热能动力锅炉的燃料及燃烧分析

热能动力锅炉的燃料及燃烧分析

穆彦东

神华新疆化工有限公司 新疆乌鲁木齐 831400

摘要：火力发电厂运行下热能动力锅炉作为重要的装置体系，在电厂生产方面发挥了重要作用，锅炉燃料的应用直接影响锅炉燃烧效果。文章通过对火力发电厂热能动力锅炉燃烧进行分析，结合火力发电厂实际情况探讨热能动力锅炉燃烧优化措施。
　　

关键词：火力发电厂；热能动力；锅炉燃烧；锅炉燃料

引言
　　对于火力发电厂来讲，热能动力锅炉的工作状态与发电效率将在很大程度上对其社会效益与经济效益产生影响。火力发电厂的领导人员应当将燃料质量重视起来，不断出台相关制度与推行全新体系。除此以外，在借助燃料产生电力能源时，火力发电厂的工作人员必须要对现场的工作情况进行细致了解，并将涉及发电的零件部位调节好，从而为有效提升火力发电厂的整体经济效益提供有力保障。然而，在进行实际的发电操作过程中，火力发电厂仍然存在一些需要改进的地方。
　　1 火力发电厂的热能动力锅炉燃料简介
　　当前国内的天然气与石油产量也比较大，但是燃烧天然气与石油就会使火力发电厂的经济性降低。而国内的煤炭资源相对较为丰富且产量也越来越多，煤炭资源的产量能够满足火力发电厂的生产需求[1]。因此，选择煤炭作为热能动力锅炉的主要燃料是大势所趋，也是符合因地制宜原则的。
　　众所周知，煤炭主要是由碳、氢、硫、氧以及水分等成分组成，因此煤炭是一种复合型的固体燃料。其中，煤炭中所含硫元素的主要表现形式为碳酸盐、有机硫以及硫铁矿。在煤炭的燃烧过程中，硫铁矿与有机硫会进行相应的化学反应，从而产生部分二氧化硫，该类气体不但可以使热能动力锅炉内的金属结构受到腐蚀，且对于锅爐的整体使用寿命而言也会带来负面影响[2]。如果将该类有毒气体排放到空气中，不仅会对环境造成严重的污染，而且还给相关部门带来了工作负担。与此同时，煤炭中所含的水分也需要引起相关部门的重视，由内在水分与表面水分所组成的煤炭水分可以引发一些环境问题，并且会降低煤炭在锅炉中的燃烧程度。与此同时，煤炭里的水分会在一定程度上降低煤炭的发热量，最终对火力发电厂的正常运作产生不利影响。

2火力发电厂中热能动力锅炉的燃料现状
　　2.1燃料供应与生产计划的冲突问题
　　火电厂燃料管理与节能控制作业在实施中，燃料供应与生产计划的冲突问题，为普遍存在的问题。其中该类冲突现象主要表现为：火电厂燃料管理中的燃料供应，受制于煤矿企业的生产现状，市场波动，以及相关政策的变化，从而导致火电厂的生产计划，采购计划，以及后续的供应计划出现连续性的变化，最终造成燃料管理与节能控制之间出现冲突现象，无法均衡燃料管理与节能控制关系，并且造成了一定的被动性资金损失，以及合作纠纷等现象，不利于火电厂的稳定发展。
　　2.2生物质燃烧问题
　　生物质燃烧机是以生物质颗粒为燃料，广泛应用在锅炉、工业窑炉、干燥设备等作为热源供给，生物质燃料在燃烧机中的燃烧是一种剧烈的放热和吸热理化反应。作为节能环保型的生物质燃烧机，燃烧效率是衡量其性能的重要指标之一，如何提高燃烧机的燃烧效率成为生物质燃烧机设计的重点内容。影响颗粒燃烧效率的因素主要有空气量、炉膛的结构、颗粒的特性等各种因素的影响导致燃烧不充分、燃烧效率低、热量流失比例高等问题[3]。
　　2.3锅炉设备问题
　　锅炉燃烧调整是锅炉运行中最基本、最频繁的一项调整，随外界工况变化要随时进行调整，因此燃烧稳定意味着锅炉运行稳定、机组运行稳定。及时对锅炉内部各种参数进行调整，从而使锅炉适应外界变化，并且调整在一个较为稳定的水平上，才能够保证稳定的电力输出[4]。设备老化以及安装因素造成燃烧调整不能达到最佳工况，热控测点不能正确反映实际参数值;优化调整试验间隔较长。
　　2.4燃烧设备改造
　　在优化锅炉燃烧过程中，可以通过燃烧理论与相关数值，对锅炉燃烧情况进行模拟，优化锅炉燃烧过程。在优化调整中，技术人员应当按照燃烧理论建立模型，通过数值模拟方式，模拟分析锅炉燃烧情况。按照建造模型数据，探索求解方式，以此获得锅炉优化方案。然而在大量建模优化中，会增加计算过程的复杂度，且整个建模优化时间比较长;当燃烧机理不明确时，则无法确保锅炉燃烧模型的成熟度[5]。需要注意的是，锅炉优化方法存在技术问题，无法应用于所有锅炉优化中，只可以应用到高仿真研究与离线分析中。
　　3 热能动力锅炉燃料的燃烧过程
　　3.1 准备燃烧阶段
　　作为火力发电厂的首选能源，煤炭的主要存在形式是煤粉，被磨煤机磨好的煤粉会以气流的形式输入锅炉，直到锅炉内部的燃料实现充分燃烧，该阶段都被称为准备燃烧阶段。在准备燃烧阶段，锅炉中的煤粉气流会受到不断加热，从而导致煤粉经历先被蒸发后被分解的过程，其挥发出的成分与煤的特性是有直接关联的。煤粉的温度通常会达到1100摄氏度到1200摄氏度之间，只有这样才能确保煤粉能在短时间内进行燃烧，不但可以有效降低煤粉着火所需的热量，而且还可以通过预先干燥粉来对风温进行提升[6]。除此以外，准备燃烧阶段还能够为煤粉提供所需热量，从而保证锅炉温度能够快速提升。

