楊洋　檀鳳桐

【摘 要】 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國民生活水平的不斷提高，企業(yè)鍋爐不斷在城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)得到廣泛應(yīng)用，各地鍋爐投資建設(shè)達(dá)到了空前的建造發(fā)展速度。鍋爐是鍋和爐的共同建造主體，按照其功能主要分為開水鍋爐、熱水鍋爐、蒸汽鍋爐、導(dǎo)熱油鍋爐以及熱風(fēng)鍋爐等，因此在鍋爐的運行和建造過程中，熱能動力工程的應(yīng)用是非常重要的一個組成部分，在新形勢下，如何更加地實現(xiàn)資源節(jié)約利用，加強(qiáng)熱能動力工程在鍋爐中的應(yīng)用，提高鍋爐的運行效率對于我國鍋爐業(yè)的發(fā)展有著非常重要的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】 電廠鍋爐；熱能動力；應(yīng)用；發(fā)展前景

引言：

當(dāng)前社會形勢下，電能需求量不斷增加，能源短缺問題日益凸顯，為滿足社會電能需求，火力發(fā)電廠必須進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)與調(diào)整。為提高鍋爐的應(yīng)用效率，應(yīng)將熱能動力工程的專業(yè)技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實踐之中。如何將熱能動力工程專業(yè)知識應(yīng)用于電廠鍋爐改進(jìn)和創(chuàng)新實踐之中，使得生產(chǎn)效率得到大幅度提升，是當(dāng)前電廠所面臨的主要問題。

一、熱能動力工程介紹

熱能動力工程，主要是致力于研究熱能和動力兩方面的工程項目，主要有熱力發(fā)動機(jī)、流體工程、熱能工程、制冷和低溫技術(shù)、能源工程、水利水電動力工程等，在鍋爐運行過程中，主要是利用熱力發(fā)動機(jī)、熱力工程以及流體工程等來完成熱能和動力之間的有效轉(zhuǎn)換。熱能動力工程是現(xiàn)代動力工程的基本發(fā)展方向，也是現(xiàn)代動力工程發(fā)展的基礎(chǔ)保證，當(dāng)前在熱能動力工程研究過程中，最主要的問題就是能源方面的問題，因此熱能動力工程，作為熱能源研究的主要工程項目，對于提高我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著重要的促進(jìn)作用。

二、鍋爐的構(gòu)成

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電廠鍋爐越來越多地應(yīng)用到我國各個城市與鄉(xiāng)鎮(zhèn)之中。鍋爐投資建設(shè)發(fā)展迅猛。鍋爐是爐和鍋的共同建造主體。按照功能進(jìn)行分類，主要將鍋爐劃分為熱水鍋爐、開水鍋爐、導(dǎo)熱鍋爐、蒸汽鍋爐以及熱風(fēng)鍋爐等。熱能動力工程的應(yīng)用對于鍋爐的建造與運行非常重要。除此之外，節(jié)約資源，減少污染排放，改進(jìn)鍋爐系統(tǒng)的性能，提高鍋爐的運行效率，對于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用。鍋爐由燃?xì)忮仩t電器控制部分和外殼共同構(gòu)成。其中，鍋爐的外殼部分主要由面殼和底殼兩部分構(gòu)成。鍋爐的面殼是鍋爐最重要的硬件部分，起到保護(hù)鍋爐的作用。鍋爐面殼能夠有效地保護(hù)鍋爐的各種設(shè)備器件，以確保其正常運轉(zhuǎn)。除此之外，還能夠通過控制輪回水流地暖溫度探測器以及燃燒輪回水泵風(fēng)機(jī)開關(guān)燃?xì)忾y來實現(xiàn)保護(hù)的作用。鍋爐底殼通常會安裝熱交換器、膨脹水箱等構(gòu)件，并起到固定鍋爐的燃燒器的作用。通過底殼的連接，整個鍋爐能夠成為一個非常完整的整體。

三、熱能動力鍋爐使用的燃料

鍋爐就是一種換熱器，按其能量來源可分為：電鍋爐，太陽能鍋爐，余熱鍋爐，燃煤鍋爐，燃油鍋爐，燃?xì)忮仩t，生物質(zhì)鍋爐，水煤漿鍋爐等。燃煤鍋爐就是燃料為燃煤的鍋爐，是指經(jīng)過燃煤在爐膛中燃燒釋放熱量，把熱媒水或其它有機(jī)熱載體（如導(dǎo)熱油等）加熱到一定溫度（或壓力）的熱能動力設(shè)備。燃煤鍋爐的燃料可以是：貧煤，煙煤（I，II，III類），無煙煤（I，II，III類），褐煤，煤矸石等。燃油鍋爐包括燃油開水鍋爐、燃油熱水鍋爐、燃油采暖鍋爐、燃油洗浴鍋爐等。燃油鍋爐的燃料一般是：柴油，重油等；燃?xì)忮仩t包括燃?xì)忾_水鍋爐、燃?xì)鉄崴仩t、燃?xì)庹羝仩t等，指的是燃料為燃?xì)獾腻仩t。燃?xì)忮仩t的燃料一般是：液化石油氣，天然氣，城市煤氣，煤層氣，頁巖氣，沼氣等。鍋爐還用木材，木康，稻殼，谷糠，糠醛渣等作燃料。一般來說，在火力發(fā)電廠中，熱能動力鍋爐使用的燃料有煤、重油、天然氣等。從經(jīng)濟(jì)利益、技術(shù)條件和資源應(yīng)用上來說，我國大部分火力發(fā)電廠熱能動力鍋爐使用的燃料大都是煤炭。煤炭的基本成分有氧、碳、氮、氫、硫、水分等，其中碳占50%-70%。碳、氫、硫都可以燃燒，氧氣幫助這些燃料燃燒。所以在熱能動力鍋爐中煤燃料燃燒產(chǎn)生的熱量大部分都是碳釋放的熱量。

