司爐工第一章

十三師職業(yè)技術(shù)學(xué)校主講：藺志良司爐工培訓(xùn)鍋爐概述鍋爐是由一個(gè)“鍋”和一個(gè)“爐”組成的一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備。鍋是蓄熱和傳送熱能的設(shè)備，它通過(guò)介質(zhì)水和蒸汽，把爐所轉(zhuǎn)化來(lái)的熱能大量吸收并傳遞出去進(jìn)行使用。爐是化學(xué)能源物質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的場(chǎng)所，并通過(guò)受熱面將熱能傳遞給水和蒸汽，變成熱能和動(dòng)能并轉(zhuǎn)送出去加以利用。第一章鍋爐基本知識(shí)鍋爐的分類（一）按用途分類：有電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和生活用鍋爐；（二）按輸出介質(zhì)分類：有蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、和汽水兩用鍋爐；（三）按燃料分類：有燃煤鍋爐、燃油鍋爐和燃?xì)忮仩t；（四）按蒸發(fā)量分類：有小型鍋爐（蒸發(fā)量小于20噸/時(shí)）、中型鍋爐（蒸發(fā)量為20—75噸/時(shí)）和大型鍋爐（蒸發(fā)量大于75噸/時(shí)）；（五）按壓力分類：低壓鍋爐（工作壓力小于2.45MPa）、中壓鍋爐（工作壓力為2.94—4.9MPa）和高壓鍋爐（工作壓力為7.84—10.78MPa）。鍋爐參數(shù)表示鍋爐工作特性的基本參數(shù)，主要有鍋爐的出力、壓力、和溫度三項(xiàng)。一出力鍋爐出力又稱容量，蒸汽鍋爐用蒸發(fā)量表示，熱水鍋爐用供熱量表示。供熱量：熱水鍋爐在確保安全的前提下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，每小時(shí)出水有效帶熱量，稱為這臺(tái)鍋爐的額定供熱量。

——用符號(hào)Q表示。常用單位是兆瓦（MW）。*熱水鍋爐產(chǎn)生0.7MW的熱量，大體相當(dāng)于蒸汽鍋爐產(chǎn)生1噸/時(shí)蒸汽的熱量。二壓力壓力：垂直均勻作用在物體表面上的力，稱為壓力。

——用符號(hào)F表示。常用單位kef。壓強(qiáng)：垂直均勻作用在物體單位面積上的壓力，稱為壓強(qiáng)。

——用符號(hào)P表示。常用單位MPa。*壓強(qiáng)一詞一般在學(xué)術(shù)上應(yīng)用，工程上我們習(xí)慣的把壓強(qiáng)稱為壓力。常用壓力間的換算關(guān)系：1kgf/cm2=0.098MPa≈0.1MPa1MPa＝10.2kgf/cm2≈10kgf/cm2絕對(duì)壓力：以壓力等于零作為測(cè)量起點(diǎn)，稱為絕對(duì)壓力(P絕)。相對(duì)壓力：以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫ψ鳛闇y(cè)量起點(diǎn)，也就是用彈簧管式壓力表測(cè)出的壓力數(shù)值，故稱為表壓力或稱為相對(duì)壓力(P表)。絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力的換算關(guān)系：P絕＝P表＋0.098MPaP表＝P絕—0.098MPa負(fù)壓:表壓小于0時(shí)的壓力。大氣壓力：空氣作用于地球和地球物體單位表面上的壓力叫大氣壓力。靜壓：水在靜止時(shí)產(chǎn)生的壓力。三溫度溫度:標(biāo)示物體冷熱的程度。

——用符號(hào)t表示。常用單位是℃溫度是物體內(nèi)部所擁有能量的一種體現(xiàn)方式，溫度越高，能量越大。因此，在同一壓力下，過(guò)熱蒸汽就比飽和蒸汽能夠做出更多的功。一般測(cè)量溫度使用溫度計(jì)。溫度計(jì)常用的有水銀或酒精玻璃管溫度計(jì)，遠(yuǎn)程表盤式溫度計(jì)等。

