熱源及熱源設(shè)備講課提綱2013

第二篇熱源及熱源設(shè)備5供熱鍋爐5.1鍋爐的基本知識(shí)鍋爐按用途分：動(dòng)力鍋爐——用于動(dòng)力、發(fā)電等；供熱鍋爐（又稱工業(yè)鍋爐）——用于采暖、工業(yè)方面。鍋爐按燃料分：燃?xì)忮仩t——燃燒天然氣、人工燃?xì)獾?；燃油鍋爐——燃燒柴油、重油等；油、氣兩用鍋爐——以上兩種燃料均可；燃煤鍋爐——燃燒煙煤、褐煤等。5.1.1鍋爐工作過程1、鍋爐的基本構(gòu)造（1）爐子將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。（2）汽鍋通過受熱面將燃料產(chǎn)生的熱量傳遞給汽鍋內(nèi)的低溫水。（3）鍋爐附件保證鍋爐安全、正常、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。2、鍋爐的工作過程（1）燃料的燃燒過程燃料燃燒是否完全，必須要有三個(gè)條件。一是高溫環(huán)境；二是充足的空氣；三是空氣與燃料的良好混合。（2）煙氣向水（蒸汽）的傳熱過程爐內(nèi)溫度很高，使燃燒室四周的鍋殼受到強(qiáng)烈的熱輻射。煙氣掠過管束受熱面，與管壁發(fā)生對(duì)流換熱。（3）水的受熱升溫（或汽化）過程3、鍋爐房設(shè)備的組成（1）燃料供應(yīng)系統(tǒng)為鍋爐工作源源不斷地送入燃料。（2）送、引風(fēng)系統(tǒng)給鍋爐送入燃燒所必需的空氣和從鍋爐引出燃燒產(chǎn)物——煙氣。（3）水系統(tǒng)（包括鍋爐排污系統(tǒng)）第一，利用給水泵提高鍋爐的給水壓力；第二，水處理；第三，蒸汽凝結(jié)水回收；第四，鍋爐安全排污。（4）儀表控制系統(tǒng)監(jiān)督鍋爐設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。5.1.2鍋爐基本特性的表示1、蒸發(fā)量、熱功率蒸發(fā)量、熱功率統(tǒng)稱額定出力或鍋爐的額定熱負(fù)荷，即鍋爐在額定參數(shù)（額定壓力、溫度）和保證一定效率下的每小時(shí)最大連續(xù)蒸發(fā)量或產(chǎn)熱量，用來表征鍋爐容量的大小。額定蒸發(fā)量常用符號(hào)D表示，單位為t/h。額定熱功率常用符號(hào)Q表示，單位為MW。Q=0.000278G(hrs″－h(huán)rs′)MW (5.2)式中:G——熱水鍋爐每小時(shí)送出的水量，t／h；hrs′、hrs″——鍋爐進(jìn)、出熱水的比焓，kJ/kg，可查有關(guān)手冊(cè)；0.000278——換算系數(shù)。熱功率與蒸發(fā)量之間的關(guān)系為：Q=0.000278D(hq－h(huán)gs)MW (5.1)式中:D——鍋爐的蒸發(fā)量，t／h；hq、hgs——分別為蒸汽和給水的比焓，kJ/kg，可查有關(guān)手冊(cè)。2、蒸汽（或熱水）參數(shù)蒸汽參數(shù)是指鍋爐出口處蒸汽的額定壓力（表壓力）和溫度。熱水參數(shù)是指鍋爐出口處熱水的額定壓力（表壓力）和熱水溫度。3、受熱面蒸發(fā)率、受熱面發(fā)熱率受熱面是指汽鍋和附加受熱面等與煙氣接觸的金屬表面積，即煙氣與水（或蒸汽）進(jìn)行熱交換的表面積，以煙氣放熱的一側(cè)來計(jì)算。用符號(hào)H表示，單位為㎡。對(duì)于蒸汽鍋爐，每㎡受熱面在單位時(shí)間所產(chǎn)生的蒸汽量，稱為鍋爐受熱面的蒸發(fā)率，用D/H來表示。標(biāo)準(zhǔn)蒸汽（1atm下的干飽和蒸汽）法定單位的焓值為2676kJ/kg；工程單位的焓值為640kcal/kg。標(biāo)準(zhǔn)蒸汽蒸發(fā)量用符號(hào)Dbz表示。DbzD(hq－h(huán)gs)法定單位：——＝—————×103kg/㎡·h(5.4)H2676HDbzD(hq－h(huán)gs)工程單位：——＝—————×103kg/㎡·h(5.3)H640H式中:D、hq、hgs同(5.1)式。用(5.3)式計(jì)算時(shí)，hq、hgs的單位為kcal/kg。對(duì)于熱水鍋爐，每㎡受熱面每小時(shí)能產(chǎn)生的熱量稱之為受熱面發(fā)熱率，用Q/H來表示。4、鍋爐的熱效率鍋爐的熱效率是指每小時(shí)送進(jìn)鍋爐的燃料全部完全燃燒時(shí)，所能發(fā)出的熱量中，用于產(chǎn)生蒸汽或加熱水的比例，用符號(hào)ηgl表示。產(chǎn)生蒸汽或加熱水的熱量ηgl=——————————————————鍋爐中燃料全部完全燃燒的產(chǎn)熱量《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189—2005規(guī)定：油、氣鍋爐ηgl≥89%；煤鍋爐ηgl≥78%。5、鍋爐型號(hào)的表示方法△△△××——××／×××——×△——用拼音字母表示鍋爐本體型式，查表5.4；——用拼音字母表示燃燒方式，查表5.5；××——用數(shù)字表示額定蒸發(fā)量或熱功率，查表5.1，表5.2；××／——用數(shù)字表示額定蒸發(fā)壓力或允許工作壓力，查表5.1，表5.2；×××——用數(shù)字表示過熱蒸汽溫度或熱水出／進(jìn)口溫度，查表5.1，表5.2；×——用字母表示燃料種類，查表5.6。例1：SHL10—1.25／350—WⅡ雙鍋筒橫置式鏈條爐排蒸汽鍋爐，額定蒸發(fā)量為10t／h，額定工作壓力為1.25MPa（表壓），出口過熱蒸汽溫度為350℃，燃料是Ⅱ類無煙煤。例2：QXS0.93—0.8／90／70—QY強(qiáng)制循環(huán)室燃熱水鍋爐，額定熱功率為0.93MW，允許工作壓力為0.8MPa（表壓），熱水出水溫度90℃，熱水進(jìn)水溫度70℃，燃料為燃?xì)饣蛉加蛢捎眯汀?.2燃料5.2.1燃料的成分1、氣體燃料按化學(xué)成分分：可燃?xì)怏w：氫（H2）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）、乙烷（C2H6）、丙烯（C3H6）丁烯（C4H8）、丁烷（C4H10）、戊烯（C5H10）、戊烷（C5H12）、苯（C6H6）、硫化氫（H2S）不可燃?xì)怏w：氮?dú)猓∟2）、氧氣（O2）、二氧化碳（CO2）、二氧化硫（SO2）、水蒸氣2、液、固燃料的元素分析成分碳（C）、氫（H）、硫（S）——可燃元素氧（O）、氮（N）、灰分（A）、水分（W）——雜質(zhì)5.2.2燃料成分分析的基準(zhǔn)與換算1、應(yīng)用基應(yīng)用基是以進(jìn)入鍋爐房準(zhǔn)備燃燒的燃料作為分析基準(zhǔn)。也就是對(duì)爐前應(yīng)用燃料取樣，以它的質(zhì)量為100%，計(jì)算其各組成成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。以上角碼“Y”作為標(biāo)記。