锅炉原理

第二章燃料

§2-1锅炉用燃料

1． 电厂是消耗燃料的大户，越发达的国家电厂消耗的燃料越多。

2． 三种状态的燃料：固体、液体、气体。我国煤是主要燃料，占总燃料发热量的90%，其他的燃料很少。石

油不到10%，天然气不到10%（石油和天然气之和为10%左右）。而美国的石油和天然气之和高达50%，比我国的条件好。

3． 我国电站锅炉利用燃料的原则：电站锅炉尽量利用比较差的燃料，把好燃料让给其他的部门，因为电站对

燃料的燃烧研究最好。

4． 我们这个锅炉原理课程介绍的是燃煤锅炉。

§2-2煤的成分

一．元素分析和工业分析

元素分析定义：元素分析一般指分析燃料中的碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五种元素。这个方法、这个结果叫元素分析。

1．为什么要用元素分析：现有的分析方法中不能直接分析煤中有机物的各种化合物，很多物质在分析的过程中分解。所以一般用煤的元素分析表示煤的有机物特性。

2．为什么不是完全彻底的元素分析？有一些化合物在煤的燃烧前后没有改变，就是他们不参与燃烧。分析他们的元素组成对于锅炉燃烧没用。这里指的就是煤的水分和煤的灰分。

3．元素分析成分：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、灰分、水分。

4．元素分析方法的简单介绍。有这个方面的国家标准，可以查阅。简单说来就是把煤制成煤样（磨成煤粉），在炉子里加热。先失去的是水分。紧接着燃烧煤粉。分析燃烧产物可以知道煤粉的元素分析成分。最后剩下的是灰分。

5．为什么在定义中只有碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五种成分。因为这个五种成分和燃烧有关。其余的灰分和水分和燃烧无关（不参与燃烧）。但是灰分和水分是煤里面都有的，也占一定的百分比，因此元素分析成分包括七种成分。

工业分析的定义：分析煤粉中的灰分、水分、挥发分和固定碳的分析。

1．为什么发电厂要用煤的工业分析。元素分析比较复杂，一般发电厂不能做。而煤又要进行快速分析，

以指导运行。所以用比较简单的工业分析。

2．工业分析成分：灰分、水分、挥发分和固定碳。

3．工业分析简单介绍：和元素分析近似，也借助于燃烧。把煤样加热，先失去水分，然后隔绝空气继续

加热，再失去的是挥发分。剩下的是焦碳（固定碳和灰分之和）。把焦碳燃烧，失去的是固定碳，余下的是灰分。

4．发电厂每天都要对煤进行工业分析，让运行人员掌握煤种的变化情况，有利于锅炉运行。 二．煤的成分 常将各个成分用百分比表示。

1．碳 是煤的各个成分中含量最多的元素，有的高达90%，最少也有50%。是煤的发热量的主要来源。

其中一部分与其他元素化合，其余是单质状态，称为固定碳。固定碳多了不容易着火。所以含碳多的煤不好着火。

2．氢 大部分含量在3～6%的范围内。一部分和氧结合成水；另一部分在有机物中，我们在元素分析中

的氢就是这一部分。在加热的时候形成氢气或各种碳氢化合物，容易着火和燃烧。氢的发热量很高。

3．氧 一部分和氢化合成水，不能燃烧；另一部分和碳化合成碳氢化合物，可以燃烧。含量差距很大，

最高达40%。随着煤化程度的提高，含量降低。

4．氮 煤中的氮的含量不多，只有0.5～2.0%。在燃烧的时候有很少一部分与氧化合成氧化氮（NOx）。

5．硫 煤中的硫有三种形态存在：有机硫、黄铁矿硫（FeS2）和硫酸盐硫（CaSO4、MgSO4、FeSO4等）。

一般来说，硫酸盐是灰分，不参与燃烧。

6．水分 把煤样在102～105℃条件下干燥带恒重，失去的就是水分。一般地质年代增加，水分减少。还

和运输、贮藏的方法有关。两个概念：内在水分（固有水分、分析水分）和外在水分（外部水分）。长期放在阴

凉的地方，使水分的逸出和水分的吸收平衡时的水分叫内在水分。用自然干燥法失去的水分为外在水分。两部分之和叫全水分。

7．灰分 把煤样加热到800±25℃，灼烧二小时，余下的就是灰分。最少为10%，最多可以达到50%以

上。灰分由多种元素组成，和开采方法、运输、贮存方法有关。

三．煤中某些成分对锅炉工作的影响

1．硫分 与氧气作用有一部分形成SO3，进而形成硫酸，腐蚀尾部受热面；在炉膛里形成H2S对水冷壁

产生高温腐蚀；形成的SO2对环境造成危害；硫化铁很硬，造成严重的磨损。

2．灰分 挡住氧气和可燃成分接触，影响着火；造成结渣、积灰、磨损；污染大气环境。 3．水分 影响煤粉着火（使着火困难）；降低炉膛温度，增大未完全燃烧损失；排入大气，增加排烟损失；

增加烟气体积，使吸风机电耗增加；增加烟气的水蒸气分额，增加烟气的腐蚀；原煤水分多，制粉系统工作困难；磨煤机出力下降；原煤仓容易堵塞、给煤机粘结等。

4．挥发分 定义：在隔绝空气的条件下加热850±20℃，使得煤粉中的有机物分解而析出，称为挥发分。

主要成分：各种碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢等可燃气体；少量的氧气、二氧化碳、氮气等不可燃气体。释放挥发分的温度：煤化程度比较低的煤，<200℃；煤化程度比较高的煤，400℃左右。挥发分的含量：无烟煤2～10%；褐煤37～60%；挥发分多着火容易；挥发分少着火困难。对着火温度的影响：褐煤370℃；无烟煤700℃。 四．成分基准及其换算

1． 受到基（以前的应用基） 脚标符号是ar 2． 空气干燥基（以前的分析基） 脚标符号ad 3． 干燥基（以前的干燥基） 脚标符号d

4． 干燥无灰基（以前的可燃基） 脚标符号adf 5． 换算方法

（1） 以干燥基（还有干燥无灰基）为基础写出分式的分子和分母。 （2） 分析变化的大和小，确定分子和分母。

§2-3燃料的某些特性 一．发热量

1． 发热量的定义：单位质量或容积的燃料完全燃烧时所放出的热量。 2． 发热量分高位发热量和低位发热量，两者的区别是燃烧产物中全部水分凝结成水放出的汽化潜热。高位发热量包括；低位发热量不包括，因而高位发热量数值大一些。低位发热量在热平衡中应用（我国），因为排烟温度比较高（110～160℃），烟气中的水蒸气通常不会凝结成水。两者的换算公式为（2-5）。

3． 一般的发热量用氧弹测热仪的测量数据，如果没有测量数据，可以用下面的公式

arQg4.19(81Car300Har26Sar26Oar) （2-6）

在应用这个高位发热量公式的时候，还要通过换算关系把数值换算成低位发热量的数据。这是一个经验公式，不是准确的公式，误差不大。

4．煤的元素分析成分有各种基准基，所以发热量也有各个基准基的发热量，换算公式在P12～P13。

5．折算成分：用相对值来反映这个成分对锅炉工作的影响，就是所谓的折算成分。就是对应4190kJ/kg发热量的成分。有折算水分、折算灰分和折算硫分三种，计算公式在P13。

6． 为了计算发电厂的煤耗，规定低位发热量为29310kJ/kg的煤为标准煤。 二．灰的性质 主要指煤的熔化性和烧结性，熔化性影响炉内的运行工况；烧结性影响在对流受热面的积灰性能。

1． 四种温度指标

（1） 变形温度t1 灰锥变圆或开始倾斜的温度；

（2） 软化温度t2 锥顶弯至锥底或萎缩成球形的温度； （3） 熔化温度t3 灰锥呈液体状态能沿平面流动。 （4） 成为液体温度t4 这个是加上去的，真正成为液体必须符合一定条件，就是符合牛顿内摩擦定律，

比熔化温度要高。

2．灰分的熔化性和成分有关。含碱性氧化物（他们的熔点比较低）多，熔点就低；含酸性氧化物（他们的熔点比较高）多，熔点就高。含铁（碱性氧化物）量增加灰熔点下降。

3．t2>1350℃炉内结渣的可能性不大，为了避免结渣炉膛出口烟气温度要留出50～100℃的余量。

4．灰分的烧结性指灰分在高温对流受热面生成高温烧结性积灰的能力。烧结性和熔化性没有直接的关系，但是和灰分的成分有关。碱性物质含量多，烧结性越强。

§2-4煤的分类

一．煤的分类方法 可以按照很多指标进行分类，分完大类再细分。

1． 通常把煤分成三个阶段：褐煤、烟煤和无烟煤。

2． 在无烟煤中根据挥发分的多少，分为1号（6.5～10%）、2号(3.5～6.5%)和3号(<3.5%)。

3． 在烟煤中根据挥发分和粘结指数分类。分为贫煤、瘦煤、焦煤、亚焦煤、弱焦煤、不粘煤、肥煤、肥气煤、气煤和长焰煤。具体见P15。

4． 褐煤用目视透光率来表征年轻煤的煤化程度的比较好的指标。 二．几种主要动力煤的特点

1． 无烟煤有光泽、机械强度高、焦结性差、含碳高、发热量高、难点燃、燃尽困难。 2． 贫煤是变质程度最高的烟煤、介于无烟煤和烟煤之间、挥发分少、燃烧接近无烟煤。 3． 烟煤挥发分多、水分和灰分少、发热量高容易着火和燃尽。 4． 褐煤外表呈褐色，似木质、挥发分高、好着火、发热量低。

*5 在两种煤的分界处，有的烟煤的挥发分比有的贫煤低，但是是烟煤。同时有的贫煤挥发分比有的烟煤高，但是是贫煤。这是因为这个贫煤的着火性质（着火和燃尽）是贫煤的，这个烟煤的着火性质（着火和燃尽）是烟煤的。

§2-5和§2-6同学们自己看。

《锅炉原理》备课笔记3

第三章燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡

§3-1燃烧所需空气量和过量空气系数

1．理论空气量定义：1kg受到基燃料完全燃烧而又没有剩余氧存在，此时所需的空气量称为理论空气量。 2．标准状态0℃、一个物理大气压。在标准状态下，1kmol气体的容积为22.41Nm3。 3．1kg固体或液体燃料完全燃烧所需的理论空气量为：

V00.08(Car0.375Sar)0.265Har0.0333Oar （3-1）

4．过量空气系数的定义：实际供给的空气量与理论空气量的比值。

5．最佳过量空气系数的定义：不完全燃烧热损失最小，燃烧效率最高的过量空气系数。

6．漏风系数的定义：漏入的空气量与理论空气量的比值。排烟的过量空气系数等于炉膛出口的过量空气系数加上烟道漏风系数之和。

7．漏风的害处，炉膛漏风使得炉膛温度降低，增加机械未完全燃烧损失、增加烟气流量；烟道漏风，影响受热面的传热、排烟温度升高（具体要看什么地方漏风：离炉膛出口近的地方漏风往往使得排烟温度升高；远离炉膛出口的地方漏风使得排烟温度降低）；排烟温度升高和排烟体积增大都增加排烟损失，增加风机电耗。

§3-2燃烧产物（烟气量）的计算 一．理论烟气容积

1．理论烟气容积的定义：如果燃烧时供给的是理论空气量（即1），而且又达到完全燃烧，这时烟气所具有的容积称为理论烟气容积。

2．理论烟气容积的成分：二氧化碳CO2、二氧化硫SO2、氮气N2、水蒸气H2O。

（1）二氧化碳CO2容积：VCO21.866Car/100 （3-5） （2）二氧化硫SO2容积：VSO20.7Sar/100 (3-6)

VRO2Car0.375Sar1.866 (3-7)

10000ar(3)理论氮气容积：VN0.79V0.8N/100 （3-8） 20arar0（4）理论水蒸气容积：VH （3-10） 11.1H/1001.24W/1000.0161VO20000（5）理论烟气容积：Vy0VRO2VNVVVH2OGYH2O （3-11） 200（6）理论干烟气容积：VGYVRO2VN2

二．实际烟气容积 实际烟气容积比理论烟气容积多过量空气中的氧气、氮气和水蒸气。公式除了下面的公式以外还有公式，见P23。

1．过量空气中氧气的容积：VO20.21(1)V0 （3-14）

002．过量空气中氮气的容积：VN2VN （3-15） 0.79(1)V2003．过量空气中的水蒸气容积：VH2OVH （3-16） 0.0161(1)VO24．实际烟气容积：VYVY(1)V0.0161(1)V （3-17）

5．还有按照重量计算的实际烟气容积的公式；二氧化碳、二氧化硫、水蒸气份额以及灰粒浓度的公式，在P24。进行锅炉热力计算的时候需要。

§3-3烟气分析（不完全燃烧情况的公式或者说实际的公式）

1． 奥氏分析仪用的是吸收的方法，见P25。 2． 干烟气容积的公式，见（3-33）。

§3-4不完全燃烧方程式（烟气中一氧化碳含量计算）

1．不完全燃烧的时候烟气中的成分：二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、氧气、氮气和水蒸气（只考虑一氧化碳）。

000OarH0.038Nar82．不完全燃烧方程式：2.37 （3-40） arC0.375Sarar3．是燃料特性系数，见上式。 4．完全燃烧方程式：RO221O2max21O2 （3-43） RO210105．由于烟气中或多或少含有氧气和一氧化碳，所以三原子气体的含量不可能达到它的最大值。

§3-5锅炉运行状态下过量空气系数的确定

maxRO2211．过量空气系数的计算公式： （3-51） 21O2RO22．由于后一个公式涉及到燃料成分，因而准确性比较差。

3． 现在应用的氧化锆氧量表（不错的）准确性不是很好。要精确（1）购买进口仪表，价格是国产仪表的5～10倍。（2）每半年要校正一次，价格几千元。

§3-6空气和燃烧产物的焓的计算

1．理论空气和烟气的焓的定义：每公斤固体或液体燃料燃烧所需理论空气量和生成的烟气量在等压（通常为大气压力）下从0℃加热到θ℃所需的热量。

2．理论空气和烟气的焓不是1kg物质的焓，而是1kg燃料燃烧所需要的那么多理论空气量和生成的那么多烟气量的焓。

3． 从定义来看，计算理论空气和烟气的焓的时候是等压过程。

04．计算空气和燃烧产物的焓的公式：IkV0(c)k （3-52）

5。随着温度的升高，气体的定压比热是增大的。因此要通过查表来查出气体的定压比热，然后代入计算公

式。

6。在燃料含灰量很少的情况下，可以忽略飞灰的热焓。

《锅炉原理》备课笔记3-2

§3-7锅炉机组的热平衡计算

1． 锅炉机组的热平衡是输入锅炉机组的热量与锅炉机组输出热量之间的平衡。 2． 锅炉机组的输入热量主要是燃料燃烧放出的热量。锅炉机组输出的热量是锅炉有效利用热量和锅炉机组的各项热损失。

3． 热平衡式：QrQ1Q2Q3Q4Q5Q6 （3-57） 4． 用百分比来表示的热平衡式：100q1q2q3q4q5q6 （3-58） 5． 锅炉效率：glq1一．输入热量Qr

1．输入热量包括几部分：燃料的低位发热量、燃料的物理显热、外来热量加热空气的热量、蒸汽雾化燃料油的热量。

ar2．输入热量的计算公式：QrQdirQwrQwh (3-60)

Q1100100(q2q3q4q5q6) （3-59） Qr3.为什么要用低位发热量，因为排烟温度一般不低于110～120℃，烟气中的水蒸气不会凝结，所以用低位发热量。

4．燃料的物理显热的计算公式：ircrtr （3-61） 5．上式中比热另有计算公式。对于燃煤锅炉只有燃料水分很大的时候才计算。

6． 雾化燃料油热量的公式，只有锅炉低负荷运行，必须要煤油混烧的情况才计算。 7． 用外来蒸汽加热空气指的是在使用暖风器等前置式空气预热器的锅炉机组。 二．机械未完全燃烧热损失Q4

1．机械未完全燃烧热损失Q4指的是未燃尽的颗粒被烟气带出炉膛和排入冷灰斗而不能被燃烧利用。 2．灰平衡：进入炉膛燃料中的总灰量应当等于飞灰和灰渣中的灰量之和。

100Cfh100ChzAarGfh()Ghz() （3-68） 3．灰平衡式：B1001001004．解释公式中各个参数的意义。

5．一般飞灰系数在90%左右；其余是灰渣系数。

6．飞灰含碳量和灰渣含碳量指的是简单的重量比。同样还有漏煤系数和烟道灰系数。但是主要的是飞灰系数和灰渣系数两个。

7． 飞灰含碳、灰渣含碳和烟道灰含碳应当是纯碳；漏煤应当是原煤。

8． 机械未完全燃烧热损失Q4的计算公式：

CfhCyhChzClm327Aarq4(fhhzlmyh)100

Qr100Cfh100Chz100Clm100Cyh这个公式是比较复杂的，其中主要是括号中的前两项，煤粉锅炉没有漏煤，烟道灰分很少。

9．机械未完全燃烧热损失是锅炉的主要损失之一，除了排烟热损失以外，就是机械未完全燃烧热损失数量大了。对于煤粉炉通常为0.5～5%；对于链条炉为7～15%；对于燃用气体与液体燃料的锅炉为0。

10．影响因素：主要是燃煤性质，挥发分的多少、灰分多少、煤粉粒度。还有运行因素，例如热风温度、过量空气系数。至于设备因素主要是燃烧器、配风工况、炉膛结构等等。 三．化学未完全燃烧热损失Q3

