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【摘 要】 本文主要针对电厂热能动力锅炉燃料成分、热能动力锅炉燃料燃烧的特性和方式以及热能动力锅炉燃料燃烧的过程进行简要分析，仅供参考。
【关键词】 电厂；热能动力锅炉；燃料；燃烧
一、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。
二、电厂热能动力锅炉燃料成分分析
针对火力发电厂的锅炉设备，在燃烧的过程中，可能会使用煤炭、煤气、天然气等固体、液体、气体燃料，但是，截至目前大多数国家对电厂锅炉设备的燃料，主要以煤作为燃用的燃料，由于我国的煤矿资源相对比较丰富，国家已经明确规定以煤作为电厂锅炉的主要燃料，因此，本文主要对煤的成分进行分析：第一，煤燃料主要由碳元素、氢元素、氧元素、氮元素、具有挥发性的硫元素及水分组成；第二，根据化学知识，煤燃料中一些化学成分是可以燃烧的，例如碳、硫、氢等元素，经燃烧过后，分别生成二氧化碳（CO2）、二氧化硫（SO2）、水蒸气（H2O），并且会释放大量的热能，尤其是碳的燃烧，由于碳在固体燃料中占有很大的比例，其重量大约占固体燃料重量的60%左右，因此，碳是固体燃料的基本可燃成分；第三，虽然氢在燃烧过程中会释放出很高的热量，但是氢在固体燃料中的成分较少；虽然硫也能进行燃烧反应，但硫燃烧生成的二氧化硫（SO2）对锅炉设备的金属表面具有腐蚀作用，并会造成环境的污染，因此，氢元素含量低、硫元素含量高的煤都不适用于锅炉燃烧；第四，对于煤中氧元素、氮元素、灰分、水分，由于这些成分不能进行燃烧反应，在固定的燃料中占有很大成分，因此相对的降低了煤燃料燃烧的发热量，对于灰分、水分较多的煤燃料，通常情况下，把这种煤称为劣质煤，若煤的灰分较多，不仅影响了煤燃料的发热量，燃烧后，锅炉受热表面上也会积灰，从而削减传热的功能并加大锅炉受热表面的磨损，若灰分的熔化熔点达到1200～1500摄氏度之间，产生的结渣可能会使锅炉被迫停止运行；第五，若煤燃料的水分含量较多，不仅降低了煤燃料的发热量，也会降低锅炉内的燃烧温度，导致锅炉燃料着火困难、锅炉燃料燃烧不彻底的现象发生。另外，烟气体积的增大不仅影响了锅炉正常的排烟，锅炉金属热表面也会受到腐蚀作用。
三、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：氧气的浓度（充足的氧气）；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長焰燃烧，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。
四、热能动力锅炉燃料燃烧的过程
煤燃料中的碳元素、硫元素、氢元素是燃料燃烧的可燃成分，燃烧后生产的产物分别为二氧化碳（CO2）、二氧化硫（SO2）、水蒸气（H2O），若锅炉燃料的燃烧不具备相应的条件，导致燃料燃烧不全，燃料就会产生一氧化碳（CO）、碳氢化合物等气体，锅炉燃料中所产生的化学能就不能完全转化为热能，在一定程度上造成热能的损失，所以，燃料在燃烧的过程中，应具备良好的燃烧条件，使锅炉设备中的燃料能充分的得到燃烧，使产生的化学能全部转化为热量，并进行热量的释放，为锅炉燃料提供良好的燃烧条件，是锅炉操作人员的主要工作。通常情况下，锅炉设备中固体燃料的燃烧大致可以分为三个阶段，包括预热阶段、燃烧阶段、燃料燃尽阶段。 1、固体燃料的预热阶段