ω（Cy）＋ω（Hy）＋ω（Oy）＋ω（Ny）＋ω（Sy）＋ω（Ay）＋ω（Wy）=100%(5.5)2、分析基分析基是以在實(shí)驗(yàn)室條件下（溫度為20℃，相對(duì)濕度為60%），進(jìn)行風(fēng)干后的燃料作為分析基準(zhǔn)。以上角碼“f”作為標(biāo)記。ω（Cf）＋ω（Hf）＋ω（Of）＋ω（Nf）＋ω（Sf）＋ω（Af）＋ω（Wf）=100%(5.6)3、干燥基干燥基是以除去全部水分的干燥燃料作為分析基準(zhǔn)。以上角碼“g”作為標(biāo)記。ω（Cg）＋ω（Hg）＋ω（Og）＋ω（Ng）＋ω（Sg）＋ω（Ag）=100%(5.7)4、可燃基可燃基是以除去全部水分和灰分的燃料作為分析基準(zhǔn)。以上角碼“r”作為標(biāo)記。ω（Cr）＋ω（Hr）＋ω（Or）＋ω（Nr）＋ω（Sr）=100%(5.8)5、氣體燃料的分析基準(zhǔn)用各組成氣體的體積分?jǐn)?shù)來表示。燃?xì)庵械乃质且詷?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，每立方米干燥氣體燃料中所含有的水蒸氣克數(shù)來表示，用符號(hào)d表示，單位為g／Nm3。6、各種分析基準(zhǔn)之間的換算例如，已知可燃基碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω（Cr），看如何將它轉(zhuǎn)換為應(yīng)用基碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω（Cy）?？扇蓟姆治龌鶞?zhǔn)可以認(rèn)為是除去了應(yīng)用基中的全部水分和灰分得到的，因此，ω（Cy）ω（Cr）=————————————————————————ω（Cy）＋ω（Hy）＋ω（Oy）＋ω（Ny）＋ω（Sy）ω（Cy）=———————————1－ω（Ay）－ω（Wy）整理上式可得到：ω（Cy）=ω（Cr）×[1－ω（Ay）－ω（Wy）]再例如，已知碳的分析基ω（Cf）時(shí)，如何將其轉(zhuǎn)換為碳的應(yīng)用基ω（Cy）。分析基和應(yīng)用基之間可以通過干燥基進(jìn)行中間轉(zhuǎn)換。ω（Cy）ω（Cg）=——————————————————————————ω（Cy）＋ω（Hy）＋ω（Oy）＋ω（Ny）＋ω（Sy）＋ω（Ay）ω（Cy）=———————1－ω（Wy）ω（Cf）ω（Cg）=——————————————————————————ω（Cf）＋ω（Hf）＋ω（Of）＋ω（Nf）＋ω（Sf）＋ω（Af）ω（Cf）=———————1－ω（Wf）聯(lián)解以上兩式可得：1－ω（Wy）ω（Cy）=ω（Cf）×———————1－ω（Wf）【例5.1】已知：①山西陽泉無煙煤的可燃基成分：ω（Cr）=90.49%、ω（Hr）=3.72%、ω（Sr）=0.48%、ω（Or）=3.86%、ω（Nr）=1.45%；②干燥基灰分ω（Ag）=20.93%；③應(yīng)用基水分ω（Wy）=8.18%。求：該煤的應(yīng)用基組成成分。解：（1）求煤的應(yīng)用基灰分ω（Ay）查表5.7可得干燥基轉(zhuǎn)換到應(yīng)用基的換算系數(shù)：Kg=1－ω（Wy）=1－8.18%=0.9182則煤的應(yīng)用基灰分為：ω（Ay）=ω（Ag）·Kg=20.93%×0.9182=19.22%（2）求除水分和灰分外，應(yīng)用基其他的組成成分查表5.7可得可燃基轉(zhuǎn)換到應(yīng)用基的換算系數(shù)：Kr=1－[ω（Wy）＋ω（Ay）]=1－(8.18%＋19.22%)=0.726則煤的應(yīng)用基其他的組成成分為：ω（Cy）=ω（Cr）·Kr=90.49%×0.726=65.70%ω（Hy）=ω（Hr）·Kr=3.72%×0.726=2.70%ω（Oy）=ω（Or）·Kr=3.86%×0.726=2.80%ω（Sy）=ω（Sr）·Kr=0.48%×0.726=0.35%ω（Ny）=ω（Nr）·Kr=1.45%×0.726=1.05%（3）驗(yàn)算目的是檢驗(yàn)應(yīng)用基各組成成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和是否是100%。ω（Cy）＋ω（Hy）＋ω（Oy）＋ω（Ny）＋ω（Sy）＋ω（Ay）＋ω（Wy）=（65.70＋2.70＋2.80＋1.05＋0.35＋19.22＋8.18）%=100%5.2.3～4燃料按物態(tài)可分為：氣體、液體和固體；燃料按獲得的方法可分為：天然燃料：如天然氣、煤等。人工燃料（經(jīng)過一定加工處理）：如柴油、煉焦煤氣等。1、氣體燃料（1）簡介天然氣主要有三種：油田伴生氣主要成分是甲烷。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下發(fā)熱量約45000kj/m3，密度為0.6～0.8kg/m3。氣井氣主要成分是甲烷。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下高位發(fā)熱量約37000kj/m3，密度為0.5～0.7kg/m3。③礦井氣甲烷含量約占50%。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，發(fā)熱量一般不超過21000kj/m3。（2）常用燃?xì)獾奶匦寓偃細(xì)獾幕Q性假設(shè)某一燃具是以a燃?xì)鉃榛鶞?zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整的，當(dāng)用b燃?xì)鈦碇脫Qa燃?xì)夂螅季卟患尤魏握{(diào)整便能保證正常工作，則表示b燃?xì)饪梢灾脫Qa燃?xì)?。②燃?xì)獾娜A白數(shù)在置換氣和基準(zhǔn)氣的化學(xué)、物理性質(zhì)相差不大，燃燒特性比較接近時(shí)，可以用華白指標(biāo)控制燃?xì)獾幕Q性。實(shí)用華白數(shù)用符號(hào)WS來表示。(5.9)式中：Qydw——燃?xì)獾臀话l(fā)熱量，MJ/m3；ρr——燃?xì)獾南鄬?duì)密度，以空氣的相對(duì)密度ρr，空氣=1。兩種燃?xì)饣Q時(shí)，華白數(shù)的變化不應(yīng)大于±(5%～10%)。③著火溫度燃?xì)忾_始燃燒時(shí)的溫度。④爆炸極限在燃?xì)狻諝獾幕旌蠚怏w中，可燃?xì)怏w的體積分?jǐn)?shù)在一定范圍時(shí)，混合氣體與火焰接觸會(huì)發(fā)生爆炸，這一范圍的最小值稱為爆炸下限，這一范圍的最大值稱為爆炸上限。⑤硫化物燃?xì)庵辛蚧瘹涞奈：?，一是它和它與氧化合生存的二氧化硫都具有強(qiáng)烈的刺鼻氣味，對(duì)人的眼黏膜和呼吸道有損壞作用，當(dāng)空氣中二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)為0.05%時(shí)，短時(shí)間的呼吸就會(huì)有生命危險(xiǎn)；二是硫化氫是一種活性腐蝕劑。