刁虎 倪小剛

【摘 要】伴隨著當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展、人口的增多、可利用資源的不斷銳減，我們需要充分地利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來促進(jìn)各種資源利用率的提升，并積極開發(fā)出新型能源。在電力行業(yè)中，電力資源供需的問題一直阻礙著電力企業(yè)的發(fā)展，為了有效地處理這一問題，需要創(chuàng)新新型技術(shù)來改善。下文主要以電廠熱能動力鍋爐燃燒技術(shù)為例進(jìn)行分析，在電力行業(yè)中，熱能動力鍋爐作為一種常見的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備得以廣泛的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】電廠；熱能動力；鍋爐燃料；燃燒

1、熱能動力工程概述

對于一個真理的驗證是要從理論和實踐上來明確真理的真?zhèn)涡?，所以對于熱能動力工程我們不僅從名詞上分析還要在理論上檢測。那么通俗的代入理論熱能動力工程其實是分為兩個部分：熱能和工程，這倆部分互相作用影響從而引發(fā)的相關(guān)實體機(jī)械與工程。從現(xiàn)在的發(fā)展?fàn)顩r來說，其實熱能動力工程還是處于一個在發(fā)展中的階段在實踐中還不能做到盡善盡美還是需要業(yè)內(nèi)人員的努力與鉆研的。雖然應(yīng)用的已經(jīng)非常普遍了甚至有一部分的企業(yè)引進(jìn)了這個工程來為企業(yè)供電。與熱能動力工程對應(yīng)的還有水利電動工程，很多企業(yè)也應(yīng)用這個來作為企業(yè)的生產(chǎn)動力。對于比較傳統(tǒng)的利用燃燒提供能量的方法水利電動工程會更要換包，但是在造價上水利電動工程就要高了。環(huán)保是全世界都在提倡的但是水利電動工程因為造價等問題是在應(yīng)用上受限制只是被大企業(yè)引進(jìn)作為生產(chǎn)動力。

2、熱能動力工程在鍋爐中的應(yīng)用

鍋爐中的熱能動力工程主要運(yùn)用的知識是熱能工程學(xué)科、熱能發(fā)動機(jī)學(xué)科、動力機(jī)械學(xué)科、工程熱物理以及能源工程的相關(guān)知識內(nèi)容。

早期人類對鍋爐的運(yùn)用主要是將燃料燃燒然后提供其中產(chǎn)生的熱量，與此同時對環(huán)境造成了污染也不利于對能源的充分利用。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類通過鍋爐利用新的技術(shù)將其運(yùn)用到工業(yè)中，天然氣的應(yīng)用以及把電能轉(zhuǎn)化成為了熱能，大大降低了污染。由此可見，鍋爐的運(yùn)用在工業(yè)的歷史發(fā)展中具有舉足輕重的作用。目前的工業(yè)鍋爐是利用燃料的燃燒或者是電能轉(zhuǎn)化的熱量，對物料或者工件進(jìn)行加熱。

在鍋爐隊熱能動力工程的應(yīng)用中主要以軟件仿真鍋爐風(fēng)機(jī)的翼型葉片與爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)為主，當(dāng)前的爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)不再是手動控制已經(jīng)變成了自動控制，其控制的方式可以是雙交叉限幅控制系統(tǒng)或是空燃比例連續(xù)控制系統(tǒng)兩種中的任何一種。

另外，在鍋爐隊熱能動力工程的應(yīng)用中主要以軟件仿真鍋爐風(fēng)機(jī)的翼型葉片與爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)為主，當(dāng)前的爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)不再是手動控制已經(jīng)變成了自動控制，其控制的方式可以是雙交叉限幅控制系統(tǒng)或是空燃比例連續(xù)控制系統(tǒng)兩種中的任何一種。

3、熱能動力鍋爐燃料燃燒的特性和方式

任何燃料的燃燒過程都包括“著火”及“燃燒”兩個階段。由緩慢氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閯×已趸磻?yīng)的瞬間稱為著火，持續(xù)劇烈氧化反應(yīng)稱為燃燒。燃料只有達(dá)到著火溫度才能穩(wěn)定燃燒。當(dāng)氣體燃料與空氣混合后，氣體燃料占整個混合氣體的體積百分比必須在一定的范圍內(nèi)，才能著火燃燒，這一范圍稱為著火濃度范圍或著火濃度極限。與碳的氧化反應(yīng)速度、空氣及燃燒產(chǎn)物的擴(kuò)散速度有關(guān)。使可燃物充分燃燒的兩個方面的條件：（1）氧氣的濃度（充足的氧氣）；（2）可燃物與氧氣的接觸面積。

一般來說氣體燃料的燃燒方式有長焰燃燒，短焰燃燒和無焰燃燒。長焰燃燒也稱為擴(kuò)散式燃燒，燃?xì)猓ɑ蚍Q煤氣）在燒嘴內(nèi)完全不和空氣混合，待噴出后靠擴(kuò)散作用與空氣混合進(jìn)行燃燒，火焰較長。短焰燃燒是指燃?xì)庠跓靸?nèi)預(yù)先和部分空氣（即一次空氣）混合，噴出后部分燃燒，而另一部分與二次空氣混合后繼續(xù)燃燒，火焰較短。無焰燃燒是指燃?xì)夂涂諝庠谶M(jìn)燒嘴前或在燒嘴內(nèi)完全混合，在燒嘴內(nèi)或噴出后，因燃燒迅速，幾乎看不到火焰。

