火力发电厂中热能动力锅炉的燃料分析

1.李廷玉 2.陈子健

（沈阳西部环境有限公司，辽宁 沈阳 11000）

前言

煤炭发电厂作为国内主要生产的电能通道，在燃烧设备部件中，在燃料燃烧的过程中，会不断地有热量释放，通过传热的扩散，到达锅炉受热面的高温烟气，并在这一过程中，将燃烧设备的温度降低，最终走出烟囱。提高火力发电锅炉的燃烧率，不仅可以降低发电成本，保持发电厂自身的经济效益，而且有助于减少烟尘的产生，从而保护环境。

一、热能动力锅炉使用的燃料

不同锅炉由于内部构造、燃烧温度和控制方法有很大差异，因此适用的燃料类型也有一定的差别。目前国内电厂常用的锅炉类型有电锅炉、燃煤锅炉、燃油锅炉等。其中，燃煤锅炉的燃料主要为烟煤、贫煤、煤矸石等，可以通过减小煤块体积的方式，提高燃料的燃烧率。燃油锅炉则主要以柴油、重油为主要燃料，并且根据燃烧方式的不同，可细分为燃油开水锅炉、燃油采暖锅炉等。燃气锅炉使用的燃料主要有天然气、液化石油气等。此外，近年来还出现了一些以秸秆、废弃塑料等作为燃料的环保性热能动力锅炉，实际应用效果良好。

二、热能动力锅炉燃料的燃烧分析

（一）燃烧形式

1.分层次的燃燒

根据可燃物燃烧性质、放热能力和燃烧后状态的不同，可以采用分层次的燃烧方式，提供更多的燃烧热能。这种燃烧方式，只适用于固体燃料，例如煤炭、木炭等。其优点在于确保了多种燃料在不同燃烧环境或燃烧阶段中，最大化的释放能量，间接的降低了电厂的发电成本。但是分层次燃烧也有自身的缺点，例如固体燃料容易出现燃烧不充分的问题。

2.悬浮状态下的燃烧

燃料仍然是固体可燃物，但是状态从块状变为了粉末状。利用鼓风机等设备，将粉末状的可燃物吹入炉膛，在悬浮状态下增加可燃物与空气接触面积，提高燃烧效率。优点是容易控制，燃烧充分。

3.旋风状态下的燃烧

相比于悬浮状态下的直线送风，在旋风状态下，则沿切线进行送风，这样就可以保证可燃物在炉膛内进行一段距离的螺旋运动，延长了滞空时间，燃烧率比悬浮状态下更高。缺点是适用范围受限，如果锅炉内部结构复杂，可能会造成燃料的浪费。

（二）燃烧过程

不同类型的燃料，或是相同燃料在不同的状态下，燃烧过程都会存在一定的差异。本文以固体燃料煤炭为例，对其燃烧过程进行简单概述：第一步，进行预热。保证燃料干燥，将锅炉进行预热，保持温度在500℃上下，预热时间大约在1h。在预热过程中，燃料内部含有的少量水分也会被逐渐蒸发。预热阶段不需要供氧。第二步，燃料燃烧。在预热的基础上，继续提高温度，通风后根据燃烧情况控制风量与风速。尽可能的提高燃烧效率。第三步，燃料燃尽。燃料完全燃烧后，只剩下灰白色的无机物。如果有大块的剩余物，可以检查内部是否有未燃尽的可燃物质，如果有可以收集起来，继续使用。

三、热能动力锅炉提高燃烧效率的控制措施

（一）合理送风

主要是控制风速和风量，风速可以根据燃料的类型和燃烧的情况进行确定，例如燃料本身燃烧性较好，且燃烧过程中只产生了少量的烟气，可以减少风量，提高热能利用率；反之，如果燃烧中烟气浓度较高，甚至制约了进一步的燃烧，则需要增加风量，尽快通入新鲜空气，以促进燃烧。另外，当炉内温度过高时，可能会烧毁喷燃器，此时也需要增加风速，可以达到适当降温的效果。风量方面，也需要综合考虑多种因素进行确定。

（二）增加氧气接触面积

增加燃料与空气（氧气）的接触面积，也是提高燃料燃烧率的一种有效措施。以煤炭为例，通常来说，在煤质保持相同的前提下，煤炭的颗粒度越小，与空气的接触面积越大，燃烧也就越充分。基于这一规律，可以先将煤块进行粉碎，制成颗粒状的煤粉，然后利用鼓风机将煤粉吹入锅炉中，可以将煤炭的燃烧率提高到99%。此外，也要注意控制锅炉内的氧气浓度，在燃烧不充分的情况下，会产生硫化物、氮氧化物，导致氧气浓度降低，阻止煤炭燃烧。因此还要做好炉内通风工作，将燃烧产生的废弃及时收集起来，利用余热并进行无害化处理后方可继续排放。

（三）科学选择燃煤类型

热能动力锅炉的炉型与燃煤类型相匹配，可以显著提升燃烧效率。如果电厂不考虑锅炉结构，随便调整燃煤种类，一方面是容易造成燃料的燃烧不充分，降低热效率，而且还会产生较多的烟气，加剧了空气污染；另一方面，部分烟尘不能完全排除，堆积在锅炉内壁上，影响锅炉的热传导性能，严重情况下还会造成锅炉爆炸等事故。因此，电厂必须要科学选择燃煤类型，如果条件允许，可以在投产之前进行一次燃烧试验，提高燃煤的实用性。

四、结语

在能源资源日益紧缺的背景下，火电厂必须要尝试创新工作方式，提高燃料的利用率，在维持发电工作正常开展的基础上，兼顾环境保护。通过分析热能动力锅炉燃料及燃烧情况，将化学能、生物能等高效率的转化为热能和电能，保障社会各个行业的用电需求，这也是今后火电厂实现可持续发展的重要动力。