燃烧新技术的应用与开发.doc

燃烧新技术的应用与开发21世纪，我们面临着许多挑战：资源的浪费，环境的污染；另一方面，随着日益增长的物质的需求，人们对资源的认识和理解越来越深刻。从而要求人们不断地去开发新的能源，并且加以合理的利用。电厂亦是如此，电厂效益的提高要求我们不断地对燃料进行合理的利用或者是开发新的能源。就目前而言，我国的电厂方面还相当落后，我国机械制造厂热处理用电比重占全厂的25%30%。全国热处理行业有热处理炉约12万台，其中90%以上用电。每年耗电约为100亿kWh。我国热处理生产平均电耗为700kWh/t，大约是日本和欧洲的2倍多。日本热处理生产平均电力耗约为323kWh/t，欧洲各工业国家热处理生产平均电耗为（300450）kWh/t；日本热处理生产的热效率为49.8%，我国热处理生产的热效率约为29%，差距很大。但我国的大部分电厂还是热电厂，而热电厂最重要的部分就是锅炉。为了减少资源的浪费，提高电厂的效益，人们正对热电厂各方面尤其是锅炉进行改造，以提高其效率。而热电厂最重要的部分就是锅炉。正如各种动物有生老病死一样，锅炉也有其寿命，因而在安装使用锅炉之前，我们要首先对锅炉的寿命进行估计。目前，我们唱采用的做法是：在只考虑高温部件在静载作用下不发生塑性断裂同时也要求不允许有高温裂纹存在的情况下，以高温蠕变极限和持久强度为依据，对锅炉的寿命进行估评。【1】显然这种估计方法存在明显的不合理性。然而在锅炉下面进行的就是燃料的燃烧，所谓燃料的燃烧就是物质间的一种能量转化过程。他是通过燃料和氧化剂在一定条件下所进行的具有放热河发光特点的剧烈氧化反应，将燃料的内能转化为热能。燃烧空间中燃料与空气的混合过程以及反应物的浓度与温度的分布都和流体介质的速度分布密切相关。因此，燃烧空间的气体动力场的结构以及热力条件往往是影响整个燃烧过程的主要的，甚至是决定性因素。【2】因此我们可以让燃料首先通过通过空气预热器，然后再让它进入燃烧仓，这样不仅能吸收排烟中的热量，降低排烟温度，从而提高锅炉效率；而且由于空气的预热，改善了燃料的着火条件，强化了燃烧过程，减少了不完全燃烧的热损失，；还可以提高炉膛温度，强化炉膛辐射热交换。【3】另一方面，锅炉燃烧过程要组织的好，除了从燃烧机组和热力条件加以保证外，还要有性能良好并且能合理组织颅内气流的燃烧器。燃烧器是煤粉过路的主要燃烧设备，它是将燃烧所需要的燃料和空气按照一定的比例，速度和燃烧方式经燃烧器喷口送入炉膛，保证燃料进入炉膛后能与空去充分混合，即使着火，稳定燃烧和燃尽。【3】值得注意的是流体在进行燃烧器是可能会发生绕流【4】产生阻力，另一方面物体的形状也可能给流体产生阻力，从而给其速度的控制形成了一定难度。与此同时我们还应该让燃料与空气充分混合。蒸汽-燃气联合循环是以燃气为高温工质，蒸汽为低温工质，由燃气轮机的排气作为蒸汽轮机装置循环的加热源的联合循环，采用它可以提高装置的效率，降低耗汽率，还可以缩小装置的尺寸和重量。【5】根据导热基本定律【6】我们可以知道：热流量与导热面积和导热系数成正比，因而应该尽量采用导热率小并且能够承受一定阻力的面积尽可能小材料作为炉膛的膛壁，可以减少能量的损失。另一方面我们还应该通过在尽量满足燃烧所需要的温度的情况下减小平均传热温差【7】以减弱炉膛对外传热，从而减小能量的损失。炉膛是燃料燃烧的场所，其中的火焰温度很高，火焰，高温烟气与受热面之间的换热主要是辐射和对流换热，已辐射换热为主。锅炉正常工作时，金属币的导热性能良好内壁与汽水之间的对流换热也很强烈，因此火焰与工质间换热量的大小主要取决于辐射换热。然而当炉膛内的受热面金属壁温高出工质很多即金属壁温的升高时没有限度的时候，金属强度就会大大降低，进而造成受热面爆炸（如爆管）。因此，锅炉运行中，必须保证受热面正常传热及可靠冷却，防止金属升温。【8】从而提高其安全系数。锅炉中燃烧的主要燃料是煤，在开采煤炭时我们要注意其清洁开采途径与措施。一般来说在煤炭开采前我们应该首先进行合理的评估规划，即在符合国家有关环保法规定的前提下，力求减少排污；其次要改革巷道布置，减少井下岩石巷道的开掘量；再次要合理选择采煤的方法和生产艺术；最后要利用矸石充填井下巷道。对于井下的有害气体我们要在煤层开采前或开采中利用人工控制的方法抽放，浓缩这些有害气体，并变害为利。与此同时，我们要采取尘粉净化，通风除尘，泡沫除尘等综合降尘技术措施，减少尘粉的产生和飞扬。【9】对于燃料炉，我们不能直接去控制，因此需要建立一套在生产中起着自动监视，控制等作用的仪表的自动调节装置【10】。