电厂热能动力锅炉燃料及燃烧研究

安乐宏 国能大武口热电有限公司

摘要：随着全球经济发展和能源需求增长，电厂热能动力锅炉的燃料和燃烧过程研究变得至关重要。本文探讨了电厂锅炉的结构与功能，分析了燃煤、燃气和燃油等燃料的特性及应用，并深入研究了燃烧过程中的关键环节，如燃烧形式、空气供给优化和燃料流量测量。通过评估不同燃烧方式的优缺点及改进措施，提出了提升燃烧效率的策略，包括优化风量控制系统和改进燃料流量测量技术。这些策略不仅提高了锅炉的燃烧效率，还显著减少了环境污染，为电厂的高效运行和可持续发展提供了技术支持。本文旨在为电厂燃烧技术的改进和能源利用优化提供科学依据和实践指导。

1 引言

随着全球化与科技的发展，农村城市化进程加快，但也带来了资源短缺与能源需求增加的问题。电力作为关键能源，其需求随着新能源汽车行业与社会发展而增长，供需矛盾加剧。因此，研究电厂热能动力锅炉的燃料与燃烧技术至关重要。通过科技创新，不仅能开发环保高效的新型能源，还可优化现有燃料的利用效率，提升能源转化效率，缓解电力供需压力，保障电力系统稳定运行。这对推动能源结构转型、促进绿色经济发展与提升能源安全性具有战略意义。

2 电厂热能动力锅炉概述

电厂的热能动力锅炉是将燃料的化学能通过燃烧转化为热能，并进一步转换为机械能以实现发电的关键装置，其基本结构包括燃气轮机、内燃机和汽轮机。锅炉通过将燃料的化学能转化为高温物质，再将这些物质转化为机械能，驱动发电机组。根据燃料类型，锅炉可分为燃气、燃油和燃煤锅炉。燃气锅炉用于高效、低污染发电；燃油锅炉适用于高热值燃料需求；燃煤锅炉广泛应用于我国电厂。然而，随着环保要求的提高，燃煤锅炉的燃烧过程需要优化，以减少污染物排放，提高燃料利用效率，从而实现清洁、高效的电力生产[1]。

3 电厂热能动力锅炉概述

燃料是电厂热能动力锅炉的核心，其燃烧过程直接影响能效和环保性能。燃烧过程包括点燃和燃烧两个阶段，其中固体燃料如煤炭燃烧尤为复杂。煤炭含有50%至70%的碳，燃烧时需提供足够的氧气以确保充分燃烧，提高锅炉能效。燃料的燃烧形式包括冒烟燃烧（未完全燃烧，释放烟雾），蒸发燃烧（将固体燃料转化为气体后燃烧，提高效率），和表面燃烧（在高碳区域发生，释放CO和CO2）。选择适当的燃烧形式是提高能量释放效率和减少污染的关键[2]。

4 电厂热能动力锅炉燃烧分析

4.1 燃料的燃烧形式

燃料的燃烧形式包括分层次燃烧、悬浮状态燃烧和旋风燃烧。分层次燃烧通过将燃料分层投入炉膛，使其在不同燃烧阶段与空气充分接触，从而实现均匀高效的燃烧，但对空气供应要求较高，仅适用于固体燃料。悬浮状态燃烧将固体燃料转化为粉末或气体，与氧气充分混合以提高燃烧效率，但需精确控制空气供应以避免未燃烧的碳颗粒和污染物。旋风燃烧利用高速旋风气流均匀燃烧燃料，提高燃烧效率和热能释放，同时减少燃料残留，但对锅炉设计和气流控制要求较高。选择适当的燃烧方式对提升燃料利用率和降低环境污染至关重要[3]。

4.2 优化二次风量和燃尽风量

优化二次风量和燃尽风量对提高燃烧效率和燃料利用率至关重要。二次风量是指初级燃烧后，为了促使燃料充分燃烧而追加的空气量，而燃尽风量则是确保所有未燃烧燃料得到完全燃烧所需的空气量。通过科学测量和调整这两种风量，可以显著提升燃料的燃烧效果和整体燃烧效率。由于锅炉结构的复杂性，风量的测量和调整变得较为复杂，需要深入研究和优化以确定最优的风量配比。精确的风量控制可以减少未燃烧燃料和污染物的产生，提高锅炉热效率，降低能源浪费和运行成本。

