浅析电厂热能动力锅炉设计与燃料燃烧

祝凤祥

摘要：随着我国社会经济水平的飞速发展，电厂的发展也得到了一个较为可观的“跨越”，这就意味着电厂对电气设备的运行提出了更高的要求，在此背景下，电气设备的运行水平也有所提高。设备的运行水平是保证电气设备长周期运行的必要因素，就当前工业锅炉的应用情况来看，当下存在的耗能较高、污染较大等问题都是影响其自身发展的重要因素，要想突破当下现状，应当还是要从锅炉设计方面着手。因此，在未来的发展中，电厂要着重于热能动力锅炉设计与燃料燃烧方面，以此为切入点进行相应的改进和创新，以此来适应节能减排的要求。对此，本文以热能动力锅炉为探讨对象，探究针对当前应用情况中的不足之处提出相应的优化建议，希望能够进一步促进我国电厂热能动力锅炉设计与燃料燃烧方面的发展。

关键词：锅炉设计;燃料燃烧;有效措施

一、锅炉设计及燃料燃烧的重要性

电厂是能源消耗非常多的场所，需要不断找寻新的燃烧调控技术，才能适应节能减排的要求。近年来，电厂通过引进新的热能动力锅炉和应用新型燃料技术，有效缓解了现阶段存在的电能供需矛盾。促进电能更为合理的利用以及调配，缓解资源短缺问题是电厂持续健康运转的基础条件。电力的生产过程是燃料燃烧，热传递，水的蒸发，过热蒸汽能量转换的过程。因此，电厂热能动力锅炉燃料及燃烧的分析非常重要。

一般来说，在电厂的运行中，锅炉所使用的燃料是多种多样的，包括固体燃料、液体燃料和气体燃料，特别是煤炭、重油和天然气资源。就目前国内发展而言，我国煤炭储量较为丰富，应用更加经济。燃煤发电也是我国主要的发电方式。

二、热能动力锅炉的简单介绍

锅炉的组成是由外壳部分以及燃气锅炉电器控制部分组成的，其外壳部分主要分为底壳和面壳，其中底壳主要是用来固定锅炉的燃烧，通常也叫燃烧器，在底壳部位会安装一些其他的设备，然后底壳能够与墙体固定连接;而面壳主要是起到防风防灰尘防外物影响的保护作用，燃气锅炉电器控制部分对于锅炉来说是最主要的硬件部分。当前实际生产中逐渐开始采用电脑自动控制运行的方式，有利于精确的操控温度。

热能动力锅炉其本质就是一类能量转化装置，给锅炉输送的能量包含燃煤中的化学、电力能、空气和燃料所携带的内能等能源类型，而依托锅炉装置进行能量转化，给外界送出携带一定能量的饱和水蒸汽或过热蒸汽，还输送出具有很高温度的热水及有机热载体。热能动力锅炉燃料燃烧的基本工作过程是：首先，预热阶段，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;其次，燃烧阶段，该阶段主要是指燃料经过充分的预热后，在燃烧炉内充分进行化学反应并放出燃烧热，将这些热量传送给锅炉盘管内的水，促使水吸收热量后温度升至所需要的范围或者使水转变成具有相应压力蒸汽的热力装置。在燃烧炉内，燃料通过不断的燃烧反应进而不断产生热量，在依靠热辐射和热传导的方式，将热量传送到锅炉内盘管传热表面，从而把自身温度降低一定幅度，且从烟筒口排入大气;最后，燃尽阶段，该阶段主要是焦炭中的可燃物质已经燃烧的所剩无几，只有在炭灰内部还残留少量没有燃尽的物质，所以在这个过程中需要提供足够的空气，使其充分燃烧，产生热能。

