第一章鍋爐基礎知識

第一章鍋爐基礎知識

——鍋爐能效測試人員培訓教材宋吉民沈陽特種設備檢測研究院當前1頁，總共90頁。目錄第一節(jié)鍋爐設備及其系統(tǒng)第二節(jié)燃料特性及其燃燒第三節(jié)鍋爐工質(zhì)第四節(jié)傳熱學基礎第五節(jié)鍋爐結(jié)構(gòu)當前2頁，總共90頁。第一節(jié)鍋爐設備及其系統(tǒng)一、鍋爐的定義和分類1、鍋爐鍋爐是利用各種燃料、電或者其他能源，將所盛裝的工質(zhì)加熱到一定的參數(shù)，并對外輸出熱能的設備。特種設備中鍋爐范圍（《條例》）：

容積大于或者等于30L的承壓蒸汽鍋爐（正常水位）；出口水壓大于或者等于0.1MPa（表壓），且額定功率大于或者等于

0.1MW的承壓熱水鍋爐；有機熱載體鍋爐。

“鍋”——鍋爐本體結(jié)構(gòu)的汽水系統(tǒng)，包括鍋筒、水冷壁、對流管束、煙管、下降管、集箱、過熱器、省煤器等受壓部件?！盃t”——鍋爐的燃燒系統(tǒng)，包括燃燒設備、爐墻、爐膛以及風、煤、煙系統(tǒng)。

當前3頁，總共90頁。鍋爐發(fā)展過程簡圖當前4頁，總共90頁。2、鍋爐分類*整（組）裝鍋爐（TSGG3001-2004）：鍋爐本體承壓件已在制造廠內(nèi)組焊完畢，在安裝現(xiàn)場不進行承壓件組焊工作的鍋爐。當前5頁，總共90頁。二、鍋爐的參數(shù)和型號1、鍋爐參數(shù)額定出力：蒸汽鍋爐的額定出力又稱為額定蒸發(fā)量，是指在額定蒸汽參數(shù)、額定給水溫度、使用設計燃料時所規(guī)定的蒸發(fā)量。熱水鍋爐的額定容量稱為額定熱功率或額定出力，指在額定回水溫度、額定出口水溫度、額定回水壓力、額定出水壓力、額定循環(huán)水量和使用設計燃料時所達到的供熱量。額定壓力：額定蒸汽壓力是指蒸汽鍋爐在規(guī)定的負荷范圍內(nèi)長期連續(xù)運行時應予保證的出口蒸汽壓力。額定溫度：額定蒸汽溫度是指蒸汽鍋爐規(guī)定的負荷范圍、額定蒸汽壓力和額定給水溫度下長期連續(xù)運行應予保證的出口蒸汽溫度。熱水鍋爐額定出口水溫度是指熱水鍋爐在額定回水溫度、額定回水壓力、額定出水壓力和額定循環(huán)水量長期連續(xù)運行時應予保證的出口熱水溫度。當前6頁，總共90頁。2、鍋爐型號表示方法

1）工業(yè)鍋爐型號表示方法

JB/T1626-2002《工業(yè)鍋爐產(chǎn)品型號編制方法》當前7頁，總共90頁。鍋爐本體型式代號當前8頁，總共90頁。燃燒設備型式或燃燒方式代號當前9頁，總共90頁。燃料種類代號當前10頁，總共90頁。2）有機熱載體鍋爐型號表示方法

GB/T17410-2008《有機熱載體爐》有機熱載體鍋爐型號組成示意圖當前11頁，總共90頁。鍋爐類型代號燃燒設備代號

當前12頁，總共90頁。爐體安置型式代號燃料代號

當前13頁，總共90頁。3）電加熱鍋爐型號表示方法

JB/T1626-2002《工業(yè)鍋爐產(chǎn)品型號編制方法》

鍋爐本體型式分臥式和立式兩種，用W代表臥式，用L代表立式；當前14頁，總共90頁。鍋爐產(chǎn)品型號示例說明表

當前15頁，總共90頁。三、鍋爐系統(tǒng)和工作過程1、鍋爐系統(tǒng)指包含鍋爐本體、鍋爐管道（含鍋爐工質(zhì)進口管道、鍋爐工質(zhì)出口至用熱設備的管道）、鍋爐安全附件、儀表、鍋爐輔助設備和鍋爐控制系統(tǒng)的集合體，也稱鍋爐島。當前16頁，總共90頁。鍋爐本體由鍋筒、爐膛、受熱面及其間的集箱和連接管道（包括煙道和風道）、燃燒器、空氣預熱器、構(gòu)架（包括平臺和扶梯）、爐墻和除渣設備等所組成的整體。鍋爐范圍內(nèi)管道電站鍋爐，包括鍋爐主給水管道、主蒸汽管道、再熱蒸汽管道等；