國家規(guī)范規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，人工燃?xì)庵辛蚧瘹涞馁|(zhì)量濃度應(yīng)小于20mg/m3。⑥一氧化碳一氧化碳無色、無臭、有劇毒。一般要求城市燃?xì)庵幸谎趸嫉捏w積分?jǐn)?shù)應(yīng)小于10%。⑦含濕量天然氣經(jīng)處理后，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的含濕量小于0.3g/m3。（3）燃?xì)獾募映羧細(xì)饧映羰前踩褂萌細(xì)獾男枰?、液體燃料——燃料油（1）燃料油性質(zhì)①黏度黏度是液體對(duì)自身流動(dòng)具有的阻力，是表征流動(dòng)性能的特性指標(biāo)。200ml、溫度為t的式樣油從恩氏黏度計(jì)小孔流出的時(shí)間τt和同體積20℃的蒸餾水流出的時(shí)間τ20之比，稱為這種油品在溫度t時(shí)的恩氏黏度，用符號(hào)Et來表示，即：τtEt=—————(5.10)τ20式中：τ20——黏度計(jì)常數(shù)，τ20=（51＋1）s。②閃點(diǎn)、燃點(diǎn)及自燃點(diǎn)a.閃點(diǎn)油溫升高，油面蒸發(fā)的油氣增多。當(dāng)油氣與空氣的混合物與明火接觸時(shí)，發(fā)生短暫的閃光（一閃即滅），這個(gè)時(shí)候的油溫稱為閃點(diǎn)。閃點(diǎn)是防止油發(fā)生火災(zāi)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在敞口容器中加熱油，加熱溫度應(yīng)低于閃點(diǎn)10℃。b.燃點(diǎn)當(dāng)油面上的油氣與空氣的混合物遇明火能著火，并繼續(xù)燃燒，持續(xù)時(shí)間不少于5秒，這時(shí)油的最低溫度稱為該油的燃點(diǎn)。燃點(diǎn)高于閃點(diǎn)。c.自燃點(diǎn)自燃點(diǎn)即油品緩慢氧化而開始自行著火燃燒的溫度。③凝固點(diǎn)將試樣油放在一定的試管中冷卻，并將試管傾斜45度，如試管中的油面經(jīng)過5～10s保持不變，這個(gè)時(shí)候的油溫即為油的凝固點(diǎn)。④硫分硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.5%———低硫燃料油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.6%～1.0%———中硫燃料油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.1%～3.5%———高硫燃料油⑤灰分⑥熱膨脹性油罐的通氣管或呼吸閥是必不可少的部件，而且通氣管或呼吸閥需與外界大氣相通。⑦爆炸極限在空氣中，含有可能引起爆炸油品蒸氣的最小和最大的體積分?jǐn)?shù)（質(zhì)量濃度）稱為該油品的爆炸低限和爆炸高限。單位常用%（g/m3）表示。低限和高限之間稱為爆炸范圍。（2）鍋爐常用的燃油鍋爐常用的燃油：重油（密度較大的油）、渣油和柴油。燃料政策要求鍋爐首選重油和渣油。①重油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SHO356—92規(guī)定，重油分為20、60、100、200四個(gè)牌號(hào)。牌號(hào)數(shù)字相當(dāng)于該重油在50℃時(shí)的恩氏黏度E50。重油應(yīng)用基低位發(fā)熱量：Qydw=37600～40000kj/kg。②渣油③輕柴油輕柴油按質(zhì)量分為優(yōu)等品、一級(jí)品和合格品。每個(gè)等級(jí)按凝固點(diǎn)又分為10、0、－10、－20、－35、－50六個(gè)牌號(hào)。3、固體燃料——煤按煤化程度，煤可分為褐煤、煙煤、貧煤和無煙煤四類。（1）煤的特性①揮發(fā)分失去水分的干燥煤樣，在隔絕空氣下加熱到一定溫度時(shí)，它所析出的氣態(tài)物質(zhì)稱為揮發(fā)物，揮發(fā)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱為揮發(fā)分。揮發(fā)物由碳?xì)浠衔?、氫氣、一氧化碳、硫化氫等可燃?xì)怏w和少量的氧氣、二氧化碳、氮?dú)獾炔豢扇細(xì)怏w組成。②焦接性煤在隔絕空氣加熱時(shí)，水分蒸發(fā)，揮發(fā)分析出后的固體殘余物就是焦炭。焦炭的不同焦結(jié)性狀稱為煤的焦接性。③灰熔點(diǎn)當(dāng)焦炭中的可燃物——固定碳燃燒殆盡后，殘留下來的便是煤的灰分?；曳值娜廴谛粤?xí)慣上稱為煤的灰熔點(diǎn)。軟化溫度高于1425℃的灰稱為難熔性灰；在1200～1425℃的灰稱為可熔性灰；低于1200℃的灰稱為易熔性灰。（2）鍋爐常用煤的種類①褐煤外觀呈棕褐色，煤化程度較低，可燃基揮發(fā)分可高達(dá)40%以上，發(fā)熱量不高，屬于地方性低質(zhì)量煤。②煙煤自然界分布最廣和品種最多的煤種。碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，揮發(fā)分也多，發(fā)熱量較高。③貧煤發(fā)熱量介于無煙煤和一般煙煤之間。④無煙煤（俗稱白煤）煤化程度最高，揮發(fā)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低，著火相當(dāng)困難，不容易燒盡燒透。5.2.5燃料的發(fā)熱量1、發(fā)熱量的定義燃料的發(fā)熱量是指單位體積或單位質(zhì)量的燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量，單位為kj/m3或kj/kg。（1）高位發(fā)熱量Qgw高位發(fā)熱量Qgw是指1m3（或1kg）燃料完全燃燒后產(chǎn)生的熱量，包括燃料燃燒時(shí)所生成的水蒸氣全部凝結(jié)為水的汽化潛熱。（2）低位發(fā)熱量Qdw低位發(fā)熱量Qdw是在高位發(fā)熱量中扣除全部水蒸氣的汽化潛熱后的發(fā)熱量。2、燃料發(fā)熱量的計(jì)算與確定燃料的發(fā)熱量只能借助于實(shí)測或借助于某些經(jīng)驗(yàn)公式來推算。（1）燃?xì)飧鶕?jù)混合法進(jìn)行計(jì)算。Q=∑Qiφi(5.12)式中：Q——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，燃?xì)獾母呶换虻臀话l(fā)熱量，kj/m3；Qi——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，某可燃組分的高位或低位發(fā)熱量，kj/m3。