1． 造成化学未完全燃烧热损失的成分依次是：一氧化碳、氢气、甲烷。一般在燃用固体燃料的时候只有一氧化碳。

2． 可以在烟气分析的基础上计算化学未完全燃烧热损失的数值。 3． 计算化学未完全燃烧热损失的公式：

Q3VGY(126.4CO108H2358.2CH4)(1q4) （3-77） 1004． 化学未完全燃烧热损失的数值一般不超过0.5%；层燃炉可以达到1～3%。 5． 影响因素和机械未完全燃烧热损失相同。 四．排烟热损失Q2

1． 排烟热损失的计算公式：q2[IPYPYV(ct)lk](10q4)/Qr （3-79） 1002． 排烟热损失是锅炉热损失中最大的一个，一般为5～12%。排烟温度变化15℃，排烟热损失变化1%。 3． 排烟热损失的影响因素：排烟温度和排烟体积。

4． 最佳过量空气系数的定义：使q2+q3+q4之和最小的过量空气虚数。 五．散热热损失Q5

1． 定义：通过锅炉表面向周围散失热量叫散热损失。

2． 散热曲线 以前我们用苏联曲线；现在用西安热工院曲线，其拟和方程如下：

E0.379632这个是锅炉额定容量时的拟和方程。这个公式的准确性很好，没有什么误差。 q55.861841DEDE3．运行工况下的散热热损失公式：q5q （3-81）

DE．保热系数的定义：表示锅炉各个部分中烟气放出的热量有多少被受热面吸收。 5．保热系数的实质和计算公式：1q5 （3-83）

glq5六．其他热损失Q6

1． 其他热损失Q6是指灰渣带走（从炉膛排渣口排出时）的物理热损失和冷却热损失。 2． 其他热损失的计算公式见P40的（3-84）。冷却热损失公式（3-85）。 七．锅炉机组热效率和燃料消耗量

1．锅炉机组的有效利用热：

Q1Dgr(igrigs)Dzr(izrizr)Dpw(iigs)B （3-87）

2．锅炉机组热效率公式见（3-88）。

3． 锅炉机组的燃料消耗量见（3-）。 4． 计算燃料消耗量：BjB(1q4)考虑了q4的修正。 （3-90） 100

§3-8锅炉机组热平衡试验

1． 正平衡方法 定义见P42；直接求锅炉机组的有效利用热。

2． 反平衡方法 定义见P42；求各项热损失，再求锅炉机组效率。 3． 平衡方法的好处（1）准确，因为工质流量的测量不太准确；（2）可以求出各项热损失，有利于改进锅炉。（3）正平衡要求锅炉机组在比较长的时间内参数不变太难了。

《锅炉原理》备课笔记4

第四章煤粉制备

§4-1煤粉的性质 一．煤粉细度

1．煤粉的细度公式：Rxa100% （4-1） ab2．煤粉细度用两个筛子测量，R90和R200，通常无烟煤和烟煤用R90的90号筛子；褐煤用R200的200号筛子。要求的煤粉细度对于无烟煤和烟煤为R9040.5nVdaf。

3．煤粉细度高机械未完全燃烧热损失小，但是制粉系统要多消耗电能。 4．煤粉经济细度指磨煤电耗和机械未完全燃烧热损失之和最小的煤粉细度。 二．煤粉的颗粒组成特性

1． Rosin-Rammler方程：Rx100ebx。

2． 两个系数：b是细度系数，取决于对细度要求； n是均匀性指数，取决于制粉设备，钢球磨煤机的均匀性指数；中速磨煤机的均匀性指数最大。

n3． 均匀性指数对燃烧的影响，均匀性指数越大，煤粉颗粒越均匀，就是颗粒特别大的煤粉颗粒越少，因此机械未完全燃烧热损失越少，提高了燃烧的经济性。

4． 判断均匀性指数的大小，要看在两次筛分之间煤粉被研磨的次数，研磨的次数越少，均匀性指数越大。因而中速磨煤机磨出的煤粉均匀性最大。 三．煤粉的水分

1．煤粉的水分达到多少才算是合格的煤粉？对于烟煤和褐煤（风扇磨磨制）的煤粉达到：

0.5WadWMFWad。对于无烟煤和贫煤的煤粉要达到WmfWad。

2．水分影响什么？水分影响制粉系统的工作（降低水分、在煤粉仓里的贮存），影响着火，因而也影响燃尽。 四．煤粉的爆炸性

1．影响煤粉的爆炸性的因素：煤粉的挥发分、煤粉细度、气粉混合物的温度、在气粉混合物中煤粉的浓度、氧气的浓度。

2．可以控制的因素：只有一个气粉混合物的温度。其他都是不能选择和改变的。

3．制粉系统爆炸的危害：当制粉系统满足爆炸的条件，又有明火点燃的时候，会产生强烈的爆炸，有的把防爆门打破、细粉分离器炸掉。

§4-2煤的可磨性系数

1．可磨性系数的定义：将质量相等的标准燃料和试验燃料由相同的初始粒度磨成细度相同的煤粉的时候，消耗的能量的比值。

2．标准燃料是一种很难磨制的燃料。 3．可磨性系数的测定方法

（1） 苏联的全苏热工所（ВТИ）方法用的是瓷制的球磨机。公式为（4-16）。 （2） 欧美国家的方法（哈德格罗夫方法）用的是微型中速磨煤机。 4．两个方法的换算关系的公式是（4-18）式。

5．用测量方法磨制的煤粉因为没有筛分，所以其中有很多过细的煤粉。

§4-3磨煤机 可以分三种磨煤机：低速磨、中速磨和高速磨。 一．筒式钢球磨煤机

1． 筒式钢球磨煤机的结构。

2． 影响筒式钢球磨煤机工作的主要因素有：球磨机的转速（临界转速、工作转速）、护甲、钢球充满系数、通风及公式、钢球的直径及配比。

3． 球磨机的出力和消耗功率的计算 （1）出力见（4-24）；（2）消耗功率见（4-30）；（3）单位电耗见（4-31）式。

二．中速磨煤机 有很多种中速磨煤机，下面只讲常用的中速磨煤机。

1．中速磨煤机的工作原理：原煤从中心的顶部进入磨煤机，落在磨盘的中间部位，在磨盘旋转的作用下，甩向四周。原煤在经过磨环的时候被破碎。煤粉被甩到风环处。在热风的作用下，煤粉被烘干，并被带到煤粉分离器分离。合格的煤粉流出磨煤机，进入炉膛燃烧；被分离出来的不合格的大颗粒煤粉返回磨煤机继续研磨。

2．中速磨煤机的分类：平盘磨煤机、E型（大钢球）磨煤机、碗式磨煤机、MPS磨煤机。还有很多新式的磨煤机，见各个新的锅炉教材。

3．中速磨煤机煤粉的均匀程度比较好。因为原煤在研磨一次以后就被分离一次，因而刚刚合格的煤粉就被分离出来，所以煤粉均匀。

4．中速磨煤机的密封风，（1）进入到旋转的部件之间，防止煤粉进入，损坏机器部件。（2）密封壳体，防止煤粉污染环境。（3）进入磨煤机上面的给煤机，给煤机里有部分的比较碎的原煤，长期停留在给煤机中，如果和热风接触会产生自燃。用冷的密封风压制热风进入给煤机就可以防止煤粉自燃。 三．风扇磨煤机

1．风扇磨煤机的结构就象风机差不多。有一个叶轮，上面安装很厚的叶片（冲击板）。外面有一个厚实坚固

的蜗壳。

2．风扇磨煤机的工作原理：热在叶轮的旋转作用下，风和原煤从叶轮的中心进入磨煤机。原煤在通过冲击板的时候被击碎成为煤粉。与此同时煤粉被干燥成为干燥的煤粉。在流出叶轮往上升的时候经过煤粉分离器被分离，合格的煤粉送出磨煤机，不合格的大颗粒煤粉落回叶轮，再一次被研磨。

3．风扇磨煤机的优点：研磨、干燥、输送同时进行，结构简单、节约投资、运行简单。适于磨制褐煤和烟煤。

§4-4制粉系统 制粉系统分为直吹式和中间贮仓式两种。 一．制粉系统制粉系统见图4-9。

1． 直吹式制粉系统的定义：磨煤机磨制的煤粉全部直接送入炉膛内燃烧的系统。 2． 直吹式制粉系统配中速或高速磨煤机，因为这些磨煤机的电耗随负荷的升高而升高，因而低负荷的时候是省电的。而低速的筒式钢球磨煤机的电耗对于各种负荷几乎不变。

3． 直吹式制粉系统可以分为负压系统和正压系统。所谓负压系统和正压系统是指磨煤机的压力是负压还是正压。排粉机在磨煤机后面，磨煤机是负压是负压系统。一次风机在磨煤机前面，磨煤机正压是正压系统。

4． 图4-9是比较旧的系统，因为这本书比较旧。现在的系统大多分为一次风机和送风机（二次风机），空气预热器为三分仓的。两台风机全按装在空气预热器之前，两股风同时进入空气预热器，出来后分别到制粉系统和燃烧器的大风箱。

5． 负压制粉系统有严重的缺点，排粉机磨损严重，但是对周围环境的损坏不大。正压制粉系统没有风机的磨损问题，但是如果磨煤机密封不好煤粉外泄，影响周围环境。

6． 对于燃用多水分褐煤的锅炉，采用热风和高、低温炉烟混合物作为干燥剂。有一定的优点。（1）降低制粉系统中氧气的含量，避免制粉系统的爆炸；（2）降低炉膛的温度水平，减少结渣；（3）原煤水分较大时，能满足对煤粉水分的要求。 二．中间储仓式制粉系统

1．中间储仓式制粉系统的定义：磨制的煤粉先经过细粉分离器落下来到煤粉仓中，等燃烧需要的时候再送入一次风中，到炉膛燃烧的系统。

2．中间储仓式制粉系统可以分为热风送粉和干燥剂（乏气）送粉两种。热风送粉是把煤粉送到作为一次风的热风中，然后再送入炉膛燃烧。乏气送粉是把煤粉落到作为一次风的乏气中间，再送入炉膛燃烧。所谓的乏气指干燥过煤粉的风，也就是再也没有干燥能力的，“乏”了的干燥剂。

3．乏气送粉的中间储仓式制粉系统在磨煤机不工作的时候应当可以切换成热风送粉的中间储仓式制粉系统。 4．制粉系统的再循环是从排粉机的出口到磨煤机入口的一个管子，用来协调磨煤风量和干燥风量的关系的。 5．风量协调：在中间储仓式制粉系统中有两个风量，一个是磨煤风量，就是带动煤粉在中间储仓式制粉系统中运动的风量。另一个是干燥风量，就是干燥煤粉的热风风量。但是在系统中只有一个风量，要求这个风量对磨煤和干燥都合适。协调这个关系就叫风量协调。具体方法如下：对于水分少的烟煤，磨煤风量大于干燥风量，采用制粉系统再循环或者采用部分温风和冷风，增加运送煤粉的风量（制粉系统再循环增加中间储仓式制粉系统中阻力最大的磨煤机、粗粉分离器、细粉分离器部分的风量，只剩下流动阻力很小的一次风管道没有增加风量），又没增加干燥风量；对于水分比较多的褐煤，在热风中加进部分热炉烟（1100℃），增强热风的干燥能力，但是没有增加磨煤风量。这样就协调了风量，使得两个风量相等。在直吹式制粉系统中调节进入磨煤机的热风温度，可以协调风量。直吹式制粉系统中这个风量还要作为一次风量（于是要协调三个风量），那就只能相互凑合一下了。

§4-5制粉系统的其他部件 一．粗粉分离器

1． 粗粉分离器的结构如图4-12所示。还有几种不同类型的粗粉分离器，见其他锅炉书。粗粉分离器有离心式、回转式两种。仔细讲解结构。

2． 粗粉分离器的作用把粗粉分离出来。分离原理：离心分离、重力分离和惯性分离。 3． 粗粉分离器的调节：调节上部的可调折向挡板。

二．细粉分离器（旋风分离器）把煤粉落到煤粉仓。 三．给煤机

1． 分类：圆盘给煤机、刮板给煤机、电子重力皮带式给煤机、振动给煤机。 2． 仔细讲解刮板给煤机的结构。仔细讲解电子重力皮带式给煤机。 四．给粉机 圆盘给粉机的结构。

《锅炉原理》备课笔记5 第五章燃烧过程理论基础

§5-1燃烧化学反应动力学基础

化学反应动力学是研究化学反应机理和反应速度的科学。 一．燃烧反应速度

1． 化学反应速度通常用单位时间内反应物或生成物浓度的变化来表示。

AdCA 用反应物A的浓度变化来表示。 dt2． 用不同物质计算的化学反应速度是不同的。

3． 质量作用定律：对于均项反应，在一定温度下化学反应速度与参加反应的各反应物的浓度乘积成正比，而各反应物浓度项的方次等于化学反应式中相应的反应系数。

4． 反应速度常数就是化学反应速度表达式中浓度项前面的系数。 5． 平衡常数（浓度平衡常数）：正反应与逆反应速度常数之比称为平衡常数。 6． 压力平衡常数：浓度用分压力表示的平衡常数。两个平衡常数的数值不同。 二．影响化学反应速度的因素

1．阿累尼无斯定律：kk0eERT （5-11）

2．活化能：为使某一化学反应得以进行，分子所需的最低能量为活化能。常用燃料的活化能数量见P70。 三．连锁反应

1．连锁反应概念：有些燃烧反应并不是按照化学反应方程所写的那样在反应物分子之间直接进行的。实际的反应象是一个环节连接一个环节的连锁一样，经过一系列中间反应进行的。

2．诱导期：某一个化学反应开始的时候，反应速度很低，这一个时期叫诱导期。 四．着火温度

1． 连锁着火：这种由连锁反应引起的着火叫连锁着火。

2． 热力着火：由于温度不断升高而引起的着火叫热力着火。在锅炉中发生的着火就是热力着火。

3． 放热曲线及散热曲线，见图5-3。讲解清楚着火点、熄火点、正常工作点和缓慢氧化点，重点讲解稳定和不稳定的问题（放热和散热的关系）。

4． 燃料的着火温度见表5-1。

§5-2燃烧反应的动力区和扩散区

1． 多项燃烧的几个过程：

（1） 参加反应的氧气从周围环境扩散到燃料表面。 （2） 氧气被燃料表面吸附

（3） 在燃料表面上进行化学反应。 （4） 燃烧产物从燃料表面解吸附。

（5） 燃烧产物离开燃料表面，扩散到周围环境中去。

2． 两个关键的过程：氧气向燃料表面的扩散和在燃料表面上进行化学反应。 3． 三个燃烧区域

（1）动力燃烧区：温度比较低（1000℃），和氧气的扩散速度相比炭粒表面的化学反应速度很慢，所以

燃烧反应速度取决于化学反应速度。这时加强燃烧的手段是增加反应温度，增加化学反应速度。

（2）扩散燃烧区：反应温度比较高（1400℃），和氧气从周围环境的扩散速度炭粒表面的化学反应速度

相比，炭粒表面的化学反应速度比较快，所以燃烧反应速度主要取决于氧气从周围环境的扩散速度。这时加强燃烧反应的手段是增加扰动，以增加氧气扩散。

（3）过渡燃烧区域：在动力燃烧区和扩散燃烧区的中间有一个燃烧区域，在这个燃烧区域中，氧气从

周围环境的扩散速度和炭粒表面的化学反应速度数量相当。这时增加反应温度和增加干扰都可以加强燃烧反应。

4．一般的锅炉炉膛内的煤粉燃烧，是处于动力区，温度高的进入过渡燃烧区，只有高负荷时火焰中心的燃烧处于扩散燃烧区的初期。

5．处于什么区和燃料情况有关，煤粉燃烧的化学反应速度比较快，煤块的燃烧的化学反应速度比较慢。煤粉燃烧处于过渡燃烧区甚至动力燃烧区，增加反应温度和增加扰动可以强化燃烧；煤块处于扩散燃烧区，提高气流的相对运动速度可以强化燃烧。

§5-3煤和煤粉的燃烧

1．传统燃烧理论：固体颗粒燃料的燃烧过程由一系列阶段组成。（1）固体颗粒燃料受热后析出水分；（2）发生热分解析出挥发分；（3）挥发分开始着火；（4）焦碳着火。

2．几个过程是分开的，互相不混合。 一．炭粒的燃烧

1． 炭粒和氧气的复杂反应（炭粒和氧气、炭粒和水等）过程。见P78～79。

2． 室燃锅炉的炉膛里，煤粉是悬浮燃烧，空气流和煤粉颗粒的相对速度很小（我认为是厘米/秒数量级），可以认为静止不动。 二．煤粉的燃烧

1．现代燃烧理论：挥发分的析出几乎延续到煤粉燃烧的最后阶段，挥发分的析出和燃烧和焦碳的燃烧同时进行。

2．燃烧过程的研究有的还处于探索阶段。

《锅炉原理》备课笔记6

第六章燃烧设备

§6-1煤粉燃烧器及其流体动力学特性

1．燃烧器的作用：将煤粉和燃烧所需的空气送入炉膛，组织一定的气流结构，使燃料能迅速稳定地着火。 2．直流燃烧器：出口射流为直流射流或直流射流组的燃烧器为直流燃烧器。 3．旋流燃烧器：出口射流包括有旋流射流的燃烧器为旋流燃烧器。 4．空气动力特性：空气（烟气）流速和压差的关系称之。 一．直流射流及直流燃烧器