電站鍋爐以外：有分汽(水、油)缸的鍋爐，包括鍋爐給水(油)閥出口和分汽(水、油)缸出口與外部管道連接的第一道環(huán)向接頭的焊縫內(nèi)、法蘭連接的第一個法蘭密封面以內(nèi)的承壓管道(含分汽(水、油)缸)；無分汽(水、油)缸的鍋爐，包括鍋爐給水(油)閥出口和鍋爐主蒸汽(水、油)出口閥以內(nèi)的承壓管道。鍋爐安全附件和儀表安全閥、壓力測量裝置、水（液）位測量與示控裝置、溫度測量裝置、排污和放水裝置等安全附件，以及安全保護裝置和相關儀表。鍋爐輔助設備及系統(tǒng)燃料制備，以及汽水、水處理、控制污染排放的煙氣處理設備及系統(tǒng)。當前17頁，總共90頁。2、工作過程1）燃燒過程：燃料在爐內(nèi)燃燒，其化學貯藏能以熱能的形式釋放出來，使火焰和燃燒產(chǎn)物（煙氣和灰渣）具有高溫。煤—灰系統(tǒng)以層燃爐為例，煤在爐排上經(jīng)歷干燥、干餾、揮發(fā)分著火燃燒和焦炭燃燒，燃盡后生成爐渣。其中大部分灰渣以爐渣形式從爐排排出，少部分以飛灰形式從煙囪排走，構(gòu)成煤-灰系統(tǒng)。煙—風系統(tǒng)空氣經(jīng)空氣預熱器被加熱后送入爐排下風室，通過爐排與煤燃燒后生成煙氣，煙氣流經(jīng)各受熱面后從煙囪排出，構(gòu)成煙-風系統(tǒng)。當前18頁，總共90頁。2）傳熱過程：高溫火焰和煙氣通過受熱面向工質(zhì)傳遞熱量。

燃料在爐膛中燃燒產(chǎn)生熱量，以輻射換熱方式將熱量傳遞給四周水冷壁，工質(zhì)被加熱，溫度升高，同時煙氣溫度下降。煙氣離開爐膛后，以一定的速度流經(jīng)對流受熱面，以對流換熱方式將熱量傳遞給工質(zhì)，使煙氣溫度進一步降低，最后自鍋爐煙囪排出。當前19頁，總共90頁。3）汽化過程：工質(zhì)被加熱，其溫度升高或者汽化為飽和蒸汽，或再進一步被加熱成為過熱蒸汽。汽—水系統(tǒng)鍋爐給水經(jīng)水泵送入鍋筒，然后進入由鍋筒、下降管、下集箱和水冷壁管組成的循環(huán)回路。在爐膛內(nèi)，水冷壁管內(nèi)工質(zhì)接受爐內(nèi)高溫煙氣的熱輻射，產(chǎn)生汽水混合物,而與水冷壁管連同的下降管不受熱，于是水冷壁管與下降管內(nèi)的工質(zhì)形成密度差，重者下降，輕者上升，形成自然循環(huán)。在鍋爐管束中，由于各管束的工質(zhì)受熱不同，其工質(zhì)密度也不同，依靠工質(zhì)的密度差也會產(chǎn)生自然循環(huán)，工質(zhì)不斷的將受熱面?zhèn)鱽淼臒崃课?，使之汽化。上述各受熱面?gòu)成了鍋爐的汽-水系統(tǒng)。當前20頁，總共90頁。第二節(jié)燃料特性及其燃燒一、燃料及其基本特性燃料是指在空氣中燃燒并能放出大量熱量的氣體、液體或固體，且在經(jīng)濟上具有利用價值的物質(zhì)的總稱。鍋爐燃料固體燃料液體燃料——石油及其制品：重油、渣油、輕柴油氣體燃料煤—無煙煤、貧煤、煙煤、褐煤、泥煤等油頁巖生物質(zhì)—木材、秸桿、稻殼天然氣—氣田氣、油田氣液化石油氣

煤氣—城市煤氣、高爐煤氣、焦爐煤氣當前21頁，總共90頁。1、固體燃料1）煤的分類工業(yè)鍋爐用煤的分類當前22頁，總共90頁。2）煤的主要特性揮發(fā)分揮發(fā)分高的煤，著火容易，并有利于煤的燃盡和降低固體不完全燃燒熱損失。固定碳固定碳在爐排上燃燒發(fā)出的熱量多，燃燒的好壞對鍋爐影響很大。不焦結(jié)煤容易被空氣吹起，增加飛灰和漏煤損失；焦結(jié)性強的煤在爐排上往往結(jié)成硬塊，影響通風?；曳秩剂现谢曳诌^多，會使焦炭周圍形成裹灰，阻礙和空氣的接觸，妨礙燃燒，延長燃煤燃盡時間，增加固體不完全燃燒熱損失。水分水分過多，燃煤干燥時間加長，水分蒸發(fā)吸收熱量，降低了爐溫，不利燃煤燃燒強化，排煙熱損失增加，熱效率下降。水分過低，漏煤和飛灰增加，固體不完全燃燒熱損失上升。當前23頁，總共90頁。發(fā)熱量