鍋爐內(nèi)為什么會(huì)有壓力呢？蒸汽鍋爐是因?yàn)殄亙?nèi)的水吸收熱量后，由液體狀態(tài)變成氣體狀態(tài)，其體積增大很多，例如在一個(gè)絕對(duì)大氣壓力下，其體積將增大1650倍。由于鍋爐是密閉的容器，因而限制了水汽的自由膨脹，結(jié)果就使鍋爐各受壓部件受到了水汽壓力的作用。而熱水鍋爐內(nèi)壓力則來(lái)自高水位形成的靜壓力；強(qiáng)制循環(huán)采暖系統(tǒng)的熱水鍋爐，其壓力來(lái)源于循環(huán)泵的壓力。鍋爐規(guī)格型號(hào)一鍋爐規(guī)格蒸汽鍋爐（小時(shí)/噸）:0.10.20.512461015203565壓力在4、7、10、13、16、25公斤力熱水鍋爐:溫度分95/70115/70130/70150/7011

凡是在燃燒時(shí)(劇烈地氧化)能夠放出大量的熱，并且此熱量能有效地被利用在工業(yè)或其他方面的物質(zhì)稱為燃料。所謂有效地利用是指利用這些熱源在技術(shù)上是可能的、在經(jīng)濟(jì)上是合理的。1.燃料的定義122.對(duì)燃料的要求

（1）在當(dāng)今技術(shù)條件下，單位質(zhì)量(體積)燃料燃燒時(shí)所放出的熱可以有效地利用。（2）燃燒生成物是氣體狀態(tài)，燃燒后的熱量絕大部分含欲其氣體生成物之中，而且可以在放熱地點(diǎn)以外利用生成物中所含的熱量。（3）燃燒產(chǎn)物的性質(zhì)對(duì)熔煉(加熱)設(shè)備不起破壞作用，無(wú)毒、無(wú)腐蝕作用。（4）燃燒過(guò)程易于控制。（5）有足夠多的蘊(yùn)藏量，便于開(kāi)采。3.燃料的種類按物態(tài)可分固體燃料、液體燃料和氣體燃料三類按來(lái)源可分天然產(chǎn)品和加工產(chǎn)品兩種

燃料的物態(tài)

燃料來(lái)源

天然產(chǎn)品

加工產(chǎn)品

固體燃料

木柴、煤、油頁(yè)巖等

木炭、焦炭、粉煤

液體燃料

石油

焦油、重油、煤油、汽油

氣體燃料

天然煤氣

高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣13工業(yè)用燃料一般分類4.常用燃料的特性燃料的化學(xué)組成必須分清哪些組成物是發(fā)熱的，哪些組成物是有害的。燃料的發(fā)熱量這是評(píng)價(jià)燃料質(zhì)量的重要指標(biāo)。1415(1)氣體燃料的化學(xué)組成

氣體燃料是由簡(jiǎn)單氣體化合物與氣體單質(zhì)所組成的機(jī)械混合物。其中：CO、H2、CH4、C2H4、CmHn、H2S等是可燃性氣體成分，能燃燒放出熱量。CO2、N2、SO2、H2O、O2等則是不燃成分，不能燃燒放熱，故其含量均不宜過(guò)多，以免降低燃料的發(fā)熱能力。

CmHn總稱為重碳?xì)浠衔?，包括C3H6、C2H6、C2H2…等。每單位體積(m2)重碳?xì)浠衔锶紵?，約放出71176kJ熱量。氣體燃料中的氧，在高溫預(yù)熱的情況下，能與可燃成分作用，從而降低氣體燃料燃燒時(shí)的放熱量。若氧的含量超過(guò)一定數(shù)量，則有爆炸危險(xiǎn)。因此，氧的含量應(yīng)受到限制，一般應(yīng)小于0.2%。A、燃料的化學(xué)組成及其成分換算16(2)氣體燃料成分的表示方法氣體燃料成分的表示方法有兩種：即濕成分和干成分。濕成分（包括水分在內(nèi))：CO濕+H2濕+CH4濕+N2濕+···+H2O濕=100%