1．卷吸：射流由于带动周围介质随着射流一起流动，从而射流质量逐渐增加，这个过程叫做卷吸。 2．射程 描述射流在周围介质中的穿透能力的物理量。

（1）射程是指从喷口沿着射流轴线到某一个截面L，在这个截面里最大的轴向速度为Wzx0.05W0。 （2）射程是指从喷口沿着射流轴线到某一个截面L，在这个截面里最大轴向速度已经降低到某一个数值。 3．气流的初始动量K0,见（6-1）。

4．直流燃烧器的着火热量主要来自卷吸（大部分来自卷吸，少部分来自辐射）。直流燃烧器喷口的宽高比越大，卷吸能力越强。

5．直流燃烧器的煤粉气流只有外回流区，所以着火点在外边界。讲解回流区的形成、锚定、驻点。 6．直流燃烧器美国燃烧工程公司（CE公司）应用（在所有制造的锅炉上应用，不用旋流燃烧器），水平比较高。

7．均等配风直流燃烧器：一次风喷口和二次风喷口相间隔布置，距离比较近，使得一次风和二次风接触早，适用于挥发分比较高的烟煤、褐煤。

8．分级配风直流燃烧器：一次风喷口相对集中布置，二次风喷口分级布置，使得二次风逐渐分级地和一次风混合，适用于挥发分比较低的无烟煤、贫煤。

9．下二次风的作用：提供下侧煤粉火焰所需要的氧气，托住煤粉，防止煤粉离析。 10．三次风在燃烧器的最上面，起到燃尽燃料的作用。 二．旋转射流及旋流燃烧器 见图6-4

1． 在自由旋转射流的任意一个截面内，旋转动量矩和轴向动量都是守恒的。 2． 旋流强度：旋转动量矩与轴向动量和喷口的特征尺寸的乘积的比值。

3。书上的三种旋流燃烧器，是苏联50年代的产品，不好用。基本上被淘汰了。现在用的比较多的是美国B&W公司的双调风燃烧器，其他公司的旋流燃烧器和B&W的燃烧器差不多。例如，美国FW公司、苏联的近期产品等。这里要讲解美国B&W公司的双调风燃烧器，有的有中心管，有的没有中心管。

4．旋流燃烧器有内回流区，着火点在内边界。着火的热量几乎全来自卷吸（辐射极少）。 5．旋流燃烧器的火焰比较短粗，就是说燃烧比较剧烈。

§6-2煤粉气流的着火

1． 着火热的获得依靠对流和辐射两个方面。

2． 正常着火在距离一次风喷口500～1000mm的地方比较合适。过早着火能烧坏燃烧器喷口或者造成燃烧器喷口结渣；过迟着火使得着火不稳定，增加机械未完全燃烧热损失，炉膛出口烟气温度增加，炉膛出口处结渣。

3． 把一次风煤粉气流加热到着火温度所需要的热量叫着火热。 4． 着火热的计算公式：

QZH(V1ckcrg100WarWWcq)(tZt1)(arW)[4.19(100t1)2510cq(tZ100)]其中

100100V1一次风量；ck空气的比热；crg干燃料的比热；cq水蒸气的比热；War燃料水分；W制粉系统中蒸发掉的

水分；t1一次风煤粉混合物的初始温度；tZ着火温度；2510汽化潜热。

5．影响煤粉气流着火的主要因素（1）燃料性质（2）炉内散热条件（3）煤粉气流初温（4）一次风量和风

速（5）锅炉的运行负荷，见P95～97。

§6-3煤粉炉的点火装置 一般这一节课不讲。

1． 带煤粉预燃室的点火装置 马弗炉老早年间在锅炉上采用，现在没有了。

2． 采用过渡燃料的点火装置 气－油－煤三级点火在唐山陡河电厂使用；油－煤二级点火各个电厂都使用。设备包括：点火小油、火焰检测器、主油。不同的是点火器。有电火花点火器；电弧点火器；高能点火器。

3． 近年来出现了无油点火器，唐山陡河发电厂的125机组上应用。用等离子直接点一次风燃煤粉气流，适用于经常点火的调峰机组。

§6-4煤粉炉 一．炉膛

1．炉膛的概念是一个中国的概念。外文中有燃烧室和冷却室的概念，应当说燃烧室加上冷却室叫做炉膛，燃烧室指炉膛中有化学反应的部分（空间）；冷却室是炉膛中除了燃烧室以外的部分。在炉膛中燃烧室占总容积的不到20%（燃烧器区域）；大部分是冷却室。

2． 膛应当满足的条件

（1） 有良好的空气动力特性，避免火焰冲撞炉墙。 （2） 能布置一定数量（足够多）的受热面。 （3） 有合适的热强度。

二．燃烧器的布置

1．旋流煤粉燃烧器的布置及其炉内空气动力特性 有前（后）墙布置、两侧墙布置、前后墙布置。 2．流煤粉燃烧器的空气动力特性见图6-16。

3． 直流煤粉燃烧器的布置及其炉内空气动力特性 布置见图6-17。

4． 影响一次风煤粉射流偏斜的主要因素（1）邻角气流的横向推力（2）假想切圆直径（3）燃烧器的结构特性（4）炉膛断面形状。 三．固态排渣煤粉炉的结渣

1．结渣的定义：渣粒是以液态或半液态粘附到受热面管壁或炉墙上，形成一层紧密的灰渣层，叫做结渣。 2． 响结渣过程的主要因素

（1） 燃煤灰分特性。 （2） 炉内空气动力特性。 （3） 炉膛的设计特性。 （4） 锅炉运行负荷。

3．硅比SRSiO2100 （6-7）

SiO2Fe2O3CaOMgO4．碱酸比

BFe2O3CaOMgONa2OK2O （6-8） ASiO2Al2O3TiO2本章下面的内容不讲解。

《锅炉原理》备课笔记7

第七章过热器和再热器

§7-1过热器和再热器的作用和工作特点

1．过热器的作用：将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽。再热器的作用：提高再热蒸汽的温度达到一定数值。

2．提高过热蒸汽的温度和压力、采用蒸汽再热可以提高锅炉机组的效率。

3．过热器和再热器是锅炉中工作温度最高的部件，再热器的工作条件一点不比过热器优越。它们的工作温度都接近其温度的极限值。在运行中要尽量使金属温度不要太高。

4．对于过热器和再热器的金属而言，提高10℃工作温度，金属的寿命要减少一半。

§7-2过热器和再热器的型式和结构及其汽温特性 一．过热器和再热器的型式

1． 型式有对流式、辐射式和半辐射式。

2． 对流式过热器和再热器有逆流、顺流、混合流；有单管圈、双管圈、多管圈；有顺列、错列；有立式、水平式；平行于前墙、垂直于前墙。

3． 辐射式过热器是指吸收炉膛辐射的过热器。半辐射式过热器（就是屏式过热器）是指吸收炉膛辐射比较多（辐射吸热超过总热量的一半左右）的过热器。对流式过热器是主要吸收对流热的过热器。

4． 为什么要用屏式过热器：（1）防止过热器的管子搭渣桥。（2）吸收炉膛热量，降低炉膛出口烟气温度。（3）管间有比较大的空间，因而有效辐射层厚度比较大，有利于辐射传热，迅速降低烟气温度。（4）由于管子数量比较少，可以提高蒸汽的质量流速，有利于保证管子的安全。 二．过热器和再热器的系统

1．布置过热器系统的几个问题？（1）饱和蒸汽从汽包出来，首先进入顶棚过热器。因为顶棚过热器的受热强度大、热偏差大，这时的蒸汽温度比较低，安全有保障。（2）过热器要分级，每级不超过250～420kJ/kg.，否则热偏差太大，金属管子不安全。（3）后屏过热器不能当高温过热器，因为后屏过热器在炉膛出口，烟气温度高，如果蒸汽温度也高，金属管子就不安全了。（4）过热器系统的喷水减温器一般安排两级。第一级在后屏过热器的

入口，粗调蒸汽温度，保证后屏过热器管子的安全；第二级在最后一级过热器之前，细调蒸汽温度，保证过热蒸汽的最终温度。

2．高温过热器和高温再热器的金属管子一般要用合金钢（合金元素总量超过5%的金属）管子。例如12Cr1MoV、钢102、苏联的П11、美国的T91等等。

3．典型的过热器系统：汽包—顶棚过热器—低温对流过热器—屏式过热器—高温对流过热器冷段—高温对流过热器热段。

4．锅炉的型号：第一段符号以字母开开头表示制造厂例如HG、SG、WG、DG。第二段符号表示最大连续蒸汽量/锅炉蒸汽压力（表压,用kgf/cm2为单位），例如670/140、220/100等。第三段符号是数字，表示这种锅炉的制造序列编号。例如1、2、3等。近年来引进美国CE公司技术以后，锅炉的型号写法有所不同：锅炉最大连续蒸汽量－蒸汽的压力（用Mpa）。

5．再热器的工作特点：

（1）再热器是一个中压过热器，蒸汽压力低、蒸汽密度小、放热系数小，对金属管壁的冷却能力差。 （2）受到阻力损失的，很少用混合、交叉，因而热偏差大。

（3）一方面进口的蒸汽是高压缸的排汽，低负荷时来汽温度降低了，但是要求出口汽温达到额定值，这就要求再热器多吸收热量。另一方面再热器布置在过热器的后面，有比较强的对流特性，低负荷时吸热少。两个因素矛盾，因此要再热器系统有比较大的调温幅度。 三．过热器和再热器的汽温特性

1． 汽温特性的定义：就是汽温和锅炉负荷的变化关系。 2． 汽温特性的内容：辐射式过热器的出口汽温随着负荷的升高而降低；对流式过热器的出口汽温随着负荷的升高而升高。

3． 随着负荷升高汽温升高的蒸汽的特性，也就是说这个蒸汽的汽温特性和对流过热器的蒸汽特性一样，我们说这个蒸汽具有对流特性。随着负荷升高汽温降低的蒸汽的特性，也就是说这个蒸汽的汽温特性和辐射过热器的蒸汽特性一样，我们说这个蒸汽具有辐射特性。

4． 再热蒸汽的汽温特性是对流的，因为它远离炉膛出口，因而有比较强的对流特性。

§7-3热偏差

一．热偏差的概念

1．热偏差的定义：并列工作的管子焓增不同的现象。这个定义是广义的，对过热器、再热器、省煤器、水冷壁都是正确的。这个定义没有讲热偏差形成的原因。

qH2．热偏差系数的公式： （7-1） i0Gip3.三个系数：吸热不均系数、结构不均系数、流量不均系数。其中吸热不均系数（主要是结构因素（位置），

中间的管子吸热多，边上的管子吸热少）影响最大，结构不均系数一般为1，就是没有影响。流量不均系数影响不大。

4．联箱效应 联箱的连接方法不同，对管子的热偏差的影响。

（1） 讲解P135的图7-13的例子。

（2） 出一个任意连接方式的示意图，画出它的静压曲线。 5．P136的推导，（7-10）的式子，说明吸热不均引起流量不均。应当说反过去又影响吸热不均，又影响流量不均，这个是反复影响的。但是这个影响过程是衰减很快的。

6．流动特性 分为强制工质流动受热面的流动特性（吸热多的管子，工质流量少）和自然循环工质流动受热面的流动特性（吸热多的管子，工质流量多）。自然循环工质流动受热面的流动特性在第十二章讲解。 二．过热器热偏差的计算 不用讲解。只要看P139的结论。

§7-4运行中影响汽温的因素

1．运行中影响汽温的因素 锅炉负荷、过量空气系数、给水温度、受热面的污染情况、饱和蒸汽用汽量、

燃烧器的运行方式、燃料的种类和成分。

2．运行中造成炉膛中火焰中心上升的因素有哪些？（1）煤粉颗粒变大；（2）底部热风（下二次风）加大；（3）摆动燃烧器的摆角上摆；（4）多使用了上排燃烧器；（5）原煤的灰分变大；（6）锅炉负荷增加。

§7-5蒸汽温度的调节方法

1．蒸汽温度的调节方法的分类：蒸汽侧调节和烟气侧调节；过热蒸汽温度调节和再热蒸汽温度调节；降温调节和升温调节；单向调节和双向调节等等。

2．喷水减温器 这个是蒸汽侧调节、过热蒸汽温度调节、降温调节、单向调节。 3．喷水减温器的减温幅度是30℃（额定负荷的时候，两级减温器的减温幅度之和）。减温水量是额定蒸发量的5～8%。

4．通常过热器系统用二级减温系统，第一级喷水减温器布置在后屏过热器的入口，减温水量超过总减温水量的一半，保护屏式过热器，用于整个过热蒸汽温度的粗调。第二级喷水减温器布置在最后一级过热器入口，用于过热蒸汽温度的细调。

5． 喷水减温器的结构，有各种各样形式的喷水减温器。主要部件是水喷口（有很多种，单个的、三个的、竖直管的）、保护套管（带文邱里管的、有不带的）。

6． 自制冷凝水的喷水减温器的系统，为什么要自制冷凝水，因为当时的给水处理的水平太差，把给水喷入蒸汽会造成蒸汽污染。系统的布置见P141的图7-16。 二．表面式减温器 是一种管—壳式热交换器。

1． 布置方式：下级省煤器的出口的水进入表面式减温器，出来后回到上级省煤器入口。

2． 所以要是用表面式减温器，是因为当时的化学水处理的技术很差，费用太高，软化水的品质又不好，不能让软化水进入蒸汽，否则会污染蒸汽。

3． 现在的表面式减温器只应用在中压小机组（表压39 kg/cm2,25MW）上面，它的缺点是减温幅度小、调节惯性大）。

三．分隔烟道挡板调节器

1．分隔烟道挡板布置在省煤器下面，烟气温度400℃的地方。这时锅炉尾部有分隔墙过热器，把低温过热器和低温再热器分隔在两边，用分隔烟道挡板可以控制两边烟气的流量，从而控制两边受热面的吸热量。

2．这种分隔烟道挡板调节器安装在东锅200MW、东锅300MW、上锅125MW、上锅300MW、武锅200MW等机组上面。

3．分隔烟道挡板调节器的调节方法为负荷下降的时候，让低温再热器一边烟气量大些，低温过热器一边烟气量小一些。

4． 在这类锅炉机组的再热器系统中，还有事故喷水和微量喷水。 四．烟气再循环

1．工作原理：低负荷的时候，用再循环风机从尾部低温烟道中（省煤器后），抽出一部分低于400℃的 烟气，送回炉膛底部，调节再热蒸汽温度。高负荷的时候，用再循环风机从尾部低温烟道中（省煤器后），抽出一部分低于400℃的 烟气，送回炉膛上部，起到保护屏式过热器、防止炉膛出口结渣的作用。

2．烟气再循环的调节：负荷降低的时候，把烟气出口切换到炉膛底部，并且同时增加再循环的烟气量。 3．烟气再循环是前苏联发明并主张应用的。但是有一个缺点，就是再循环风机的磨损。

现在英美各国应用底部热风调节再热蒸汽温度，在炉膛总风量基本不变的情况下，增加底部热风，调节再热蒸汽温度（英国BW公司设计制造的山东聊城电厂600MW机组）。前苏联把低温烟气除去灰分以后送入燃烧器，同样可以调节再热蒸汽温度（河南洛阳电厂、甘肃西固电厂的147MW苏联机组）。

4． 气再循环的缺点：再循环风机受高温、磨损，机械未完全燃烧损失增加。 五．摆动燃烧器

1．工作原理：摆动燃烧器可以上下摆动20°，改变炉内火焰中心高度，使得炉膛出口烟气温度改变，从而调节再热蒸汽温度。

2．调节幅度：30～50℃。

3．应当说摆动燃烧器影响的是炉膛出口烟气温度，首先改变了过热蒸汽温度，但是变化幅度小，其次才是

改变再热蒸汽温度（这个是目的）。

4． 锅炉工作的影响：向上摆动增加机械未完全燃烧损失；向下摆动会使冷灰斗结渣。

§7-6过热器和再热器运行中的若干问题 一．高温积灰和高温腐蚀

1．高温积灰的机理：燃料的灰分中有碱金属的化合物和硫酸盐，它们的熔化温度比较低，在炉内是气体状态，在炉膛出口的对流过热器管子上凝结。这些物质可以粘结灰分。在烟气中氧化硫的作用下形成硫酸盐。积灰的温度越高以及烧结时间越长，其烧结强度越高。

2．高温腐蚀的机理：在高温积灰的内层有碱金属，与烟气飞灰中的铁、铝相互作用形成碱金属的硫酸盐。熔化和半熔化状态的碱金属硫酸盐的复合物对金属管壁有腐蚀作用。

3．燃烧重油的时候五氧化二钒有腐蚀作用。机理为：五氧化二钒与氧化钠生成钒酸钠，对管子金属有腐蚀作用。

二．再热器的运行保护（旁路）

1． 两级旁路：高压旁路从高压缸入口到高压缸出口。低压旁路从中压缸入口到凝汽器。 2． 使用情况：锅炉启动、停炉时使用。锅炉甩负荷的时候不许可使用（热冲击）。 3． 有的机组有大旁路。从高压缸入口到凝汽器。 4． 有的机组有小旁路。（1）从低温过热器入口到凝汽器。（2）从高压缸入口到凝汽器。 四．过热器和再热器的高温破坏