煤在完全燃燒時所能放出的熱量稱為煤的發(fā)熱量。煤的發(fā)熱量有低位發(fā)熱量和高位發(fā)熱量。為了便于對比和計算,通常將低位發(fā)熱量為29308kJ/kg(約合7000kcal/kg)的煤稱為標準煤。灰溶點和焦炭的粘結(jié)性不同煤種的灰分組成變化很大，其灰熔點也不一樣。通常，將灰熔點高于1425℃的灰稱為難熔性灰，低于1200℃的稱為易熔性灰。灰熔點低的煤，易于結(jié)渣，難以燃盡，增加不完全燃燒熱損失。有時，熔融的灰渣堵塞了爐排上的通風孔隙，使燃燒過程惡化。焦炭的粘結(jié)性對于層狀燃燒有顯著影響，也是煤的重要特性之一。在爐排上燃燒強粘結(jié)性的煤，會引起嚴重結(jié)焦，阻礙通風，致使可燃物難以繼續(xù)燃燒。反之，燃燒非粘結(jié)性煤，焦炭會呈粉狀，燃燒層趨于密實，引起通風不良。有時還會形成局部火口，把部分細煤屑吹走，增加飛灰未燃盡損失，燃燒工況大為惡化。當前24頁，總共90頁。2、液體燃料鍋爐燃用的液體燃料主要是重油、渣油和輕柴油。小型燃油鍋爐用輕柴油作為燃料。輕柴油質(zhì)量標準主要是指硫含量、機械雜質(zhì)、運動粘度、凝點、冷凝點、閃點、十六烷值等。代表性的燃料油成分和發(fā)熱量當前25頁，總共90頁。3、氣體燃料氣體燃料按來源有天然氣、液化石油氣、干餾煤氣、氣化煤氣、高爐煤氣、焦爐煤氣、城市煤氣等。常見氣體燃料的成分及發(fā)熱量當前26頁，總共90頁。4、燃料的成分分析煤是一種成分極為復雜的混合化合物，它含有C、H、O、S、N等元素。煤的元素分析除了分析它所含的元素外，還要測定水分(M)和灰分(A)等。

碳C：包括固定碳和揮發(fā)分(CmHn及CO等)中的碳；在煤中含量最多（15~90%），不易著火。氫H：以有機化合物狀態(tài)存在，易著火，發(fā)熱量最高硫S：包括可燃硫和硫酸鹽硫?？扇剂蛏捎泻ξ镔|(zhì)，造成污染，導致尾部煙道腐蝕、堵灰。

氧O：會使可燃元素含量減少，降低煤的發(fā)熱量。氮N：燃燒產(chǎn)生有害物質(zhì)NOx，會使可燃元素含量減少。

水份M：內(nèi)部水份Mad和外部水份Mf。

灰份A：是礦物質(zhì)燃燒生成物，影響燃燒，造成積灰、結(jié)渣、

堵塞和磨損，含量相差較大?？扇荚夭豢扇荚夭豢扇茧s質(zhì)當前27頁，總共90頁。

由于煤中灰分和水分含量容易受外界條件的影響而發(fā)生變化,所以單位質(zhì)量的煤中其他成分的質(zhì)量分數(shù)也會隨之而變化,即使是同一種煤,也會出現(xiàn)上述情況。因此,需要根據(jù)煤存在的條件或根據(jù)需要而規(guī)定的“成分組合”作為基準,才能正確地反映煤的性質(zhì)。常用的基準

(1)收到基ar:以收到狀態(tài)的煤為基準計算煤中全部成分的組合。

Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%(2)空氣干燥基ad：以空氣干燥過的煤為基準計算煤中成分的組合。

(3)干燥基d：以假想無水狀態(tài)的煤為基準計算煤中成分的組合。

(4)干燥無灰基daf:以假想無水、無灰狀態(tài)的煤為基準計算煤中成分的組合。當前28頁，總共90頁。煤的成分圖解當前29頁，總共90頁。當前30頁，總共90頁。5、燃料的發(fā)熱量燃料的發(fā)熱量是指1kg燃料(氣體燃料用1m3)完全燃燒時所發(fā)出的熱量,單位是kJ/kg(或kJ/m3)。高位發(fā)熱量：單位質(zhì)量（重量）的固體或液體燃料、單位體積的氣體燃料在特定的條件下完全燃燒所釋放的熱量，其中包括煙氣中水蒸汽凝結(jié)成水時放出的熱量。低位發(fā)熱量：單位質(zhì)量（重量）的固體或液體燃料、單位體積的氣體燃料在特定的條件下完全燃燒所釋放的熱量中扣除煙氣中水蒸汽凝結(jié)成水的汽化潛熱所得的熱量。所以相同基燃料的高、低位發(fā)熱量的差別是煙氣中水蒸氣吸收的汽化潛熱。當前31頁，總共90頁。二、燃料燃燒1、燃燒某種物質(zhì)與氧或含氧物質(zhì)急劇反應并放出大量熱與光的化學反應。燃料在進行燃燒反應時，一定同時出現(xiàn)吸熱和放熱，這種熱稱為反應熱或燃燒熱。燃燒反應的化合物稱為燃燒產(chǎn)物。燃燒的三個要素：可燃物足夠高的著火溫度充足氧氣或空氣燃料完全燃燒的四個條件：溫度條件——有足夠高的爐膛溫度空氣條件——供給足夠的空氣燃料與空氣的混合條件——燃料和空氣良好的接觸時間與空間條件——需要一定的時間和足夠的空間當前32頁，總共90頁。2、煤的燃燒