CO濕、N2濕···等符號(hào)分別代表濕氣體燃料中各成分的體積百分含量干成分(不包括水分在內(nèi))：CO干+H2干+CH4干+N2干+···=100%

CO干、H2干···等符號(hào)則分別代表干燥氣體燃料中各成分的體積百分含量。

氣體燃料的水分含量可以認(rèn)為等于在該溫度下的飽和水蒸汽量。當(dāng)氣體燃料的溫度變化時(shí)，飽和水蒸汽含量發(fā)生變化，因而整個(gè)燃料的濕成分亦將發(fā)生變化。因此，氣體燃料的濕成分只能代表某一固定溫度下的氣體燃料的成分。故氣體燃料的濕成分不具有代表性，在一般的情況下氣體燃料的化學(xué)組成用干成分表示，而氣體燃料在使用時(shí)所具有的實(shí)際成分為濕成分，所以濕成分是氣體燃料的供用成分，在進(jìn)行燃燒計(jì)算時(shí)必須以濕成分為依據(jù)。1718

濕成分與干成分之間可以相互換算，換算的原則質(zhì)量守恒。其步驟是：先由表查出然后由(式中X表某成分)最后計(jì)算出水分的含量：干OHg2（3）氣體燃料的化學(xué)組成及干濕成分換算19B、液體和固體燃料的化學(xué)組成及各成分的換算（1）液體和固體燃料的化學(xué)組成

固體和液體燃料的基本組成有C、H、O、N、S、W(水分)及A(灰分)，其中C、H、S能燃燒放熱構(gòu)成可燃成分，但S燃燒后生成的而氧化硫?yàn)橛卸練怏w。所以視硫?yàn)橛泻Τ煞?；氧和氮的存在相?duì)降低了可燃成分的含量，屬于有害物質(zhì)；水分(W)的存在不僅相對(duì)降低了可燃成分含量，而且水分在蒸發(fā)時(shí)要吸收大量的熱，所以視水為有害物質(zhì)；灰分的存在不僅降低了可燃成分的含量，而且影響燃燒過(guò)程的進(jìn)行，在燃燒過(guò)程中易溶結(jié)成塊，阻礙通訊，造成燃料浪費(fèi)和增加排灰的困難。20（2）固(液)體燃料的成分分析

碳[C]：是固體和液體燃料的主要成分。常以其含量評(píng)價(jià)燃料的質(zhì)量。在固體燃料中碳的含量變動(dòng)在50~90%之間。氫[H]：是固體和液體燃料的第二主要成分。在燃燒中有兩種存在形式：一種叫可燃?xì)?，燃燒時(shí)能大量放熱；另一種叫化合氫，與氧結(jié)合為水，不能燃燒放熱。氮[N2]：氮不參加燃燒反應(yīng)，不能放熱，是燃料中的惰性物質(zhì)。氮存在時(shí)相對(duì)降低了碳、氫等可燃物的含量，但因含量較少，通常只有l(wèi)~2%左右，故危害不大。燃料燃燒后氮仍以本身形態(tài)進(jìn)入廢氣。21

氧[O]：氧是固、液體燃料中的有害組成物，它不能燃燒，也不能助燃。因?yàn)樗押腿剂现械奶肌涞瓤扇嘉镄纬蒆2O、CO等氧化物，使這部分可燃物不能燃燒放熱，從而降低了燃料的發(fā)熱能力。硫[S]：是有害組成物，在燃料中有三種（有機(jī)硫、、黃鐵礦硫、硫酸鹽硫）存在形式。前兩種硫能燃燒放熱，計(jì)算中把它們當(dāng)作自由存在的硫，并統(tǒng)稱揮發(fā)硫。最后一種硫不能燃燒，它以各種硫酸鹽的形式存在于燃料中水分[H2O]：是有害組成物。本身不能放熱，還要吸收大量熱以加熱其蒸汽至燃燒產(chǎn)物的溫度?；曳諿A]：是最有害的組成物。燃料中的灰分就是一些不能燃燒的礦物雜質(zhì)。22（3）液體和固體燃料成分的表示方法成分表示方法有四種，即：供用成分：燃料實(shí)際使用時(shí)的成分干燥成分：燃料排除水分后的成分