1． 蠕变的定义：承压金属在高温下发生的缓慢变形。 2． 一条结论：工作温度升高10℃，寿命减少一半。

3． 另一条结论：高温金属破坏的主要原因是蠕变，可以计算高温金属的寿命。

§7-7管子壁温计算

1． 计算公式来自前苏联的《锅炉热力计算标准方法》。

2． 把圆筒形的管壁看作是大平板导热。计算把各种不利的情况迭加在一起。 3． 这一节可以不讲。

《锅炉原理》备课笔记8 第八章省煤器和空气预热器

§8-1尾部受热面概述

1． 尾部受热面定义：省煤器和空气预热器称为尾部受热面。 2． 水当量的比值：水当量的比值就是比热和体积的乘积的比值。 3． 如果要求比较高的热风温度就要采用双级布置。如果不双级布置要么排烟温度过高（锅炉效率特别低），要么达不到热风温度的要求。

4． 两级分布从上到下是上级声煤器、上级空气预热器、下级省煤器、下级空气预热器。 就是为了得到比较高的热风温度把一部分空气预热器放到省煤器中间。

5． 技术经济比较是用技术的手段达到经济的目的。

§8-2省煤器

1．省煤器的作用：（1）吸收低温烟气的热量，降低排烟温度，提高锅炉效率。（2）给水在省煤器中吸热，省煤器可以代替部分造价高的水冷壁，节约投资。（3）提高进入汽包的水温度，减少汽包热应力。

2．分类：沸腾式和非沸腾式；铸铁式和钢管式；错列和顺列；悬挂式和支撑式；垂直于前墙和平行于前墙；光管的、鳍片（肋片的）的和膜式的；

3．省煤器的烟气流速大于8m/s。

4．省煤器管内的水流速大于0.5m/s。否则容易产生氧气的局部腐蚀，局部腐蚀是省煤器泄漏的主要原因。

§8-3空气预热器

1．空气预热器的作用：（1）吸收低温烟气的热量，降低排烟温度，提高锅炉效率。（2）提高空气温度，强化燃烧，减少锅炉热损失，提高锅炉效率。（3）提高炉膛内烟气温度，增强炉膛的辐射换热。

2．空气预热器的分类：传热式和蓄热式；管式和回转式。 一．管式空气预热器

1． 管式空气预热器的结构见图8-6图8-7。

2． 解释概念。结合图8-8讲解：进风、面、道。常用的是图8-8的多道双面进风。 3． 上管板的耐温（指的是热变形）程度了进口烟气温度（500℃）。 二．回转空气预热器

1．回转空气预热器的优缺点：与管式空气预热器相比，这种预热器结构较复杂，但很紧凑，外形尺寸小。在同样的条件下，回转空气预热器受热面的壁温较高，因而烟气腐蚀较轻些。主要缺点是密封结构要求高，漏风量较大。

2．回转空气预热器的结构：外壳、蓄热板、驱动动力、密封。 3．两种类型：受热面转动式、风罩转动式。

4．这种空气预热器里有灭火系统、吹灰系统、冲洗系统、顶轴（在启动空气预热器的时候，把上风罩顶起来，轻车启动，待启动起来后慢慢放下）系统。

5．空气预热器可以单独使用，也可以和管式空气预热器双级布置。

§8-4尾部受热面运行中的若干问题 一．尾部受热面的积灰

1． 尾部受热面有两种积灰：松散积灰和酸性积灰。

2． 松散积灰的机理是金属表面层原子的不饱和引力场引起的。

3． 松散积灰有灰平衡问题：一方面积灰；另一方面积灰被冲掉。为了防止积灰严重，要求额定负荷时的烟气流速不低于6m/s。

二．低温受热面烟气侧腐蚀—低温腐蚀

1． 水露点：烟气中水蒸气开始凝结的温度。 2． 酸露点：烟气中硫酸蒸汽凝结的温度。

3． 低温腐蚀：金属壁温低于酸露点而引起的腐蚀。

4． 低温腐蚀机理：在氧化铁或五氧化二钒的催化下，燃烧产生的二氧化硫有一部分变成三氧化硫。进而与烟气中的水分形成硫酸蒸汽腐蚀金属管子。

5． 烟气酸露点公式：tltslar1253SZS1.05arfhAZS （8-4）

6． 受热面的壁温达到酸露点的时候，就会凝结出硫酸溶液，会腐蚀受热面。液态硫酸粘结灰颗粒，就产生堵灰。

7． 低温腐蚀的腐蚀速度的影响因素：硫酸浓度、硫酸量、壁面温度。

8． 空气预热器最低壁面温度的计算公式管式空气预热器用公式（8-7）回转式空气预热器用公式（8-8）。 9． 低温腐蚀的减轻和防止（1）提高受热面壁温；（2）冷端受热面采用耐腐蚀材料；（3）采用降低露点或抑制腐蚀的添加剂；（4）降低过量空气系数和漏风。 三．受热面的飞灰磨损

1． 飞灰磨损主要取决于灰分中的SiO2的含量。 2． 飞灰磨损和烟气流速的三次方成正比。

3． 横向冲刷的管子磨损的部位是与烟气流动方向成45°角的地方。高灰分的煤对管子的磨损严重。 4． 对于烟气磨损比较严重的省煤器，烟气流速不宜超过9m/s。 5． 防磨措施：防磨板、防磨护瓦、防磨套管等。

《锅炉原理》备课笔记9 第九章炉内传热计算

§9-1炉内传热的相似理论计算方法 一．炉内辐射传热的基本概念

1． 基本概念：投射辐射、有效辐射、系统黑度、炉膛黑度。

2． 计算公式是四次方差式，四次方差乘以系统黑度乘以辐射常数。（通用） 二．炉内传热计算的相似理论方法

1．炉膛内辐射传热占95%以上。对流传热占不到5%。因此我们认为炉膛内完全是辐射传热，没有对流传热。全部热量都是按照辐射的方式传递的。

2．理论燃烧温度的概念，应当叫绝热燃烧温度。因为如果是理论的，参与燃烧的空气量应当是理论空气量（过量空气系数为1），而不是实际空气量（过量空气系数为实际的炉膛出口过量空气系数）。从计算过程来看，只是没有对外传热所以应当叫绝热燃烧温度。绝热燃烧温度就是把所有单位时间送入炉膛的热量当作焓，不对外传热，计算得到的相映的温度。计算绝热燃烧温度的时候，因为烟气各个气体成分的比热是温度的函数，不能直接计算，只能用试算法计算。

3． 定性温度：用炉膛出口烟气温度作为定性温度。

4． 水冷壁面积：把与水冷壁相切的平面看作火焰的辐射表面，这个平面也是接受火焰辐射的水冷壁面积，叫做水冷壁面积。

QFal0T145． 炉内传热的方程组： （9-12）（9-13）

QBj(QlIl)BjVCp(TaTl)6． 炉内有效放热量：包括修正后的1公斤燃料的有效放热量、1公斤燃烧用空气带进炉膛的热量。

7． 古尔维奇公式的推导过程：

（1） 让（9-12）=（9-13），经过整理为（9-18）式。 （2） 带入卜略克—肖林公式（9-19）。卜略克—肖林公式公式是描述炉膛内火焰平均温度与炉膛出

口烟气温度的关系的经验公式。卜略克—肖林公式从描述炉膛内沿炉膛高度的温度场的纯数学方法的公式演变而来。

（3） 经过数学数据整理得到古尔维奇公式（9-22）（9-23）（9-24）（9-25）。

三．炉内传热计算的具体方法 校核计算方法、从热平衡开始、到空气预热器。

§9-2炉膛水冷壁的面积及其其他结构特性

1．炉膛水冷壁面积：（1）水冷壁管子中心线的平面；（2）冷灰斗的二等分平面（沿高度二等分）；（3）炉膛出口面积（后屏第一排管子中心线的面积）。水冷壁面积这个叫法不科学。但是在苏联计算标准的原文和中译本上都这么叫的。（1）因为水冷壁面积可以是水冷壁管子的外表面，是一段圆弧加上一段直线的面积。而这里的水冷壁面积是水冷壁管子中心线的平面（这个面积是想象的）。（2）顶棚过热器不是水冷壁，但是顶棚过热器管子中心线所占的面积也是水冷壁面积。（3）冷灰斗的二等分平面没有受热物体，但是也是水冷壁面积。（4）炉膛出口截面，同样没有物体，也算水冷壁面积。因此这里不用水冷壁面积，而用炉壁（苏联专家卜劳赫提出来的）面积比较合适。把书上的所谓水冷壁面积都叫做炉壁面积就没有什么不合适了。

2．角系数定义：离开某个表面的辐射能量落到另一个表面上的分额。 3．角系数的计算条件：（1）发出辐射能量的表面的辐射遵守余弦定律；（2）两个表面之间是透明介质；（3）发出辐射能量的表面是等温的，各点的物理性质是相同的。

4．计算角系数用图9-5的曲线。其中曲线1～4是有效角系数，所谓有效角系数是落到第二个表面的能量，不但包括直接照射的能量，还包括被其他物体反射又投射到第二个表面的能量。曲线5是传热学中讲解的角系数。

5．有效辐射层厚度的定义：把炉膛内烟气对周围炉壁的辐射，看作是半球形的烟气对其底面中心的辐射，这时的半球的半径就叫有效辐射层厚度。

6．有效辐射层厚度的计算公式：S3.6Vl （9-29） F§9-3受热面的污染系数和热有效系数

1． 污染系数定义： 受热面吸收的热量

污染系数=---------------------------------- 投射到炉壁的热量 2． 角系数的定义： 投射到受热面的热量

角系数=-------------------------------------------

投射到炉壁的热量

3． 热有效系数的定义： 受热面吸收的热量

热有效系数=--------------------------------- 投射到受热面的热量

4．三个系数的关系：热有效系数=角系数³污染系数 （9-31） 5． 染系数大表示受热面黑度大、积灰少，干净。 6． 没有敷设水冷壁的炉墙热有效系数为0。

§9-4系数M

1． 系数M是考虑炉膛内火焰最高温度相对位置的参数。

2． 系数M的计算公式：MAB(xrx) （9-33）

3． 讲解清楚x的物理意义，就是火焰中心高偏离燃烧器布置水平面的修正值（相对于炉膛高度的修

正值，炉膛高度采用底面二等分平面到后屏高度中心的高度）。标准规定：对于四角切圆器，x=0。但是根据实测数值来看，这个量的数值是一个正值。资料表明这个量在燃用烟煤，额定负荷的时候为0.1左右。

4． 多层燃烧器燃烧器布置高度的加权平均值公式： hrnBhnBiiiii （9-34）

§9-5炉膛黑度 一．火焰黑度

1．炉膛内具有辐射能力的成分：灰颗粒（占40～60%）、焦碳颗粒（25～30%）、三原子气体（包括二氧化碳、二氧化硫、水蒸气。辐射能力最弱）。

2．气体、油火焰中具有辐射能力的成分：炭黑颗粒（炭黑的尺寸很小，是炭黑颗粒的链状或环状物质）、三原子气体。

3．火焰黑度计算公式：a11ekps （9-35）

4．三原子气体减弱系数的计算公式： ky(7.816rH2O3.10prs1)(10.37Tl) （9-37） 1000这个公式来自前苏联1973年颁布的《锅炉机组热力计算标准方法》，根据1942年美国人郝泰尔的实验资料整理而成，整理方法是纯数学方法。这个公式考虑了二氧化碳和水蒸气的吸收光谱部分重合的影响因素，在高温、低压区的个别地方有10%以内的误差，满足工程计算的要求，应用范围很广。同样前苏联1957年方法的公式的公式没有考虑二氧化碳和水蒸气的吸收光谱部分重合的影响因素。现在还有一个前苏联用光谱的方法拟和的公式比（9-37）准确，但是使用范围很小。

5．灰颗粒的减弱系数的计算公式：kh559003Tld2h （9-38）

这个公式是用遮挡模型推导，加上实测数据修正而成的，很准确。公式中d是灰的直径，有推荐数据：钢球磨d=13；中速磨d=16；层燃炉d=20。 二．炉膛黑度

1． 炉膛黑度表示火焰有效辐射的假想黑度。

2． 室燃炉炉膛黑度的计算公式：ala1 （9-49）

a1(1a1)3． 炉膛黑度不是系统黑度，因为炉膛黑度不符合黑度的基本性质。例如在增加火焰黑度和壁面的热有效系数的时候，作为系统黑度的炉膛黑度都应当增加，但是从计算公式可以看出：在增加壁面的热有效系数的时候炉膛黑度反而减少，因此炉膛黑度不是系统黑度。可以这么说炉膛黑度是古尔维奇方法的系统黑度，或者说是投射热模型的系统黑度。

三．炉内热负荷的分布规律

1． 炉内炉壁平均热负荷：总炉膛放热量/炉壁总面积 2． 炉内热负荷的分布规律见图9-10的曲线。

3． 对屏式过热器的投射辐射计算公式：QfchFc

《锅炉原理》备课笔记10

第十章半辐射和对流受热面的传热计算

一．对流传热计算的基本公式

1． 炉膛里面全是辐射传热；对流烟道内全是对流传热。

2． 半辐射受热面指后屏，后屏的辐射量传热占大部分，可能达到80%，这个辐射传热量来自炉膛内部。流经对流受热面的烟气传给受热面的热量即使是用辐射的方式传递的，和用对流的方式传递的热量一起统称对流传热量。

3． 对流放热系数公式：Qdf(IIIl) （10-1） 4． 在这些公式中，工质焓用小写字母；烟气焓用大写字母。

二．工质对流吸热量 因为吸热的工质不同有很多公式，具体公式自己写。

1．空气预热器的吸热公式：Qdx(0Q （9-53） Fzx)(Ik0Ik0) （10-6） 22．各个公式是针对1kg燃料的；空气焓是1kg燃料燃烧所用那么多空气的焓。 三．对流传热量

1．对流传热量公式：QdcKHt （10-7） Bj2．这个公式是针对1kg燃料的，这里面最不好求的是对流传热系数。

§10-2传热温压

1．对数平均温差公式：ttdtx （10-8） td2.3lgtx2．串联混合流、平行混合流、交叉流的公式的用法见标准上的说明。先求出修正系数再求出逆流温差，两个数据相乘得到温差。

§10-3传热系数

一．传热系数的表达式

1．通用表达式：K11hjsg11hjsg2 （10-15）

2．（10-15）式的简化过程：

js（1） 分母的几个量相比，很小，所以把它忽略。

js（2） 电站锅炉正常运行的时候没有水垢，所以

g把它忽略。 g（3） 管子积灰的厚度和导热系数不好测量，用其他的参数（污染系数、热有效系数、利用系数）代替。 （4） 在管子内是水、汽水混合物、超临界蒸汽的时候，2特别大，所以1/2特别小把它忽略。 3．导热系数、传热系数和放热系数的区别：（1）描述的问题不同：导热系数是描述固体内部一部分与另一部分之间的热传导问题的。传热系数是描述管壁两侧的两种流体之间传热问题的。放热系数是描述固体表面和与它接触的流体之间热传递问题的。（2）量纲不同：传热系数和放热系数的量纲是kW/(m2℃)，而导热系数的量纲是kW/(m℃)。

4．（10-21）式的推导。它是这本书中比较难的推导。提示如下： 传热温差是从管子外面烟气到管子里面蒸汽的温差。把传热温差t分成三个部分，第一个是从烟气到管子外表面的温差；第二个是从管子外表面到管子内表面的温差；第三个是从管子内表面到蒸汽的温差。

tt1t2t3 （1）

温差等于热流（单位时间单位面积的热量）乘以热阻。三部分分别是：

t1qd1/1 （2）

t2(qdqf) （3） t3(qdqf)1/1 （4）

把（10-7）式变化一下：QdcBj/HKt

Ktqd （5） 把（2）、（3）、（4）带入（5）中，得到：

qdK(qd1/1(qdqf)(qdqf)1/2)

经过整理得到：1K(1/1(1qfqd)(1/2))

最后得到：K11(1qfqd)(1 （10-21）

2)二．烟气侧放热系数

1．烟气侧放热系数：1(df) （10-24）

式中的系数叫做利用系数。标准中的利用系数有两个：一个是烟气侧放热系数公式中的利用系数，考虑烟气冲刷的均匀性。在现代的锅炉中取1。另一个是空气预热器传热系数公式中的利用系数，考虑烟气对空气预热器冲刷的均匀性和污染情况。这样看来，利用系数有时使用一次，有时使用了两次，每次都有具有不同的意义。

2．（10-25）式是屏式过热器的烟气侧放热系数公式，在烟气侧放热系数公式中是一个特例，因为屏式过热器吸收炉膛辐射最多，有时达到80%以上，不能用加大计算对流吸热的方法，计算屏式过热器的总吸热，那样的误差会很大。（10-25）式实际上是用计算辐射吸热的方法计算辐射吸热；用计算对流吸热的方法计算对流吸热。 三．对流放热系数

1． 在传热学里面计算对流传热用准则方程式，现在也用准则方程式。

2． 在对流传热的准则方程式中：Nuf(Re,Pr) （10-27） 应用条件是常物性、强迫对流、稳定段。

3． 对于顺列管束（包括屏）的对流放热准则方程式：

Nu0.2Re0.6Pr0.33CZCS （10-29）

4． 对于错列管束的对流放热准则方程式：

NuCZCSRe0.6Pr0.33 （10-32）

5． 对于纵向冲刷管束的对流放热准则方程式：

Nu0.023Re0.8Pr0.4CtCl （10-36）

6． 上述三个式子是苏联热力计算标准上的式子，经常应用，据说误差不大。 7． 对于回转式空气预热器烟气侧和蒸汽侧都用（10-41）式。 四．辐射放热系数

1．在传热学中根本就没有辐射放热系数这个概念，因为放热系数是描述固体表面向流体放热的概念，与辐射无关。但是在实际计算中，常常是辐射和对流同时发生，要一起计算。两种传热方式的公式合不到一起。于是就人为地造出一个辐射放热系数，与对流放热系数相加，一起计算这个实际的放热过程。这个人为制造辐射放热系数的过程见P204。