可查表5.9；φi——某可燃組分的體積分?jǐn)?shù)。在工程上對(duì)燃?xì)獍l(fā)熱量的計(jì)算，可進(jìn)行如下近似考慮：①當(dāng)燃?xì)庵泻猩倭浚w積分?jǐn)?shù)在3%以下）成分不明的不飽和烴時(shí)，發(fā)熱量可按乙烯（C2H4）的發(fā)熱量計(jì)算；②當(dāng)燃?xì)庵兄責(zé)N（C2H6，C3H8等）含量不明時(shí)，其不明部分的飽和碳?xì)浠衔锟砂大w積分?jǐn)?shù)80%的C2H6和20%的C6H6（苯）計(jì)算；一般情況下，燃?xì)庵泻繕O少，可以忽略不計(jì)?！纠?.2】已知某廠鍋爐燃用天然氣各組分干燥基的體積分?jǐn)?shù)為φ（CH4）=95.28%；φ（C2H6）=1.5%；φ（C3H8）=0.41%；成分不明的不飽和烴φ（CmHn）=0.07%；φ（CO2）=1.7%；φ（CO）=0.02%；φ（H2）=0.1%；φ（N2）=0.92%。求：該天然氣的干燥基低位發(fā)熱量Qgdw。解：查表5.9，得該天然氣各可燃組分的低位發(fā)熱量Qi如下：CH4：Qi=35906kj/m3；C2H6：Qi=64397kj/m3；C3H8：Qi=93244kj/m3；CmHn（C2H4）：Qi=59482kj/m3；CO：Qi=12644kj/m3；H2：Qi=10794kj/m3。代人(5.12)式：Qgdw=∑Qiφi=35906·φ（CH4）＋64397·φ（C2H6）＋93244·φ（C3H8）＋59482·φ（CmHn）＋12644·φ（CO）＋10794·φ（H2）=35906×0.9528＋64397×0.015＋93244×0.0041＋59482×0.0007＋12644×0.0002＋10794×0.001=35614kj/m3（2）燃油和煤①燃油和煤高、低位發(fā)熱量之間的關(guān)系從氫的燃燒反應(yīng)方程可知，1kg氫燃燒后將生成9kg水蒸氣，再加上燃料自身含有的水分，所有，1kg應(yīng)用基燃料燃燒生成的水蒸氣的量為：9ω（Hy）＋ω（Wy）近似取水的汽化潛熱為2512kj/kg，則應(yīng)用基高、低位發(fā)熱量之間的關(guān)系可寫為：Qygw=Qydw＋（9×2512）ω（Hy）＋2512ω（Wy）=Qydw＋22608ω（Hy）＋2512ω（Wy）(5.20)分析基、干燥基、可燃基的高、低位發(fā)熱量之間的關(guān)系可寫為：Qfgw=Qfdw＋22608ω（Hf）＋2512ω（Wf）(5.21)Qggw=Qgdw＋22608ω（Hg）(5.22)Qrgw=Qrdw＋22608ω（Hr）(5.23)②發(fā)熱量的實(shí)測燃油和煤的發(fā)熱量可用氧彈測熱器直接測定。試樣的分析基高位發(fā)熱量Qfgw與彈筒發(fā)熱量Qfdt之間的關(guān)系可寫為：Qfgw=Qfdt－9420ω（Sf）－аQfdt(5.24)式中：Qfdt——彈筒發(fā)熱量，kj/kg；9420——硫酸生成熱，即可燃硫的燃燒產(chǎn)物在形成硫酸時(shí)放出的熱量為9420kj/kg；ω（Sf）——分析基硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；а——硝酸生成熱系數(shù)。對(duì)無煙煤和貧煤，а=0.001；其他煤種，а=0.0015。③發(fā)熱量的近似計(jì)算a.燃料油通過門捷列夫經(jīng)驗(yàn)公式近似計(jì)算。Qydw=33900ω（Cy）＋103000ω（Hy）－10900[ω（Oy）－ω（Sy）]－2512ω（Wy）kj/kg(5.25)Qggw=33900ω（Cg）＋125600ω（Hg）－10900[ω（Og）－ω（Sg）]kj/kg(5.26)無元素分析資料時(shí)，發(fā)熱量也可根據(jù)油的密度來估算。Qydw=46415.6＋3167.7ρ－8790ρ2kj/kg(5.27)Qggw=51900－8790ρ2kj/kg(5.28)式中：ρ——燃油在15℃時(shí)的密度，kg/L。b.煤門捷列夫經(jīng)驗(yàn)公式近似計(jì)算：Qydw=33900ω（Cy）＋103000ω（Hy）－10900[ω（Oy）－ω（Sy）]－2512ω（Wy）kj/kg(5.29)與實(shí)測值的誤差，當(dāng)ω（Ag）≤25%時(shí)，不超過±600kj/kg；當(dāng)ω（Ag）＞25%時(shí)，不超過±800kj/kg。5.3鍋爐熱平衡鍋爐熱平衡研究的目的是為了有效地提高鍋爐的熱效率。5.3.1鍋爐熱平衡的組成在鍋爐正常運(yùn)行情況下建立鍋爐熱量的收、支平衡關(guān)系，通常稱為“熱平衡”。鍋爐熱平衡是以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1m3氣體燃料或1kg液體（固體）燃料為單位組成熱平衡的。鍋爐熱平衡公式可寫為：Qr=Q1＋Q2＋Q3＋Q4＋Q5＋Q6(5.30)式中：Qr——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1m3（1kg）燃料帶入鍋爐的熱量，kj/m3或kj/kg；Q1——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，鍋爐有效利用熱量，kj/m3或kj/kg；Q2——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，排煙熱損失，kj/m3或kj/kg；Q3——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，化學(xué)（或氣體）不完全燃燒熱損失，kj/m3或kj/kg；Q4——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，機(jī)械（或固體）不完全燃燒熱損失，kj/kg；Q5——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，散熱損失，kj/m3或kj/kg；Q6——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，灰渣物理熱損失及其他熱損失，kj/m3或kj/kg。Qr不包括鍋爐內(nèi)部循環(huán)的熱量，它由以下幾項(xiàng)組成：Qr=Qydw＋ir＋Qwl(5.31)式中：Qydw——燃料應(yīng)用基低位發(fā)熱量，kj/m3或kj/kg；ir——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，燃料的物理顯熱，即標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度下，進(jìn)入鍋爐前燃料本身具有的熱容量，kj/m3或kj/kg；Qwl——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，用外來熱源預(yù)熱燃料或空氣時(shí)帶入的熱量，kj/m3或kj/kg。