电厂热能动力锅炉燃料的相关研究

朱海英

（内蒙古达拉特发电厂运行二部,内蒙古 鄂尔多斯 014300）

1 电厂热能动力锅炉的工作流程

在电厂的生产过程中，主要存在着三种形式的能量转换，分别为：在热能动力锅炉中燃料的化学能转变为热能；在汽轮机中由热能转变为机械能；在发电机中由机械能转变为电能。而热能动力锅炉、汽轮机和发电机即统称为发电厂的三大主机。热能动力锅炉的主要工作流程如下：

原煤破碎→原煤干燥与磨制煤粉→煤粉输送→组织燃烧→空气加热→燃料燃烧配风→锅炉给水由省煤器受热面加热升温→由蒸汽受热面（水冷壁）吸热将给水转变为蒸汽→由过热器将蒸汽进一步加热达到过热状态→排渣、除灰、烟气排放。

2 电厂热能动力锅炉燃料及其燃烧过程

2.1 锅炉燃料及其分类

我国煤炭资源非常丰富，已探明储量在6500亿吨以上。因此根据我国客观情况，在电厂热能动力锅炉中的燃料主要以煤为主。火力发电厂热能动力锅炉所采用的煤统称为动力煤，根据其干燥无灰挥发分进行分类，还可细分为无烟煤、烟煤、贫煤和褐煤四类。其中，无烟煤的碳化程度最高，挥发分含量≤10%，但不易点燃；烟煤碳化程度稍微次于无烟煤，挥发分含量约为20%～37%；贫煤碳化程度与烟煤相接近，而挥发分含量较低，约为10%～20%；褐煤的碳化程度最低，而挥发性含量较高，约≥37%，易于点燃但发热量偏低。根据锅炉动力煤成分的不同，应采用相应的燃煤技术，以保证热能动力锅炉生产高效。

2.2 锅炉燃料的燃烧过程

2.2.1 准备阶段

煤粉气流喷入锅炉内直到着火这一阶段即为准备阶段，它也是吸热阶段。在此过程中，煤粉气流被锅炉中的烟气不断加热，温度逐步提高。煤粉受热后首先水分蒸发，然后进行热分解并析出挥发分，挥发分的析出数量与成分主要取决于煤的特性、加热温度与速度，这一过程一直持续到1100～1200℃。要使准备阶段中煤粉尽快着火，一方面应尽量减少煤粉加热到着火温度所需的热量，可通过预先干燥煤粉、提高一次风温等措施实现；另一方面则应尽快提供给煤粉所需的热量，可通过提高炉温等措施加以实现。

2.2.2 燃烧阶段

煤粉着火以后即进入燃烧阶段，这一阶段主要包括了煤挥发分燃烧以及焦炭燃烧，它是一个强烈的放热阶段。首先是煤挥发分进行着火燃烧并释放出热量，然后通过加热焦炭粒，使焦炭的稳定迅速提高并得以燃烧。为使燃烧阶段煤粉燃烧又快又好，关键在于组织好焦炭的燃烧，即在保证炉内足够高温的同时，还应保证空气与煤粉充分混合。

2.2.3 燃尽阶段

这一阶段是燃烧阶段的延续，煤粉经过燃烧以后，炭粒变小，其表面容易形成灰壳，由于空气很难与内部炭粒接触，燃尽阶段燃烧速度会明显降低。为了使煤粉在锅炉内尽可能燃尽，以提高燃料的利用效率，可通过保证燃尽时间、改善风粉混合，或者加强扰动以及破煤粉灰壳等措施来加以实现。

3 强化热能动力锅炉燃料利用率的具体措施

3.1 提高煤粉细度

当煤粉细度越高时，其燃烧反应的表面积也相应增大，单位时间内煤粉的吸热量也会增多。尤其对于难以着火的贫煤、褐煤，更应当将煤粉研磨更细，这也有助于煤粉在炉内尽快燃烧，有助于煤粉的燃烧更完全。

3.2 适当提高一次风温

通过提高一次风温，可以减少煤粉加热到着火温度所需热量，使煤粉在准备阶段能尽快着火。尤其对于难以着火的无烟煤、烟煤而言，应当将锅炉预热器出口热温度提高到350～420℃左右，从而使出口热风温度得以适当提高。

3.3 提供适当的一次风量和风速

当一次风量和风速过大时，煤粉着火所需的热量也会相应增大，并会影响到煤粉的完全燃烧；而当一次风量和风速过小时，又会因为氧气不足而限制煤粉燃烧的发展。为此，应当提供适当的一次风量和风速，并以保证煤粉挥发分的充分燃烧为基准。通常而言，对于挥发分含量越高的煤，应适当提高一次风量和风速，对于挥发性含量较低的煤，则应适当加以限制。例如：无烟煤的一次风率推荐为15%～20%；贫煤的一次风率推荐为20%～25%；烟煤的一次风率推荐为20%～25%；褐煤的一次风率推荐为40%～45%。

3.4 合理送入二次风

在煤粉燃烧阶段中，由于该阶段燃烧速度非常快，所提供一次风的氧气会很快耗尽，为保证燃烧过程的持续发展，应及时提供二次风。二次风的送入时间，主要取决于煤粉类型和锅炉型号，且为了不降低锅炉内燃烧中心区的温度，应当采用分批、分期的方式逐步送入二次风。

3.5 保证较高的二次风温与风速

二次风的提供除了应当适量供应以外，还应当保证较高的风温与风速，以避免锅炉内温度的大幅降低，并加强氧气扩散以及一二次风的混合。通常而言，所提供的二次风速，应当高于一次风速。

3.6 合理组织锅炉内部空气动力工况

由于热能动力锅炉中煤粉是在悬浮状态下进行燃烧的，煤粉与空气的混合状态通常不太理想。为此，除了应当适当提高二次风速以外，还应当合理组织炉内空气动力工况，以促进煤粉与空气能更好的混合，并提高煤粉的燃烧速度，保证煤粉充分燃烧。

4 总结

本文从电厂热能动力锅炉的工作流程出发，并就锅炉燃料及其燃烧特性，以及锅炉燃料利用率的强化措施进行了研究与探索。以此希望在电厂实际生产中，能进一步提高锅炉燃料的利用率，以降低锅炉生产成本，促进电厂经济效益的提升。

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