a.預熱干燥階段：加熱、析出水分，大量吸熱；

b.揮發(fā)分析出著火階段：CmHn、CO、H2等可燃氣體析出，少量吸熱；

c.焦炭燃燒階段：揮發(fā)份首先燃燒，造成高溫使碳著火燃燒，大量放熱；

d.燃盡階段：碳粒燃盡形成灰渣，少量放熱。3、液體燃料燃燒

a.油的霧化階段：油經(jīng)過燃燒器被霧化成細小的油滴噴人爐膛內(nèi)；

b.油滴蒸發(fā)和熱分解階段：爐膛內(nèi)的油滴，吸收爐膛內(nèi)的熱量，開始蒸發(fā)，隨著溫度升高不斷分解和擴散成油氣；

c.油氣與空氣的混合階段：油氣在爐膛內(nèi)遇到一、二次風被擾動，與空氣充分混合，形成可燃氣混合物；

d.混合氣著火和燃燒階段：混合物繼續(xù)吸熱，溫度升高，當達到油的著火溫度便開始著火燃燒直到結(jié)束。4、氣體燃料燃燒

a.與空氣混合階段：可燃氣體與空氣混合；

b.混合氣體燃燒階段：混合氣體達到可燃程度，遇明火進行燃燒。當前33頁，總共90頁。三、鍋爐典型燃燒方式1、層燃燃燒也稱層狀燃燒或火床燃燒。是通過人工或機械設備將燃料送到固定、移動的爐排上形成煤層，空氣從爐排下面送入，經(jīng)爐排的孔隙并穿過燃料層使燃料燃燒。

固體燃料

鏈條爐排和固定爐排。當前34頁，總共90頁。（1）鏈條爐排的燃燒鏈條爐排的燃燒過程

Ⅰ.燃料預熱干燥區(qū)段

Ⅱ.揮發(fā)分析出并燃燒區(qū)段

Ⅲ.焦炭燃燒區(qū)

Ⅳ.灰渣燃盡區(qū)段鏈條爐排上煤層燃燒階段的分布Ⅰ--燃料預熱干燥區(qū)段；Ⅱ--揮發(fā)分析出并燃燒區(qū)段；Ⅲ--a焦炭氧化區(qū)段；Ⅲ--b焦炭還原區(qū)段；Ⅳ--灰渣燃盡區(qū)段；

鏈條爐的燃燒特性“單面著火”——鏈條爐的單面著火給鏈條爐的煤種適應性帶來限制。當前35頁，總共90頁。（2）鏈條爐排的配風燃煤在鏈條爐排上沿爐排長度方向分區(qū)段燃燒，各區(qū)段燃燒時所需要的氧氣是不同的。如果爐排下供入的空氣不加以控制地送入，即采取統(tǒng)倉送風，那么爐排兩端供應的空氣過多，中部則相對不足；當鍋爐容量較大時，為了均勻配風，還需布置兩面進風。

acbd鏈條爐空氣分配情況

ab---統(tǒng)倉送風時進風量分配情況；

cd---燃燒所需空氣量；虛線---分區(qū)送風時進風量分配情況兩端少，中間多——分段送風，爐排下的風室分成4-6個小風室寬爐排采用雙側(cè)進風當前36頁，總共90頁。（3）二次風二次風是指不經(jīng)過燃料層，而從火床上方高速噴入爐膛的若干股強烈氣流。這些氣流，大部分是空氣，但也有少部分鍋爐采用蒸汽或煙氣作為二次風。作用可燃氣體與空氣的混合作用輔助著火作用調(diào)節(jié)風量的作用當前37頁，總共90頁。（4）爐拱

指突出于爐膛內(nèi)部，且墻面向下的那部分傾斜或水平的爐墻。前拱、中拱、后拱加強爐內(nèi)氣流的混合；合理組織爐內(nèi)的熱輻射和熱煙氣流動。當前38頁，總共90頁。（5）鏈條爐排鍋爐對煤質(zhì)要求