4.3 煤粉流量和煤粉流速的测量

煤粉流量和流速的准确测量是确保电厂热能动力锅炉高效燃烧的关键。目前常用的测量方法如称重法和皮托管法虽然提供了一定的数据支持，但存在精度不足和操作复杂的问题，尤其在大型锅炉中难以满足现代化电厂对高效、精准测量的需求。因此，开发新型的测量方法成为当务之急。这些新方法应提高测量精度和效率，实现快速、稳定的数据采集，以优化燃料供给、改善燃烧过程、提高燃料利用率和锅炉运行效率，减少能源浪费和污染物排放，同时为燃烧优化和控制提供准确的数据支持，推动电厂燃烧技术的发展[4]。

5 电厂热能动力锅炉燃烧分析

5.1 预热过程

预热过程在电厂热能动力锅炉燃料处理中至关重要，它通过烘干和加热燃料来降低水分含量，从而显著提升燃烧效率。高水分含量的燃料会导致能量损失和锅炉热效率降低，同时增加燃料消耗。预热过程有效蒸发水分，使燃料更适合高效燃烧，提高燃烧温度，缩短点火时间，并减少不完全燃烧的可能性。预热后的燃料能更好地与氧气接触，促进完全燃烧，提高燃料利用率，减少污染物排放。

5.2 燃烧过程

燃烧过程是电厂热能动力锅炉运行的核心环节，确保燃料在最佳状态下燃烧对提高热效率和减少污染物排放至关重要。燃料进入燃烧室后需迅速达到点火温度，释放大量热能，这要求提供充足的氧气，使燃料中的碳、氢等元素充分与氧气反应。如果氧气供应不足，燃料会出现不完全燃烧，导致能量浪费和污染物产生。

5.3 燃烧控制

燃烧控制是电厂热能动力锅炉高效运行的关键，通过动态调整燃料供应量以匹配锅炉负荷需求，确保燃烧过程的稳定和高效。燃烧控制系统实时监测锅炉状态，精确调整燃料和空气的供应比例，保持燃料在最佳燃烧状态，从而最大化燃料利用率、减少浪费并降低污染物排放。先进的控制系统还能自动调整火焰温度和烟气成分，确保各种工况下的燃烧效果最优[5]。这种精准控制不仅提高了电厂的经济效益，也增强了环保性能，为清洁高效电力生产奠定了基础。

5.4 送风量控制

送风量控制是电厂热能动力锅炉高效稳定运行的关键，通过精确调节送风量来平衡炉膛压力，确保燃烧过程的稳定性和经济性。送风量的调整直接影响燃料与空气的混合程度及燃烧效率，过多的送风量可能导致燃料浪费和效率降低，而过少则可能引起燃烧不完全及有害气体排放。通过精细的风量控制系统，实时监测锅炉负荷和炉膛压力，自动调节送风量，以维持最佳压力水平。这种精准控制不仅提高燃料燃烧效率，优化热能利用，减少能源浪费，还改善锅炉稳定性，减少故障，提升整体运行可靠性。优化送风量管理对提高电厂经济效益和环境保护水平至关重要。

6 结论

电厂热能动力锅炉的燃料及燃烧研究在提升燃料利用率和减少环境污染方面发挥了至关重要的作用。通过对锅炉燃烧过程的全面优化，包括对燃烧形式的选择、风量控制的精细调整以及燃料流量测量的技术改进，能够显著提高锅炉的整体运行效率，并确保电厂能持续提供稳定的电力供应。这些优化措施不仅能有效提升燃料的利用效率，还能够减少有害排放，降低对环境的负面影响。在未来的研究中，值得深入探索新型燃料的应用以及智能化燃烧控制技术的发展。这些前沿技术有望进一步提升燃烧效率，减少环境污染，同时应对不断增长的电力需求。通过不断创新和改进，电厂热能动力锅炉将更好地满足现代社会对电力供应的需求，并实现更高水平的环境保护。（中国发展网）

参考文献

[1]史毅. 电厂热能动力锅炉燃料及燃烧研究 [J]. 中国石油和化工标准与质量, 2022, 42 (13): 135-137.

[2]张迪. 电厂热能动力锅炉燃料和燃烧研究 [J]. 中国金属通报, 2020, (10): 205-206.

[3]陈要华. 电厂热能动力锅炉设计与燃料燃烧分析 [J]. 锅炉制造, 2019, (04): 30-32.

[4]谢景兴. 电厂热能动力锅炉燃料及燃烧特点分析 [J]. 居舍, 2019, (02): 193.

[5]谢健, 谢筱萌, 王彦红. 电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析 [J]. 中国设备工程, 2018, (16): 159-160.