電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒分析

常奇

摘要：目前我國的電廠主要以火力發電廠為主，在電力生產過程中若能夠將熱能和動力工程結合起來，就能夠在電力生產的基礎上實現一定的供熱，從而極大的提高電廠的發電效率。只有合理科學的運用熱能與動力工程才能最大程度的提高電廠的生產效率?，F就將主要對電廠熱能動力鍋爐燃料及燃燒以及其相應的發展進行分析探討。

關鍵詞：電廠；熱能動力鍋爐；燃料；燃燒

中圖分類號：TK229文獻標識碼： A

1、概述

熱能源與動力工程學是現代工程學領域中的一項新興學科其主要的研究對象是熱能源與動力工程。而熱能源又是現代工業中最主要的能源動力，這就決定了熱能動力工程學這一專業的重要性?，F如今在我國的很多高等院?；蚋呗氃盒Ｖ虚_展了熱能動力工程學的相關專業希望能夠為社會培養更多的熱能動力專業人才。在早期的熱能動力工程專業中主要是以熱動能專業為主，其主要的研究內容為流體機械工程與熱能工程。而現如今的熱能動力工程專業則是以機械工程研究為主,其研究的內容主要是機械類以及動力工程，即將熱動能的研究應用在機械工程實踐中，實現了熱動能與動力工程的結合。當前的熱能動力工程專業要求學生必須要熟練掌握工程熱力學、傳熱學以及熱工測試等方面的理論與實踐技能并能夠將其創新應用在熱動力機械的制冷裝置與動力機械工程中。

2、熱能動力工程在鍋爐中的具體應用

鍋爐中的熱能動力工程主要運用的知識是熱能工程學科、熱能發動機學科、動力機械學科、工程熱物理以及能源工程的相關知識內容。隨著科學技術的飛速發展，人類通過鍋爐利用新的技術將其運用到工業中，天然氣的應用以及把電能轉化成為了熱能，大大降低了污染。由此可見，鍋爐的運用在工業的歷史發展中具有舉足輕重的作用。目前的工業鍋爐是利用燃料的燃燒或者是電能轉化的熱量，對物料或者工件進行加熱。另外，在鍋爐對熱能動力工程的應用中主要以軟件仿真鍋爐風機的翼型葉片與爐內燃燒控制技術為主，當前的爐內燃燒控制技術不再是手動控制已經變成了自動控制，其控制的方式可以是雙交叉限幅控制系統或是空燃比例連續控制系統兩種中的任何一種。

3、電廠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，燃氣鍋爐，生物質鍋爐，水煤漿鍋爐等。燃煤鍋爐就是燃料為燃煤的鍋爐，是指經過燃煤在爐膛中燃燒釋放熱量，把熱媒水或其它有機熱載體。如導熱油等，加熱到一定溫度(或壓力)的熱能動力設備。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；燃氣鍋爐包括燃氣開水鍋爐、燃氣熱水鍋爐、燃氣蒸汽鍋爐等，指的是燃料為燃氣的鍋爐。燃氣鍋爐的燃料一般是: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，在火力發電廠中，熱能動力鍋爐使用的燃料有煤、重油、天然氣等。從經濟利益、技術條件和資源應用上來說，我國大部分火力發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生的熱量大部分都是碳釋放的熱量。

4、電廠熱能動力鍋爐燃料燃燒

燃料的燃燒主要是碳、氫、硫的燃燒，如果燃燒不充分就會產生一氧化硫，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。

4.1、預熱階段

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

4.2、燃燒的階段

在前面的預熱階段，燃料經過預熱已經得到充分的揮發，在揮發分燃盡之后，燃料剩下的焦炭就會開始燃燒，進入燃燒的階段。燃料在燃燒階段，需要足夠的氧氣，通過和氧氣的結合，燃料劇烈的燃燒放熱。

4.2、燃盡階段

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

5、電廠熱能動力鍋爐的發展

5.1、空燃比例連續控制系統

該系統主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃氣比例閥、空氣/燃氣電動蝶閥、空氣/燃氣流量計、熱電偶、氣體分析裝置、PLC等組成。工作原理是由熱電偶或氣體分析裝置檢測出來的數據傳送到PLC與其設定值進行比較騙差值按比例積分、微分運算輸出4--20mA的電信號分別對空氣/燃氣比例閥和空氣/燃氣電動蝶閥的開度進行調節，從而達到控制空氣/燃氣比例和爐內溫度之目的。

5.2、雙交叉限幅控制系統

該系統主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃氣流量閥、空氣/燃氣流量計、熱電偶等組成。工作原理是通過一個溫度傳感器熱電偶把測量的溫度變成一個電信號旅信號表示測量點的實際溫度孩測量點的溫度期望給定值是由預存貯在上位機中的工藝曲線自動給定的。根據這兩個溫度值偏差的大小尸LC自動校準燃氣/空氣流量閥的開度。該閥通過電動執行機構定位?？諝?燃料比控制措助于孔板和差壓變送器來測量空氣流量燃氣的流量是借助于一臺安裝在燃氣支管上的質量流量計來測量使精確的溫度控制得以實現。

5.3、燃燒控制技術

鍋爐燃燒中產生的能量如果能合理使用，可以幫助電氣企業緩解能源緊張的局面。目前鍋爐種類很多，使用的燃料也在發生變化，隨著技術的進步，可以研究出更加有效的燃料。要實現對燃燒的控制，可以從鍋爐的溫度和燃燒數值方面進行調節。要控制鍋爐的溫度需要把空氣和燃料結合起來一起調整，這種調整需要控制的因素太多，需要分析各方面的情況。對于空氣和燃料的調節需要進行多次試驗，才可以保證這種方法有效。還可以根據燃燒情況控制空氣和燃料，這種方法的技術要求很高，需要分析的數據也非常多。通過分析收集的數據得出最終的結論，可以保證它的有效性。

5.4、仿真鍋爐風機翼型葉片

改造鍋爐需要仔細研究它的內部結構，但是它的結構比較復雜，不容易測量部件的數值。不能研究它的內部結構，可以通過技術設計仿真結構方便研究。通過分析它的構造，對它的運行情況和部件進行改善，提高鍋爐的速度和運轉效率。把研究的數值通過軟件進行分析，可以發現影響鍋爐功能的原因，針對這些進行改造，可以提高對鍋爐熱能和動能的利用。

總言之，在社會不斷發展，人口不但增多的今天，我們所有的資源也在隨之減少。這就要求我們在以后的生產生活中需要充分的利用現代科技提高資源的利用率，生產新能源。而電力資源上也面臨著電力資源供需的矛盾，為了解決這一矛盾，電廠熱能動力鍋爐燃燒技術應運而生，熱能動力鍋爐是一種能量轉換設備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學能、電能、高溫煙氣的熱能等形式，而經過鍋爐轉換，向外輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機熱載體。電廠熱能動力鍋爐燃燒技術的運用可以極大的提高鍋爐的應用效率，提高電力能源利用率。因此在以后的工作中可以得到更進一步的研究應用。

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