摘要：随着社会的发展，人口的增多，资源的减少，我们需要充分的利用现代科技提高资源的利用率，生产新能源。在电力资源上也面临着电力资源供需的矛盾，为了解决这一矛盾，电厂热能动力锅炉燃烧技术应运而生。电厂热能动力锅炉燃烧技术的运用可以极大的提高锅炉的应用效率，提高电力能源利用率。本文介绍了电厂热能动力锅炉，并对其燃料和燃烧做了分析。
关键词：电厂；热能动力；锅炉燃料
一、热能动力工程学科的发展概述
锅炉从本质上讲，属于一种换热器装置。根据能量来源不同，包括燃气燃煤燃油多种类型。所谓的燃煤锅炉，通常是指燃料为煤。煤通常位于炉膛进行燃烧，然后得以释放大量热量，释放的这些相应热量，能够实现将热媒水加热，使其能够达到所需实际温度，满足相关压力要求。对于燃煤锅炉，燃料种类本身较为多样，包括了贫煤烟煤褐煤多种类型。对于燃油锅炉，燃料同样包括多种类型，主要有柴油或者重油。燃油锅炉可以用于加热水，也可以用于进行采暖，或者进行洗浴等，对于燃气锅炉亦是如此。而燃气锅炉选用燃料，通常包括液化石油气体，还包括天然气，以及页岩气和沼气。通常来说，对于我国多数火力发电厂，为了经济利益更高，同时考虑到技术条件，一般是煤炭作为燃料。在煤炭中，氧碳氢氮硫元素较多。在这其中，碳元素相对来说最多，能够占到50%以上。而碳氢硫这三种元素，均能够实现充分燃烧。尤其如果在锅炉中进行适当通风或者引入氧气，更能够促进上述燃料燃烧。在锅炉中，燃烧出现的热量一般来自碳释放。
二、工业锅炉能效现状
现阶段，工业锅炉已在我国多个地区广泛应用，成为现代工业发展的重要推动力之一，同时在城市的稳定运行方面工业锅炉也时刻发挥其重要作用。工业锅炉的广泛普及虽然对于社会的生产与发展提供了一定的便利条件，污染排放过高及能源消耗过大问题仍是工业锅炉发展有待解决的首要问题，其中我国部分大中型城市的工业锅炉污染排放已超过电站锅炉的基本排放量，成为现代环境污染的主要污染源。
由于我国人口基数相对较大，导致能源消耗速度逐步加快，继而使近年来的能源消耗产生了严重的能源短缺及供应紧张的问题。在我国2015年的锅炉生产制造调查过程中，已有1500余家企业取得了实际的燃煤锅炉生产许可，其中燃煤锅炉占锅炉生产总量的80%以上。目前，我国现有工业锅炉总量达702余万台，其中多以燃煤锅炉为主，每年我国在锅炉燃烧方面所消耗的燃煤数量达到全国燃煤产量的三分之一以上。虽然我国工业锅炉使用量规模庞大，但其实际的运行效率却难以得到有效的保障，与现阶段发达国家相比，我国的锅炉运行效率仅有50%左右，这便使燃煤的使用与效益的产出比例失衡问题日益加剧，进而造成了严重的燃煤资源浪费情况。
三、热能动力装置和热能动力锅炉
热能动力装置就是将热能转化为机械能而产生原动力的成套热力设备。热能的来源包括利用煤、石油、天然气、油页岩、生物质能等燃料燃烧所放出的热能以及核能、太阳能、地热能等。热能动力装置包括汽轮机动力装置、内燃机动力装置、燃气轮机动力装置和核能动力装置等。它们主要是由原动机（汽轮机、内燃机、燃气轮机）及其辅助设备组成。火力发电就是利用热能动力装置所产生的原动力来驱动发电机生产电能。
而通过热能动力锅炉，能够实现能量的有机转换。我们通过对锅炉放入燃料，经过动力锅炉一定程度的转化，最终能够向外输出热能，通常以蒸汽高温水形式出现，还可以是其他热载体。我们要想真正了解锅炉，需要首先了解其工作原理。利用煤等燃料进行充分燃烧，然后释放一定规模热能，然后传递给水等物质，水不断进行升温最终符合所需温度，蒸汽也能够达到相应压力。而水一旦进入锅炉，通过相应的汽水系统，锅炉利用自身受热面结构，把自身已经完成吸收的热量，能够完成传递给水，因而让水实现充分加热，达到相应的温度与压力。热水还可能最终变为蒸汽，然后通过一定装置被引出。通过一定燃烧设备，燃料能够得到充分燃烧，并且能够持续放出相应热量。通过炉膛内燃烧作用，产生一定剂量高温烟气，然后利用热的传播原理，热量能够迅速传递到锅炉，烟气自身温度却不断下降，随后通过烟囱排出去。
四、热能动力锅炉使用的燃料
锅炉就是一种换热器，按其能量来源可分为：电锅炉，太阳能锅炉，余热锅炉，燃煤锅炉，燃油锅炉，燃气锅炉，生物质锅炉，水煤浆锅炉等。燃煤锅炉就是燃料为燃煤的锅炉，是指经过燃煤在炉膛中燃烧释放热量，把热媒水或其它有机热载体（如导热油等）加热到一定温度（或压力）的热能动力设备。燃煤锅炉的燃料可以是：贫煤，烟煤（I，II，III类），无烟煤（I，II，III类），褐煤，煤矸石等。燃油锅炉包括燃油开水锅炉、燃油热水锅炉、燃油采暖锅炉、燃油洗浴锅炉等。燃油锅炉的燃料一般是：柴油，重油等：燃气锅炉包括燃气开水锅炉、燃气热水锅炉、燃气蒸汽锅炉等，指的是燃料为燃气的锅炉。燃气锅炉的燃料一般是：液化石油气，天然气，城市煤气，煤层气，页岩气，沼气等。锅炉还用木材，木康，稻壳，谷糠，糠醛渣等作燃料。一般来说，在火力发电厂中，热能动力锅炉使用的燃料有煤、重油、天然气等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从经济利益、技术条件和资源应用上来说，我国大部分火力发电厂热能动力锅炉使用的燃料大都是煤炭。煤炭的基本成分有氧、碳、氮、氢、硫、水分等，其中碳占50%-70%。碳、氢、硫都可以燃烧，氧气帮助这些燃料燃烧。所以在热能动力锅炉中煤燃料燃烧产生的热量大部分都是碳释放的热量。