2．辐射放热系数的计算公式是（10-45）、（10-47）。 3．有效辐射层厚度的概念前面讲解过，公式也给出了。（10-50）、（10-51）、10-52）三格式子是根据（10-49）推导出来的。

4．计算辐射放热系数的时候，用到的灰污壁温见（10-53）和P206的内容。 5．单独计算烟气空间的辐射传热量用（10-）。

6．对流管束之间的烟气空间的辐射，可以用加大管束的辐射放热系数的方法考虑。其计算公式为：

ff[1A(lyk)0.25()0.07] （10-55） 1000lTyk五．污染系数、热有效系数和利用系数

1． 污染系数的物理意义：就是灰污层的热阻。

2． 热有效系数的物理意义：是灰污（实际）管子的传热系数比上清洁管子的传热系数。 3． 利用系数的物理意义：也是灰污（实际）管子的传热系数比上清洁管子的传热系数。

4． 污染系数的计算公式，只有错列管束使用污染系数。CdCl0（10-57） 5． 热有效系数的确定方法：查表，只有顺列管束使用热有效系数。 6． 利用系数的确定方法：查表，只有空气预热器使用利用系数。

§10-4对流受热面的面积和流通截面的面积 一．对流受热面的面积

1．管子的受热面积取放热系数小的一侧的管子表面面积作为受热面积。因为把管子的传热系数简化为多层大平板的传热系数有误差，用这样选取受热面积可以做一些弥补。

2．对于管式空气预热器的管子，由于两边的放热系数接近，所以取烟气侧和蒸汽侧平均的表面面积作为受热面积。

3．屏式受热面的受热面积取屏风面积（由最外圈管子中心线所围成的平面面积的两倍）。如果s1/d4，

s2/d1.5，就是屏式受热面。

二．介质流通截面的面积

1． 烟气流通截面面积按最窄面积来选取。

2． 如果烟气的进出口截面面积不相同，用进出口截面面积的几何平均值。 3． 蒸汽流通截面面积按照圆周率乘以四分之一的管子内径的平方，再乘以并列工作的管子根数计算而来的面积。

§10-5对流受热面传热计算方法说明 一．计算方法

1． 讲解试算法的一个对流受热面的计算框图。

2． 烟气侧的误差：一般受热面的相对误差允许为±2%；凝渣管的相对误差允许为±5%；附加受热面相对误差允许为±10%。相对误差计算的时候用热平衡热量为分母，热平衡热量减去传热热量为分子。

3． 工质侧的参数不允许有误差，如果有误差，要放到烟气侧误差中。 二．某些特殊问题的说明

1．凝渣管吸收炉膛辐射的问题。只要炉膛辐射的热量照射到凝渣管上，就认为凝渣管吸收了。用角系数来计算。多层凝渣管的角系数的计算公式见（10-66）。

2．凝渣管的入口热量是前一个受热面的向后辐射（包括从前一个受热面之前透过来的和流经前一个受热面的烟气向后的辐射两部分）。

3．投射到屏区入口截面的炉内辐射热：QfphQFpF （10-72）

4．从炉膛向屏后受热面的直接辐射热：QfpQfp(1a)p （10-73）

5．屏区高温烟气向屏后受热面的辐射热：QphTp4r5.671011aFpBj （10-70）

6．屏区受热面从炉膛辐射中吸收的热量：Qfp(QfpQfp)/ （10-71）

7． 要讲解清楚上述四个公式的意义，关系。

8． 屏的进口对出口的角系数公式见（10-74）和（10-75）。

9． 附加受热面的定义：与主受热面并联或串联的面积比较小的受热面叫附加受热面。

10．附加受热面吸热量的计算方法：大于主受热面5%的附加受热面要单独计算，未超过主受热面5%的附加受热面要不要单独计算。要看是串联还是并联，计算方法不同。

《锅炉原理》备课笔记11 第十一章锅炉机组的设计和布置

§11-1锅炉热力计算的程序和方法

1． 设计计算的定义：根据给定的锅炉容量、参数和燃料特性去确定锅炉的尺寸。 2． 校核计算的定义：在给定锅炉负荷和燃料特性的前提下，按照已有的锅炉结构尺寸去确定各个受热面交界处的工质和烟气参数。

3． 两种计算方法的用途：设计计算基本没用，只能一段一段地计算，不好应用；校核计算在锅炉的设计和改造过程中经常应用。

4． 锅炉热力计算总的框图。 5． 各部分的计算误差：（1）炉膛出口烟气温度，假设值和计算值的误差为±100℃。各个对流受热面的计算相对误差2%。各个对流受热面的工质侧没有误差。凝渣管的计算相对误差为5%，附加受热面的计算相对误差为10%。（2）对于双级布置的尾部受热面，两级省煤器的连接误差为±10℃，两级空气预热器的连接误差也是±10℃。（3）锅炉总吸热量误差为0.5%。（4）热力计算计算到排烟温度的时候，排烟温度的误差为±10℃，热风温度的误差为±40℃。实际上不对，根据我的经验：排烟温度的误差仅仅为±1～2℃，热风温度的误差仅仅为±3～5℃。

§11-2主要设计参数的选择 一．炉膛热强度

1．为什么要炉膛热强度（有时也叫炉膛热负荷） 为了设计炉膛，先要确定几个重要的尺寸（炉膛的容积、炉膛的横截面积、炉膛的高度、燃烧器的布置情况）。于是收集成功炉膛的资料，从中间寻找一些规律。

BQdy2．炉膛容积热强度定义：qv （11-8）

Vl这个热强度从产生的时间来看，是第一个热强度。以这个热强度为例，看如何寻找成功炉膛的规律：从收集到的成功炉膛的资料中，找到各个炉膛的B、Qdy、Vl。放到方程式中求出成功炉膛qv的数值范围。在设计新炉膛的时候，从成功炉膛的qv数值范围中选取一个qv数值，根据新锅炉的设计条件中的Qdy，以及根据新锅炉的设计条件计算出来的新锅炉的B，代入（11-8）中。求出的Vl就是比较合适的新锅炉炉膛的容积。

BQdy3．炉膛断面热强度定义：qa （11-9）

A这个热强度从产生的时间来看，是第二个热强度。和炉膛容积热强度近似，炉膛断面热强度是用来确定炉膛断面大小的，。这样知道炉膛的容积和断面面积，庸碌躺的容积除以炉膛断面面积得到炉膛的高度。知道炉膛断面面积，结合下一个问题的内容，可以确定炉膛的宽和深。这样炉膛的宽、深、高都可以确定了。

BQdy4．燃烧器区域壁面热强度定义：qr （11-10）

Fr这个热强度从产生的时间来看，是第三个热强度。使用方法和上面两个热强度近似。可以结合燃烧器布置的推荐数据（例如对于直流燃烧器，推荐数据包括：一次风喷口的能力，一次风喷口之间的距离，二次风喷口之间的距离，一次风喷口和二次风喷口之间的距离推荐值；对于旋流燃烧器，推荐数据包括：每个燃烧器的能力，两个燃烧器之间的距离，燃烧器到边墙的距离）来确定燃烧器布置方式。

5．炉膛壁面热强度定义：qfBjQF （11-11）

前面讲过的三个热强度应当说已经够了。为什么还要这个热强度呢？这个热强度可以确定炉膛炉壁面积的大小（也就是炉膛的宽、深、高），这个数值和第一个和第二个热强度确定的数值，可以根据其他的锅炉设计条件在

这两个数据之间的范围内选择一个合适的炉膛的宽、深、高，对于优化炉膛结构尺寸有利。 二．炉膛主要尺寸

1． 这个标题的内容是确定炉膛的宽和深。

2． 炉膛深度应当保证火焰在炉膛的断面内自由发展，高温火焰不冲刷炉墙。 3． 有的作者试图建立炉膛宽和锅炉容量D的关系。 4． 燃料完全燃烧的时间约为2～2.5s。 三．炉膛出口烟气温度

1．什么地方叫炉膛出口？这个问题始终没有一定的说法，同样苏联1973年标准上也没有。问题的实质是：炉膛里面全是辐射传热，炉膛外面全是对流传热，把炉膛出口放在什么地方能更准确地表示两种传热的分界的问题。

2．现在锅炉厂设计锅炉的时候，热力计算上显示：炉膛出口截面对于200MW以下的国产机组在后屏第一排管子中心线，对于国产的300MW以上的机组在大屏下面（只是从热力汇总表上看出来的），进口机组也在大屏下面（只是从热力汇总表上看出来的）。

3．炉膛出口烟气温度的选择：考虑两个方面的问题，一个是从设计、建造锅炉来说，辐射受热面和对流受热面的费用不同，因此有一个最佳炉膛出口烟气温度，对于燃烧煤粉的锅炉一般是1250℃。另一方面，要受到炉膛出口受热面结渣、腐蚀的，不能达到1250℃。一般来说，炉膛出口烟气温度为1050～1150℃，计算值超出这个范围就要问一问是否计算错了。如果是炉膛出口在大屏下面的国产机组，炉膛出口烟气温度应当在1300℃，甚至更高一些。 四．排烟温度

1． 排烟温度的选取主要是根据燃料的价格和锅炉尾部受热面金属消耗量的经济比较。 2． 按照现有的锅炉机组的排烟温度和燃料成分计算，几乎所有的锅炉的尾部受热面都是要受到腐蚀的。国外的锅炉机组排烟温度选取得比较高，只是尾部受热面的酸性腐蚀轻一些，经过计算从经济上更合算。

五．热空气温度（也称热风温度） 室燃煤粉锅炉的热风温度的选取，主要取决于燃料的性质。也就是要保证燃料着火的稳定

六．工质的质量流速 工质的质量流速越高，压力损失太大，工质的质量流速他的下限是能消除管子内表面的氧腐蚀，有推荐值。

七．烟气流速 上限是管子的磨损，下限是管子的积灰。一般为9～10m/s；灰分多的燃料为7～8m/s；灰分很少的燃料为10～12m/s。

§11-3影响锅炉布置的因素 一．蒸汽参数 指的是蒸汽压力

1． 蒸汽压力的影响情况：

蒸汽压力/kg/cm2 中压39 高压101 超高压 亚临界 炉内有无屏 无 有半可见屏 有可见屏、前屏 有可见屏、前屏 省煤器的情况 沸腾式 非沸腾式 非沸腾式 非沸腾式 水冷壁情况 光管 光管 膜式 膜式 2．为什么有上述的情况？因为加热水热、蒸发热、过热热的比例发生变化。 （1）有一个重要的数据：炉膛是锅炉中第一大受热面，吸热占锅炉总吸热量的65%。

（2）在中压机组中，蒸发吸热为66%，稍大于炉膛吸热。为了保证蒸发吸热，于是炉内没有屏式过热器，不能利用屏在炉膛中吸收过热热；使用沸腾式省煤器（沸腾度很小），利用省煤器对流吸热补充蒸发吸热。

（3）在高压机组中，蒸发吸热为52%，小于炉膛吸热。为了保证蒸发吸热合适，炉膛出口有半可见屏，吸收部分炉膛热量；使用非沸腾式省煤器，给水冷壁送不饱和水，吸收炉膛热量。

（4）在超高压机组中，蒸发吸热为34%，大大小于炉膛吸热。为了保证蒸发吸热合适，炉膛内有前屏，炉膛出口有可见屏。吸收炉膛大量热量。使用非沸腾式省煤器（出口水欠焓更大），给水冷壁送不饱和水，吸收炉膛热量。

（5）在亚临界锅炉机组中，蒸发吸热为25%，大大小于炉膛吸热。为了保证蒸发吸热合适，炉膛内有比较大的前屏，炉膛出口比较大有可见屏。吸收炉膛大量热量。同时使用非沸腾式省煤器（出口水欠焓特别大），给水冷壁送不饱和水，吸收炉膛热量。 二．锅炉容量

1．锅炉容量是随着蒸汽压力的升高而增加的。如果高蒸汽参数使用小容量，那么就不安全了，也不合算了，这个安全问题从水循环可以看出来：锅炉容小，炉膛尺寸小，炉膛矮，水冷壁高度小，但是锅炉压力高，汽水密度差小，需要水冷壁有一定高度才可以保证水循环的运动压头。同时高蒸汽参数对应高效率，但是容量小，所得到的好处不多。相反，低蒸汽参数使用大容量不合算，锅炉容量大，投资很大，但是锅炉效率低。

2．锅炉压力与锅炉容量的对应关系：低压（表压低于39kg/cm2的 参数）参数用于小于60t/h的锅炉；中压参数（表压等于39kg/cm2的参数）用于60和部分120t/h的锅炉；高压参数（表压为101kg/cm2）用于部分120、220、410t/h的锅炉；超高压参数（表压为140tkg/cm2）用于400、670t/h 的锅炉；亚临界参数（表压170kg/cm2）使用于1000t/h以上的锅炉。

3．锅炉压力对锅炉布置的影响 如果假定锅炉容量变化的时候，炉膛容积热强度不变（变化不大），那么炉膛容积正比于锅炉容量。炉膛容积是长度的三次方，炉壁面积是长度的平方，随着锅炉容量的增长，炉膛容积同时也增长，但是炉壁面积增长的慢。这样大容量锅炉的单位面积的炉壁要吸收更多的热量。于是随着锅炉容量的增长，炉膛水冷壁的布置要发生变化：小容量锅炉水冷壁管子很少，水冷壁管子使用光管；逐渐地，比较大容量的锅炉使用膜式水冷壁，更大容量的锅炉为了单位面积水冷壁多吸热量，使用内螺纹管的水冷壁。

4．锅炉容量大小的界定 锅炉容量大小的界定各个时期是不同的。现在一般认为：100MW及以下的锅炉是小锅炉；200MW的锅炉是中等容量的锅炉；300MW及以上的锅炉是大容量锅炉。 三．燃料

1．燃料的挥发分对锅炉布置有影响：燃料挥发分多的煤好烧，着火容易，燃尽容易。这时要求锅炉的炉膛比较胖、矮；这类锅炉的热风温度要求低所以空气预热器小；炉膛出口烟气温度低，对流受热面布置多。燃料挥发分少的煤好烧，着火难，燃尽不容易。要求锅炉的炉膛比较细高；这类锅炉的热风温度要求高所以空气预热器大；炉膛出口烟气温度高，对流受热面布置少。

2．燃料水分的影响 燃料水分多着火比较困难，要求热风温度高，因此炉膛要断面热强度大（容易着火），空气预热器大一些。

3．燃料灰分的影响 燃料灰分多炉膛里火焰中心上升，炉膛出口烟气温度上升，于是要求炉膛细长；炉膛水冷壁多，对流烟道受热面少；要求热风温度高一些，因此空气预热器大一些。炉膛吸热可能少，要求省煤器大一些。燃料灰分多，锅炉磨损严重，要求在对流烟道中的受热面上安装防磨装置。

4．分对锅炉布置的影响是多方面的，有的互相矛盾、互相牵连，要综合考虑。 四．热空气温度—尾部受热面的分级布置

1． 尾部受热面采用两级布置的原因，是因为烟气的流量和比热均比空气为大。 2． 两级布置的原则：

（1）第一级省煤器的出水温度应比饱和温度低40～50℃，以保证水在进入第二级省煤器的时候不发生汽化或过大的热偏差。

（2）第一级空气预热器空气端的温差不小于25～30℃，第一级省煤器水进口端的温差不小于40～50℃。 （3）第一级空气预热器出口温度高于给水温度约10～15℃。

§11-4锅炉的典型布置

1． 锅炉的典型布置形式有：П型布置、Γ型布置、塔型布置、箱型布置等。 2． 锅炉典型布置评判原则：

（1） 是否有利于减轻磨损；

（2） 是否减少锅炉高度，节约钢材，减少造价； （3） 是否节约管道；

（4） 是否能把风机安装在地面上； （5） 是否能利用自身通风作用；

（6） 是否有利于安装，检修； （7） 是否运行方便。

3．我国最常用的是П型布置。但是各种布置几乎（除了塔型布置）都有。

《锅炉原理》备课笔记12 第十二章自然循环和蒸发受热面

§12-1自然循环的基本概念 一．汽包、水冷壁和蒸发管束

1．蒸发受热面定义：吸收火焰或烟气的热量而使水产生蒸汽的受热面称为蒸发受热面。

2．蒸发管束概念：蒸发管束的全称为锅炉对流蒸发管束，它在锅炉里面，吸收对流热量（用对流的方法吸热），是蒸发管束。一般称呼锅炉对流蒸发管束的时候，经常叫做锅炉管束、对流管束、蒸发管束、对流蒸发管束等。锅炉对流蒸发管束用于压力低、容量小的锅炉，这里指的是低压（出口蒸汽压力不到39kg/cm2）锅炉，容量常常是每小时几吨，十几吨，一、二十吨的锅炉。因为这时候水的汽化潜热大,光靠炉膛吸热不够，用锅炉对流蒸发管束来弥补一下蒸发吸热的不足。锅炉对流蒸发管束的数量很大，一般有几百根，上面和汽包连接，下面和水包连接。