四、熱能動力鍋爐燃料燃燒的過程

燃料的燃燒主要是碳、氫、硫的燃燒，如果燃燒不充分就會產(chǎn)生一氧化硫，氫等，燃料的熱能不能完全的釋放，造成資源的浪費。燃料燃燒完全就會產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫、水蒸氣等，可以充分的利用燃料資源。一般來說固體燃料的燃燒分為三個階段。

1、預(yù)熱階段

預(yù)熱階段指的是在燃料進(jìn)行燃燒之前，對將要燃燒的燃料進(jìn)行烘干、揮發(fā)、預(yù)熱的過程。燃料在300-400℃的溫度下蒸發(fā)分解的最迅速、最完全。燃料進(jìn)入鍋爐后，在高溫預(yù)熱蒸發(fā)的過程中，迅速的脫掉水分，最后只剩下焦炭。在預(yù)熱階段鍋爐中是不需要氧氣的。

2、燃燒的階段

在前面的預(yù)熱階段，燃料經(jīng)過預(yù)熱已經(jīng)得到充分的揮發(fā)，在揮發(fā)分燃盡之后，燃料剩下的焦炭就會開始燃燒，進(jìn)入燃燒的階段。燃料在燃燒階段，需要足夠的氧氣，通過和氧氣的結(jié)合，燃料劇烈的燃燒放熱。

3、燃盡階段

在燃盡的階段，焦炭中的可燃物質(zhì)已經(jīng)燃燒的所剩無幾，只有被炭灰包裹的內(nèi)部有少許為充分燃盡的可燃物質(zhì)，這個階段還需要一定量的空氣，幫助這些剩余的可燃物質(zhì)充分的燃燒產(chǎn)生熱能。在這個過程中燃燒的速度比較緩慢，釋放的熱量也很少。

五、熱能動力工程爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)應(yīng)用

鍋爐的燃燒控制能夠調(diào)整能量轉(zhuǎn)換的幅度，在生產(chǎn)實踐中至關(guān)重要。以往，生產(chǎn)實踐中采取的是人力向鍋爐內(nèi)填充燃料的方式。目前，正在向步進(jìn)式的自動控制燃料填充的方向轉(zhuǎn)變。甚至有一些先進(jìn)的鍋爐開始采用全自動燃料控制。根據(jù)自動控制技術(shù)的不同，可以將鍋爐的燃燒控制劃分為以下幾種：

1、空燃比里連續(xù)控制系統(tǒng)

空燃比里連續(xù)控制系統(tǒng)由流量計氣體分析裝置、電動蝶閥、燒嘴燃燒控制器、PLC、熱電偶比例閥等部件共同構(gòu)成。在這種燃燒控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)由熱電偶檢測出來，再傳送到PLC，最后與其本身設(shè)定好的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較。隨后，對分析比較得出的偏差值進(jìn)行微分、積分運算，輸出電信號。與此同時，要分別調(diào)節(jié)電動蝶閥、比例閥門的開放程度，從而對燃料與空氣的比例進(jìn)行控制，實現(xiàn)控制鍋爐內(nèi)溫度的目的。在一定程度上，這種空燃比里連續(xù)控制系統(tǒng)并不是特別精確，需要對額定的數(shù)值進(jìn)行反復(fù)、仔細(xì)的確認(rèn)。

2、雙交叉先付控制系統(tǒng)

雙交叉先付控制系統(tǒng)由流量計熱電偶、流量閥、燃燒控制器、燒嘴幾個部分共同構(gòu)成。雙交叉先付控制系統(tǒng)的基本工作原理是利用溫度傳感器熱電偶將溫度轉(zhuǎn)化為電信號。測量點的實際溫度用電信號表示。工藝曲線預(yù)先存貯在上位機(jī)中。測量點溫度期望給定值由工藝曲線給定。通過對比測量點溫度期望給定值與實際溫度，得到二者的差值。根據(jù)差值大小，由PLC對空氣流量閥門開合大小以及燃料進(jìn)行自動調(diào)整。雙交叉先付控制系統(tǒng)對溫度的控制較為精確。

3、對鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片進(jìn)行模擬分析

鍋爐內(nèi)部的葉輪機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，其內(nèi)部流暢需要帶有非常強(qiáng)烈的非定常特征。想要對鍋爐內(nèi)部進(jìn)行精確的測量實驗非常困難。除此之外，目前沒有相關(guān)的流體力學(xué)原理可以解釋喘振以及流動分離失速等流動現(xiàn)象。因此，只有應(yīng)用軟件進(jìn)行更加精確的數(shù)值模擬實驗和流動實驗，模擬鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片，模擬不同方向的空氣吹入翼型葉片，形成流動分離，最終才能夠達(dá)到二維數(shù)值模擬的目的。

六、結(jié)束語

通過在鍋爐運行過程中，使用熱能動力工程，從而對整個的鍋爐構(gòu)件、運行等過程中都產(chǎn)生了積極的效果和影響。因此不斷地提高熱能動力技術(shù)，加強(qiáng)熱能動力技術(shù)和熱能動力工程在我國鍋爐行業(yè)甚至其他的行業(yè)的有效應(yīng)用，能夠節(jié)約能源，降低建設(shè)和運營成本。企業(yè)在利用熱能動力工程和熱能動力技術(shù)開展鍋爐燃燒控制系統(tǒng)運行過程中，熱能動力工程在鍋爐內(nèi)部燃燒的控制技術(shù)發(fā)展應(yīng)用方面也發(fā)揮了非常重要的作用。

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