五、热能动力锅炉燃料燃烧的特性和方式
任何燃料的燃烧过程都包括“着火”及“燃烧”两个阶段。由缓慢氧化反应转变为剧烈氧化反应的瞬间称为着火，持续剧烈氧化反应称为燃烧。燃料只有达到着火温度才能稳定燃烧。当气体燃料与空气混合后，气体燃料占整个混合气体的体积百分比必须在一定的范围内，才能着火燃烧，这一范围称为着火浓度范围或着火浓度极限。与碳的氧化反应速度、空气及燃烧产物的扩散速度有关。使可燃物充分燃烧的两个方面的条件：（1）氧气的浓度（充足的氧气）；（2）可燃物与氧气的接触面积。
一般来说气体燃料的燃烧方式有长焰燃烧，短焰燃烧和无焰燃烧。长焰燃烧也称为扩散式燃烧，燃气（或称煤气）在烧嘴内完全不和空气混合，待喷出后靠扩散作用与空气混合进行燃烧，火焰较长。短焰燃烧是指燃气在烧嘴内预先和部分空气（即一次空气）混合，喷出后部分燃烧，而另一部分与二次空气混合后继续燃烧，火焰较短。无焰燃烧是指燃气和空气在进烧嘴前或在烧嘴内完全混合，在烧嘴内或喷出后，因燃烧迅速，几乎看不到火焰。
固体燃料的燃烧方法有表面燃烧，蒸发燃烧，冒烟燃烧，分解燃烧等。表面燃烧是在几乎不含有挥发份和易热分解组分而主要由碳组成的燃料中进行的，通常认为：碳分子和碳表面上吸附的氧发生反应，其燃烧产物可能同时有二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳还可能与碳发生还原反应而生成一氧化碳。在碳表面附近的气体层内田和氧可能发生气相反应而生成二氧化碳。蒸发燃烧是熔点比较低的固体燃料在燃烧之前先熔融成液体状态，然后液体受热而蒸发所产生的气体与空气中氧接触而进行燃烧，如常见的蜡烛燃烧就属此类。冒烟燃烧是在容易引起热分解的不稳定物质中，由于热分解产生的挥发份温度低于其自发着火温度时，往往会引起带有大量浓烟的表面燃烧现象。如较润湿的纸和木材，热分解产物在较低温时可能产生表面燃烧的物质是容易引起冒烟燃烧的。冒烟燃烧时将有大量的可燃成分散失在烟雾之中。分解燃烧是分解温度低的固体燃料由于加热而产生热分解，它的易挥发的组分离开固体表面时与氧气反应所产生的燃烧现象。如木材、纸、煤等燃烧时会有这种现象：分解燃烧和蒸发燃烧在很多场合会同时发生。
六、热能动力锅炉燃料燃烧的过程
燃料的燃烧主要是碳、氢、硫的燃烧，如果燃烧不充分就会产生一氧化硫，氢等，燃料的热能不能完全的释放，造成资源的浪费。燃料燃烧完全就会产生二氧化碳、二氧化硫、水蒸气等，可以充分的利用燃料资源。一般来说固体燃料的燃烧分为三个阶段。
6.1预热阶段
预热阶段指的是在燃料进行燃烧之前，对将要燃烧的燃料进行烘干、挥发、预热的过程。燃料在300－400℃的温度下蒸发分解的最迅速、最完全。燃料进入锅炉后，在高温预热蒸发的过程中，迅速的脱掉水分，最后只剩下焦炭。在预热阶段锅炉中是不需要氧气的。
6.2燃烧的阶段
在前面的预热阶段，燃料经过预热已经得到充分的挥发，在挥发分燃尽之后，燃料剩下的焦炭就会开始燃烧，进入燃烧的阶段。燃料在燃烧阶段，需要足够的氧气，通过和氧气的结合，燃料剧烈的燃烧放热。
6.3燃尽的阶段
在燃尽的阶段，焦炭中的可燃物质已经燃烧的所剩无几，只有被炭灰包裹的内部有少许为充分燃尽的可燃物质，这个阶段还需要一定量的空气，帮助这些剩余的可燃物质充分的燃烧产生热能。在这个过程中燃烧的速度比较缓慢，释放的热量也很少。
七、结束语
综上所述，随着社会的发展，人口的增多，资源的减少，我们需要充分的利用现代科技提高资源的利用率，生产新能源。电力资源上也面临着电力资源供需的矛盾，为了解决这一矛盾，电厂热能动力锅炉燃烧技术应运而生。热能动力锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。电厂热能动力锅炉燃烧技术的运用可以极大的提高锅炉的应用效率，提高电力能源利用率。
参考文献：
[1]刘玉鑫.电厂热能动力锅炉燃料的相关研究[J].建筑工程技术与设计，2017（04）
[2]李福伟.火力发电厂中热能动力锅炉的燃料分析[J].科研，2017（28）
论文作者:薛战营
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/1
标签：锅炉论文; 燃料论文; 热能论文; 动力论文; 燃煤论文; 热量论文; 电厂论文; 《基层建设》2018年第9期论文;