温技术、能源工程、水利水电动力工程等，在锅炉运行过程中，主要是利用热力发动机、热力工程以及流体工程等来完成热能和动力之间的有效转换。热能动力工程是现代动力工程的基本发展方向，也是现代动力工程发展的基础保证，当前在热能动力工程研究过程中，最主要的问题就是能源方面的问题，因此热能动力工程，作为热能源研究的主要工程项目，对于提高我国的经济建设有着重要的促进作用。

二、锅炉的构成

伴随着我国经济的不断发展，电厂锅炉越来越多地应用到我国各个城市与乡镇之中。锅炉投资建设发展迅猛。锅炉是炉和锅的共同建造主体。按照功能进行分类，主要将锅炉划分为热水锅炉、开水锅炉、导热锅炉、蒸汽锅炉以及热风锅炉等。热能动力工程的应用对于锅炉的建造与运行非常重要。除此之外，节约资源，减少污染排放，改进锅炉系统的性能，提高锅炉的运行效率，对于我国经济的快速发展、可持续发展具有重要的促进作用。锅炉由燃气锅炉电器控制部分和外壳共同构成。其中，锅炉的外壳部分主要由面壳和底壳两部分构成。锅炉的面壳是锅炉最重要的硬件部分，起到保护锅炉的作用。锅炉面壳能够有效地保护锅炉的各種设备器件，以确保其正常运转。除此之外，还能够通过控制轮回水流地暖温度探测器以及燃烧轮回水泵风机开关燃气阀来实现保护的作用。锅炉底壳通常会安装热交换器、膨胀水箱等构件，并起到固定锅炉的燃烧器的作用。通过底壳的连接，整个锅炉能够成为一个非常完整的整体。

三、热能动力锅炉使用的燃料

锅炉就是一种换热器，按其能量来源可分为：电锅炉，太阳能锅炉，余热锅炉，燃煤锅炉，燃油锅炉，燃气锅炉，生物质锅炉，水煤浆锅炉等。燃煤锅炉就是燃料为燃煤的锅炉，是指经过燃煤在炉膛中燃烧释放热量，把热媒水或其它有机热载体（如导热油等）加热到一定温度（或压力）的热能动力设备。燃煤锅炉的燃料可以是：贫煤，烟煤（I，II，III类），无烟煤（I，II，III类），褐煤，煤矸石等。燃油锅炉包括燃油开水锅炉、燃油热水锅炉、燃油采暖锅炉、燃油洗浴锅炉等。燃油锅炉的燃料一般是：柴油，重油等；燃气锅炉包括燃气开水锅炉、燃气热水锅炉、燃气蒸汽锅炉等，指的是燃料为燃气的锅炉。燃气锅炉的燃料一般是：液化石油气，天然气，城市煤气，煤层气，页岩气，沼气等。锅炉还用木材，木康，稻壳，谷糠，糠醛渣等作燃料。一般来说，在火力发电厂中，热能动力锅炉使用的燃料有煤、重油、天然气等。从经济利益、技术条件和资源应用上来说，我国大部分火力发电厂热能动力锅炉使用的燃料大都是煤炭。煤炭的基本成分有氧、碳、氮、氢、硫、水分等，其中碳占50%-70%。碳、氢、硫都可以燃烧，氧气帮助这些燃料燃烧。所以在热能动力锅炉中煤燃料燃烧产生的热量大部分都是碳释放的热量。

四、热能动力锅炉燃料燃烧的过程

燃料的燃烧主要是碳、氢、硫的燃烧，如果燃烧不充分就会产生一氧化硫，氢等，燃料的热能不能完全的释放，造成资源的浪费。燃料燃烧完全就会产生二氧化碳、二氧化硫、水蒸气等，可以充分的利用燃料资源。一般来说固体燃料的燃烧分为三个阶段。

1、预热阶段

预热阶段指的是在燃料进行燃烧之前，对将要燃烧的燃料进行烘干、挥发、预热的过程。燃料在300-400℃的温度下蒸发分解的最迅速、最完全。燃料进入锅炉后，在高温预热蒸发的过程中，迅速的脱掉水分，最后只剩下焦炭。在预热阶段锅炉中是不需要氧气的。

2、燃烧的阶段

在前面的预热阶段，燃料经过预热已经得到充分的挥发，在挥发分燃尽之后，燃料剩下的焦炭就会开始燃烧，进入燃烧的阶段。燃料在燃烧阶段，需要足够的氧气，通过和氧气的结合，燃料剧烈的燃烧放热。

3、燃尽阶段

在燃尽的阶段，焦炭中的可燃物质已经燃烧的所剩无几，只有被炭灰包裹的内部有少许为充分燃尽的可燃物质，这个阶段还需要一定量的空气，帮助这些剩余的可燃物质充分的燃烧产生热能。在这个过程中燃烧的速度比较缓慢，释放的热量也很少。

五、热能动力工程炉内燃烧控制技术应用

锅炉的燃烧控制能够调整能量转换的幅度，在生产实践中至关重要。以往，生产实践中采取的是人力向锅炉内填充燃料的方式。目前，正在向步进式的自动控制燃料填充的方向转变。甚至有一些先进的锅炉开始采用全自动燃料控制。根据自动控制技术的不同，可以将锅炉的燃烧控制划分为以下几种：

1、空燃比里连续控制系统

空燃比里连续控制系统由流量计气体分析装置、电动蝶阀、烧嘴燃烧控制器、PLC、热电偶比例阀等部件共同构成。在这种燃烧控制系统中，数据由热电偶检测出来，再传送到PLC，最后与其本身设定好的数据进行分析比较。随后，对分析比较得出的偏差值进行微分、积分运算，输出电信号。与此同时，要分别调节电动蝶阀、比例阀门的开放程度，从而对燃料与空气的比例进行控制，实现控制锅炉内温度的目的。在一定程度上，这种空燃比里连续控制系统并不是特别精确，需要对额定的数值进行反复、仔细的确认。

2、双交叉先付控制系统

双交叉先付控制系统由流量计热电偶、流量阀、燃烧控制器、烧嘴几个部分共同构成。双交叉先付控制系统的基本工作原理是利用温度传感器热电偶将温度转化为电信号。测量点的实际温度用电信号表示。工艺曲线预先存贮在上位机中。测量点温度期望给定值由工艺曲线给定。通过对比测量点温度期望给定值与实际温度，得到二者的差值。根据差值大小，由PLC对空气流量阀门开合大小以及燃料进行自动调整。双交叉先付控制系统对温度的控制较为精确。

3、对锅炉风机翼型叶片进行模拟分析

锅炉内部的叶轮机械内部结构非常复杂，其内部流畅需要带有非常强烈的非定常特征。想要对锅炉内部进行精确的测量实验非常困难。除此之外，目前没有相关的流体力学原理可以解释喘振以及流动分离失速等流动现象。因此，只有应用软件进行更加精确的数值模拟实验和流动实验，模拟锅炉风机翼型叶片，模拟不同方向的空气吹入翼型叶片，形成流动分离，最终才能够达到二维数值模拟的目的。

六、结束语

通过在锅炉运行过程中，使用热能动力工程，从而对整个的锅炉构件、运行等过程中都产生了积极的效果和影响。因此不断地提高热能动力技术，加强热能动力技术和热能动力工程在我国锅炉行业甚至其他的行业的有效应用，能够节约能源，降低建设和运营成本。企业在利用热能动力工程和热能动力技术开展锅炉燃烧控制系统运行过程中，热能动力工程在锅炉内部燃烧的控制技术发展应用方面也发挥了非常重要的作用。

参考文献：

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