ir很小，忽略不計(jì)；當(dāng)Qwl=0時(shí)，則：Qr=Qydw(5.33)式(5.30)兩邊分別除以Qr，則鍋爐熱平衡就可以用帶入熱量的百分率來表示，即：100%=q1＋q2＋q3＋q4＋q5＋q6(5.34)由式(5.34)和(5.30)，可以導(dǎo)出：Q1鍋爐正平衡熱效率：ηgl=q1=————×100%(5.35)Qr鍋爐反平衡熱效率：ηgl=q1=100%－（q2＋q3＋q4＋q5＋q6）(5.36)Qi(5.36)式中各項(xiàng)熱損失qi=———×100%Qr5.3.2鍋爐熱效率1、正平衡法有效利用熱量Q1用下式表示：QglQ1=———kj/m3或kj/kg(5.37)B式中：Qgl——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，鍋爐每小時(shí)有效吸熱量，kj/h；B——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，每小時(shí)燃料消耗量，m3/h或kg/h。對(duì)于蒸汽鍋爐：Qgl=D(hq－h(huán)gs)×103＋Dps(hps－h(huán)gs)×103kj/h(5.38)式中：D——鍋爐蒸發(fā)量，t/h，如鍋爐同時(shí)生產(chǎn)過熱蒸汽和飽和蒸汽，應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算；hq——蒸汽的焓，kj/kg；hgs——鍋爐給水的焓，kj/kg；Dps——鍋爐排污水量，t/h；hps——排污水焓（鍋爐工作壓力下的飽和水的焓），kj/kg。濕蒸汽的焓用下式計(jì)算：hq=h″－γωkj/kg(5.39)式中：h″——干和飽和蒸汽的焓，kj/kg；γ——蒸汽的汽化潛熱，kj/kg；ω——蒸汽的濕度，%，供熱鍋爐生產(chǎn)的飽和蒸汽通常都有1%～5%的濕度，即含有1%～5%的飽和水。對(duì)于熱水鍋爐：Qgl=G(h″rs－h(huán)′rs)×103kj/h(5.40)式中：G——熱水鍋爐每小時(shí)熱水產(chǎn)量，t/h；h″rs，h′rs——熱水鍋爐出水和進(jìn)水的焓，kj/kg。供熱鍋爐常用正平衡來測定效率。2、反平衡法反平衡法的優(yōu)勢在于能研究和分析影響鍋爐熱效率的種種因素，以尋求提高熱效率的途徑。5.3.3機(jī)械不完全燃燒熱損失q4氣體和液體燃料在正常燃燒情況下，可認(rèn)為機(jī)械不完全燃燒熱損失q4=0。對(duì)于固體燃料，q4是因?yàn)檫M(jìn)入爐膛的燃料中，有一部分沒有參與燃燒或未燃盡而被排出爐外引起的熱損失。由三部分組成：灰渣損失Qhz漏煤損失Qlm飛灰損失Qfh5.3.4化學(xué)不完全燃燒熱損失q3化學(xué)不完全燃燒熱損失q3是由于部分一氧化碳、氫氣、甲烷等可燃?xì)怏w未燃燒放熱就隨煙氣排出所造成的損失。Q3=[12640V(CO)＋10800V(H2)＋35820V(CH4)](1－q4)=Vgy[12640φ(CO)＋10800φ(H2)＋35820φ(CH4)](1－q4)kj/m3(5.41)Q3q3=————×100%(5.42)Qr式中：V(CO)，V(H2)，V(CH4)——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1m3（1kg）燃料所產(chǎn)生的煙氣中，各氣體的體積，m3；12640，10800，35820——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，CO，H2，CH4的體積發(fā)熱量，kj/m3；Vgy——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1m3（1kg）燃料燃燒后生成的實(shí)際干煙氣體積；φ(CO)，φ(H2)，φ(CH4)——干煙氣中，CO，H2，CH4的體積分?jǐn)?shù)，%，由煙氣分析測得。在式(5.41)中有(1－q4)乘項(xiàng)是因?yàn)榭紤]到固體燃料有機(jī)械不完全燃燒熱損失q4，也就是說，1kg燃料中，有一部分燃料沒有參與燃燒及生成煙氣，所以應(yīng)對(duì)生成的干煙氣體積進(jìn)行修正。以下幾種情況都會(huì)增大q3損失：爐膛高度不夠或爐膛體積太小；爐內(nèi)水冷壁布置過多，爐膛溫度過低；過量空氣系數(shù)а過小或過大；負(fù)荷增加。5.3.5排煙熱損失q2鍋爐煙氣溫度比進(jìn)入鍋爐的空氣溫度要高很多，排煙所帶走的熱量損失簡稱為排煙熱損失。可按下式計(jì)算：Q2=(Hpy－аpyH0k)(1－q4)kj/m3或kj/kg(5.44)Q2q2=————×100%(5.45)Qr式中：Hpy——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1m3（1kg）燃料燃燒后生成的排煙熱焓，kj/m3（kj/kg）。由煙氣離開鍋爐最后一個(gè)受熱面處的煙氣溫度θpy和該處的過量空氣系數(shù)аpy所決定。аpy——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，排煙處的過量空氣系數(shù)；H0k——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，每m3（kg）燃料完全燃燒時(shí)所需的理論冷空氣熱焓，kj/m3（kj/kg）。影響q2的主要因素有：1、排煙溫度θpy排煙溫度θpy必須根據(jù)燃料與金屬耗量進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較后來合理決定。供熱鍋爐的排煙溫度在150～200℃。2、排煙容積影響排煙容積大小的因素有爐膛出口過量空氣系數(shù)а1″、煙道各處的漏風(fēng)量和燃料所含水分。合理的а1″值應(yīng)使q2，q3，q4三項(xiàng)熱損失的總會(huì)最小。排煙熱損失是鍋爐熱損失中較大的一項(xiàng)。5.3.6散熱損失q5鍋爐運(yùn)行時(shí)，表面溫度均較周圍空氣溫度高。對(duì)于層燃爐，常常需要打開爐門，這些都不可避免地將有熱量散失于大氣中，這就形成了鍋爐的散熱損失q5。q5隨鍋爐容量的增加而減小。鍋爐的散熱損失q5一般在2%～4%。5.3.7灰渣物理熱損失及其他熱損失q6鍋爐的其他熱損失是指灰渣物理熱損失qhz6及冷卻熱損失qlq6，即：q6=qhz6＋qlq6(5.46)q6一般可以忽略不計(jì)。5.3.8燃料消耗量鍋爐每小時(shí)耗用的燃料稱為鍋爐的燃料消耗量?？捎墒?5.37)導(dǎo)出。QglQglQglB=———=——————=——————m3/h或kg/h(5.47)Q1ηgl·Qrηgl·Qydw對(duì)于固體燃料：Bj=B(1－q4)kg/h(5.48)式中：Bj——小時(shí)計(jì)算燃料消耗量，用于計(jì)算每小時(shí)燃料燃燒所需空氣量及生成的煙氣量。