康付帥

摘 要：目前，我國(guó)在電廠熱能動(dòng)力鍋爐技術(shù)研究方面較為成熟，成為保障我國(guó)電力行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的重要基礎(chǔ)。雖然我國(guó)電廠熱能動(dòng)力鍋爐應(yīng)用狀況整體較為良好，但在細(xì)節(jié)方面可能存在一定的問題。為此，深入的對(duì)現(xiàn)有電廠熱能動(dòng)力鍋爐燃燒所存在的問題加以研究勢(shì)在必行，成為提升我國(guó)電廠熱能動(dòng)力鍋爐燃燒經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的關(guān)鍵所在。因此，文章就電廠熱能動(dòng)力鍋爐燃燒和燃料進(jìn)行探析，并總結(jié)出電廠熱能動(dòng)力鍋爐燃燒的基本原理及燃料燃燒基本種類與所需注意的相關(guān)事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：電廠；熱能動(dòng)力；鍋爐；燃燒；燃料

近年來(lái)，我國(guó)電廠熱能動(dòng)力鍋爐應(yīng)用較為廣泛，成為我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展主要的動(dòng)力來(lái)源之一，為能夠進(jìn)一步提升電廠熱力動(dòng)能的應(yīng)用效果，及時(shí)做好電廠熱能動(dòng)力鍋爐的研究與分析便尤為重要，是現(xiàn)階段解決我國(guó)電力熱能鍋爐燃燒相關(guān)問題與提高其實(shí)際燃燒效果的有效途徑。

1 熱能動(dòng)力工程學(xué)科的發(fā)展概述

熱能動(dòng)力工程學(xué)是現(xiàn)代工程學(xué)領(lǐng)域中的一項(xiàng)新興學(xué)科，其主要的研究對(duì)象是熱能源與動(dòng)力工程。而熱能源又是現(xiàn)代工業(yè)中最主要的能源動(dòng)力，這就決定了熱能動(dòng)力工程學(xué)這一專業(yè)的重要性?，F(xiàn)如今，在我國(guó)的很多高等院?；蚋呗氃盒Ｖ虚_展了熱能動(dòng)力工程學(xué)的相關(guān)專業(yè)，希望能夠?yàn)樯鐣?huì)培養(yǎng)更多的熱能動(dòng)力專業(yè)人才。在早期的熱能動(dòng)力工程專業(yè)中，主要是以熱動(dòng)能專業(yè)為主，其主要的研究?jī)?nèi)容為流體機(jī)械工程與熱能工程。而現(xiàn)如今的熱能動(dòng)力工程專業(yè)則是以機(jī)械工程研究為主，其研究的內(nèi)容主要是機(jī)械類以及動(dòng)力工程，即將熱動(dòng)能的研究應(yīng)用在機(jī)械工程實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)了熱動(dòng)能與動(dòng)力工程的結(jié)合。

當(dāng)前的熱能動(dòng)力工程專業(yè)要求學(xué)生必須要熟練掌握工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)以及熱工測(cè)試等方面的理論與實(shí)踐技能，并能夠?qū)⑵鋭?chuàng)新應(yīng)用在熱動(dòng)力機(jī)械的制冷裝置與動(dòng)力機(jī)械工程中。由于我國(guó)目前的工業(yè)還處于高速發(fā)展階段，對(duì)高新科技人才的需求量較大，因此熱能動(dòng)力工程專業(yè)的學(xué)生就業(yè)形勢(shì)相對(duì)較好，并且由于該專業(yè)的學(xué)科范圍較廣，因此學(xué)生的就業(yè)面也相對(duì)更寬泛。

2 工業(yè)鍋爐能效現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，工業(yè)鍋爐已在我國(guó)多個(gè)地區(qū)廣泛應(yīng)用，成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要推動(dòng)力之一，同時(shí)在城市的穩(wěn)定運(yùn)行方面工業(yè)鍋爐也時(shí)刻發(fā)揮其重要作用。工業(yè)鍋爐的廣泛普及雖然對(duì)于社會(huì)的生產(chǎn)與發(fā)展提供了一定的便利條件，污染排放過高及能源消耗過大問題仍是工業(yè)鍋爐發(fā)展有待解決的首要問題，其中我國(guó)部分大中型城市的工業(yè)鍋爐污染排放已超過電站鍋爐的基本排放量，成為現(xiàn)代環(huán)境污染的主要污染源。