固體燃料的燃燒方法有表面燃燒，蒸發(fā)燃燒，冒煙燃燒，分解燃燒等。表面燃燒是在幾乎不含有揮發(fā)份和易熱分解組分而主要由碳組成的燃料中進(jìn)行的，通常認(rèn)為：碳分子和碳表面上吸附的氧發(fā)生反應(yīng)，其燃燒產(chǎn)物可能同時有二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳還可能與碳發(fā)生還原反應(yīng)而生成一氧化碳。在碳表面附近的氣體層內(nèi)田和氧可能發(fā)生氣相反應(yīng)而生成二氧化碳。蒸發(fā)燃燒是熔點(diǎn)比較低的固體燃料在燃燒之前先熔融成液體狀態(tài)，然后液體受熱而蒸發(fā)所產(chǎn)生的氣體與空氣中氧接觸而進(jìn)行燃燒，如常見的蠟燭燃燒就屬此類。冒煙燃燒是在容易引起熱分解的不穩(wěn)定物質(zhì)中，由于熱分解產(chǎn)生的揮發(fā)份溫度低于其自發(fā)著火溫度時，往往會引起帶有大量濃煙的表面燃燒現(xiàn)象。如較潤濕的紙和木材，熱分解產(chǎn)物在較低溫時可能產(chǎn)生表面燃燒的物質(zhì)是容易引起冒煙燃燒的。冒煙燃燒時將有大量的可燃成分散失在煙霧之中。分解燃燒是分解溫度低的固體燃料由于加熱而產(chǎn)生熱分解，它的易揮發(fā)的組分離開固體表面時與氧氣反應(yīng)所產(chǎn)生的燃燒現(xiàn)象。如木材、紙、煤等燃燒時會有這種現(xiàn)象；分解燃燒和蒸發(fā)燃燒在很多場合會同時發(fā)生。

4、電廠熱能動力鍋爐的燃燒分析

4.1燃料的燃燒形式

4.1.1分層次的燃燒

主要應(yīng)用于固體可燃物質(zhì)的燃燒過程中，根據(jù)鍋爐內(nèi)的可燃物質(zhì)的特征，按照特定的薄厚程度分布在鍋爐的爐排上進(jìn)行燃燒。這種燃燒形式，可以適用于多種原料煤的燃燒，并且對于煤炭固體顆粒大小沒有要求。其優(yōu)點(diǎn)在于：燃料的層次所蘊(yùn)含的能量很多，燃燒的進(jìn)程比較穩(wěn)定；新添加的可燃物質(zhì)，可以和己經(jīng)燃燒起來的原料實現(xiàn)接觸，所以鍋爐中途熄滅的可行性小。其缺點(diǎn)在于：只能適用在采用固體作為燃料的情況下，并且需要保障燃料與周圍的空氣充分融合，否則就容易因空氣供給不達(dá)標(biāo)引起燃燒不充分，進(jìn)而影響效益。

4.1.2懸浮狀態(tài)下的燃燒

主要指把可燃物質(zhì)加工成粉末形狀、噴霧形狀或者氣體形狀，并將空氣一同送進(jìn)鍋爐中進(jìn)行燃燒。為保證燃燒是在懸浮情況下進(jìn)行的，就需要爐膛高度較高。懸浮狀態(tài)下的燃燒形式，其優(yōu)點(diǎn)在于：可燃物質(zhì)能夠迅速著火，燃燒得比較充分，效率也比較高；燃料對于負(fù)荷量改變的適應(yīng)性較強(qiáng)，較容易進(jìn)行自動形式的燃燒控制。其缺點(diǎn)在于：在某些情況下，燃料的運(yùn)動與周圍空氣并不同步，產(chǎn)生的粉末較多。

4.1.3旋風(fēng)情況下的燃燒

主要指的是可燃物質(zhì)和周圍的空氣，沿著切線的角度被送進(jìn)鍋爐內(nèi)部，產(chǎn)生運(yùn)動速度很高的氣流，形成強(qiáng)度較大的螺旋狀態(tài)運(yùn)動，并實現(xiàn)燃燒。其優(yōu)點(diǎn)在于：燃燒的流程穩(wěn)定，遺留的燃料物質(zhì)很少；能夠運(yùn)用在多種類型煤炭的燃燒上；節(jié)省燃料成本，具有較強(qiáng)的利用剩余燃料的能力。其缺點(diǎn)在于：在通風(fēng)操作時，會損失較多的能量；鍋爐設(shè)施的構(gòu)造相對復(fù)雜，在實現(xiàn)灰量較大的煤原料燃燒時，會損失一部分物理狀態(tài)的熱量。

4.2對煤粉流量和煤粉流速的測量

一直以來煤粉流量測量都會采用取樣稱重的方法進(jìn)行，并利用皮托管按網(wǎng)格法來對煤粉流速進(jìn)行測量。但這兩種測量方法不僅勞動強(qiáng)度較大，而且測量精度較差。對于大型鍋爐來講，往往會配備幾十臺燃燒器，因此需要采取先進(jìn)的方法來對煤粉流量和煤粉流速進(jìn)行測量，盡可能對電廠煤粉流量進(jìn)行實時監(jiān)測，這樣可以有效的掌握煤粉分配的具體情況。

5、結(jié)束語

電廠鍋爐燃料以及燃燒技術(shù)對生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益具有很大的影響。為了使燃料得到充分的利用，使燃燒過程的安全性更高，提供合理的爐溫和空氣，以及在一定的空間環(huán)境中，使空氣和燃料能夠充分的接觸混合。對此，電廠相關(guān)工作人員需要在確保質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的前提下，積極研發(fā)新型燃料以及燃燒技術(shù)，推動電廠持續(xù)健康發(fā)展。

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[3]鞠志剛.電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒分析[J].資源信息與工程，2015，30（2）：68.

（作者單位：神華國華孟津發(fā)電有限責(zé)任公司）