5.4水管鍋爐水循環(huán)及汽水分離5.4.1鍋爐的水循環(huán)水和汽水混合物在鍋爐蒸發(fā)受熱面回路中的循環(huán)流動(dòng)稱為鍋爐的水循環(huán)。自然循環(huán)的基本原理循環(huán)回路的總高度為：H=Hs＋Hq(5.49)式中：Hs——加熱水區(qū)段高度；Hq——含汽區(qū)段高度。在水循環(huán)穩(wěn)定流動(dòng)的狀態(tài)下，A—A斷面兩邊的力是平衡相等的，可以寫出力的平衡式。設(shè)Hs區(qū)段中的加熱水密度與下降管中水的密度相同，并近似等于鍋筒中蒸汽壓力Pg下的飽和水密度ρ′。Pg＋(Hs＋Hq)·ρ′·g－⊿Pxj=Pg＋Hs·ρ′·g＋Hq·ρq·g＋⊿Pss(5.50)式中：Pg——鍋筒中的蒸汽壓力，Pa；ρ′——下降管和上升管加熱水區(qū)段Hs飽和水密度，kg/m3；ρq——含汽區(qū)段Hq汽水混合物平均密度，kg/m3；g——重力加速度，m/s2；⊿Pxj，⊿Pss——分別為下降管和上升管的流動(dòng)阻力，Pa。整理式(5.50)可得：Hq·g·(ρ′－ρq)=⊿Pxj＋⊿Pss(5.51)上式左邊是下降管和上升管中工質(zhì)密度差引起的壓頭差，也就是驅(qū)動(dòng)自然循環(huán)的動(dòng)力，稱為水循環(huán)的運(yùn)動(dòng)壓頭。右邊是循環(huán)回路的流動(dòng)總阻力。水循環(huán)的可靠性指標(biāo)（1）循環(huán)流速循環(huán)流速通常指的是循環(huán)回路中水進(jìn)入上升管時(shí)的速度，用ω0表示。ω0愈大，管壁冷卻條件愈好。供熱鍋爐中，水冷壁的循環(huán)流速一般在ω0=0.4～2m/s；對(duì)流管束的循環(huán)流速一般在ω0=0.2～1.5m/s。（2）循環(huán)倍率在每一循環(huán)回路中，由下降管進(jìn)入上升管的水流量G常常是幾倍，甚至上百倍地大于同一時(shí)間在上升管中產(chǎn)生的蒸汽量D，兩者之比稱之為循環(huán)回路的循環(huán)倍率，用K來表示，即：GK=————(5.54)D循環(huán)倍率的倒數(shù)即為上升管的含汽率，或上升管內(nèi)汽水混合物的干度，用X表示，即：1DX=———=————KG循環(huán)倍率愈大，冷卻條件愈好，水循環(huán)愈安全。供熱鍋爐中，循環(huán)倍率在50～200內(nèi)變動(dòng)。5.4.2蒸汽品質(zhì)及汽水分離蒸汽中的雜質(zhì)分為氣體雜質(zhì)和非氣體雜質(zhì)兩部分。氣體雜質(zhì)主要是氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、和氨氣，它們?duì)金屬將產(chǎn)生腐蝕。非氣體雜質(zhì)是指蒸汽中含的鹽。對(duì)于蒸汽鍋爐必須對(duì)其生產(chǎn)的蒸汽品質(zhì)規(guī)定帶水指標(biāo)。對(duì)裝有蒸汽過熱器的鍋爐，其飽和蒸汽濕度規(guī)定應(yīng)不大于1%；對(duì)于無過熱器的鍋爐，飽和蒸汽濕度不大于3%，對(duì)于無過熱器的鍋殼式鍋爐，飽和蒸汽濕度不大于5%。影響蒸汽帶水的因素很復(fù)雜，鍋水含鹽量的影響是主要的，它是使蒸汽品質(zhì)變壞的主要根源。5.5鍋爐的燃燒方式與設(shè)備在燃燒技術(shù)中，把從氧和燃料可燃物質(zhì)的混合、擴(kuò)散，到發(fā)光放熱的劇烈氧化反應(yīng)完成的整個(gè)過程稱為燃燒過程。按燃燒方式，燃燒設(shè)備主要可劃分為兩類：室燃爐室燃爐是燃料隨空氣流進(jìn)爐室內(nèi)，呈懸浮燃燒，因此，又稱為懸燃爐。如燃?xì)鉅t、燃油爐、煤粉爐等。層燃爐層燃爐使用固體燃料。固體燃料被一層層鋪在爐排上進(jìn)行燃燒。也被稱為火床爐。常以鏈條爐為代表形式。5.5.1氣體燃料的燃燒方式及設(shè)備1、氣體燃料燃燒特點(diǎn)（1）具有基本無公害燃燒的綜合特性（2）容易進(jìn)行燃燒調(diào)節(jié)（3）作業(yè)性好在其他條件相似的情況下，燃?xì)忮仩t的爐膛熱強(qiáng)度高于燃煤、燃油鍋爐，因此，燃?xì)忮仩t的體積更小，金屬、耐火、保溫等材料及建設(shè)投資大大降低。（4）容易調(diào)整發(fā)熱量（5）缺點(diǎn)主要缺點(diǎn)是它與空氣在一定比例下混合會(huì)形成爆炸氣體，而且燃?xì)庵泻芏囔`敏成分對(duì)人和動(dòng)物是窒息性的或有毒的。燃?xì)獾娜紵椒ㄈ細(xì)馀c空氣的混合方式，對(duì)燃燒強(qiáng)度、火焰長度和火焰溫度都有很大影響。根據(jù)混合方式不同，燃?xì)獾娜紵椒煞譃槿N：（1）擴(kuò)散式燃燒燃?xì)馕搭A(yù)先與空氣混合，燃燒所需的空氣依靠擴(kuò)散作用從周圍大氣中獲得。一次空氣系數(shù)а′=0。擴(kuò)散式燃燒的特點(diǎn)：燃燒穩(wěn)定；過?？諝饬看?；當(dāng)為層流擴(kuò)散時(shí)，需要較大的燃燒室。（2）部分預(yù)混式燃燒燃?xì)馀c所需的部分空氣預(yù)先混合而進(jìn)行的燃燒，又稱為大氣式燃燒。一次空氣系數(shù)0＜а′＜1（在0.2～0.8變動(dòng)）。部分預(yù)混式燃燒的特點(diǎn)：提高了燃燒速度，降低了不完全燃燒程度；有一定穩(wěn)定范圍。一次空氣系數(shù)越大，燃燒穩(wěn)定范圍越小；（3）完全預(yù)混式燃燒燃?xì)馀c所需的全部空氣預(yù)先進(jìn)行混合，在穩(wěn)焰裝置配合下，瞬時(shí)完成燃燒過程。又稱為無焰式燃燒。一次空氣系數(shù)а′≥1。完全預(yù)混式燃燒的特點(diǎn)：火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，火道的容積熱強(qiáng)度高，幾乎不存在化學(xué)不完全燃燒現(xiàn)象，燃燒溫度高；火焰穩(wěn)定性差，易發(fā)生回火。3、常用的燃?xì)馊紵鳎?）燃?xì)馊紵鞯姆诸悽侔匆淮慰諝夥诸悢U(kuò)散式燃燒器部分預(yù)混式燃燒器完全預(yù)混式燃燒器②按空氣供給方法分類引射式燃燒器：空氣被燃?xì)馍淞魑牖蛉細(xì)獗豢諝馍淞魑搿９娘L(fēng)式燃燒器：用鼓風(fēng)設(shè)備將空氣送入燃燒系統(tǒng)。自然引風(fēng)式燃燒器：靠爐膛中的負(fù)壓將空氣吸入燃燒系統(tǒng)。（2）鼓風(fēng)式擴(kuò)散燃燒器①套管式燃燒器一般在燃燒器前的管道中，空氣流速在8～10m/s；燃?xì)饬魉僭?0～15m/s。②旋流式燃燒器它的特點(diǎn)是可以改變旋轉(zhuǎn)與不旋轉(zhuǎn)的空氣量比例，從而控制燃?xì)馀c空氣的混合程度，以調(diào)節(jié)火焰長度。