摘要：众所周知，我国电厂重要构成部分就是热能动力锅炉，我国在此方面的研究也相对较为成熟，也是保障我国电力行业获得良好发展的重要基础。因此，需要相关人员加强在此方面的研究和探讨。基于此，本文首先简要介绍了热能动力学科和电厂热能动力锅炉的基本情况及其燃料，然后针对电厂热能动力锅炉的燃烧类型和燃烧流程进行探讨，使人们对工业锅炉有一个更深的了解和认识。
关键词：热能动力锅炉；锅炉能效；气体燃料
引言
在电厂运行过程中，热能动力锅炉的科学引入和合理化运用，有助于提高电能资源利用率，实现节能减排，与环境保护理念保持高度一致，并且有助于改善电厂生产效率。为维护电厂热能动力锅炉应用价值的充分发挥，积极探讨电厂热能动力锅炉燃料及燃烧是非常必要的。
1锅炉能效
目前，工业锅炉在越来越多的地区得到了应用，也成为了我国工业不断发展的重要源动力，而且还在一定程度上促进了城市的稳定运行，其本身具有积极意义。在我国大型城市当中因工业锅炉而产生的污染已经远远超过了基础排放量，是我国城市环境重要污染源。我国人口基数非常庞大，造成能源消耗速度非常快，这也是近些年我国能源出现严重短缺的重要原因。在2015年，已经超过1500家企业拥有了生产和制造锅炉的资格，其中燃煤锅炉生产量超过了80%。当前，我国所使用的工业锅炉在数量上已经超过了700万台，而这些锅炉主要是燃煤锅炉，每年在锅炉上所消耗的煤炭资源能够占到全国总消耗量的1/3。虽然，我国所使用的工业锅炉在规模上十分庞大，但是其所产生的实际效率却很难得到保障，和发达国家相比较，此方面所存在的差距更为明显，我国锅炉在效率上仅仅为国外的50%左右，导致我国煤炭资源的使用和产出效率存在严重的失衡，从而出现非常严重的资源浪费现象。
2电厂热能动力锅炉燃料
在电厂的生产过程中，首先在锅炉内通过燃料充分燃烧，将燃料的化学能热能传递给中间介质，比如水，令其温度逐渐升高产生蒸汽，并且蒸汽达到必要的压力，此时燃料的化学能转化为蒸汽的热能，然后在汽轮机中实现热能到机械能的转换，最后在发电机实现机械能到电能的转换。从根本上来说，电站锅炉可以看作是一种换热器装置，其所获取的能量来自于不同方面，比如燃气、燃煤、燃油等，类型丰富。但是电站锅炉燃料存在一定特殊性，其主要以煤作为燃料，在电厂热能动力锅炉内部，通过煤燃烧来释放热量，且热量较多，能够满足热媒水加热的实际需求，令水达到相应温度，从而确保压力满足相关要求，此时电厂热能动力锅炉的运行价值得以充分发挥。另外还有燃油及燃气锅炉，就燃油锅炉来看，其燃料类型丰富，常见的是柴油燃料或重油燃料。就燃气锅炉运行情况来看，其以液化石油气体、天然气、页岩气等作为燃料。当前我国很多火力发电厂建设与发展的过程中，受到经济因素以及技术因素的影响，在电厂热能动力锅炉燃料的选择上大多以煤炭为主。就煤炭的组成情况来看，其中包含大量的氧碳氢硫等元素，其中碳元素所占比例在50%以上，但不超出70%，其余氧氢硫等元素可满足燃烧需求，促进燃料，达到充分燃烧的状态。在电厂热能动力锅炉运行过程中，若保持良好的通风状态，就是给燃烧持续提供足量的氧气，改善锅炉燃料燃烧状态，有效的促进燃烧。就电厂热能动力锅炉内燃料燃烧的实际情况来看，碳释放为燃烧热量释放提供必要条件。
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3热能动力类型锅炉的具体燃烧形式
3.1分层次的燃烧
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。
3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，这一阶段燃料继续被加热，温度继续升高，当达到一定程度时就会开始析出挥发分，进而形成热分解反应。当温度继续上升时，挥发分与氧的化学反应速度会加快，随后挥发分就会连续着火，在初期燃料表面覆盖的都是挥发分，阻滞了氧气与燃料的接触，燃烧的主体是燃料析出的物质，而随着挥发分的消耗，燃料最终得以与氧气进行接触，实现充分燃烧，物质得以充分发挥，待燃尽后，部分焦炭处于燃烧状态，此时即进入整个燃烧过程。为确保燃烧充分，这一阶段中必须引入氧气，满足燃烧需求，在燃烧阶段令氧气与燃料充分接触，达到强烈燃烧的状态，此时可充分释放热量，电厂热能动力锅炉的使用功能也得到充分发挥。为了保证整个燃烧阶段的质量，就需要合理控制氧气的投入以及整个锅炉的温度，如果空气过少则会导致燃料的不完全燃烧，造成损失，而空气过多则会影响整体的温度，同样也会影响整体的燃烧程度，降低了锅炉的热效率，同时也要给予充分的燃烧时间，确保其足够充分的燃烧。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。
结语
综上所述，工业锅炉的种类相对较多，其在实际应用过程中所产生的效果也存在差异，这便需要相关工作人员能够在实际应用过程中根据具体情况和条件来选择最适当的锅炉类型，以此来有效提高锅炉本身的经济效益。所以，在开展相关的工作时应当对工业锅炉自身的燃烧原理进行分析，解决其中存在的锅炉燃烧过程中的问题，促使其在实际应用过程中产生更好的效果。本文通过对工业锅炉燃料和燃烧进行分析，促使人们对其有更加深入的了解，有利于工业锅炉的发展。
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论文作者:梁剑峰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/26
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