摘要：随着人们生活质量在不断的提高，对于用电的需求在不断的加大，现阶段中国的电厂还是以火力发电厂为主，在电力生产的时候如果可以结合热能与动力工程，就可以在电力生产的基础上完成一定的供热，从而使电厂的发电效率极大的提高。只有科学合理的应用热能和动力工程，电厂的生产效率才可以最大程度的提升。我们国家实现节能绿色发展过程中一定要解决的问题是怎样提升锅炉燃烧发电的效率。本文主要对电厂热能动力锅炉燃料及燃烧进行了分析。
关键词：电厂热能动力锅炉；燃料；燃烧分析
引言
众所周知，在燃烧过程中需要三个要素的参与，他们分别是可燃物，氧气和温度。因此，在燃烧过程中，想要避免资源浪费，使燃料充分燃烧，必须保证充足的氧气和足够的温度供给。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。电厂新型热能动力锅炉，不仅能够节约燃料还改进了燃烧的整个流程，适应节能减排的要求，本文将从燃料、燃烧、改善措施三方面进行论述。
1热能动力的概述
热能动力也是大家常说的热能与动力工程，其研究的内容也就是热能以及动力两大类，其涵盖了热能工程、水利电动工程等，通常情况下，电厂的锅炉运行主要使用的是流程工程以及热力发动机等，其主要的作用就是将热能顺利的转换为动能，现如今的热能动力工程，主要是在现代化的动力工程的基础上发展而来，其动力工程作业质量以及效率得到了很大的改善。之所以越来越多的学者开始关注热能动力工程，主要是由于能源问题己经成为国家发展的制约问题，而热能动力工程则可以在一定程度上有效缓解这一问题。热能动力最初并没有在锅炉中得到广泛的应用，其正式应用开始追溯到19世纪80年代，第一次工业革命之后，其应用更加深入，尤其是在工业生产中应用范围更广。其应用的原理就是将热能变为机械能，之后再由机械能转变为电能。目前我国的热能主要是依靠燃料燃烧，这种方式持续的历史十分久远，现代社会我国的锅炉技术己经有了显著的提高，逐渐的走入了自动化，这对有效的控制锅炉有积极的作用，很多学者正在研究通过热能动力来有效的提高锅炉的性能，使其运行效率得到提高，因此其需要解决的重点问题就是燃料的燃烧。
2电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析
2.1锅炉使用的燃料
电厂锅炉使用的燃料种类较多，有气体燃料、液体燃料和固体燃料等，其中使用最多的是天然气、煤、重油等。就现目前的技术以及自然资源而言，煤炭的储量要多于重油和天然气。因此，为保障火电厂的经济效益，一般以煤为主要燃料。对煤炭资源尽可能的多利用、节省以及降低自身的运营成本，需要在保证煤锅炉混合物效率的前提下，合理地采用低质量的煤资源，最终达到降低成本的目的。混合搭配使用时，要坚持安全为主、兼顾高效的原则，并结合科技手段不断改善，为机组安全稳定运行提供保障。一般燃料组合物主要包括氧、氢、碳、硫、氮等元素和一定量的灰分及水分，碳、硫会在运行的过程中被燃烧掉，其与氧气在燃烧的过程中发生化学反应转变为二氧化硫、二氧化碳和水蒸气等，同时释放出大量的热量。煤燃料中50%-70%的碳是最基础的成分燃烧燃料，多数煤燃烧过程中被碳放热。氢的燃烧热虽然非常高，但其含量较少，因此可以忽略。比氢含量高的硫，虽然可以燃烧放热，但在燃烧过程中产生的二氧化硫，是锅炉发生腐蚀以及污染空气的有害物质，因此其含量越高则表明煤质越差。高灰煤由于发热量比较低，会对锅炉的传热性能造成影响，严重时还会导致停机，因此，需要认真仔细的处理。水分煤不但热量低，蒸发过程中还会降低锅炉的内部温度，使燃料的燃烧不充分，增加金属加热面的低温腐蚀。
2.2燃料的燃烧过程
锅炉燃烧的主要成分为碳和氢，而硫为可燃的一部分，如果充分燃烧，会产生二氧化碳、水蒸气以及二氧化硫。煤灰经过充分燃烧后会产生的化合物，不含任何形式的易燃成分。而燃烧不充分，烟道气会产生氢、烃以及一氧化碳等可燃物质，还会产生固体燃料的碎片，不能完全释放燃料热量，造成资源浪费。对此，为确保燃料充分燃烧，需要根据作业流程，将固体燃料燃烧分为3个阶段：①预热阶段。包括预热、燃料干燥以及挥发性分离等步骤。燃料进入锅炉，燃料中的水分在非常短的时间内以（300～400）℃的温度迅速蒸发。蒸发完成后，燃料残留的部分变成焦炭。整个过程中燃料自身不参与燃烧，主要是锅炉吸收热量，燃料含水量越小，细煤研磨，需要的预热时间相对较短。②燃烧阶段。预热完成后，逐渐提高燃烧温度。此阶段为燃料燃烧的成分和氧相结合，产生较强烈的燃烧热。迅速送风，保障可燃物质燃烧充分。③燃尽阶段。此阶段完全燃烧，且没有残留的焦炭等可燃物质，多数为灰。由于残留的焦炭燃烧物料处于内、外裹的灰不能与空气充分的接触，所以燃料的燃烧过程相对较慢，继而大大的降低了放热量。
2.3燃料燃烧特性