③鼓風(fēng)式擴(kuò)散燃燒器的優(yōu)缺點(diǎn)a.具有極高的調(diào)節(jié)范圍；b.空氣和燃?xì)獾念A(yù)熱溫度可足夠高；c.可以使火焰高溫區(qū)離開爐襯內(nèi)表面；d.顯著減少了燃燒器尺寸，燃燒器達(dá)到極高的熱負(fù)荷；e.在燃?xì)獍l(fā)熱量波動(dòng)或空氣、燃?xì)獾念A(yù)熱溫度波動(dòng)時(shí)，能保持穩(wěn)定的工作；f.需要增加風(fēng)機(jī)投資和消耗電能；g.較大的過剩空氣系數(shù)導(dǎo)致排煙損失增大，燃料消耗增加；h.要求具備足夠大的爐膛空間。5.5.2液體燃料的燃燒方式及設(shè)備1、燃油的燃燒特點(diǎn)油的燃燒總是在氣態(tài)下進(jìn)行的。油粒燃盡的時(shí)間與它的粒徑平方成正比。強(qiáng)化油燃燒途徑：（1）提高霧化質(zhì)量，減小油粒粒徑；（2）增大油粒和空氣的相對(duì)速度；（3）合理配風(fēng)。2、燃油燃燒器類型燃油霧化器也稱為油噴嘴。燃油燃燒器主要以霧化器的形式來分類。3、常用的燃油燃燒器（1）簡單壓力霧化噴嘴簡單壓力霧化噴嘴的進(jìn)油壓力一般為2～5MPa。噴油量是通過改變進(jìn)油壓力來調(diào)節(jié)的。噴嘴的最大負(fù)荷調(diào)節(jié)比為1︰2。（2）回油式壓力霧化噴嘴回油式壓力霧化噴嘴的旋流室前后各有一個(gè)通道，一個(gè)是通向噴孔，另一個(gè)則是通向回油管，只要改變回油量，噴油量就自行改變。噴嘴的負(fù)荷調(diào)節(jié)比可達(dá)1︰4。（3）低壓空氣霧化噴嘴燃油在較低壓力下從噴嘴噴出，利用速度較高的空氣從油的四周噴入，將油霧化。油量調(diào)節(jié)比大。（4）調(diào)風(fēng)器調(diào)風(fēng)器又稱為配風(fēng)器。它不僅是將燃燒所需的空氣送入爐內(nèi)，而且還使進(jìn)入爐內(nèi)的空氣形成有利的空氣動(dòng)力場（指氣流形狀和速度分布）。調(diào)風(fēng)器要使一部分空氣和油霧預(yù)先混合，這部分空氣稱為一次風(fēng)，需從油霧根部送入，又稱為根部風(fēng)。根部風(fēng)為總風(fēng)量的15%～30%，風(fēng)速為25～40m/s。調(diào)風(fēng)器應(yīng)能在燃燒器出口造成一個(gè)尺寸較小的、離噴嘴有一定距離的高溫?zé)煔饣亓鲄^(qū)，以保證燃油的著火穩(wěn)定。調(diào)風(fēng)器還必須使二次風(fēng)在燃燒器出口以后盡快地與油霧混合。5.5.3固體燃料的燃燒方式及設(shè)備1、煤的燃燒過程煤的燃燒過程劃分為三個(gè)階段：（1）著火前的熱力準(zhǔn)備階段（2）揮發(fā)物與焦炭的燃燒階段通常把揮發(fā)物著火溫度就粗略地看作燃料的著火溫度。焦炭燃燒是燃料釋放熱量的主要來源。使這一階段燃燒完全和提高燃燒速度，除了保持爐內(nèi)高溫和一定空間外，更重要的是必須提供充足而適量的空氣，并使空氣與燃料有良好的混合接觸。（3）燃盡階段燃盡階段即灰渣形成階段。有利于燃燒的必需條件：保持一定的高溫環(huán)境；供應(yīng)燃料在燃燒中所需的充足而適量的空氣；保證空氣與燃料能很好接觸、混合，并能提供燃燒反應(yīng)所必需的時(shí)間和空間；及時(shí)排出燃燒產(chǎn)物——煙氣和灰渣。2、常見的燃煤爐——鏈條爐層燃爐分為：人工操作層燃爐（手燒爐）機(jī)械化層燃爐——主要操作部分或全部由機(jī)械代替人工（1）鏈條爐的構(gòu)造煤閘門至除渣板的距離稱為爐排有效長度，約占鏈條長度的40%。有效長度與爐排寬度的乘積即為鏈條爐的燃燒面積。（2）鏈條爐的燃燒過程鏈條爐的第一個(gè)特點(diǎn)是“單面引火”；第二個(gè)特點(diǎn)是燃燒過程的區(qū)段性。①Ⅰ區(qū)段——燃燒熱力準(zhǔn)備階段煤閘門至O1K區(qū)段。從O1K線所示的斜面開始析出揮發(fā)物。燃燒熱力準(zhǔn)備區(qū)段在爐排上占有相當(dāng)長的區(qū)段。②Ⅱ區(qū)段——揮發(fā)物析出燃燒區(qū)段O1K至O2H區(qū)段。到揮發(fā)物析放殆盡的O2H線，溫度已達(dá)1100～1200℃。③Ⅲ區(qū)段——焦炭燃燒階段煤的主要燃燒階段。可分為氧化區(qū)Ⅲa和還原區(qū)Ⅲb。④Ⅳ區(qū)段——灰渣形成區(qū)段焦炭是夾在上、下灰渣層中燃盡的。在鏈條爐中，燃燒層煙氣的各組成成分在爐排長度方向各不相同。Ⅰ區(qū)段，即燃燒熱力準(zhǔn)備階段，基本上不需要氧氣，過量空氣系數(shù)а＞1；Ⅱ區(qū)段，即揮發(fā)物析出燃燒區(qū)段，氧氣的體積分?jǐn)?shù)下降，二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)隨之增高，過量空氣系數(shù)а＞1；Ⅲa區(qū)段，即氧化區(qū)，二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)出現(xiàn)了第一個(gè)峰值，過量空氣系數(shù)а=1；Ⅲb區(qū)段，即還原區(qū)，一氧化碳逐漸增多，二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)則逐漸降低，過量空氣系數(shù)а＜1；Ⅳ區(qū)段，即灰渣形成區(qū)段，所需的氧氣量漸少，二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)又增大，過量空氣系數(shù)а＞1。（3）煤的性質(zhì)對(duì)鏈條爐燃燒的影響①煤的水分水分應(yīng)控制適度，一般以應(yīng)用基水分在8%～10%為宜。②煤的灰分干燥基灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜大于30%，灰的熔化溫度最好能高于1200℃。③煤的揮發(fā)分揮發(fā)分低，著火困難，固定碳含量又高，使固體不完全燃燒熱損失增大；揮發(fā)分高，氣體不完全燃燒熱損失明顯增大。④煤的黏結(jié)性⑤煤的粒度（4）鏈條爐的燃燒調(diào)節(jié)及改善措施①燃燒調(diào)節(jié)鍋爐的負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，通常是先調(diào)節(jié)風(fēng)量，而后才改變給煤量。②改善措施主要措施有：a.分區(qū)配風(fēng)爐排前后端的送風(fēng)量可大幅度地調(diào)小，讓需氧量最多的中段主燃燒區(qū)及時(shí)得到更多的氧氣補(bǔ)給。b.設(shè)置爐拱爐拱有前拱和后拱。爐拱可以改變自燃料層上升的氣流方向，使可燃?xì)怏w與空氣得到良好混合，為可燃?xì)怏w燃盡創(chuàng)造條件。同時(shí)爐拱還有加速新入爐的煤著火燃燒的作用。c.