結(jié)焦性結(jié)焦性強，燃料表面板結(jié)成塊，增加床層阻力，空氣流通困難，影響煤的燃燒和燃盡；水分、灰分和灰熔點水分過高，使著火推遲，燃盡困難，排煙損失增大；水分過低，使飛灰和漏煤量增加，相應的q4損失也增大；灰分過高，使焦炭裹灰嚴重,不易燃盡；灰熔點低，易使熔渣阻塞通風孔，破壞燃燒過程。顆粒度分布顆粒度影響煤層通風的均勻性、漏煤量和煤的燃盡。

GB/T18342-2001《鏈條爐排鍋爐用煤技術條件》中規(guī)定：鏈條爐排鍋爐Ⅰ級用煤顆粒度為6～25mm，限下率小于30%；鏈條爐排鍋爐Ⅱ級用煤顆粒度小于50mm時，小于6mm的細煤粉含量不大于30%；顆粒度小于30mm時，小于3mm的細煤粉含量不大于30%。當前39頁，總共90頁。（6）鏈條爐排燃燒調(diào)整燃燒調(diào)整原則鏈條爐的燃燒調(diào)整是對給煤量和送風量進行必要的調(diào)整，以適應煤種和負荷的變化并獲得良好的燃燒工況，保證鍋爐燃燒的經(jīng)濟性及安全性。調(diào)整的手段主要有爐排速度、煤層厚度及各風室的風門開度等。爐排速度的調(diào)整爐排速度不但要與負荷相適應，還要與燃煤的著火特性有關。揮發(fā)分低的煤，不容易著火，因此，爐排速度應采用慢速，以保證著火。揮發(fā)分高的煤，爐排速度應采用快速，爐排速度過慢會使著火點過于靠前，以致燒壞煤閘門。當前40頁，總共90頁。煤層厚度調(diào)整

鏈條爐的煤層厚度主要根據(jù)燃料的種類、特性和顆粒度進行調(diào)整。煤層不宜太厚，否則將造成著火推遲，爐排的有效長度縮短，煤層阻力增大。煤層過薄，火床蓄熱量小，溫度也偏低，對燃燒及燃盡均不利。一般建議煤層厚度控制在60～160mm左右。

揮發(fā)分高又宜結(jié)渣的煙煤——采用薄煤層，可在60～120mm之間進行調(diào)整。不粘結(jié)的煙煤——煤層厚度一般控制在80～140mm之間，這樣爐排速度相應稍慢一些。揮發(fā)分少的貧煤和無煙煤——一般可在100～160mm之間調(diào)整，調(diào)整原則是“厚煤層，慢送煤”。高水分、高灰分的劣質(zhì)煤——應采用“厚煤層，慢送煤”的調(diào)整原則。當前41頁，總共90頁。配風的調(diào)整

a.分段送風

b.合理使用二次風負荷增大及細煤屑增多時，懸浮燃燒的煤粉增加，二次風量加大負荷降低時，由于爐膛溫度較低，二次風量應當減少甚至全部關閉

c.控制爐膛出口過剩空氣系數(shù)過?？諝庀禂?shù)過大會加大排煙熱損失q2，過小會加大化學和機械不完全燃燒熱損失q3、q4。當前42頁，總共90頁。2、室燃燃燒又稱懸浮燃燒，它沒有爐排，燃料懸浮在爐室空間燃燒。它不僅可燃用固體燃料，也可燃用液體或氣體燃料。固體燃料必需先制成粉末狀噴入爐內(nèi)方能進行燃燒。室燃爐當燃料噴入爐內(nèi)立即著火燃燒，燃燒及燒盡階段很難區(qū)分。粉狀、霧狀、氣態(tài)煤粉爐、燃油爐及燃氣爐。當前43頁，總共90頁。3、流化燃燒也稱沸騰燃燒。是指固體燃料顆粒在氣體作用下變成流化狀態(tài)燃燒的過程。固體顆粒流化床鍋爐特點

1）幾乎能適應各種不同品質(zhì)的煤

2）燃燒效率高

3）NOX低污染物排放

4）流化層內(nèi)埋管受熱面吸熱強烈

a）固定床b）鼓泡床c）湍流床d）循環(huán)床當前44頁，總共90頁。第三節(jié)鍋爐工質(zhì)一、水汽性質(zhì)1.水的性質(zhì)1）水是無色、無味、透明和無嗅的液體。純水是由氫和氧兩種元素化合而成的，其分子式是H2O。2）水有三態(tài)，隨著溫度的不同，水會呈現(xiàn)液態(tài)（水）、氣態(tài)（水蒸氣）和固態(tài)（冰）三種形態(tài)。它們之間能夠互相轉(zhuǎn)化。鍋爐中的水是通過加熱沸騰蒸發(fā)而形成蒸汽的。3)水的內(nèi)部向任何方向都有壓力,在同一深度,對各個方向的壓力都相等,深

度增加,壓力也增加。4）水的比熱容為4.19kJ/(kg·℃)，較其他液體大。即一定質(zhì)量的水當溫度升高時吸收的熱量，比其他液體在相同情況下所吸收的熱量多。5）水在一定溫度下，溫度越高，氣體的溶解度就越小，當水在0.02~0.025MPa