工作人员可以通过这套装置在比较远的“工作室”通过观察燃料炉中的各个细节，然后通过计算机去控制燃料炉。这样可以避免许多事故的发生。燃烧技术在世界各地都已经实现商业化，她在物质能生产中扮演着重要的角色。为进一步促进燃烧技术的发展，需要优化燃烧技术以满足低成本，高燃料灵活性，低污染物排放性和高效率的要求。【11】整个燃烧装置的温度都很高，我们常常通过添加凝结水箱和凝结水泵来降低某个部位的温度以减少能量的浪费。对于采用一级给水系统的小型工业锅炉房，宜将凝结水箱和凝结水箱结合起来，减少凝结水的二次蒸汽损失，并且能加热补给水，同时还能节省建筑面积和减少投资【12】。这些水可以在锅炉中吸收更少的能量而达到所需的温度变成蒸汽，可以大大节约能源。另一方面我们还应该减少污染物的排放，用可回收装置将尾气进行回收，并对其中的有用部分加以利用，比如可燃性气体可以当做燃料燃烧，还可以用其中的部分气体进行试验，还可以在电厂周围大量植树种草，吸收所排出的二氧化碳，防止全球温度过快的升高。然而热电厂和常规的能源都存在一定的缺陷缺陷，我们必须去开发新的能源以满足二十一世纪社会的需求。目前国际上提倡使用的能源有核能，太阳能，生物能，和风能等等，利用这些能源所发的电将会在全球发电总量中占有很大的比重。受石化资源能源日趋枯竭，能源供应安全和保护环境等的驱动，许多国家都已经开始重视其他能源的开发。【13】核电站是利用核裂变所释放的核能开发点的。核电较火电有以下几个优点：安全。随着核能技术的不断进步，从原始的石墨水冷反应堆，发展到以普通水，重水，沸水为慢化剂的轻水堆，重水堆，沸水堆等，其安全性大大提高；经济。侑235分裂时产生的热量是同等质量煤的260万倍，是石油的160万倍，一座100万千瓦的核电站，每年补充30吨核材料，但同功率的火电站，每年消耗300万吨煤或200万吨石油，且煤和石油是不可再生的一次性能源；清洁，对环境无污染。气象学家计算表明，全球以煤为主要能源释放出来的二氧化碳是产生温室效应，引起全球变暖的主要原因，核电污染环境远比煤电小。全球共有17个国家的核电在国家电力生产中比例超过四分之一，有个别国家（法国，立陶宛，比利时）已经超过了一半，如果按照正在运行的核电机组数目来排，在前面的是美国，法国，日本等。【14】从目前的形势看核电将会朝着双重水方面发展。太阳能发电是利用集热器将太阳辐射能转化为热能，再通过热力循环进行发电，热源采用太阳能向蒸发器供热，工质在蒸发器中蒸发为蒸汽并过热，进入透平，通过喷管加速后驱动叶轮旋转，带动发电机发电。目前，世界上的太阳能热发电系统主要有四类：塔式发电，碟式发电，槽式电站和太阳能烟囱。【14】太阳能的利用将会发挥越来越大的作用。生物质气化发电技术的基本原理是把生物质转化为可燃气，再利用可燃气推动燃气发电设备进行发电。它既能解决生物质难以燃用而又分布分散的特点，又可以充分发挥燃气发电技术设备紧凑而污染小的优点，它是生物质能最有效最洁净的利用方法之一。气化发电过程一般包括三个方面：生物质气化；气体洁净；燃气发电。另外它还有别于其他可再生资源的独特方式：技术有充分的灵活性；具有较好的洁净性；有较好的经济性。生物质循环流化床气化发电装置主要由进料机构，燃起发生装置，燃气净化装置，燃气发电装置，控制装置，废水处理设备。【15】另外,把风能转化为电能是风能利用智能光最基本的一种方式。【13】随着科学技术的发展，高新燃烧技术将会朝着低消耗，高利用，低污染的方向发展。参考文献：【1】 周顺深. 火电厂高温部件剩余寿命估评. 中国电力出版社.【2】 韩昭沧. 燃料及燃烧(第二版). 冶金工业出版社.【3】 张晓梅 燃烧锅炉机组(第二版). 中国电力出版社【4】 蔡增基 龙天渝 流体力学泵与风机(第四版) 中国建筑工业出版社【5】 沈维道 童钧耕 工程热力学(第四版) 高等教育出版社【6】 杨世铭 陶文铨 传热学(第四版) 高等教育出版社【7】 林宗虎 汪 军 李瑞阳 崔国民 强化传热技术 化学工业出版社【8】 孟燕华 锅炉压力容器安全 中国劳动社会保障出版社【9】 郝临山 洁净煤技术 化学工业出版社【10】 赵易成 实用燃烧技术 冶金工业出版社【11】 Sjaak van Loo Jaap Koppejan主编 田一水 姚向君译 生物质燃烧与混合燃料技术手册化学工业出版社【12】 刘新旺 锅炉房工艺与设备(上册) 科学出版社【13】 张希良 风能开发利用 化学工业出版社【14】 翟秀静 刘奎仁 韩 庆 新能源技术 化学工业出版社【15】 吴创之 马隆龙 生物质能现代化利用技术 化学工业出版社