二次風(fēng)二次風(fēng)的主要作用在于進(jìn)一步強(qiáng)化爐內(nèi)氣流的擾動(dòng)和混合，降低氣體不完全燃燒熱損失和爐膛過量空氣系數(shù)。二次風(fēng)必須具有一定的風(fēng)量和風(fēng)速。二次風(fēng)一般控制在總風(fēng)量的5%～15%。二次風(fēng)初速一般在50～80m/s，相應(yīng)的風(fēng)壓為2000～4000Pa。5.5.4爐子的工作強(qiáng)度1、爐膛熱強(qiáng)度qv爐膛熱強(qiáng)度即單位體積的爐膛，在單位時(shí)間內(nèi)所燃燒的燃料的放熱量，用qv來表示，單位為kj/m3·s。qv用來反映室燃爐爐內(nèi)燃燒的強(qiáng)烈程度。BQydwqv=—————kj/m3·s(5.56)3600V1式中：B——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，鍋爐的燃料消耗量，m3/h；Qydw——燃料的應(yīng)用基低位發(fā)熱量，kj/m3；V1——爐膛體積，m3。2、爐排熱強(qiáng)度qR對(duì)于層燃爐燃燒的強(qiáng)烈程度常用爐排熱強(qiáng)度來表示，意思是單位面積的爐排，在單位時(shí)間內(nèi)所燃燒的煤的放熱量，用qR來表示，單位為kj/m2·s。BQydwqR=—————kj/m2·s(5.57)3600R式中：B——鍋爐的燃料消耗量，kg/h；Qydw——燃料的應(yīng)用基低位發(fā)熱量，kj/kg；R——爐排有效面積，m2。5.6鍋爐受熱面的布置形式5.6.1鍋爐受熱面形式的演變1、第一個(gè)方向——煙管鍋爐在鍋爐內(nèi)部增加受熱面，形成了煙管鍋爐系列。（1）煙管鍋爐缺點(diǎn)①爐膛一般都比較矮小，爐內(nèi)溫度低，燃燒條件差；②煙氣縱向沖刷壁面，傳熱效果差，排煙溫度很高，熱效率低；③鍋筒直徑大，不宜提高汽壓，還增加鋼材耗量，蒸發(fā)量也受到限制；④結(jié)構(gòu)剛性大，不利于熱脹冷縮；⑤煙管排列緊密，清洗水垢困難，煙管易堵灰。（2）煙管鍋爐優(yōu)點(diǎn)①結(jié)構(gòu)簡單，維修方便；②水容積大，能較好地適應(yīng)負(fù)荷變化；③水質(zhì)要求不高。2、第二個(gè)方向——水管鍋爐在鍋爐外部發(fā)展受熱面，形成水管鍋爐系列。水管鍋爐具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）擺脫了煙管鍋爐受鍋筒尺寸的限制，金屬耗量大為降低；（2）富有彈性的彎水管代替直水管，不但節(jié)約金屬，更為提高容量和蒸汽參數(shù)創(chuàng)造了條件；（3）爐膛不再受鍋筒限制，改善了燃燒條件，熱效率有較大提高；（4）盡量組織煙氣對(duì)水管受熱面作橫向沖刷，傳熱系數(shù)高；（5）有良好的水循環(huán)；（6）可增設(shè)輔助受熱面；（7）受熱面布置簡便，清垢除灰等條件好。5.6.2鍋爐受壓元件1、煙管鍋爐的受壓元件（1）鍋殼鍋殼是作為煙管鍋爐汽水空間外殼的筒形壓力容器。（2）封頭（管鈑）封頭是鍋殼的封口部分。（3）爐膽（火筒）爐膽是鍋爐內(nèi)被介質(zhì)（水和蒸汽）外壓的筒形爐膛，作為內(nèi)燃式煙管鍋爐的燃燒空間和輻射受熱面。（4）煙管（俗稱火管）煙管是煙氣在管內(nèi)沖刷的對(duì)流受熱面。2、水管鍋爐的主要受壓元件（1）鍋筒（俗稱汽包）鍋筒是水管鍋爐中用來進(jìn)行蒸汽分離凈化、組成循環(huán)回路和蓄水的筒形壓力容器。（2）水冷壁水冷壁是布置在爐膛內(nèi)壁，用水來冷卻的輻射受熱面，即由外部直接受火焰輻射，管內(nèi)走水的水管組成。（3）鍋爐管束鍋爐管束是用作對(duì)流受熱面的管束。（4）集箱集箱是用以匯集或分配多根管介質(zhì)的筒形壓力容器。5.6.3鍋爐受熱面的主要形式1、臥式內(nèi)燃煙管鍋爐結(jié)構(gòu)上的共同特點(diǎn)都是有一個(gè)大直徑的鍋筒，其內(nèi)部有火筒（爐膛或爐膽）和為數(shù)眾多的煙管。干背式鍋爐：它的煙氣折返空間是由耐火材料圍成的。濕背式鍋爐：它的煙氣折返空間是由浸在爐水中的回?zé)熓医M成。絕大部分臥式煙管鍋爐為3回程布置。臥式煙管鍋爐受到重視的原因：（1）鍋爐高和寬尺寸較小，適合組裝化的要求，鍋爐圍護(hù)結(jié)構(gòu)簡化；（2）微正壓燃燒，密封問題容易得到解決；（3）采用新的傳熱技術(shù)，傳熱性能接近一般水管鍋爐；（4）對(duì)水處理要求低，水容積較大，對(duì)負(fù)荷變化的適應(yīng)性強(qiáng)。2、臥式煙水管鍋爐3、水管鍋爐4、熱水鍋爐熱水鍋爐的優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)比較簡單；（2）傳熱溫差大，熱阻小，熱效率高，既節(jié)約燃料，又節(jié)省鋼材；（3）水質(zhì)要求低；（4）安全可靠性好，操作也比較方便。熱水鍋爐分類：（1）按鍋爐軸線的方向分為立式和臥式兩種；（2）按受熱面分為煙管、水管和煙、水管組合三種；（3）按生產(chǎn)熱水的溫度分為低溫（出口水溫一般不高于95℃）和高溫（出口水溫高于常壓下的沸點(diǎn)溫度）兩種；（4）按熱水在鍋內(nèi)流動(dòng)方式分為自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)兩種。5.6.4輔助受熱面1、蒸汽過熱器蒸汽過熱器是將飽和蒸汽加熱成具有一定溫度的過熱蒸汽的裝置。根據(jù)布置位置和傳熱方式，過熱器可分為：對(duì)流式——過熱器位于對(duì)流煙道，吸收對(duì)流放熱。半輻射式輻射式按照蒸汽與煙氣的流動(dòng)方向，過熱器可分為：順流式——傳熱溫差小，金屬耗量大。逆流式——傳熱溫差最大，但出口管段處的煙溫和內(nèi)側(cè)蒸汽溫度也最高，工作條件較差?；炝魇健婢咭陨蟽烧咛攸c(diǎn)，一般常采用。供熱鍋爐的過熱器一般布置在煙氣溫度為850～950℃的煙道中。2、省煤器省煤器是鍋爐給水的預(yù)熱設(shè)備。省煤器按制造材料可分為鑄鐵省煤器和鋼管省煤器兩種。省煤器按給水被預(yù)熱的程度可分為沸騰式和非沸騰式兩種。鑄鐵省煤器的優(yōu)缺點(diǎn)：（1）有較好的抗蝕能力；（2）有較強(qiáng)的耐磨性能；（3）鑄鐵性脆，承受沖擊能力差；（4）管壁較厚，體積和重量都大。容易積灰、堵灰，且難于清除；（5）安裝工作繁重，又易漏水。3、空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器是利用鍋爐尾部煙氣的熱量來加熱空氣的換熱設(shè)備。為了使煙氣對(duì)管壁的放熱系數(shù)接近于管壁到空氣的放熱系數(shù)，以獲得空氣預(yù)熱器最高的傳熱系數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)煙氣流速應(yīng)盡可能調(diào)整到空氣流速的2倍左右。4、尾部受熱面煙氣側(cè)的腐蝕水蒸汽在受熱面上冷