其主要工作包括固体燃料的预热、燃料的烘干、燃料中挥发物含量的分解、逸出等三个阶段，待锅炉内的固体燃料充分进行受热后，燃料中的水分才能逐渐的被蒸发，同时燃料中的挥发成物含量分也逐渐被分解出来，燃料燃烧的温度只有达到350～400摄氏度时，燃料中挥发成分的分解才最为强烈，其余部分将形成焦炭。进行燃料烘干及挥发成分的分解过程，由于燃料只需要从炉膛中进行热量的吸取，这个阶段还没有进行燃烧过程，因此，该阶段不需要提供氧气。针对煤粉炉，其主要进行高温火焰、炉墙体辐射热，燃料中所含水分与温度有关，若炉膛中的温度越高，固体燃料中所含的水分就越少，煤粉将磨得越细，因此，燃料的预热阶段将会更加迅速。
2、固体燃料的燃烧阶段
若燃烧的温度越高，燃料中逸出的发挥成分就会进行着火燃烧，待挥发成分燃烧完全后，形成的焦炭便开始燃烧，这一阶段主要实现在高温条件下，固体燃料中碳元素、硫元素、氢元素与氧气发生燃烧反应，在生成化学物质的同时也释放大量的热量，在热量释放的同时，集中、迅速的提供足够的空气，使固体燃料中的可燃成分与空气均匀混合在高温下进行剧烈的燃烧反应，从而使固体燃料燃烧迅速、强烈，使燃料燃烧完全。
3、燃料燃尽阶段
燃烧完成后，可燃成分及焦炭质点的含量所剩无几，但灰分的含量逐渐增多，这时提供的空气量也所剩无几，由于产生的焦炭质点被大量的灰分所包围，由于焦炭不能有效的与空气接触，因此，在燃盡阶段中，燃烧不能完全进行，燃烧所释放的热量将大幅度的减少。
五、结束语
为了使燃料在锅炉内充分燃烧，锅炉操作人员在进行锅炉燃烧时，应确保锅炉燃料的温度，并提供足够数量的空气，最重要的是提供良好的燃烧条件，使燃料在锅炉内充分燃烧，燃烧完全，避免因燃烧不完善而导致一氧化碳、碳氢化合物的产生，从而影响燃料的发热量。
参考文献：
[1]李阳冬.电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析[J].江西建材，2014，20：200-201.
[2]郑海莼，王丹丹，李仲博.双燃料锅炉房设计要点[J].区域供热，2014，05：120-121.
[3]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.2014，12（24）：103-106
【关键词】 电厂；热能动力锅炉；燃料；燃烧
一、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。
二、电厂热能动力锅炉燃料成分分析
针对火力发电厂的锅炉设备，在燃烧的过程中，可能会使用煤炭、煤气、天然气等固体、液体、气体燃料，但是，截至目前大多数国家对电厂锅炉设备的燃料，主要以煤作为燃用的燃料，由于我国的煤矿资源相对比较丰富，国家已经明确规定以煤作为电厂锅炉的主要燃料，因此，本文主要对煤的成分进行分析：第一，煤燃料主要由碳元素、氢元素、氧元素、氮元素、具有挥发性的硫元素及水分组成；第二，根据化学知识，煤燃料中一些化学成分是可以燃烧的，例如碳、硫、氢等元素，经燃烧过后，分别生成二氧化碳（CO2）、二氧化硫（SO2）、水蒸气（H2O），并且会释放大量的热能，尤其是碳的燃烧，由于碳在固体燃料中占有很大的比例，其重量大约占固体燃料重量的60%左右，因此，碳是固体燃料的基本可燃成分；第三，虽然氢在燃烧过程中会释放出很高的热量，但是氢在固体燃料中的成分较少；虽然硫也能进行燃烧反应，但硫燃烧生成的二氧化硫（SO2）对锅炉设备的金属表面具有腐蚀作用，并会造成环境的污染，因此，氢元素含量低、硫元素含量高的煤都不适用于锅炉燃烧；第四，对于煤中氧元素、氮元素、灰分、水分，由于这些成分不能进行燃烧反应，在固定的燃料中占有很大成分，因此相对的降低了煤燃料燃烧的发热量，对于灰分、水分较多的煤燃料，通常情况下，把这种煤称为劣质煤，若煤的灰分较多，不仅影响了煤燃料的发热量，燃烧后，锅炉受热表面上也会积灰，从而削减传热的功能并加大锅炉受热表面的磨损，若灰分的熔化熔点达到1200～1500摄氏度之间，产生的结渣可能会使锅炉被迫停止运行；第五，若煤燃料的水分含量较多，不仅降低了煤燃料的发热量，也会降低锅炉内的燃烧温度，导致锅炉燃料着火困难、锅炉燃料燃烧不彻底的现象发生。另外，烟气体积的增大不仅影响了锅炉正常的排烟，锅炉金属热表面也会受到腐蚀作用。
