论文部分内容阅读
【摘 要】经济的发展带动了生产力的进步，也带动了社会对于资源的需求。社会用电量的不断增加，使得电力资源的供需矛盾日益紧张，大量的火力发电厂应运而生。作为火力发电厂中的主要热力设备，锅炉的正常运行是十分重要的。本文针对电厂热能动力锅炉的燃烧技术，对其燃料以及燃烧进行了分析。
【关键词】电厂；热能动力锅炉；燃料；燃烧分析
前言
锅炉作为火力发电厂的基础性设备，其任务主要是通过燃料燃烧产生的热量，将水转化为具有一定温度和压力的水蒸汽。简单地说，锅炉生产的过程就是燃料燃烧、热量传递、水的蒸发以及蒸汽过热的过程。因此，对电厂热能动力锅炉燃料及燃烧进行分析，是十分重要的。
一、锅炉使用的燃料
通常情况下，火力发电厂的热能动力锅炉使用的燃料是多种多样的，可以包括固体燃料、液体燃料和气体燃料，其各自的主要代表是煤、重油以及天然气。从目前的技术条件和资源应用方面看，相比于天然气或重油，煤的储量更加丰富，从经济利益出发，我国大部分火力电厂的锅炉燃料都是以煤炭为主。因此，本文主要针对煤的特性和燃烧进行分析。
为了尽可能节约煤炭资源的使用，降低自身的生产经营成本，许多电厂开始在保证锅炉运行效率的前提下，对燃煤进行搀烧，将劣质煤与经济煤种混合起来使用，以达到降低成本的最终目的。在对其进行配煤搀烧时，必须坚持“安全第一、效益为主、科学搀配、持续改进”的原则，在确保机组在安全稳定运行的前提下进行搀配。其燃料的基本成分包括：碳、氧、氢、氮、硫等元素，以及适当的水分和灰分。其中，碳、氢、硫可以燃烧，而氧可以助燃，燃烧过程中，经过一系列的化学变化，生成二氧化碳、二氧化硫和水蒸汽等，并且可以释放出大量的热量。在煤燃料中占据约50%～70%的碳，是燃料中最基本的可燃成分，可以说煤的燃烧过程绝大部分都是碳在放热。氢燃烧时散发的热量虽然很高，但是由于其含量较少，基本可以忽略。同样，硫的含量相对较氢更高，同时也可以燃烧发热，但是其燃烧中产产生的二氧化硫会对锅炉造成一定的腐蚀，并且严重污染空气。对于燃煤而言，灰分和水分都是有害的成分，如果含量较高，就会被称为劣质煤。灰分较高的煤发热量低，且容易在燃烧时产生炉渣，影响锅炉的传热性能，严重的甚至需要停炉清理。而水分较多的煤不仅发热量低，还会由于水分的蒸发，降低锅炉内部温度，使得燃料的燃烧不充分，加剧金属受热面的低温腐蚀作用。
二、燃料燃烧的特性
燃料在进行燃烧时，其自身的发热量、固定碳含量以及挥发成分，是燃料重要的技术特征，关系着燃料的燃烧过程。从物理角度来看，燃料的发热量实际上就是每千克燃料在完全燃烧时散发的热量，可以用kJ/kg来表示。可以将燃料的发热量分为高位发热量和低位发热量，当在数值计算中计入燃料燃烧后水蒸汽液化时散发的热量时，称其发热量为高位发热量，不计算这部分热量时，称为低位发热量。在电厂的实际生产过程中，锅炉的排烟温度可以达到110～160℃，若锅炉规格较小，构造简单，则温度可以更高。这个温度远远高于水蒸汽凝结要求的温度，使得水蒸汽始终处于气态，也就是说，锅炉中可以利用的热量只有低位发热量。
为了便于进行对比，通常会将发热量不同的燃料进行相应的折算，以统一的标准进行对比。例如，可以利用隔绝加热的形式，将固体燃料加热到850℃，可以将其中的水分和氢、氧、挥发性硫等分离出来。这些分离出的气态物质称为“挥发分”，而水分和挥发分分离出来后，剩下的部分就是所谓的焦炭。焦炭的主要成分是可以燃烧的固定碳以及一部分灰分。对于燃料而言，挥发分越高，其越容易引燃，燃烧相对比较稳定，而且可以充分燃烧，利用率较高；相反，挥发分越低，着火越困难，燃烧不够稳定，如果没有必要的措施对其燃烧条件进行改善，很难燃烧完全，容易造成资源的浪费。焦炭的形态会随着煤种的不同，呈现出粉末状或者块状。煤的焦结性会对锅炉的运行产生很大的影响。根据煤中挥发分的高低，可以将煤分为无烟煤、烟煤和褐煤三种不同的类型。其中，无烟煤是最早开始使用的煤种，也是成煤年代最久的煤，其挥发分相对最低。烟煤煤化程度介于无烟煤和褐煤之间，其中碳的含量较高，通常可以达到50% 以上，挥发物的含量高，发热量高，是最为优质的锅炉燃料。褐煤的煤化程度最低，揮发份较高，但水分也很大，发热量不高，且存在易自燃的特点.