下加熱到沸點溫度時，水中的各種溶解氣體能分離出來。當前45頁，總共90頁。2.水蒸汽的性質(zhì)水由液態(tài)轉(zhuǎn)化為汽態(tài)的過程稱為汽化。汽化是通過蒸發(fā)或沸騰兩種方法進行的。蒸發(fā)是水在自由表面上緩慢地汽化，在任何溫度下都在持續(xù)進行。沸騰是水在表面和內(nèi)部同時進行劇烈地汽化，只有當溫度達到沸點溫度時才會進行。飽和溫度（沸點）：在一定的壓力下，水被加熱，溫度逐漸升高，當達到該壓力下水開始沸騰時的溫度。

飽和溫度狀態(tài)下的水稱為飽和水。

1kg的水由0℃加熱至飽和溫度，所吸收的熱量稱為水的液體熱。水達到飽和溫度后，繼續(xù)加熱，水便開始汽化，水溫不再升高，所加入的熱量使部分水轉(zhuǎn)化為蒸汽，所生成蒸汽的溫度仍維持飽和溫度，該蒸汽叫飽和蒸汽。使lkg飽和水完全汽化為飽和蒸汽所需的熱量稱為汽化潛熱。

飽和蒸汽中會帶有少量的水份，是蒸汽和水的混合物，一般稱為濕蒸汽。飽和蒸汽中含水份的重量百分數(shù)稱為濕度，

在等壓下繼續(xù)加熱飽和蒸汽，蒸汽溫度便會逐漸升高，這種溫度高于飽和溫度的蒸汽叫過熱蒸汽。當前46頁，總共90頁。3.水的定壓加熱與汽化

三個階段：液體加熱階段、汽化階段、過熱階段。

五種狀態(tài)：未飽和水、飽和水、濕飽和蒸汽、干飽和蒸汽、過熱蒸汽。定壓下的水蒸汽產(chǎn)生過程當前47頁，總共90頁。4.水的臨界參數(shù)水的飽和壓力與飽和溫度是單值函數(shù)關系。隨著壓力增高，與之相對應的飽和溫度也升高，不同飽和壓力下的汽化潛熱也是不同的。隨著壓力的增高，汽化潛熱逐漸減少。當壓力達到22.12MPa（稱為臨界壓力）時，汽化潛熱為零，水的汽化階段縮為一點。此時的溫度374.15℃

則稱為臨界溫度。在臨界壓力以上，水和汽的差別消失。水的臨界參數(shù)壓力：22.12MPa

溫度：374.15℃

焓：2095.2kJ/kg

熵：4.4237kJ/(kg·K)

比容：0.003147m3/kg

汽化潛熱：0當前48頁，總共90頁。二、有機熱載體是一種有機化合物，通常呈油狀液體，因用作傳熱介質(zhì)，故也稱導熱油，也叫熱媒油。1、礦物油型導熱油是以石油高溫裂解過程或催化過程生產(chǎn)的餾分油產(chǎn)品作為基礎油,經(jīng)過深度加工,加入清凈分散劑和抗氧劑等添加劑精制而成。礦物油型導熱油原料來源比較豐富,價格便宜,制造工藝簡單,無毒無味,常溫下不易氧化,使用溫度可達液相340℃。2、合成油型導熱油是以化工和石油化工產(chǎn)品為原料,基體油為一種以上,經(jīng)有機合成工藝制得。這類產(chǎn)品加工復雜,成本較高,使用溫度較高,熱穩(wěn)定性也較好。

導熱油具有較高的沸點,可以在很低的飽和壓力下被加熱到較高的工作溫度,達到液相340℃或氣相400℃,并有較好的熱穩(wěn)定性,一般不腐蝕金屬設備,黏度不大,泵輸送性能好,已被廣泛用于作為傳遞熱量的中間媒介。當前49頁，總共90頁。三、鍋爐水循環(huán)

鍋筒、下降管、下集箱及水冷壁管組成了一個循環(huán)回路,水在循環(huán)回路里連續(xù)不斷地流動，稱為鍋爐水循環(huán)。

蒸汽鍋爐水循環(huán)當前50頁，總共90頁。1、自然循環(huán)鍋爐

鍋爐具有鍋筒，利用下降管和上升管中工質(zhì)密度差產(chǎn)生工質(zhì)循環(huán)，只能在臨界壓力以下應用。

特點：1、隨著鍋爐容量增大、壓力增大，使密度差減小，則水循環(huán)的動力壓頭減小，到一定時，必須放棄自然保護循環(huán)而采用強制循環(huán)；2、鍋筒質(zhì)量大，金屬耗量多，運輸、安裝比較困難；3、由于鍋筒壁較厚而產(chǎn)生較大的筒壁溫差，限制了鍋爐的起停速度；4、鍋筒的蓄熱和蓄水能力較大，自動調(diào)節(jié)要求低；5、給水帶入的鹽分可通過排污除掉，對水處理的要求也較低。當前51頁，總共90頁。2、強制循環(huán)鍋爐