3．回路：包括吸热的上升管和不吸热的下降管，两个管子的上下端分别和汽包与下联箱连接的水流动的封闭的线路叫循环回路。回路分为简单回路和复杂回路，一个下降管连接一个上升管管屏的叫做简单回路；一个（或几个）下降管连接几个上受热或结构不同的升管管屏的叫做复杂回路。

4．汽包的作用：（1）把很多管子（上升管或汽水导管、下降管）连接在一起；（2）汽水分离；（3）贮存大量的汽和水，在负荷发生变化的时候，起到稳定汽压的作用。 二．自然循环原理

1． 运动压头：自然循环回路的循环推动力叫做循环运动压头，等于回路各部分的总压头。计算公式：

Sydhxjghiig （12-1）

2． 运动压头的三要素：饱和汽和饱和水的密度、上升管中的含汽率、循环回路的高度。

3． 有效压头：运动压头减去上升管侧阻力是有效压头，在数值上等于下降管侧阻力。计算公式：

SyxSyd(pspfl) （12-3）

4． 有效压头和下降管阻力不是一个概念，有效压头是流动的动力；下降管阻力是流动阻力，两者只是在数量上相等。

§12-2汽水混合物的流型和传热 一．管中汽水两相流的流型

1．管中汽水两相流的流型：单相水、汽泡状流、弹状流、环状流、环状带液滴流、液雾流、单相汽。讲解清楚各个流型的具体形状。

2．在自然循环锅炉的水冷壁中，最多是弹状流。

3．传热区域：液体对流传热、过冷沸腾、饱和核态沸腾、强制水膜对流传热、含水不足、蒸汽对流传热。 二．管中汽水两相流的传热

1． 传热恶化的定义：管内放热系数突然减少，管壁温度突然升高的现象。 2． 两类传热恶化

（1）由于受热增强，汽泡产生的速度超过汽泡脱离的速度，在金属管壁与水之间形成一层汽泡，把水和管壁隔开，即由核态沸腾变成膜态沸腾，管壁温度突然升高的现象叫第Ⅰ类传热恶化。关键参数为热负荷。

（2），管壁上的水膜被蒸干，管壁温度突然升高的现象叫第Ⅱ类传热恶化。关键参数为含汽率。

3．在自然循环锅炉中一般没有传热恶化，只是亚临界压力的锅炉中，防止传热恶化的余地不很大了（解释这句话）。在直流锅炉中一定要发生第二类传热恶化的，因为在水冷壁管子的出口处，所有的水一定要被蒸干的。

§12-3两相流体的基本参数

两相流体的特性参数可以分成两类：第一类是可以根据物质平衡或热量平衡计算出来的参数，叫做流量参

数；第二类是流体的真实参数，不能计算所得，只能测量叫做真实流体特性参数。 一．流量参数

1． 质量流速：单位时间内流经单位流通截面的工质质量称质量流速。计算公式为：

wG （12-4） F这个参数的表示为两个字母相乘，确实是密度³速度。一般用来衡量管子的安全。例如屏式过热器的质量流速至少要1500kg/(m2s)，否则不安全。

2．循环流速：水在饱和温度下按上升管入口截面计算的水流速称循环流速。计算公式为：w0Gw F（12-5）

这个参数是一个水循环的安全性指标。有两个要点：一个是计算时水的密度必须是当时当地压力下饱和水的密度；另一个是一定要按照上升管入口截面来计算。这个速度过小，会堵塞上升管；也会使管子过热。

3．折算流速：（1）假定流过的蒸汽占有全部管子截面时计算所得的蒸汽速度称为该截面的蒸汽折算流速。（2）假定流过的水占有全部管子截面的时候计算所得水流速度称为该截面水的折算流速。计算公式：

w0DVGDV （12-8） （12-6）w0FFFF蒸汽折算流速和水的折算流速一般就用在公式的推导上。

4．质量含汽率：流过蒸汽的质量流量与工质总质量流量之比。

计算公式：xxxcDii （12-10）质量含汽率的平均值：xr （12-12） Gr25．混合物流速：流经管子截面的混合物容积。这个流速是假定蒸汽和水的真实流速没有差别的情况下的流

速，是不真实的，是一个计算值。

6． 积含汽率：流经管子某一截面的蒸汽容积流量与混合物的总容积流量之比。

计算公式：V （12-18）

VV7．推导公式：1 （12-19）

11(1)x二．真实流动特性参数

1．截面含汽率：在某一截面上蒸汽所占截面的分额。这个参数是真实的，只能通过测量得到，不能通过计算得到。用图12-5计算截面含汽率。

2． 汽的真实流速，考虑了蒸汽和水的流速的差异，没有多大的用途。

3． 汽水混合物的真实密度，同样考虑了蒸汽和水的流速的差异，也没有多大的用途。

§12-4流体的流动阻力 一．单相流体的流动阻力

1． 单相流体的摩擦阻力 和流体力学讲解的一样，公式相同。

2． 在锅炉中单相流体都是粗糙管，都处于阻力平方区（阻力系数只取决于表面粗糙毒而与雷诺数无关）。 3． 书上P243有一个图，叫做莫迪图，是计算流体的摩擦阻力用的。

4． 单相流体的局部阻力也和流体力学讲解的一样，公式也相同。 5． 求单相流体的局部阻力要查有关流体力学的书。

三．两相流体的流动阻力 这里的两相流体指汽液两相流体。

1． 两相流体的摩擦阻力是对单相流体的摩擦阻力的公式修正一下。计算公式：

2lw0pm[1x(1)] （12-32）

d22． 两相流体的局部阻力也是对单相流体的摩擦阻力的公式修正一下。计算公式：

2w0pjb[1x(1)] （12-35）

2这里应当说明的是计算两相流体的局部阻力的时候，查的图必须是计算两相流体的局部阻力的图，不能用计算单

相流体局部阻力的图，计算两相流体的局部阻力的图只有在专门的书籍上能找到，计算单相流体的局部阻力的图在任何流体力学的书上都有。

3． 流体加速而引起的压降 一般不计算，只有特别详细计算的时候才计算。

《锅炉原理》备课笔记12-2

§12-5简单回路的水循环计算

1．计算标准规定：通常水循环计算只是按照额定负荷和额定参数进行计算，不计算不稳定工况的水循环计算，因为只要额定负荷的计算表明是安全的，不稳定工况也是安全的。

2．因为现在的锅炉的各个水冷壁管屏在结构上和受热上总有一些差异，所以实际的回路都是复杂回路，没有简单回路。 一．压头计算

1． 压力平衡式：

hxjgpxjhiigpshddgpdpcgpfl （12-39）

其中：超过部分pcg的物理意义要讲解清楚。

2．这个式子是水循环计算的基本式子，观察点在下联箱中心。压差法直接用这个式子计算；有效压头法（苏联标准中的方法，没有什么优点，把问题搞复杂了，对直流锅炉还不能用）把这个式子变化了一下再进行计算，见（12-40）。

二．加热水段高度的计算

1． 为什么能有加热水段高度（1）从省煤器来的汽包给水不到饱和，有欠焓。（2）水冷壁下面比入口处压

力高，压力高水的饱和温度高，需要把水加热一下才达到饱和状态。 2． 计算公式：

iqrixjidq[(pxjprq)g(hhrq)]hrshrqQ1igh1Gpip （12-44）

这个计算公式太复杂，要讲解清楚。 使用这个公式的时候，注意各个量的单位，一定要使用国际单位制。这个公式很有道理，为什么要计算得这么仔细呢？只能说这是苏联计算标准规定的。一般热水段高度有5～6m以上。计算的时候，把炉膛下面的二等份平面的吸热量分到下半个冷灰斗受热面上去。 三．下降管进口水的欠焓

1． 循环倍率的定义：进入上升管的循环水量与上升管出口蒸汽量之比叫做循环倍率。 2． 汽包里面有蒸汽的凝结，这是因为汽包给水有欠焓，汽包的锅炉水有欠焓。

3． 因为汽包里有凝结，所以蒸发的汽量不等于输出的汽量。

4． 教科书P249有进入下降管水的欠焓的计算。我国水循环计算标准P有各种情况下锅炉水欠焓的计算

方法，和教科书的方法不同。具体方法抄录如下： （1）对于无分段蒸发的锅炉 汽包无凝汽的时候：iqhciism 标准（4-10）

KciismcXnq(iism) 标准（4-11）

K汽包有凝汽的时候：iqh（2）对于分段蒸发锅炉的净段

ciismD iqh 标准（4-12） KDjd（3）对于部分给水通过蒸汽清洗装置的锅炉 汽包无凝汽的时候：iqhciismK1qx1qxciism 标准（4-13）

r 标准（4-14）

汽包有凝汽的时候：iqhcc(1XnqK)(iism)qx(iism)rciismK(1qx)r5．下降管的水没有欠焓的情况（1）沸腾式省煤器；（2）分段蒸发的盐段；（3）全部给水进入蒸汽清洗装置；（4）下降管的凝结放热等于或超过下降管入口水的欠焓。（5）进入汽包的汽水混合物有一半以上的蒸汽流经水容积。

四．循环倍率

1． 循环倍率是一个安全性指标（见第四条）。

2． 界限循环倍率：回路中循环流速最高时候循环倍率叫做界限循环倍率。 3． 界限循环倍率分开了自然循环流动特性和强制流动特性。

4． 计算出来的循环倍率大于界限循环倍率，在推荐循环倍率中间就是安全的。

5． 自然循环受热面的流动特性简称自然循环流动特性。说的是受热多的管子流量多，有自补偿能力。只有

水冷壁中汽水混合物的流动是这个特性。

6． 强制工质流动受热面的流动特性简称强制流动特性。说的是受热多的管子流量少，没有自补偿能力，比

较危险。省煤器、过热器和再热器是强制流动，有这个特性。

五．下降管带汽和汽化

1．下降管带汽和汽化的危害：由于下降管带汽和汽化，使得运动压头减少，水循环的运动不正常，管子得不到正常的冷却。

2．下降管带汽和汽化的原因

（1）下降管进口水的汽化 由于管子进口处有局部阻力，水流过的时候，水的压力下降饱和温度下降饱和焓下降，原来的不饱和水有可能变成饱和水，于是水汽化。防止的措施为下降管进口水有欠焓，或者在下降管进口上面保持一定厚度的水，使得水在下降管进口处的饱和焓不低于当地压力下的饱和焓。

（2）在下降管口处水流形成旋涡漏斗 防止在下降管口处水流形成旋涡漏斗的方法有两种方法，一是保持下降管口上面的水层厚度，一般保持这个厚度300～500mm以上就没有旋涡漏斗了。二是在下降管口处加装隔栅或十字板，消除水的旋转动能。

（3）汽包内锅炉水带汽 锅炉水总是要带汽的，不可避免。这时带的汽泡很小，直径不到半个毫米。如果

进入下降管的水有欠焓，带汽的数量就大大减少了。可以在标准P67查到带汽的计算方法。因为不重要，不用过多考虑。

（4）下降管受热 都不受热。 六．有效压头的计算

1．在有效压头的计算的时候，要分段计算，一般分成小于10个为宜。燃烧器附近要分得比较细一些，上升管上部可以少分几段。

2．在有效压头计算的时候

（1） 已知（或者计算）管子的结构、受热情况。

（2） 先假定循环流速或循环倍率，或者两个都假定。

（3） 这样就知道进入下降管的水流量。因此可以计算下降管柱重和流动阻力。 （4） 按照对应的上升管的情况，可以计算出上升管入口水流量。因为上升管分段，只能一段一段的计算。 （5） 先计算加热水段高度，再计算加热水段的柱重和流动阻力，

（6） 然后计算各个含汽段的进出口的质量含汽率，进而求容积含汽率，求平均含汽率，求这段上升管的柱重、阻力。

（7） 把上述结果代入有效压头的计算公式，让有效压头等于下降管阻力，如果不等重新假定循环流速和循环倍率，再重新计算。

3．讲解的线索：只有柱重和流动阻力两类变量。

（1）假定循环流速受热蒸汽流量质量含汽率容积含汽率密度柱重（2）假定循环流速受热蒸汽流量质量含汽率流动阻力

4．特殊的计算

（1） 汽水导管中的柱重和流动阻力计算。 （2） 旋风分离器的阻力计算。 七．循环流速的计算

1．标准上的手算方法：在可能的范围内找三个循环流速点，分别计算它们的有效压头和下降管阻力。把六个点按照有效压头和下降管阻力分别连成两条曲线，两条曲线的交点就是循环流速的解。

2．计算机上的迭代法：上面讲过。

§12-6复杂回路的水循环计算 很象电路计算

1．计算原则：相同压降时水流量相加；相同水流量时压头相加。

2．两个下降管供应一个管屏水的情况，也只能假定这个共用联箱的压力了。 3．讲解图12-18曲线的做图方法。

§12-7循环安全检查

水动力计算总的来说，包括三个部分，一是水循环计算，计算循环流速和循环倍率；二是这个循环安全性检查，检查循环停滞、倒流、自由水位；三是传热恶化，检查是否产生传热恶化。后边两个计算可以合并叫做循环安全检查。

一．循环完全特性曲线

1．循环完全特性曲线定义：包括水的上升流动和下降流动两部分对压头的曲线叫做循环完全特性曲线。 2．讲解图12-19汽水混合物密度与循环流速的关系。

3．讲解图12-20蒸汽相对流速和摩擦阻力对完全特性曲线的影响。

4．图12-21的两个曲线就是循环完全特性曲线，讲解最小倒流点、停滞点、正常工作点。至于压力对蒸发管完全特性曲线的影响不用掌握（记不清）。 二循环停滞及其校验

1．用压差法解释停滞现象：由于个别管子受热弱，因此蒸汽少，含汽率低，所以密度高，柱重大。当上下联箱的压差只能托住汽水柱重的时候，就产生循环停滞

2．不发生循环停滞的条件：Stz/Syx1.1 （12-67）

3．从公式看，有效压头小容易满足（12-67）式，就是说有效压头小好。这就不对了，有效压头是运动的动力，难道动力小，对水循环流动有利吗？不要这么理解。有效压头等于下降管阻力，下降管阻力小可以有更多的压头用于水的流动。 三．自由水位校验

1．自由水位定义：在上端连接汽包汽空间的上升管内由于受热比较弱，在上升管内形成一个随着受热变化而上下移动的水面称为自由水位。

2．用压差法解释自由水位：由于管子受热比较弱，因而含汽率小，混合物密度大。上下联箱的压差，只能托住不到满管汽水混合物的柱重，同时由于从汽包得不到水的补充，因此有一个自由的水的表面。管子受热越弱，自由水位越低。如果要消除自由水位，先使管子增加吸热，增加混合物中的蒸汽量，使得自由水位上升到管子最高点，再增加管子吸热，增加混合物中的蒸汽量，减少混合物的柱重，这样才使得上下联箱的压差，不但可以托住混合物的柱重，而且有余地使管子内的汽水混合物运动起来。

3．不发生自由水位的条件：

StzpcgSyx1.1~1.2 （12-71）

四．循环倒流及其校验

1．循环倒流的定义：上升管内的汽水混合物从上往下运动称为循环倒流。

2．用压差法解释循环倒流：由于管子受热比较弱，因而含汽率小，混合物密度大。上下联箱的压差托不住汽水混合物的柱重。同时上升管的上端和汽包的水空间连接，这时有水从汽包进入上升管，形成循环倒流。从受力来看，上下联箱的压差托不住汽水混合物的柱重，需要一个力量帮助托住柱重，汽水混合物倒流，流动阻力和运动方向相反，是向上的，帮助压差托住汽水混合物的柱重，形成稳定流动（动力等于阻力）。

3．不发生循环倒流的条件：

Sdl1.1 （12-72） Syx五．临界干度的检查（传热恶化问题）前面已经叙述过了。

§12-8提高循环安全性的措施

一．减小并联管子的吸热不均 多分几个管屏；做成八角炉膛；运行时减少积灰、结渣。 二．关于下降管和汽水导管 尽量做得大一些，见推荐值。 三．关于蒸发管有一个管径变化趋势的公式和推荐值。

《锅炉原理》备课笔记13

第十三章强制流动锅炉及其水动力特性

§13-1直流锅炉

一．直流锅炉的工作原理和特点

1．直流锅炉的工作原理：在给水泵的压头作用下，工质顺序一次通过加热、蒸发、过热受热面。进口工质为水，出口工质为过热蒸汽。在蒸发、过热受热面之间没有固定的分界线。

2．强制流动锅炉和自然循环锅炉结构上的不同主要是水冷壁的形式不同。 3．直流锅炉的优点：

（1） 不用汽包，制造方便，降低制造成本，减少钢材消耗量。 （2） 没有汽包等厚壁元件，热应力小，惯性小，负荷变化速度快。 （3） 强制流动，安全有保障，受热面布置自由。 （4） 适合亚临界参数，也适合超临界参数。

4．需要解决的问题：

（1） 对锅炉给水品质要求高。因为不能排污，给水的全部盐分都进入蒸汽，70年代以后化学工业发展，化学处理水的树脂成本降低。

（2） 对自动控制系统要求高（工况参数变化太快，不好控制）。

（3） 要求有启动旁路系统。启动的时候总要求有流动的水冷却水冷壁，否则水冷壁不安全。在水冷壁的出口还是汽水混合物的时候，必须在启动旁路内进行汽水分离，把蒸汽送往过热器，水回到除氧器。