通常认为燃料自身的发热量、固定的碳含量以及挥发性是燃料燃烧过程的重要技术特征。物理学用J/kg表示每kg的燃料充分燃烧产生的热值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果燃料的热可以分为低热量和高热量，当水蒸汽释放出来时的液化以及在燃料燃烧时产生热量的计数值，也就是高发热量，一般不计算的部分，通常将称为低热。实际生产过程中，锅炉的废气温度可以达到（1100～1600）℃，如锅炉的规格较小、结构简单，其温度可能还会升高。冷凝温度通常要比水蒸汽要求的温度高，这样能够让水蒸汽一直维持在气体状态。为了便于比较，将不同燃料转换为统一标准比较热量。比如可采用固体燃料加热和隔离加热的方式，将水、氧、氢、硫以及其他挥发性中的一个隔开。分离一些气体物质的挥发性，同时将挥发物和水分离，留存的就称为焦炭。焦炭燃烧的主要成分，也是固定碳灰的组成部分。燃料具有较高的挥发性，使其更易被点燃，且燃烧比较稳定，燃烧效率更高；挥发性较低的燃料，点火相对困难，同时燃烧时不稳定，不采取其他辅助措施，难以充分燃烧，继而浪费资源。煤焦有块状或粉末状，根据煤中物质的挥发性可将其分为褐煤、无烟煤以及烟煤等3种类型。最早使用的是无烟煤，其挥发性在3种类型中最小。烟煤无烟煤的碳含量比较高，挥发物含量高，热值高，是优质的锅炉燃料。褐煤是煤化程度最低的煤，其挥发性高，但是水分大，所以热值较低。
3热能动力类型锅炉的具体燃烧形式
3.1分层次的燃烧，又可以叫做火床燃烧
这种燃烧方式主要在固体可燃物燃烧中应用。在锅炉的炉排上面，按照燃烧物质的薄厚程度进行排布。由于它对固体颗粒的大小没有要求，因而能适用多种燃料煤的类型。但其优缺点也同样很明显，优点是：染料的层次蕴含的能量多，燃料进程会比较稳定，新添加的物质也会容易被点着；缺点是需要将充足的空气与燃料进行接触，假如空气供给的不及时，就会产生有害气体，因此容量大的热能动力锅炉不会采用这样的方式。这种燃烧方式对于大容量的锅炉，很容易影响效益。3.2悬浮状态下的燃烧，又可以叫做火室燃烧这种燃烧方式的燃烧物是粉末或者气体，采用的方式是把可燃物质加工成粉末或气体，伴随着空气一起送入高温的炉膛中，炉膛的温度一定要保证足够高，这是为了确保可燃物是悬浮状态。由于可燃物与空气接触比较充分，因此这种操作方式的优点就是，可燃物迅速传火，燃烧充分，进而效率较高。但是有时空气和可燃物并不同步，会产生较多粉末，造成资源浪费。
3.3旋风情况下的燃烧
这种操作方式是悬浮状态燃烧的进阶版，可燃物质与空气，沿着切线的角度进入锅炉内部时，就会产生速度很高的气流，形成强度较大的螺旋状态运动。比起悬浮状态下的燃烧这种燃烧方式，空气和可燃物一般同步程度较高，燃烧的流程稳定，并且节约燃料成本，剩余燃料能力利用率也较高。但为了这种燃烧方式需要在通风过程中加入操作，并且锅炉设施的结构也会更复杂，如果煤炭的灰量比较大，在燃烧过程中，也会损失一部分物理状态能量。
4电厂锅炉应用在热能动力的发展前景
4．1风机运作方面
电厂锅炉系统在实际运作过程中会涉及到很多的设备或仪器，而风机就是其中比较重要的部分，它与锅炉发电的效率和质量有着密不可分的关系。风机在运作的过程中，其叶轮旋转时所产生的风能能够有效的将机械能转换成气压，而这些气压在电厂锅炉中进行充分的运行，能够有效的帮助锅炉内的燃料燃烧。再加上锅炉系统本身就具有优质的控制效果，当热能动力加以支持的时候，锅炉内的燃料就能更充分的燃烧，既能提高电能的生产效率，又能节约燃料。
4．2锅炉燃烧控制方面
控制锅炉的燃烧时能量转化的核心技术，现在锅炉燃料填充的方式也从传统的人工填充改变个自动控制燃料填充，有些锅炉已经具备全自动燃烧控制的功能，根据不同的热能动力控制技术，有几种锅炉的燃烧控制，其中最重要的是烧嘴、燃烧控制器、热电偶比例阀、电动蝶阀、流量计气体分析装置和PLC等部件共同组成的空燃比里连续控制系统，这种控制系统经过热电偶来检测出数据传送到PLC，将数据与PLC本身数据进行比较获取偏差值，然后通过使用比例积分和微分来计算出输出电信号。其次是烧嘴、燃烧控制器、流量计热电偶、流量阀几个部分共同组成了双交叉的先付控制系统，工作的主要原理是通过温度的热传感器热电偶来精确测量需要的温度，然后最变成电信号，电信号代表了测量的实际温度，测量的期望稳定是已经存贮在上位机工艺曲线自动给定的，通过控制燃料要通过专用的质量控制装置来进行准确的测量。
结语
热能动力技术广泛运用和工业锅炉，提升锅炉的燃烧控制达到企业生产的要求的每一个程序中都离不开热能动力技术的参与。电厂热能动力锅炉燃烧技术的应用能够极大的提升锅炉的运用效率，提升电力能源运用率。工厂技术人员与管理人员，保证质量的前提下，主动研究开发新的燃料与燃烧技术的发展，推动企业的可持续发展。
参考文献:
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[2]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.
[3]庄廷勇,张春雨.热能与动力工程在锅炉应用中的问题分析[J].科技创新与应用,2016(08):131.
论文作者:谢又开
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
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