也稱輔助循環(huán)鍋爐。具有鍋筒和循環(huán)泵，利用循環(huán)回路中的工質(zhì)密度差和循環(huán)泵壓頭建立工質(zhì)循環(huán)。只能在臨界壓力以下應用。當前52頁，總共90頁。

直流鍋爐1—省煤器；2—螺旋水冷壁；3—垂直水冷壁；4—屏式過熱器；5—汽水分離器；6—末級過熱器；7—一級過熱器3、直流鍋爐

無鍋筒，依靠給水泵壓力，使給水順序通過省煤器、蒸發(fā)受熱面(水冷壁)等,全部變?yōu)檎魵獾腻仩t。適用于高壓、超高壓、亞臨界壓力、超臨界壓力鍋爐。

特點：

1、循環(huán)倍率為1.0；

2、蒸發(fā)受熱面的布置比較自由。適用于各種壓力；

3、給水品質(zhì)（無鍋筒排污）及自動調(diào)節(jié)要求高；

4、蒸發(fā)受熱面阻力比較大，給水泵耗電大。當前53頁，總共90頁。4、復合循環(huán)鍋爐

具有再循環(huán)泵，鍋爐負荷低時按再循環(huán)方式運行，負荷高時按直流方式運行?？蓱糜趤喤R界壓力和超臨界壓力。特點：解決了直流鍋爐低負荷運行時，水冷壁中因工質(zhì)流量降低導致管子冷卻不足和水動力不穩(wěn)定的問題。當前54頁，總共90頁。第四節(jié)傳熱學基礎

傳熱是指熱量從一個物體傳到另一個物體，或從物體的這一部分傳到另一部分的過程。一、熱傳導直接接觸的兩個物體，或同一物體相鄰兩部分間所發(fā)生的熱傳遞現(xiàn)象叫熱傳導，簡稱導熱。

式中Q——熱流量,kJ/h——導熱系數(shù)kJ/(m·

h·

℃)F——傳熱面面積,m2;tb1、tb2——導熱體兩側(cè)的溫度,℃；

——導熱體的厚度,m；

一般說來，氣體的導熱系數(shù)最小，液體次之，金屬材料最大。非金屬材料則視用途不同而在較大的范圍內(nèi)變動，如建筑材料和隔熱材料的導熱系數(shù)就很小，水垢尤其是灰垢等的更小。當前55頁，總共90頁。二、熱對流依靠液體或氣體本身的流動來傳遞熱量的過程叫作對流傳熱。鍋爐受熱面外側(cè)受到流動煙氣的沖刷使熱量從煙氣傳遞到受熱面外側(cè)，及鍋爐內(nèi)側(cè)水(或蒸汽)的流動使熱量從內(nèi)壁傳遞給水（或蒸汽）的過程都屬于對流傳熱。

Q=α·

Δt·

F

式中Q——對流傳熱量，kJ/h；

α——對流傳熱系數(shù),kJ/(m2·h·℃)；

Δt——流體和固體壁面間的溫度差,℃；

F——傳熱面積,m2。當前56頁，總共90頁。三、熱輻射由熱物體本身直接向周圍發(fā)射熱量的過程叫熱輻射，簡稱輻射。任何物體只要溫度高于絕對零度，就能不斷地以電磁波的形式向四面八方發(fā)射能量，這就是熱輻射的實質(zhì)。與此同時，物體又能不斷地吸收其他物體發(fā)出的部分輻射能，從而實現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)移，稱輻射換熱。

