电厂热能动力锅炉燃料及其燃烧情况分析

学术论文 2018-09-25 10:51:07
  1 热能动力锅炉的工作原理 
  热能动力锅炉的主要作用就是转换能量,将燃料中的化学能、电能以及高温烟气的热能等一系列的能量形式输入到锅炉中,经过锅炉转换,将一定热能的蒸汽、高温水或者有机热载体等向外输出来。而锅炉的工作原理则是这样的,向容器内的水传递燃料燃烧后释放的热能或者工业生产中的余热,促使锅炉中的水温度符合相关要求,或者具有一定的压力蒸汽。在这个过程中,需要同时进行锅、炉两个部分,锅炉中进入水之后,在汽水系统中,锅炉受热面向水传递吸收的热量,在加热作用下,水的温度就可以符合相关要求,或者是有蒸汽生成,然后将其引出来,合理应用。而在燃烧设备部分,在燃料燃烧的过程中,会有热量不断放出来,通过热传的传播,向锅炉受热面传递燃烧产生的高温烟气,而在这个过程中,则会降低燃烧设备的温度,最后从烟囱中排出去。 
  2 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[1]。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。 
  3 热能动力锅炉燃料的燃烧分析 
  3.1 燃烧形式 
  3.1.1 分层次的燃烧 
  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。 
  3.1.2 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。 
  3.1.3 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。 
  3.2 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。 
  4 热能动力锅炉提高燃烧效率的控制措施 
  4.1 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。 
  4.2 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[2]。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。 
  4.3 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。 
  5 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。
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