三、燃料的燃烧过程
锅炉燃料的主要成分中，碳、氢、硫都是可燃成分，假设燃烧完全，分别可以生成二氧化碳、水蒸汽以及二氧化硫，燃烧后产生的灰渣属于一种矿物质化合物，不包含任何可燃成分。而在不完全燃烧的情况下，烟气中会产生一氧化碳、氢以及碳氢化合物等可燃物质，以及固体燃料碎屑，燃料的热能无法完全释放，会造成资源的浪费。因此，保证良好的燃烧条件，确保燃料的完全燃烧，是进行燃料燃烧过程设置的主要目的。根据进行时间，固体燃料的燃烧可以分为三个阶段：
1.预热阶段
主要包括对燃料的烘干、预热和挥发分的分离等过程。将燃料投入锅炉后，燃料中的水分会因为锅炉中的高温，在极短的时间内蒸发分解，这一过程在300～400℃是最为迅速。水分蒸发后，剩余的部分会逐渐形成焦炭。在这个阶段，燃料本身并不参与燃烧，主要是从锅炉中吸收热量，不需要进行空气的供给。从效率方面看，炉膛的温度越高，燃料的含水量越小，煤粉研磨的越细，预热阶段需要的时间就相对越短。
2.燃烧阶段
燃料在预热之后，会逐渐随着温度的升高而燃烧。由于各自的特性差异，挥发分是最早开始燃烧的，在挥发分燃尽后，焦炭便会开始燃烧。在这个阶段，燃料中的可燃成分会与氧气进行结合，产生剧烈的燃烧放热。为了保证燃烧的迅速性和完全性，需要集中又迅速地供给足够的空气，将空气与可燃物质进行充分混合。
3.燃尽阶段
在这个阶段，挥发分完全燃尽，焦炭中的可燃物质也所剩无几，灰分占据多数，对于空气的需求也比较少。而由于焦炭中残存的可燃物质在这个时候多位于内部，在灰分的包裹下，无法与空气进行充分地接触，因而燃料燃烧的过程十分缓慢，放热量也大大减少。
四、结语
总而言之，电厂热能动力锅炉的燃料和燃烧对于其自身的生产效率和经济效益有着十分巨大的影响。为了保证燃料的充分利用，使其燃烧更加完全，要提供足够的炉膛温度、适量的空气以及一定的空间环境，保证空气和燃料的充分接触和混合。电厂技术人员和管理人员要在保证质量的前提下，积极开发研究新的燃料和燃烧技术，促进企业的可持续发展。
参考文献：
[1]韩佳磊.电厂热能动力锅炉燃料及其燃烧分析[J].中国科技投资，2013，（15）：110.
[2]刘黎峰，高鹏，宁武兵.靖电燃煤搀烧原则及方法探讨分析[J].甘肃科技，2011，27（8）：78-80.
[3]任慧锋，杨亚平，仲兆平，金保升，蔡崧.220t/h煤粉锅炉掺烧石油焦的研究[J].发电设备，2004，（6）：359-363.