可燃成分：燃料不考慮水分和灰分的成分

有機(jī)成分：燃料只含C、H、O、N四種元素的成分

C用+H用+O用+N用+S用+A用+W用=100%C干+H干+O干+N干+S干+A干=100%C燃+H燃+O燃+N燃+S燃=100%C機(jī)+H機(jī)+O機(jī)+N機(jī)=100%

已知的燃燒成分

欲換算的燃料成分有機(jī)成分“機(jī)”可燃成分“燃”干燥成分“干”供應(yīng)成分“供”有機(jī)成分“機(jī)”

——(100-S燃)/100[100-(S干+A干)]/100[100-(S用+A用+W用)]/100可燃成分“燃”100/(100-S燃)

——(100-A干)/100[100-(W用+A用)]/100干燥成分“干”100/[100-(S干+A干)]100/(100-A干)

——(100-W用)/100供應(yīng)成分“供”100/[100-(S用+A用+W用)]100/[100-(W用+A用)]100/(100-W用)

——23

換算的基本原理是：燃料中各種成分子任何一種表示方法中，其質(zhì)量相等。（4）液體和固體燃料成分的表示方法固體、液體燃料的成分換算系數(shù)245.燃料的發(fā)熱量A.燃料發(fā)熱量的概念

單位質(zhì)量(體積)的燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量稱為燃料的發(fā)熱量，用Q表示，單位為kJ/kg或kg/m3。

根據(jù)燃燒產(chǎn)物的狀態(tài)，燃料的發(fā)熱量有高發(fā)熱量(廢氣中的水均冷卻成0℃的液態(tài)水)和低發(fā)熱量(廢氣中的水均冷卻成20℃的水蒸氣)之分，在燃燒計(jì)算時(shí)一般用，高、低發(fā)熱量之間有如下關(guān)系：GWQDWQDWQKgKJHWQQ用用yDWyGW

)9(17.25++=/25

三、固體燃料木材、木炭、煤、焦炭、粉煤等都是固體燃料，在冶金生產(chǎn)中有實(shí)用意義的是煤、焦炭和粉煤。

A、煤我國(guó)煤的特點(diǎn)是：煤質(zhì)優(yōu)良，儲(chǔ)量豐富，分布普遍。按照煤的生成過(guò)程，煤可分為四類：泥煤、褐煤、煙煤及無(wú)煙煤。泥煤年齡最輕，無(wú)煙煤最老。工業(yè)上應(yīng)用最多的是煙煤。26a、煤的工業(yè)分析煤是復(fù)雜的有機(jī)化合物，元素分析比較困難。采用工業(yè)分析法將煤分成四個(gè)組成物：揮發(fā)物、固定碳、灰分及水分。(1)揮發(fā)分煤是復(fù)雜的有機(jī)化合物，加熱到一定溫度，就會(huì)分解放出氣體，這些加熱分解出來(lái)的氣體，通常稱為揮發(fā)分或揮發(fā)物。根據(jù)煤的工業(yè)分析國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，煤在隔絕空氣的條件，加熱到850℃時(shí)，分解出來(lái)的氣體量，作為揮發(fā)分含量。揮發(fā)分高的煤燃燒時(shí)速度快，溫度高，火焰長(zhǎng)。27(2)固定碳就是煤分解出揮發(fā)分以后，殘留下來(lái)的固體可燃物質(zhì)(不包括灰分)。固定碳的主要成分是C。但不是純C。還殘留有少量其他元素如H、O、N等。(3)灰分煤完全燃燒以后，殘留下來(lái)的固體礦物灰渣，稱為灰分。(4)水分28b、煙煤煙煤的化學(xué)特點(diǎn)是揮發(fā)分含量比無(wú)煙煤高，作冶金燃料時(shí)，燃燒生成的火焰較長(zhǎng)，有利于爐內(nèi)溫度的分布。固定碳含量大約為50~60%。灰分一般波動(dòng)于10~30%之間。水分通常在2~10%范圍內(nèi)。煙煤的發(fā)熱量在各類煤中是最高的，低發(fā)熱量大多介于27210~3l400kJ/kg之間，最高可達(dá)334g0kJ/kg左右。29c、無(wú)煙無(wú)煙煤是煤中埋藏年代最久，炭化程度最高的煤，幾乎全部有碳組成。無(wú)煙煤的特點(diǎn)是含固定碳最多達(dá)90%以上，揮發(fā)分極少，僅3~9%。無(wú)煙煤組織致密、堅(jiān)硬、不易吸水，便于長(zhǎng)期保存。發(fā)熱量可達(dá)32660kJ/kg左右，是一種很好的民用燃料。近來(lái)高爐噴吹煤粉也多由無(wú)煙煤磨制而成。30d、焦炭焦炭是結(jié)焦性煙煤在隔絕空氣的條件下加溫至900~1000℃進(jìn)行高溫干餾的產(chǎn)品。焦炭是銀灰色或沒(méi)有光澤的灰黑色塊狀物，每塊焦炭上有許多孔隙。焦炭是冶金工業(yè)的重要固體燃料，廣泛用于高爐、鼓風(fēng)爐、化鐵爐及豎爐。焦炭質(zhì)量好壞對(duì)爐子熱工作影響很大，故對(duì)冶金焦炭提出如下要求：