三、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：氧气的浓度（充足的氧气）；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長焰燃烧，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。
四、热能动力锅炉燃料燃烧的过程
煤燃料中的碳元素、硫元素、氢元素是燃料燃烧的可燃成分，燃烧后生产的产物分别为二氧化碳（CO2）、二氧化硫（SO2）、水蒸气（H2O），若锅炉燃料的燃烧不具备相应的条件，导致燃料燃烧不全，燃料就会产生一氧化碳（CO）、碳氢化合物等气体，锅炉燃料中所产生的化学能就不能完全转化为热能，在一定程度上造成热能的损失，所以，燃料在燃烧的过程中，应具备良好的燃烧条件，使锅炉设备中的燃料能充分的得到燃烧，使产生的化学能全部转化为热量，并进行热量的释放，为锅炉燃料提供良好的燃烧条件，是锅炉操作人员的主要工作。通常情况下，锅炉设备中固体燃料的燃烧大致可以分为三个阶段，包括预热阶段、燃烧阶段、燃料燃尽阶段。 1、固体燃料的预热阶段
其主要工作包括固体燃料的预热、燃料的烘干、燃料中挥发物含量的分解、逸出等三个阶段，待锅炉内的固体燃料充分进行受热后，燃料中的水分才能逐渐的被蒸发，同时燃料中的挥发成物含量分也逐渐被分解出来，燃料燃烧的温度只有达到350～400摄氏度时，燃料中挥发成分的分解才最为强烈，其余部分将形成焦炭。进行燃料烘干及挥发成分的分解过程，由于燃料只需要从炉膛中进行热量的吸取，这个阶段还没有进行燃烧过程，因此，该阶段不需要提供氧气。针对煤粉炉，其主要进行高温火焰、炉墙体辐射热，燃料中所含水分与温度有关，若炉膛中的温度越高，固体燃料中所含的水分就越少，煤粉将磨得越细，因此，燃料的预热阶段将会更加迅速。
2、固体燃料的燃烧阶段
若燃烧的温度越高，燃料中逸出的发挥成分就会进行着火燃烧，待挥发成分燃烧完全后，形成的焦炭便开始燃烧，这一阶段主要实现在高温条件下，固体燃料中碳元素、硫元素、氢元素与氧气发生燃烧反应，在生成化学物质的同时也释放大量的热量，在热量释放的同时，集中、迅速的提供足够的空气，使固体燃料中的可燃成分与空气均匀混合在高温下进行剧烈的燃烧反应，从而使固体燃料燃烧迅速、强烈，使燃料燃烧完全。
3、燃料燃尽阶段
燃烧完成后，可燃成分及焦炭质点的含量所剩无几，但灰分的含量逐渐增多，这时提供的空气量也所剩无几，由于产生的焦炭质点被大量的灰分所包围，由于焦炭不能有效的与空气接触，因此，在燃盡阶段中，燃烧不能完全进行，燃烧所释放的热量将大幅度的减少。
五、结束语
为了使燃料在锅炉内充分燃烧，锅炉操作人员在进行锅炉燃烧时，应确保锅炉燃料的温度，并提供足够数量的空气，最重要的是提供良好的燃烧条件，使燃料在锅炉内充分燃烧，燃烧完全，避免因燃烧不完善而导致一氧化碳、碳氢化合物的产生，从而影响燃料的发热量。
参考文献：
[1]李阳冬.电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析[J].江西建材，2014，20：200-201.
[2]郑海莼，王丹丹，李仲博.双燃料锅炉房设计要点[J].区域供热，2014，05：120-121.
[3]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.2014，12（24）：103-106