[4]王伟.燃烧高发热量煤对锅炉的影响[J].石河子科技，2006，（5）：36-37.
【关键词】电厂；热能动力锅炉；燃料；燃烧分析
前言
锅炉作为火力发电厂的基础性设备，其任务主要是通过燃料燃烧产生的热量，将水转化为具有一定温度和压力的水蒸汽。简单地说，锅炉生产的过程就是燃料燃烧、热量传递、水的蒸发以及蒸汽过热的过程。因此，对电厂热能动力锅炉燃料及燃烧进行分析，是十分重要的。
一、锅炉使用的燃料
通常情况下，火力发电厂的热能动力锅炉使用的燃料是多种多样的，可以包括固体燃料、液体燃料和气体燃料，其各自的主要代表是煤、重油以及天然气。从目前的技术条件和资源应用方面看，相比于天然气或重油，煤的储量更加丰富，从经济利益出发，我国大部分火力电厂的锅炉燃料都是以煤炭为主。因此，本文主要针对煤的特性和燃烧进行分析。
为了尽可能节约煤炭资源的使用，降低自身的生产经营成本，许多电厂开始在保证锅炉运行效率的前提下，对燃煤进行搀烧，将劣质煤与经济煤种混合起来使用，以达到降低成本的最终目的。在对其进行配煤搀烧时，必须坚持“安全第一、效益为主、科学搀配、持续改进”的原则，在确保机组在安全稳定运行的前提下进行搀配。其燃料的基本成分包括：碳、氧、氢、氮、硫等元素，以及适当的水分和灰分。其中，碳、氢、硫可以燃烧，而氧可以助燃，燃烧过程中，经过一系列的化学变化，生成二氧化碳、二氧化硫和水蒸汽等，并且可以释放出大量的热量。在煤燃料中占据约50%～70%的碳，是燃料中最基本的可燃成分，可以说煤的燃烧过程绝大部分都是碳在放热。氢燃烧时散发的热量虽然很高，但是由于其含量较少，基本可以忽略。同样，硫的含量相对较氢更高，同时也可以燃烧发热，但是其燃烧中产产生的二氧化硫会对锅炉造成一定的腐蚀，并且严重污染空气。对于燃煤而言，灰分和水分都是有害的成分，如果含量较高，就会被称为劣质煤。灰分较高的煤发热量低，且容易在燃烧时产生炉渣，影响锅炉的传热性能，严重的甚至需要停炉清理。而水分较多的煤不仅发热量低，还会由于水分的蒸发，降低锅炉内部温度，使得燃料的燃烧不充分，加剧金属受热面的低温腐蚀作用。
二、燃料燃烧的特性
燃料在进行燃烧时，其自身的发热量、固定碳含量以及挥发成分，是燃料重要的技术特征，关系着燃料的燃烧过程。从物理角度来看，燃料的发热量实际上就是每千克燃料在完全燃烧时散发的热量，可以用kJ/kg来表示。可以将燃料的发热量分为高位发热量和低位发热量，当在数值计算中计入燃料燃烧后水蒸汽液化时散发的热量时，称其发热量为高位发热量，不计算这部分热量时，称为低位发热量。在电厂的实际生产过程中，锅炉的排烟温度可以达到110～160℃，若锅炉规格较小，构造简单，则温度可以更高。这个温度远远高于水蒸汽凝结要求的温度，使得水蒸汽始终处于气态，也就是说，锅炉中可以利用的热量只有低位发热量。
为了便于进行对比，通常会将发热量不同的燃料进行相应的折算，以统一的标准进行对比。例如，可以利用隔绝加热的形式，将固体燃料加热到850℃，可以将其中的水分和氢、氧、挥发性硫等分离出来。这些分离出的气态物质称为“挥发分”，而水分和挥发分分离出来后，剩下的部分就是所谓的焦炭。焦炭的主要成分是可以燃烧的固定碳以及一部分灰分。对于燃料而言，挥发分越高，其越容易引燃，燃烧相对比较稳定，而且可以充分燃烧，利用率较高；相反，挥发分越低，着火越困难，燃烧不够稳定，如果没有必要的措施对其燃烧条件进行改善，很难燃烧完全，容易造成资源的浪费。焦炭的形态会随着煤种的不同，呈现出粉末状或者块状。煤的焦结性会对锅炉的运行产生很大的影响。根据煤中挥发分的高低，可以将煤分为无烟煤、烟煤和褐煤三种不同的类型。其中，无烟煤是最早开始使用的煤种，也是成煤年代最久的煤，其挥发分相对最低。烟煤煤化程度介于无烟煤和褐煤之间，其中碳的含量较高，通常可以达到50% 以上，挥发物的含量高，发热量高，是最为优质的锅炉燃料。褐煤的煤化程度最低，揮发份较高，但水分也很大，发热量不高，且存在易自燃的特点.