由于我國(guó)人口基數(shù)相對(duì)較大，導(dǎo)致能源消耗速度逐步加快，繼而使近年來(lái)的能源消耗產(chǎn)生了嚴(yán)重的能源短缺及供應(yīng)緊張的問題。在我國(guó)2015年的鍋爐生產(chǎn)制造調(diào)查過程中，已有1500余家企業(yè)取得了實(shí)際的燃煤鍋爐生產(chǎn)許可，其中燃煤鍋爐占鍋爐生產(chǎn)總量的80%以上。目前，我國(guó)現(xiàn)有工業(yè)鍋爐總量達(dá)702余萬(wàn)臺(tái)，其中多以燃煤鍋爐為主，每年我國(guó)在鍋爐燃燒方面所消耗的燃煤數(shù)量達(dá)到全國(guó)燃煤產(chǎn)量的三分之一以上。雖然我國(guó)工業(yè)鍋爐使用量規(guī)模龐大，但其實(shí)際的運(yùn)行效率卻難以得到有效的保障，與現(xiàn)階段發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的鍋爐運(yùn)行效率僅有50%左右，這便使燃煤的使用與效益的產(chǎn)出比例失衡問題日益加劇，進(jìn)而造成了嚴(yán)重的燃煤資源浪費(fèi)情況。

3 電廠熱能動(dòng)力設(shè)施與鍋爐

電廠熱力動(dòng)力設(shè)施通過對(duì)燃料進(jìn)行充分的燃燒來(lái)獲取熱能。在實(shí)際的操作過程中，大部分熱能鍋爐均可將石油、煤炭及天然氣等作為主要的燃燒原料。熱能動(dòng)力裝置主要由內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)及汽輪機(jī)構(gòu)成。在實(shí)際運(yùn)行過程中，熱能動(dòng)力鍋爐需首先將燃料熱量轉(zhuǎn)換為動(dòng)力熱能。而后通過鍋爐對(duì)蒸汽與水的輸出來(lái)提供源源不斷的動(dòng)力。由于鍋爐燃燒會(huì)將燃燒預(yù)熱傳輸至水容器當(dāng)中，這便使水易對(duì)鍋爐的基本熱能進(jìn)行吸收，此時(shí)即可將其化為內(nèi)燃動(dòng)力。

4 電廠熱能動(dòng)力鍋爐燃料分析

鍋爐在實(shí)際的運(yùn)行過程中并不生產(chǎn)熱量，而是將燃料轉(zhuǎn)化熱量，以此產(chǎn)生源源不斷的動(dòng)力。根據(jù)熱源選用的不同，鍋爐也分為多個(gè)種類，其中以電鍋爐、生產(chǎn)余熱鍋爐、石油鍋爐、天然氣鍋爐及煤炭燃燒鍋爐最為普遍。煤炭燃燒的主要燃燒原料即是煤炭，通過對(duì)煤炭結(jié)構(gòu)的分解，來(lái)提高煤炭的熱力動(dòng)能。在此過程中，利用水等載體進(jìn)行進(jìn)一步的加熱，此時(shí)便可產(chǎn)生一定的溫度與壓力。石油鍋爐的基本種類較多，其實(shí)際的用途也相對(duì)廣泛。熱水鍋爐及采暖鍋爐等均包括在石油鍋爐之內(nèi)。天然氣鍋爐相比于石油鍋爐污染更低，同時(shí)運(yùn)行效率也相對(duì)更高，是未來(lái)鍋爐技術(shù)發(fā)展與制造的主要方向。天然氣鍋爐適應(yīng)性較強(qiáng)，不僅可將天然氣作為動(dòng)力熱能轉(zhuǎn)換的原料，同時(shí)也可對(duì)木材及谷糠進(jìn)行燃燒，并將其轉(zhuǎn)化為實(shí)際的運(yùn)行動(dòng)力。在電廠的熱能動(dòng)力鍋爐使用過程中，仍以煤炭、石油及天然氣為主，其中煤炭鍋爐在電廠中應(yīng)用較為廣泛，是我國(guó)主要的鍋爐動(dòng)力來(lái)源之一。煤炭鍋爐應(yīng)用效果良好的主要原因是其結(jié)構(gòu)構(gòu)成穩(wěn)定，其中碳、氧、氮等主要元素是煤炭燃燒重要結(jié)構(gòu)體，氧氣作為燃燒的輔助體，能夠更為有效為碳結(jié)構(gòu)提供燃燒熱力，因而在實(shí)際燃燒過程中能夠產(chǎn)生更大的燃燒動(dòng)能，繼而有效提升了鍋爐的應(yīng)用效果。

5 電廠熱能動(dòng)力鍋爐燃燒的方式及特點(diǎn)

