浅谈锅炉热能动力系统

[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 燃烧 技术

中图分类号：TK221 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）47-0021-01

1 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。

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。锅炉的主要工作原理是一种利用燃料燃烧后释放的热能或工业生产中的余热传递给容器内的水，使水达到所需要的温度或一定压力蒸汽的热力设备。锅炉在“锅”与“炉”两部分同时进行，水进入锅炉以后，在汽水系统中锅炉受热面将吸收的热量传递给水，使水加热成一定温度和压力的热水或生成蒸汽，被引出应用。在燃烧设备部分，燃料燃烧不断放出热量，燃烧产生的高温烟气通过热的传播，将热量传递给锅炉受热面，而本身温度逐渐降低，最后由烟囱排出。

2 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。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。

3 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。

4 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。

4.1 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。

4.2 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。

4.3 燃尽阶段

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。

参考文献

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[2] 高新玉.新形势下电厂锅炉应用在热能动力的发展前景[J].黑龙江科技信息.2014（10）.