a)、化學(xué)成分技術(shù)條件：V燃不大于1.9%；W用不大于12%;A干在15%以下；S干不大于l.0%。

b)、機(jī)械強(qiáng)度31c)、塊度冶金焦炭的塊度一般規(guī)定為25~125毫米，小于25毫米者不超過(guò)2%。

d)、灰分冶金焦炭中灰分應(yīng)盡量少

e)、反應(yīng)能力冶金焦炭的反應(yīng)能力是指高溫下焦炭還原CO2的能力.在中性或氧化性的鼓風(fēng)爐中則要求焦炭的反應(yīng)能力小。在還原性的爐中，焦炭不僅是熱能來(lái)源，并且起還原劑作用，以保證工藝過(guò)程在還原性氣氛中進(jìn)行。反應(yīng)能力強(qiáng)，32e、粉煤將塊煤或碎煤磨至0.05~0.07毫米的粒度即稱粉煤。粉煤能在較小的空氣消耗系數(shù)下完全燃燒，能使用預(yù)熱空氣，所以燃燒時(shí)能得到較高的溫度。爐子燃燒空間較小，火焰要求較短時(shí)，應(yīng)磨細(xì)一些。揮發(fā)物多，煤粒較易燃燒，可磨粗些。煤因表面積很大，吸附空氣的能力很強(qiáng)，有流動(dòng)性，一般使用空氣輸送?？諝庵袘腋∫欢舛鹊拿悍蹠r(shí)極易發(fā)生爆炸，故使用粉煤應(yīng)注意安全。為防止爆炸，要求輸送時(shí)空氣粉煤混合物的溫度不超過(guò)100~150℃，不允許在運(yùn)輸系統(tǒng)中長(zhǎng)期停積煤粉。二鍋爐型號(hào)*正確說(shuō)明本單位鍋爐參數(shù)1、SHL14-1.27/130/70-AⅡ(20T)

表示雙鍋筒橫置式鏈條爐額定供熱量為14MW供水壓力為1.27MPa出水溫度為130℃回水溫度70℃燃用Ⅱ類煙煤。2、DHD24.5-1.27/130/70-AⅡ(35T)

表示單鍋筒橫置式倒轉(zhuǎn)鏈條拋煤機(jī)爐額定供熱量為24.5MW供水壓力為1.27MPa出水溫度為130℃回水溫度70℃燃用Ⅱ類煙煤。鍋爐的工作過(guò)程和工作系統(tǒng)一鍋爐的工作過(guò)程鍋爐運(yùn)行同時(shí)進(jìn)行三個(gè)過(guò)程⒈燃燒過(guò)程⒉傳熱過(guò)程⒊水的加熱或汽化過(guò)程。(略作講解)二鍋爐的工作系統(tǒng)鍋爐在工作過(guò)程中,有三個(gè)工作系