5.1 氣體燃料燃燒類型

目前，鍋爐氣體燃燒的主要類型仍以氣體長(zhǎng)焰燃燒為主，由于其燃燒面積較大，通過不與氣體產(chǎn)生直接的接觸，繼而為稱之為擴(kuò)散型燃燒。在該類型氣體燃燒過程中，需在火焰噴射的過程中，利用擴(kuò)散的基本優(yōu)勢(shì)來(lái)與空氣進(jìn)行結(jié)合，以便于提高燃燒的實(shí)際效果，此時(shí)火焰的燃燒長(zhǎng)度便迅速增加。

該類型燃燒受燒嘴的限制，因而無(wú)法在實(shí)際的燃燒過程中充分的與空氣進(jìn)行接觸，其實(shí)噴射過程中，需在另一部燃燒過程中與空氣進(jìn)行接觸，以此提高火焰的燃燒效果，由于受空氣助燃作用的影響，此時(shí)火焰的長(zhǎng)度相對(duì)較短，同時(shí)另一部燃燒也與氣體充分結(jié)合，這便能夠使其加速火焰的噴射，由于噴射速度的加速，通常無(wú)法直接觀察到火焰的形狀及結(jié)構(gòu)。

5.2 固體燃料燃燒類型

固體燃燒類型主要存在于揮發(fā)性質(zhì)較差及不具備揮發(fā)結(jié)構(gòu)的固體燃料中。通常在實(shí)際的運(yùn)行過程中，燃燒結(jié)構(gòu)的表面以二氧化碳及一氧化碳為主，如實(shí)際的燃燒條件允許，二氧化碳會(huì)通過實(shí)際的氧化作用被轉(zhuǎn)化為燃燒的一氧化碳結(jié)構(gòu)。其主要的燃燒條件主要是熔點(diǎn)相對(duì)較低的燃燒，在實(shí)際的燃燒過程中，由于未能為氧氣充分的接觸，這便降低了結(jié)構(gòu)可燃性，繼而產(chǎn)生固體的燃燒形態(tài)。該類型燃燒在實(shí)際的生活中較為常見，如在蠟燭的使用過程中，使用時(shí)間過長(zhǎng)即可較為明顯的發(fā)現(xiàn)固體燃燒的基本特點(diǎn)。固體燃燒主要針對(duì)容易被燃燒而分解的結(jié)構(gòu)，所以在燃燒過程中，即可產(chǎn)生較為濃重的煙霧。在燃燒相對(duì)較為潮濕的報(bào)紙及木材時(shí)，該狀況的發(fā)生較為明顯，進(jìn)而也可被視為結(jié)構(gòu)燃燒的不充分而產(chǎn)生固體燃燒的情況。

6 電廠熱能動(dòng)力鍋爐燃燒過程

6.1 預(yù)熱

通常預(yù)熱的作用在于提高燃料的蒸發(fā)效果使其能夠迅速的溶解，所以在開始燃燒前需對(duì)鍋爐中的燃料進(jìn)行烘干。然后通過與熱處理的方式進(jìn)行增溫。通常溫度需保持在300℃以上，最高溫度不得超于4000℃在環(huán)境下煤炭的熱力動(dòng)能燃燒較為充分，能夠有效地脫去煤炭中的水分，繼而形成焦炭。

6.2 燃燒

在預(yù)熱階段完成后，燃料的烘干與揮發(fā)使剩余焦炭燃燒效果大大提高。在此過程中僅需要為其提供充分的氧氣即可一步提高焦炭的實(shí)際燃燒效果，這便能有效解決電廠熱力鍋爐燃燒效果不佳的問題。

6.3 燃盡

在燃燒一段時(shí)間以后，燃料中的可燃部分幾乎全部燃燒干凈，只有一小部分由于炭灰的包裹而沒有得到燃燒，在此階段，并不能停止供氧，需持續(xù)通入一段時(shí)間的空氣，從而幫助剩余燃料進(jìn)行燃燒，提高燃燒的利用率。

7 結(jié)束語(yǔ)

電廠熱力鍋爐種類較多，其實(shí)際的應(yīng)用效果也有著一定的差異。這便使其在應(yīng)用過程中需根據(jù)實(shí)際的環(huán)境情況及電廠的實(shí)際條件來(lái)選擇適宜的鍋爐燃燒種類，從而提升鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)效益。因而在未來(lái)階段相關(guān)工作的開展過程中，要對(duì)電廠熱能動(dòng)力鍋爐的實(shí)際燃燒原理進(jìn)行充分研究，從而有效地解決電廠熱能動(dòng)力鍋爐燃燒中存在的問題，以便于推動(dòng)電廠熱能動(dòng)力鍋爐有用的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。

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