　　3.2 燃烧阶段
　　所谓燃烧阶段，主要是指煤粉着火之后的时间段。其中，焦炭燃烧以及煤的挥发成分燃烧都属于燃烧阶段。从本质上讲，该阶段会放出大量的热量：首先，煤挥发的成分在燃烧时所释放的能量较高，且很容易形成焦炭粒，从而使焦炭具备更好的稳定性[7]。在燃烧阶段，火力发电厂的工作人员需要注意焦炭的燃烧程度，确保锅炉内部的温度达标的同时，还应当对空气与煤粉进行充分混合，只有这样才能实现煤粉燃烧的高效性。
　　3.3 燃烬阶段
　　作为燃料燃烧阶段的延续，燃烬阶段主要是指煤粉在完成燃烧之后会出现体积变小的情况，其表面也会形成一层灰壳。然而，考虑到空气与锅炉内部的炭粒很难进行直接接触，因此就会导致燃烧阶段的整体燃烧速度直线下滑。要想解决这一现实问题，就应当对煤粉壳进行破坏，或者是加大扰动力度来烧烬其内部的煤粉，从而有效提升燃料的整体利用率。
　　3.4热能动力锅炉燃烧的控制措施
　　要想实现对于火力发电厂热能动力锅炉燃料燃烧的严格控制，首先就应当对燃料的数量进行管控，并注重调节锅炉的风量，还有就是控制引风量。其中，控制燃料的数量是比较重要的子系统，而且对后续风量的控制也会产生间接的影响。值得一提的是，控制燃料主要是尽可能消除燃料内部的扰动成分，同时改善整个系统的品质。考虑到系统内部的每个部门之间都存在非常紧密的联系，因此操作人员与领导层都应当重视燃料的燃烧能力与供给装置的整体性能。对于风量的控制而言，要建立在提升燃料经济性的基础之上，通过改变燃料数量来控制送风量[8]。在引风量的控制方面，由于炉膛压力必须要达到相关标准，因此操作人员需要确保送风量与引风量的相对平衡。
　　4 改善热能动力锅炉燃烧效率的策略分析
　　4.1 采取合理送风的措施
　　为了将火力发电厂热能动力锅炉的燃烧效率提升到更高层次，首先就应当对送风措施进行改革与创新，操作人员必须要实现对整个送风过程的系统优化。从本质上讲，火力发电厂的相关操作人员需要严格监测送风过程中的风量以及风速。如果风速不达标，就会导致喷燃气的温度急剧升高，进而损坏喷燃器，而且很容易会使煤粉出现沉淀现象[9]。如果风速太大，就会导致煤粉着火的时间出现推迟，从而引发燃烧不充分的现象。由此可知，在送风过程中，操作人员必须要对风量以及风速进行严格控制。