5．强制流动锅炉的分类

直流锅炉强制循环锅炉：控制循环锅炉强制流动锅炉

强制流动锅炉：低倍率锅炉、部分负荷再循环锅炉6．强制流动锅炉水冷壁的型式：水平围绕管圈式（拉母津式）、垂直管屏式（本生式）和回带式三种，见图

13-2。

§13-4强制流动锅炉蒸发受热面的水动力特性 一．系统的流动阻力

1． 在强制流动的受热面中有：流动阻力、重位压头损失、加速压力损失。

2． 在水平围绕管圈中流动阻力大，重位压头损失小；在垂直管屏中，流动阻力和重位压头损失不相上下。 3． 用总压力损失与质量流量的函数表示强制流动锅炉受热面的水动力特性。 二．平置蒸发管中流动的不稳定性

1．水平围绕管圈是平置蒸发管。在强制流动锅炉运行的时候，平置蒸发管的入口水总是有欠焓的。因而平置蒸发管中有热水段和蒸发段。

2．公式的推导：

（1） 带热水段的蒸发管的压力损失包括热水段阻力和蒸发段阻力两部分，见（13-4）。 （2） 代入的方程有热水段平均比容方程（13-5）、蒸发段平均比容方程（13-6）、热水段长度方程（13-7）、蒸发段长度方程（13-8）。

（3） 代入后，把方程整理得到pA(w)B(w)C(w) （13-9） 其中各个系数是物性系数组成，在（13-10）（13-11）（13-12）中。

（4） 用求极值的方法，对方程求导数，令导数为0。得到：

323A(w)22B(w)C0 （13加-1）

这时：B3AC0 对应三个不同的实根，多值性。 B3AC0 对应三个相同的实根，单值性。 B3AC0 对应一个实根和两个虚根，单值性。

水动力单值性的条件是：B3AC0 （5）把系数A、B、C代入方程，得到：qqr22227.46r （13加-2）

a(1)

本来把系数代入的时候，式子中的符号是小于等于号，但是理论计算不免有误差，于是把符号变成小于号，并且在分母上加一个系数a，保持式子的正确性。这个式子说明：只要管子进口水的欠焓少，水动力特性就能单值。如果管子进口水的欠焓为零，水动力特性肯定单值。这一点从系数中也能看出来，如果管子进口水的欠焓为零，系数A为零，方程为二次方程，水动力特性是单值的。

3．多值性的主要原因是汽和水的比容不同。

4．防止水动力特性多值性的措施的本质是增加热水段的阻力，具体方法：加装节流圈和采用梯形管径。 5．超临界压力下管子进口水焓比临界点的焓低很多的时候，就容易出现多值性。 6．应当说不稳定性包括多值性和脉动。但是教科书中只把多值性叫做不稳定性。 三．立置蒸发管中流动的不稳定性

1．上升流动中重位压头会改善阻力特性，但是在下降流动中则起到相反的作用。 2．在多行程的流动中，随着行程的增多，重位压头的影响减少。 四．蒸发管中的脉动

1．脉动的定义：工质流量呈现周期性时就是脉动。

2．脉动的表现形式：管间脉动、管屏间脉动和整体脉动。 3．脉动的周期：几十秒到几分钟。

4． 立置管屏的脉动比平置管圈要严重。

5． 脉动的危害：因为工质流量变动，管子各区段管壁与不同工质接触，金属发生疲劳；容易引起金属管壁超温。

6． 脉动的形成原理不清楚。

7． 防止蒸发管中工质脉动的措施：

（1） 在热水段加装节流圈； （2） 使用梯形管径；

（3） 采取高质量流速，有хабенский的公式（13-20）、（13-21） （4） 在含汽率为10～15%的地方安装呼吸箱。 （5）《电站锅炉水动力计算方法》中规定：大于140kg/cm2的时候就没有脉动现象发生。

五．蒸发管中的热偏差

1．影响热偏差的因素 吸热不均、流量不均

（1）节流圈的影响 在平置管圈中流量不均为（13-28）；相对于未加装节流圈的（13-29）流量不均系数有所增加，热偏差减少。

（2）重位压头的影响 上升管屏中流量不均系数为（13-30）；下降管屏中流量不均系数为（13-31），说明重位压头对上升流动有利，对下降流动不利。

（3）图13-39中给出不同焓增的情况下，受热不均对流量不均的影响。 2．减少热偏差的措施

（1） 在蒸发管进口加装节流圈； （2） 采用比较高的质量流速； （3） 分成若干并联管组；

（4） 减少管组中的工质的焓增，采用中间混合； （5） 组织好炉内燃烧；

六．其他强制流动锅炉的水动力特性 总的结论是比直流锅炉好。

§13-1直流锅炉

1．返回来又讲解第一节，自然和前面讲解的不一样。

2．主要的不同是知道强制流动锅炉水动力特性以后，应当注意到质量流速的重要性：消除脉动要高的质量流速；减少热偏差要高的质量流速。这样看来高的质量流速很重要。但是蒸发管里的质量流速也不能太高，否则要消耗太多的水泵压头，浪费电力。下面讲课以质量流速为重点，理解讲课内容。 一．水平围绕管圈式水冷壁（拉母辛式）

1．水平围绕单管带 见教科书图13-3。水平围绕管圈水冷壁是苏联人拉母辛提出来的所以叫拉母辛式水冷壁。水平围绕单管带四面水冷壁三面水平、一面倾斜，盘旋上升。整个炉膛只有少数的水冷壁管子（最多几十根，因为只有一面引进管子，又是倾斜方向引进，所以管子数量不可能多），而每根管子很长达几百米。因为要有一个合适的质量流速，因为这种锅炉的水冷壁的并列运行的管子根数少，流通截面小（当然可以采用不同的水冷壁管径，大管径可以有大流通截面，但是再大的管径也不能太大，要在正常管径的范围内），所以这种水冷壁只适合小容量的锅炉机组，大约在200MW以下（例如SG-400-140机组）。

2．水平围绕双管带 见教科书图13-4。水平围绕双管带锅炉水冷壁的结构形式就是两面的水冷壁管子倾斜，另外两面是水平的，引进的管子根数比单管带的多，所以可以适应比较大的锅炉，达到200MW以上。

3．螺旋式水冷壁 如果想把锅炉做得更大，让四个水冷壁都是倾斜的，都有管子引入，那就是螺旋式水冷壁，见教科书图13-5。螺旋式水冷壁的锅炉因为并列工作的管子多，可以做成更大的容量的。例如300MW（元宝山电厂#1机组），甚至600MW（元宝山电厂#2机组、上海石洞口电厂进口的美国CE公司制造的机组）。 二．垂直管屏式水冷壁

1．垂直管屏式水冷壁是德国人马克²本生提出来的，垂直管屏式水冷壁是并列工作管子最多的水冷壁，所以锅炉容量可以做得很大。

2．多次上升的垂直管屏式水冷壁的锅炉 为了使得水冷壁管子里的水的质量流速足够高，除了采用比较小的管子直径（在合理的范围内）外，只能减少并列工作的管子的根数。于是就采用了多次上升，所谓就是水先经过一部分水冷壁管子上升然后用下降管引下来，再经过另外一部分水冷壁管子上升然后用下降管引下来，如此反复多次叫做多次上升。采用次数不同的多次上升系统，可以适合不同容量的锅炉机组。根据美国FW公司的经验：600MW锅炉使用3次上升（见图13-9的FW锅炉），800MW锅炉使用2次上升。

3．一次垂直上升管屏 所谓一次垂直上升管屏就是只上升一次就全部蒸发完毕，不用再下来重新上升加热工质的管屏，是最好的管屏，（1）因为多次垂直上升管屏在再次上升之前从下降管进入上升管的时候要有工质流量重新分配，如果分配的是单相水没有什么问题；如果分配的是汽水混合物，很容易产生汽水分布不均，汽多水少的管子容易过热烧坏。（2）有下降管，钢材消耗量多，加工制造安装困难。而一次垂直上升管屏就没有这样的问题。一次垂直上升管屏应用到1000MW及以上的锅炉上。

4．上海锅炉厂的SG1000-170/555/555型直流锅炉使用了一次垂直上升管屏。在300MW锅炉机组上应用一次垂直上升管屏，不符合美国FW公司的经验数值，太冒险了。为了水冷壁的安全，采用小管径上升管，φ22³5.5 的管子，个别管子有积垢或焊瘤的时候容易出现比较大的热偏差。为了减少热偏差，上升管采用两次中间混合，有汽水混合物的再分配问题。因此这种锅炉的水冷壁的安全很成问题，经常爆管。几乎各种锅炉教科书上都批评这种锅炉。据说这种锅炉到2001年底还有12台，有计划尽快地把它改造掉。据说有这种锅炉的电厂组织了一个俱乐部，专门研究它的运行和改造，最后的结论是：这个锅炉只能扔。

5．两次上升水冷壁，见教科书图13-7（c）。这是一种特殊的两次上升系统。

6．通用压力型，使用垂直上升管屏的锅炉就叫通用压力型，实际上不是可以使用各种压力的锅炉。原来想象是什么压力都可以。

三．回带管圈式（苏尔寿式）

1．回带管圈式水冷壁首先在瑞士苏尔寿公司被采用。按照布置方式分为垂直回带式和水平回带式两种。（1）水冷壁无下降管，节约金属。（2）管子很长多达几百米，热偏差大。（3）不能自由膨胀，不适合做膜式水冷壁。（4）流动的稳定性比较差。（5）不易疏水和排汽。（6）容易出现停滞和倒流。

2．锅炉炉膛下辐射区没有用回带管圈式水冷壁的，但是在上辐射区和其它包墙管过热器区域因为那里的热强度低，很多锅炉采用回带管圈式水冷壁。这个结论来自300MW以下锅炉样本。

3．据说70年代，前苏联曾经制造了一批（几台） 回带管圈式水冷壁的锅炉，但是后来由于爆管特别频繁，都进行了彻底的改造，换成别的水冷壁。

§13-2多次强制循环锅炉工作原理

1．什么是多次强制循环锅炉：有汽包，在下降管上安装有炉水循环泵，整个负荷内有循环，循环倍率比较低的锅炉。

2．“多次强制循环锅炉”这个名称只是以前教科书中使用（我们这本书太老了）的名称，而电厂和锅炉制造

厂却叫做控制循环锅炉。控制循环锅炉是说，这种锅炉的循环是受控制的，受给水泵的控制。

3．制造控制循环锅炉的目的是在300MW、600MW机组上使用一次上升管屏。 4．控制循环锅炉结构上的特点：

（1）在下降管的下部的管子上安装炉水循环泵，一般讲是3台，6根下降管延伸到标高30米左右的地方进入一个炉水循环泵入口联箱。联箱上接出3根管子分别安装3台炉水循环泵。从炉水循环泵出来的水进入炉水循环泵出口联箱。在炉水循环泵出口联箱上连接一小段下降管引入水冷壁下联箱。

（2）整个控制循环锅炉的水冷壁下联箱是一个整体。燃煤的控制循环锅炉的水冷壁下联箱做成Ⅱ字形。两个横道代表的是侧墙水冷壁下联箱，两个竖道代表的是前后墙水冷壁下联箱，两个竖道之间代表出渣口。下联箱的尺寸比较大，是900毫米内径。壁厚45毫米。燃油的控制循环锅炉的水冷壁下联箱做成“工”字形。两个横道代表的是侧墙水冷壁下联箱，一个竖道是前后墙水冷壁下联箱，因为燃油锅炉没有灰，不要出渣口，所以是一个下联箱。下联箱的尺寸和燃煤锅炉的一样。

（3）控制循环锅炉的汽包比自然循环锅炉的汽包小。300MW控制循环锅炉的汽包比200MW自然循环锅炉的汽包都小。

（4）在每一个上升管进口附近都安装有节流圈，整个锅炉安装有几十种大小不等的节流圈，例如大港电厂的燃油控制循环锅炉水冷壁上安装有13种节流圈。

5．控制循环锅炉的炉水循环泵的特性是在各种流量下炉水循环泵的压头变化不大。

6．控制循环锅炉的炉水循环泵的电动机里面用循环水冷却，用水润滑。转子和定子之间有水通过。靠近泵的部分有隔热层。炉水循环泵很难制造，使用的是外国的制造技术。一种是屏蔽法，用金属薄板把电动机的转子和定子包上，隔绝水的伤害。另一种是浸没法，在电动机浸漆的时候用很好的漆，不怕水的伤害。

7．控制循环锅炉的炉水循环泵的功率一般为机组功率的0.2%左右。

8．控制循环锅炉运行的时候，70%额定负荷的时候喷水量最大，100%额定负荷的时候喷水量反而小，这是因为饱和蒸汽带水的缘故。70%额定负荷以下饱和蒸汽的带水量与自然循环锅炉差不多，都是0.1%以下，随着负荷的升高带水量增加。但是在大于70%额定负荷的时候，这种锅炉的带水量大增。到额定负荷的时候，带水量达到9%以上（有的到11%），由于饱和蒸汽带水量增加了，就不是饱和蒸汽进入过热器，而是汽水混合物进入过热器，汽水混合物的焓大大小于饱和蒸汽焓，虽然过热器吸热量增加，但是由于蒸汽带水量增加太多，所以喷水量减少了。

8． 在控制循环锅炉的系统图上有一个过滤器，的确需要一个过滤器。因为由于水冷壁管子里的循环水量大，把很多脱落的管子的氧化皮带到汽水分离器里面。如果让这些氧化皮进入过热器，甚至汽轮机。那里的蒸汽流速特别快，氧化皮很硬，会损伤管子的。因此要安装过滤器。在元宝山发电厂，每次检修的时候能从过滤器中清除一土篮的氧化皮粉沫。

§13-3复合循环锅炉 一．复合循环锅炉的特点

1．什么是复合循环锅炉 有两个意思：一是循环水和直流水的复合，在水冷壁内有循环水，还有等于蒸发量的直流水。二是运行时有循环和无循环（按直流方式工作）的复合。

2．制造复合循环锅炉的目的：（1）在300MW和600MW的机组上使用一次垂直上升管屏。（2）在直流锅炉上，低负荷的时候水冷壁需要比较大的水流量（超过给水流量）保护，高负荷的时候水冷壁的给水水流量就够用了。为了锅炉的安全，必须把质量流速提高，低负荷的时候安全了，高负荷的时候嫌质量流速太高，浪费了给水泵的压头，浪费电功率。如果让锅炉低负荷有循环，高负荷直流，锅炉安全了，电功率也节约了。

3．制造复合循环锅炉的关键是炉水再循环泵的制造。 4．复合循环锅炉是美国CE公司主张制造的。 二．全负荷再循环锅炉 是复合循环锅炉的一种。

1．什么是全负荷再循环锅炉？没有汽包，在亚临界压力下有汽水分离器，全负荷有再循环，循环倍率低。 2．全负荷再循环锅炉的系统特点：见教科书图13-12，从省煤器来的水进入混合器，出来后经过过滤器、炉水循环泵进入水冷壁。从水冷壁出来后就成为汽水混合物了，进入汽水分离器。分离出来的蒸汽进入过热器；分离出来的水进入混合器，与来自省煤器的水汇合。

3．全负荷再循环锅炉只有300MW和600MW容量的锅炉，制造全负荷再循环锅炉的目的是应用一次上升管屏。

4．全负荷再循环锅炉有亚临界和超临界两种，超临界的系统见图13-13。 5．全负荷再循环锅炉又叫低倍率锅炉。

6．亚临界的全负荷再循环锅炉的汽水分离器每台锅炉有2个。长30不到米，内径900毫米，壁厚45毫米，是一个空筒子。汽水混合物从上端附近斜向下切向进入汽水分离器，蒸汽从上面正中间引出，水从下端引出。运行时汽水分离器里有很多水，水位变化的幅度为好几米。

7．低倍率锅炉有一个特点：在负荷为70%的时候过热器喷水最多，从负荷70%到100%的时候，喷水量减少。这个特点的原因是在低于70%的时候，饱和蒸汽机械携带与自然循环锅炉差不多，在1‰以下。但是随着负荷的上升，饱和蒸汽的机械携带大增，到额定负荷达到9%（我见过的两台低倍率锅炉：元宝山电厂#1炉、太原第一热电厂波兰300MW机组都如此）左右。

8．由于在水冷壁里水的质量流速比较高，管子金属的腐蚀产物比较多，所以在水冷壁进口处安装有过滤器，据说检修时从中清理出很多金属氧化皮。

9． 倍率锅炉与直流锅炉的质量流速比较在图13-14上。 10． 图13-15上的锅炉就是元宝山#1锅炉机组。 三．部分负荷再循环锅炉

1．什么是部分负荷再循环锅炉？没有汽包，亚临界时有汽水分离器，有炉水循环泵，低负荷的时候有再循环，高负荷按直流锅炉的方式工作。

2．部分负荷再循环锅炉的工作原理：见图13-16，来自省煤器的水进入混合器与循环水混合，经过再循环泵和分配球进入水冷壁。从水冷壁出来的汽水混合物进入汽水分离器，如果是超临界锅炉就是超临界工质（汽水不分），不用分离器。这个系统图上有一个循环限止阀，在低负荷的时候，再循环泵的压头大于水冷壁的阻力，于是循环限止阀的左边压力大于右边压力，循环限止阀打开；在高负荷的时候，再循环泵的压头小于水冷壁的阻力，于是循环限止阀的左边压力小于右边压力，循环限止阀关闭。形成部分负荷再循环。