斯蒂芬-玻爾茲曼定律q——物體輻射力，kJ/m2·

h；C——輻射系數(shù)，kJ/m2·

h·

K4；T——輻射物體的絕對溫度，K。式中當前57頁，總共90頁。第五節(jié)鍋爐結(jié)構(gòu)一、鍋爐本體當前58頁，總共90頁。1、鍋筒鍋筒的作用是匯集、貯存、凈化蒸汽和補充給水。熱水鍋爐鍋筒內(nèi)全部盛裝的是熱水，而蒸汽鍋爐鍋筒盛裝的是熱水和蒸汽。單鍋筒的蒸汽鍋爐，鍋筒下部全是熱水，鍋筒上部為蒸汽空間；雙鍋筒的蒸汽鍋爐，下鍋筒全是熱水，上鍋筒下部為熱水，上部為蒸汽空間。當前59頁，總共90頁。2、水冷壁管水冷壁管是布置在爐膛四周的、管內(nèi)流動介質(zhì)一般為水或汽水兩相混合物的受熱面。管內(nèi)工質(zhì)一般向上流動，因而水冷壁也稱上升管。其主要作用是吸收爐膛內(nèi)的輻射熱，同時可以減少熔渣和高溫煙氣對爐墻的沖刷，降低爐墻溫度。當前60頁，總共90頁。3、對流管束對流管束是鍋爐的對流受熱面，布置在上、下鍋筒之間的密集管束。管束與鍋筒可以是脹接，也可以是焊接。管內(nèi)的水及汽水混合物自然循環(huán)流動，受熱強的管子為上升管，受熱弱的管子為下降管。大多數(shù)水管鍋爐在爐膛以外的區(qū)域布置對流管束，以保證足夠的受熱面，吸收高溫煙氣的熱量。（a）順排；（b）錯排當前61頁，總共90頁。4、煙管、火管煙管是指煙氣在管內(nèi)流動的受熱面,是鍋爐的對流受熱面，吸收高溫煙氣的熱量。5、下降管下降管的作用是把鍋筒里的水輸送到下集箱，使受熱面管子有足夠的循環(huán)水量，以保證可靠的運行。下降管必須采取絕熱措施。6、集箱集箱的作用是匯集、分配鍋水，保證各受熱面管子可靠的供水或匯集各管子的水或汽水混合物。當前62頁，總共90頁。7、過熱器與再熱器過熱器的作用：將飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽，增加蒸汽的做功能力。再熱器的作用：將汽輪機高壓缸的排汽再一次加熱，使其溫度與過熱蒸汽相近，然后再送到中、低壓缸做功。

過熱器、再熱器一般布置在高溫煙道，管外煙氣及管內(nèi)工質(zhì)溫度高、蒸汽的換熱系數(shù)小，冷卻能力差，其壁溫是鍋爐受熱面中最高的。易發(fā)生管壁超溫、管間工質(zhì)熱偏差及高溫腐蝕。

立式蒸汽過熱器1--鍋筒；2--進口集箱；3--蛇形管；4--中間集箱；5--出口集箱；6--夾緊箍；臥式過熱器當前63頁，總共90頁。

8、省煤器省煤器是布置在鍋爐尾部煙道內(nèi)的對流受熱面。作用是吸收低溫煙氣中的熱量，提高鍋爐給水溫度，降低排煙溫度，從而提高鍋爐熱效率，節(jié)省燃料。分為鑄鐵省煤器和鋼管省煤器兩種。

鑄鐵省煤器

鋼管省煤器1-集箱；2-蛇形管；3-空心支持梁；4-支架當前64頁，總共90頁。

9、空氣預熱器提高送風溫度，有利于燃料著火和提高爐膛溫度，強化燃燒，減少化學和機械不完全燃燒損失；降低排煙溫度，同時也使煙氣余熱得到充分利用，減少了排煙熱損失。

管式、板式和回轉(zhuǎn)式。

管式空氣預熱器圖1-管子；2-上管板；3-膨脹節(jié)；4-空氣連通罩；

5-中間管板；6-下管板；7-構(gòu)架；8-框架；當前65頁，總共90頁。

二、燃燒設備能夠?qū)⑷剂显跔t膛內(nèi)充分燃燒，最大限度地釋放出燃料的熱量，供鍋爐受熱面充分吸收。

燃燒設備性能要求

a.能夠保證燃料良好燃燒的性能；

b.能夠根據(jù)鍋爐負荷變化對燃燒進行調(diào)節(jié)的性能；

c.能夠方便司爐操作和減輕司爐勞動強度；

d.應具有金屬消耗量低，在運行中耗能低；

e.能夠在運行中起到消煙除塵作用。當前66頁，總共90頁。1、固定爐排

固定爐排通常由條狀爐條組成，用普通鑄鐵或耐熱鑄鐵制成。特點著火條件優(yōu)越；燃燒時間充足；煤種適用性強;

燃燒呈周期性的變化、冒黑煙；勞動強度大；適用于小容量鍋爐。

當前67頁，總共90頁。2、雙層爐排

爐排在爐膛內(nèi)布置上、下兩層。上層爐排一般由直徑51～76mm的鋼管組成水冷爐排，管子間隙約25mm。爐排前低后高與水平傾斜10°～

15°。特點燃燒充分，q4比固定爐排低；利于結(jié)焦性的煤；飛灰含量低；著火條件較差；著火和燃燒過程緩慢；煤種適應范圍較窄。當前68頁，總共90頁。3、鏈條爐排鏈帶式、橫梁式、鱗片式。當前69頁，總共90頁。4、往復爐排由固定爐排片、活動爐排片、傳動機構(gòu)和往復機構(gòu)等部分組成。特點

金屬耗量低;

適用劣質(zhì)煤；爐排著火性能好，燃燒效率高；漏煤量大；各風室之間易串風；爐排片的使用壽命低。

當前70頁，總共90頁。布風裝置結(jié)構(gòu)5、流化床

由風道、風室和布風板所組成。布風板則包括花板、風帽和隔熱層。鼓風機通過風道將空氣送入風室，風室起著穩(wěn)壓和預分流的作用，把空氣均勻地送入風帽，然后空氣從風帽小孔噴出。特點熱效率高，與煤粉相近，煤種適應性廣；

SOX、NOX排放量??；