上述可知，锅炉其本质就是一种能量的转换装置，按其能量来源，通常可以分为太阳能、余热、电、燃煤、燃油、燃气、水煤浆等锅炉种类。在火力发电厂中，热能动力锅炉常用的燃料主要有煤炭、重油、天然气等，从经济利益、技术条件以及资源应用上来说，虽然我国的石油、天然气等资源丰富，但是从其利用价值来看远远高于其直接燃烧的价值，并且我国煤炭资源丰富且煤炭的产量也在持续增加，足以满足火力发电厂的供销，因此我国绝大部分的火力发电厂中都是采用以煤炭作为主要的燃料的热能动力锅炉。

煤炭是一种成分非常复杂的固体燃料，它的化学基本成分主要有氧、碳、氨、氮、氢、硫、水分等。在煤炭的这些成分中，硫主要以有机硫、硫铁矿和一些硫酸盐等形式存在，在燃烧的过程中，有机硫和硫铁矿生成二氧化硫等有腐蚀性的气体，这些气体不仅容易造成热能动力锅炉内的金属等结构的腐蚀，进而降低了锅炉的使用寿命，同时如果把这些气体直接排放到空气中，非常容易引起空气的污染，因此还需对这些废气进行一系列的处理。此外，在煤炭中水分的影响也不容忽视，在煤炭中的全水分，主要指表面和内在的两种水分，其中表面水分主要是在开采或运输过程中进入的，这些水分是不可避免的，其含量也是受自然条件的影响无法控制的，但是正是由于这种水分的存在，影响了煤炭在锅炉中的燃烧，导致煤炭燃烧的程度减小，发热量也大幅度减小，进而影响火力发电的发电效率。

三、提高的相关举措

首先便是在预热阶段，就要对燃料展开科学处理，等到燃料烘干挥发后，对燃料进行预热，以促进燃料燃烧。在这一阶段，燃料被充分加热，温度逐渐上升，燃料表面和缝隙中的水分就会被蒸发，使燃料表面变得干燥，而随着温度的进一步上升，燃料内部的水分也会慢慢消失。总而言之，这一部分燃料并没有放出热量，反而吸收了大部分热量，而燃料中的水分含量越多，热量吸收也就越多。因此在预热阶段，可令电厂热能动力锅炉内保持高温条件，令进入锅炉内的燃料达到预热效果，促进其自身水分蒸发。值得一提的是，实施过程中要注意燃料水分带来的影响，当燃料水分越大时，排风量也进一步加大，同时也要注意温度的保持，过高或者过低的温度都会影响预热的质量，因此，并不是一味地加热便可，而是要结合实际情况来对预热进行科学的调整。

其次，在汽轮机的使用过程中，由于内部结构的设置存在着一定的问题，比如由于叶片存在着一定间隙，在汽流經过时会造成一定的热能损失。针对这样的问题存在，相关人员应该对其进行修改，可以采用更改叶片类型或加快汽流经过速度等措施，使汽轮机在火力发电过程中，使用效率得到提高。

再次，因为锅炉炉型的结构是具有一定的差异，所以燃煤类型也是多种多样的，在对燃煤类型进行选择时，相关人员要从锅炉的运行情况、经济效益等多方面进行考虑，对可能造成锅炉无法正常运行的原因进行分析。此外，在燃煤类型的选择过程中，可以事先开展相应的燃烧试验，进而合理地选出合适的燃煤类型。

同时，为了保证整个燃烧阶段的质量，就需要合理控制氧气的投入以及整个锅炉的温度，如果空气过少则会导致燃料的不完全燃烧，造成损失，而空气过多则会影响整体的温度，同样也会影响整体的燃烧程度，降低了锅炉的热效率，同时也要给予充分的燃烧时间，确保其足够充分的燃烧。

最后在燃尽阶段也离不开氧气的支持，充足的氧气用以确保炭灰内部包裹的可燃性物质成分得以充分燃烧，满足生产生活的热能需求，从而避免资源出现浪费。

四、小结与展望

总之，随着能源问题日益严峻，在可持续发展理念下，要注重提高资源利用率，并在科学技术的支持下，合理开发新能源，并优化锅炉燃烧技术，促进电厂热能动力锅炉内部燃料达到充分燃烧状态，维护电厂热能动力锅炉的安全高效运转，从而真正实现节能减排，保护环境。

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