　 4.2 选取合适的燃煤类型
　　作为影响火力发电厂热能动力锅炉的最主要因素，燃煤材料的选取非常重要。因此在选择燃煤类型时，一旦发现热能动力锅炉的功能与目标燃煤有所差异，就需要重新进行评估。如果强行使用不适合该类热力热能动力锅炉的煤炭，不仅会导致热能动力锅炉的器件损坏，甚至无法达到预期的经济效益。需要注意的是，在进行燃煤材料选取之前，必须要安排相关人员进行充分的燃烧实验，从而为选取最有效的燃煤类型提供有力保证。
　　4.3 提高煤粉的细度
　　众所周知，煤粉的粗细将在很大程度上决定煤炭的表面积。如果煤粉本身的细度较高，煤炭在燃烧时与空气的接触面积会比较大，故煤粉在相同时间内吸收的热量也会不断增加[10]。特别是对于难点燃的劣质煤来说，如果想在火电锅炉中充分燃烧，所需要的煤粉细度要求就比较高。
　　4.4 提供适当的风量和风速
　　送风量以及风速会对煤粉燃烧程度产生直接影响，一旦风速与送风量变大，对应燃料的燃烧热量也会逐步增加。相反，如果风量与风速不够，且整体氧气接触面积不充足，将会从侧面限制煤粉的燃烧程度。因此，提供合適的一次风速和风量是非常重要的。只有这样才能保证煤粉中的挥发性成分得到充分燃烧。
　　4.5 合理组织热能动力锅炉的内部空气动力
　　众所周知，热能动力锅炉内部的煤粉是处于悬浮状态下，只有这样才能充分燃烧。然而，在实际操作过程中，多数情况下煤粉与空气的混合状态是相对不理想的。因此，操作人员还应当对锅炉内部的空气动力工况进行合理安排，只有这样才能使空气与煤粉实现充分混合，从而有效改善煤粉的燃烧速度，最终为煤粉的充分燃烧提供有力保障。

4.6烟气的含氧量控制
　　火力发电厂锅炉的燃烧运行成效想要获得提升，就一定要对烟气含氧量方面进行有效管控。锅炉系统的实际运行中，经济性燃烧的判断指标通常就是含氧量。由于含氧量的实际获取存在滞后的问题，所以要从含氧量调节和送风量等诸多方面着手，相关工作者一定要对双闭环管控方式进行充分应用，在内环路层面上对送风量进行调节与管控，在外环路上对含氧量进行调节与管控[11]。可是这样的方式在实际应用中一定要注意：在在装置的实际应用中综合多种管控方式、设备等，这样才能够确保将烟气含氧量管控在符合标准要求的范围之中。用这样的方式来对烟气含氧量进行有效控制，实现对火力发电厂锅炉燃烧情况进行在线管控的目标，全面提升火力发电厂实际运行与发展的经济效益。
　　结束语
　　总而言之，燃料的选取会给整个火力发电厂的经济效益与生产效率产生重要影响。在火力发电厂的热能动力锅炉燃料选取方面，管理层必须要重视起来。除此以外，操作人员还需要对热能动力锅炉的整体燃烧过程进行详细的研究，从而提升煤炭燃烧的经济性。

　　参考文献：
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　　[2]肖金平，蒋晓霞.火力发电厂中热能动力锅炉的燃料及其燃烧探究[J].中国高新技术企业，2016（34）：110-111.
　　[3]李文成.电厂热能动力锅炉燃料和燃烧解析[J].科技创新与应用，2015（09）：72.
　　[4]康付帅.电厂热能动力锅炉燃料和燃烧探析[J].科技创新与应用，2017（15）：155-156.

[5]赵志鹏.火力发电厂中热能动力锅炉的燃料分析[J].化工管理，2018（35）：113-114.
　　[6]肖金平，蒋晓霞.火力发电厂中热能动力锅炉的燃料及其燃烧探究[J].中国高新技术企业，2016（34）：110-111.
　　[7]李文成.电厂热能动力锅炉燃料和燃烧解析[J].科技创新与应用，2015（09）：72.

[8]苏占.火力发电厂热能动力锅炉燃料及燃烧[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2019（7）：150，152.
　　[9]谢健，谢筱萌，王彦红.火力发电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析[J].中国设备工程，2019（16）：159-160.
　　[10]陈祖长.火力发电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析[J].设备管理与维修，2019（11）：106-107.
　　[11]王卫华，肖娟.火力发电厂热能动力锅炉燃料及燃烧浅析[J].信息记录材料，2019，18（8）：77-78.