三、燃料的燃烧过程
锅炉燃料的主要成分中，碳、氢、硫都是可燃成分，假设燃烧完全，分别可以生成二氧化碳、水蒸汽以及二氧化硫，燃烧后产生的灰渣属于一种矿物质化合物，不包含任何可燃成分。而在不完全燃烧的情况下，烟气中会产生一氧化碳、氢以及碳氢化合物等可燃物质，以及固体燃料碎屑，燃料的热能无法完全释放，会造成资源的浪费。因此，保证良好的燃烧条件，确保燃料的完全燃烧，是进行燃料燃烧过程设置的主要目的。根据进行时间，固体燃料的燃烧可以分为三个阶段：
1.预热阶段
主要包括对燃料的烘干、预热和挥发分的分离等过程。将燃料投入锅炉后，燃料中的水分会因为锅炉中的高温，在极短的时间内蒸发分解，这一过程在300～400℃是最为迅速。水分蒸发后，剩余的部分会逐渐形成焦炭。在这个阶段，燃料本身并不参与燃烧，主要是从锅炉中吸收热量，不需要进行空气的供给。从效率方面看，炉膛的温度越高，燃料的含水量越小，煤粉研磨的越细，预热阶段需要的时间就相对越短。
2.燃烧阶段
燃料在预热之后，会逐渐随着温度的升高而燃烧。由于各自的特性差异，挥发分是最早开始燃烧的，在挥发分燃尽后，焦炭便会开始燃烧。在这个阶段，燃料中的可燃成分会与氧气进行结合，产生剧烈的燃烧放热。为了保证燃烧的迅速性和完全性，需要集中又迅速地供给足够的空气，将空气与可燃物质进行充分混合。
3.燃尽阶段
在这个阶段，挥发分完全燃尽，焦炭中的可燃物质也所剩无几，灰分占据多数，对于空气的需求也比较少。而由于焦炭中残存的可燃物质在这个时候多位于内部，在灰分的包裹下，无法与空气进行充分地接触，因而燃料燃烧的过程十分缓慢，放热量也大大减少。
四、结语
总而言之，电厂热能动力锅炉的燃料和燃烧对于其自身的生产效率和经济效益有着十分巨大的影响。为了保证燃料的充分利用，使其燃烧更加完全，要提供足够的炉膛温度、适量的空气以及一定的空间环境，保证空气和燃料的充分接触和混合。电厂技术人员和管理人员要在保证质量的前提下，积极开发研究新的燃料和燃烧技术，促进企业的可持续发展。
参考文献：
[1]韩佳磊.电厂热能动力锅炉燃料及其燃烧分析[J].中国科技投资，2013，（15）：110.
[2]刘黎峰，高鹏，宁武兵.靖电燃煤搀烧原则及方法探讨分析[J].甘肃科技，2011，27（8）：78-80.
[3]任慧锋，杨亚平，仲兆平，金保升，蔡崧.220t/h煤粉锅炉掺烧石油焦的研究[J].发电设备，2004，（6）：359-363.
[4]王伟.燃烧高发热量煤对锅炉的影响[J].石河子科技，2006，（5）：36-37.