3．部分负荷再循环锅炉的优点：（1）低负荷有再循环，水冷壁安全。（2）高负荷按照直流锅炉的方式工作，省电。

4．部分负荷再循环锅炉与直流锅炉的水冷壁进口工质质量流速的比较见图13-18。 5．部分负荷再循环锅炉的切换负荷为35～40%，见教科书图13-17。

§13-5沸腾传热恶化及其预防措施

1．沸腾传热恶化的危害是把管子烧坏。 2．沸腾传热恶化及其预防措施

（1） 保持一定的质量流速；质量流速高自然带走的热量多。

（2） 使流体在管子内旋转流动或破坏边界层； 采用内螺纹管、加装扰流子 （3） 降低受热面的热负荷；只能使热负荷不集中，不能减少。

《锅炉原理》备课笔记14 第十四章蒸汽净化和锅炉水质工况

§14-1蒸汽品质及其污染的原因 一．蒸汽品质

1． 蒸汽品质的定义：蒸汽的杂质含量，即蒸汽的清洁程度。

2． 蒸汽中的杂质有气体杂质和非气体杂质。气体杂质包括：O2、N2、CO2、NH3等；非气体杂质有各种化合物。化合物统称为盐。不管是酸、碱、盐都叫盐。

3． 蒸汽污染的危害如果沉积在过热器里造成爆管；沉积在阀门上引起动作失灵；沉积在叶片上增大阻力，降低效率。

4． 蒸汽品质的标准国家有蒸汽品质标准（类似表14-1）另外还有锅炉水的水质标准、锅炉的给水标准、凝结水标准、精处理后的凝结水标准。 二．蒸汽污染的原因

1．机械携带：蒸汽携带锅炉水叫机械携带。是蒸汽污染的第一个原因，是中压和低压锅炉蒸汽污染的主要原因。机械携带是因为汽水分离不好。

2．选择性携带：蒸汽对各种盐类有溶解能力，这个溶解能力是有选择性的。

3．机械携带的计算公式：SqRs100Sls （14-1）

4．选择性携带的计算公式：Sq5．蒸汽总携带盐量：SqaSls （14-2） 100aSls （14-3） 1006．蒸汽湿度是指蒸汽携带的水分与蒸汽量之比。

7．分配系数a是每公斤蒸汽中溶解的某种盐分量与这种盐分在每公斤锅炉水中溶解的总盐分之比。这个分配系数只是一个比值，不代表这种盐分在蒸汽中已经达到饱和。一般来讲蒸汽中某种盐分没有达到饱和，是饱和量的几分之一。分配系数叫做溶解系数不合适。

8．携带系数：Ka

§14-2饱和蒸汽的机械携带

1． 所谓的机械携带是指水滴在运动的蒸汽中受到推动力被带走的现象。

2． 飞逸直径：在上升汽流中被蒸汽带走的水滴的最大直径叫飞逸直径。计算公式：

3dw2 （14加）

43． 飞逸速度：在上升蒸汽流中能带走水滴的最小蒸汽速度叫飞逸速度。计算公式：

w1.155d(1)g （14-6） 4．浮泡筒：一种分析讲解机械携带原理的仪器。外面一个大玻璃圆筒，里面装有少半筒水，下面通入蒸汽，水的上面有一个倒立的大漏斗。试验的时候，通入蒸汽，等水沸腾后向下移动大漏斗，能看到漏斗在最上方的时候，能把微水滴带走；随着漏斗下移，能带走小水滴；接着带走中水滴；等把漏斗进口快移到水面的时候，也能带走大水滴。这个试验说明水位、负荷对机械携带的影响。

5．水位对机械携带的影响：水位升高相当于漏斗下移，能带走的水滴变大，于是机械携带增加。 6．影响机械携带的因素

（1） 蒸汽负荷 蒸汽负荷高，机械携带增加。

（2） 锅炉水含盐量 锅炉水含盐量的增加，机械携带增加。 （3） 汽包水位 汽包水位升高，机械携带增加。 （4） 工作压力 工作压力升高，机械携带增加。

§14-3蒸汽溶盐和选择性携带

1．凡是能溶解在水中的盐分，都可以溶解在饱和蒸汽中，也能溶解在过热蒸汽中。 2．随着工作压力的升高，蒸汽的溶解盐分的能力增强。

3．分配系数公式：a(n) （14-10） 其中：n是取决于物质本身性质的函数。对于某种物质是一个定值。到达临界点的时候，各种物质的分配系数都是1。

4． 三类盐 根据它们的分配系数来分类的。

（1）第一类物质是水溶液中不离解的弱酸。就是硅酸H2SiO3或者说是二氧化硅SiO2。它的分配系数最大，

n1.8在8Mpa的时候分配系数a0.5～0.6，这个数字已经很大了，比机械携带大20～30倍，是最应

当注意的盐分。

（2）第二类物质为NaOH、NaCI、CaCI2。相当于机械携带的1～5倍。

（3）第三类物质为Na2SO4、Na2SiO3、Na3PO4、Ca3(PO4)2、CaSO4和MgSO4。压力在20MPa以下的时候，可以忽略不计。

5．锅炉水的pH值的影响：在锅炉水中加碱，可以减少第一类盐的硅酸增加第三类盐的硅酸钠，减少了盐的分配系数，也就是减少了蒸汽的选择性携带。正因为增加pH值有好处，所以汽包里保持一定高的pH值。这一点在运行规程上有规定，一般为9左右，如果过高的pH值，减少选择性携带的作用变差，同时会引起碱腐蚀。

6． 炉水中有油脂或有机化合物，在碱的作用下产生泡沫，抬高水位增加机械携带。 7． 过多的排污可以减少上升管里水的盐分，同时补充没有碱的干净的给水，有可能降低了锅炉水的pH值，效果反而不好

8． 机械携带的锅炉水中主要是钠盐和少量的悬浮渣；选择性携带主要是硅酸和少量钠盐。

9． 盐分的沉积 在什么地方达到饱和就在什么地方沉积，靠近热负荷高的管壁的地方，由于蒸发快，局部可能达到饱和，于是在受热面上沉积比较多。沉积下来的盐分在水中浸泡，盐分（二氧化硅）再溶解的过程是缓慢的。

§14-4汽水分离装置和蒸汽清洗 一．机械分离原理

1． 机械分离原理 惯性分离；离心分离；重力分离；水膜分离。 2． 设计汽水分离装置的时候要注意的问题：

（1）使汽包内的蒸汽负荷沿着汽包的长度和宽度分布均匀。 （2）防止汽水混合物、蒸汽和水对水面产生冲击。 （3）防止水滴粉碎，避免微小水滴出现。

（4）组织好汽水分离器的疏水，避免分离后的水滴被二次带走。 （5）防止把汽泡带入下降管。

（6）制造安装简单，检查维修方便。 三．机械分离装置

1． 挡板 作用是消除动能，利用惯性分离原理分离汽和水。

2． 孔板 不管是水下孔板还是集汽孔板都是使汽或者水的流动均匀。

3． 百叶窗分离器经常用做二次分离器。利用的原理是惯性分离和水膜分离原理。 4． 旋风分离器是一种应用广泛的分离器。从低压锅炉到亚临界锅炉都应用。

5． 旋风分离器的结构：有一个筒体；切向进入一个汽水混合物进口；在筒体上面安装一个溢流环，用来改变水流方向；溢流环上边顶着有顶帽，是百叶窗分离器；筒体内下方有筒底叶片，供水顺利流出的。现在有的旋风分离器还有舌板，用于减少阻力，强化汽水分离。

在最底下有一个底部托斗，用于消除分离出水流的旋转动能。旋风分离器安装在联箱上。

6．分离原理：汽水混合物从进口切向进入筒体，在筒体内产生旋转，水贴近壁面，汽集中在中间。大部分水从底部叶片的空隙中流出，少量的水旋转向上，经过溢流环的转向，顺着筒体外壁流出。蒸汽向上，进入上面的百叶窗分离器，这时的蒸汽湿度为1%左右。经过百叶窗的惯性分离和水膜分离，出口处的蒸汽湿度为接近0.1%。在上面还有百叶窗分离器作为二次分离装置，再次分离，蒸汽湿度小于0.1%，成为合格蒸汽。

7．底部托斗的原理：从旋风分离器下面出口出来的水是旋转的在底部托斗中，几个分离器分离出来的水的旋转方向不同，互相影响，消除动能，避免造成汽包水位波动。

8．旋风分离器的连接方式：单位式、总联箱式、分联箱式。 三．蒸汽的穿泡过程

1． 水下孔板的穿泡过程：通过孔板孔的时候穿泡。孔板下有汽垫，上面是破碎汽泡。

2． 穿泡过程中有盐分的转移。 四．蒸汽清洗装置

1．什么叫蒸汽清洗？蒸汽以小汽泡穿过水层的时候，蒸汽中的盐分转移到水中，蒸汽品质提高了，叫做蒸汽清洗。

2．蒸汽清洗在中压、高压、超高压的机组上使用。在亚临界的锅炉机组上不用（我认为：由于压力高，汽水密度差减少，有可能引起大量机械携带，蒸汽品质反而降低）。

3．蒸汽清洗的过程：大约一半比较清洁的给水经过清洗水管，进入清洗水配水装置。清洗水从配水管的两排斜朝上的孔中喷出，喷到外面的套管的内壁上，流下来到清洗孔板的盲区。清洗水越过孔板中间的挡板到达清洗孔板的有孔区域向两边流动，最后越过清洗孔板两边的挡板流到汽包水容积。这时的清洗孔板上的清洗水层的厚度有100多毫米。这个时候蒸汽从清洗孔板下面，经过板上的开孔以汽泡状通过清洗水层。因为清洗水比较干净，蒸汽的污染比较严重，在蒸汽经过清洗水层的时候，一部分盐分从蒸汽中转移到清洗水中，完成蒸汽清洗。蒸汽清洗的效果一般为60～70%。

4．进入汽包的省煤器来水，各种压力的锅炉一般都是290℃左右，是有欠焓的，因而有蒸汽的凝结现象。

§14-5给水品质和锅炉水工况 一．给水品质和锅炉排污

1． 所谓锅炉排污就是把一部分含盐比较多的锅炉水排出，并补充比较干净的给水。

2． 排污包括：连续排污和定期排污。连续排污是从汽包中排出一部分锅炉水，排污管的入口在正常水位下200毫米的地方，因为排污管的入口接近水面，因此除了排出含盐量高的锅炉水以外，还可以排出有机物引起的泡膜。这里的锅炉水的含盐量是平均值的1.2倍。连续排污就是总在排污。定期排污是从下降管排污。下降管是蒸发系统最低的地方，因而有一些水渣（就是水中的水碱）可以排出一部分水渣，避免水渣堵塞上升管，造成水循环事故。定期排污不是常开，而是每班开一次。

3． 排污率：排污的水量与锅炉容量之比叫做排污率。凝汽式电厂的排污率为1～2%；热电厂的排污率为3～7%。因为热电厂不凝结水，把低压蒸汽送到热用户供热，凝结的水一般不能返回电厂，电厂用的水都是新制造的除盐水，因而水质好，排污效果就不好，要多排污。多排污也只是多制造除盐水。

4． 直流锅炉的过渡区：70年代前由于技术不发达，给水处理的技术差，价格昂贵。当时的直流锅炉使用的水质很差，是软化水。为了解决这个问题在直流锅炉上广泛使用过渡区。把快要蒸干的汽水混合物引到过渡区中加热，等到是微过热的蒸汽的时候再进入过热器过热。于是把大量的盐分沉积在过渡区中。在锅炉检修的时候对过渡区清洗。直流锅炉的过渡区布置在下行竖井的入口处，那里的热负荷低，就是有盐分沉积也不会烧坏管组。

5． 锅炉水的盐量平衡式：(100p)Sgs100SqpSpws （14-21）

其中：Sgs是给水的含盐量；Sq是饱和蒸汽的含盐量；p是排污率；Spws是排污水的含盐量。一般讲，SpwsSls，即排污水的含盐量等于锅炉水的含盐量，也可以设Spws1.2Sls。

6． 用锅炉水的盐量平衡式可以推出很多浓度倍率（相对含量）。 二．分段蒸发

1．什么是分段蒸发？分段蒸发是在水处理技术比较差的情况下前苏联采用的一项技术。把汽包和蒸发系统分成两段，汽包的给水进入大段（净段），大段的排污进入小段（盐段）。这样做的结果是蒸汽品质提高了。这个技术叫做分段蒸发。

2．蒸发的示意图和蒸汽含盐量的推导见P315。 3． 提高蒸汽品质的方法：（1）提高给水品质；（2）加强汽水分离；（3）排污；（4）蒸汽清洗；（5）分段蒸发；（6）加药。

三．汽包锅炉的水质工况

1． 盐分在锅炉水中的状态：溶解的盐分；沉渣的盐分；在表面上沉积的盐分。 2． 把水中的钙、镁离子用钠离子置换，使得水不形成水垢的水处理方式叫软化。

3． 锅炉水中盐分的来源：补充的除盐水中的盐分很少；运行中的腐蚀产物很少；凝汽器的泄漏是主要原因，凝汽器几乎没有不泄漏的，泄漏进来的是工业冷却水，含盐量很高。

4． 制造除盐水是炉外处理；加磷酸三钠是炉内处理。加磷酸三钠是使得水形成不沉积在受热面上的水渣。 5． 容易形成水垢的盐叫做硬度盐。 五．直流锅炉的水工况

1． 直流锅炉不能排污，因而组织水工况有困难。 2． 直流锅炉的水工况：（1）联氨—氨水工况；（2）中性水工况。 3． 电厂水处理是一个专业，很有学问。

《锅炉原理》习题库

第一章 基本概念 锅炉容量 层燃炉 室燃炉 旋风炉 火炬―层燃炉 自然循环炉 多次强制循环炉 直流锅炉 复合制循环炉 连续运行小时数 事故率 可用率 钢材使用率

第二章 ⑴基本概念 元素分析 工业分析 元素分析成分 工业分析成分

应用基 分析基 干燥基 可燃基 发热量 折算灰分 折算水分 结渣 变形温度 软化温度 熔化温度 重油 ⑵问题 煤的元素分析成分有哪些？ 煤的工业分析成分有哪些？

应用基碳、固定碳和焦碳的区别是什麽？ 挥发分包括哪些元素？

挥发性物质包括一些什麽物质？

第三章 ⑴基本概念 燃料的燃烧 理论空气量 过量空气系数 漏风系数 理论烟气量 实际烟气量 燃料特性系数 烟气的含氧量 理论空气焓 理论烟气焓 锅炉机组的热平衡 输入热量 锅炉有效利用热 排烟损失失 化学未完全燃烧损失 机械未完全燃烧损失 散热损失 其他损失 飞灰系数 飞灰可燃物含量 排渣率 灰渣可燃物含量 保热系数 最佳过量空气系数 燃料消耗量 计算燃料消耗量 正平衡法 反平衡法 锅炉热效率 ⑶问题 理论空气量中的物质成分有哪些？ 理论烟气量中的物质成分有哪些？ 什麽叫最佳过量空气系数，如何确定？ 烟气中的水分有哪些来源？

写出烟气中的氧量和过量空气系数的关系式。 我国锅炉热平衡规定有哪些热损失？ 输入热量包括哪些热量？

燃煤锅炉的机械未完全燃烧损失具体包括哪些损失？ 一般来讲，燃煤锅炉的烟气中包括哪些可燃物？ 由散热损失推导保热系数时，有什麽假设？ 锅炉有效利用热包括哪些部分？

第四章 ⑴基本概念 煤粉细度 煤粉的经济细度 煤粉颗粒组成特性 细度系数 均匀性指数 煤的可磨性系数 最佳通风量 直吹式制粉系统 中间储仓式制粉系统 粗粉分离器 细粉分离器 锁气器 ⑵问题 为什麽用一个筛子可以确定煤粉的颗粒组成？

影响煤粉爆炸性的因素有哪些？

煤的可磨性系数大说明煤粉好磨还是难磨？

什麽叫高速磨煤机、中速磨煤机、低速磨煤机？各举一个例子。 什麽叫风量协调，如何对好烟煤和多水分褐煤进行风量协调？ 画出中间储仓式乏气送粉的制粉系统图。 画出中间储仓式热风送粉的制粉系统图。 画出直吹式的制粉系统图。 什麽叫正压的直吹式制粉系统？ 什麽叫负压的直吹式制粉系统？

说明下述部件的作用和工作原理：粗粉分离器 细粉分离器 锁气器 第五章 ⑴基本概念 化学反应速度 活化能 着火 着火温度 燃烧反应的动力区 燃烧反应的过渡区 燃烧反应的扩散区 ⑵问题 燃烧反应分为哪些区域，各有什麽特点？

画出煤粉燃烧的放热曲线和散热曲线，指出着火点和熄火点。 叙述煤粉燃烧的传统看法。 叙述煤粉燃烧的现代看法。

第六章 ⑴基本概念 燃烧器 直流燃烧器 旋流燃烧器 射程 均等配风 分级配风 旋转强度 初始动量 着火 着火热 炉膛 燃烧器区域热强度 空气动力特性 硅比 碱酸比 ⑵问题 什麽是直流燃烧器？ 什麽是旋流燃烧器？

配风三原则是些什麽原则？

什麽是均等配风，画出示意图，适用于什麽煤种，为什麽？ 什麽是分级配风，画出示意图，适用于什麽煤种，为什麽？ 什麽叫着火热？解释（6-5）式各项的意义。 影响煤粉气流着火的主要因素有哪些？ 炉膛的结构应当满足什麽条件？

影响一次风煤粉射流偏斜的主要因素有哪些？ 影响炉膛结渣的主要因素有哪些？ 什麽叫液态排渣炉的临界负荷？ 什麽叫析铁，在什麽条件下发生？ 什麽叫高温腐蚀，在什麽条件下发生？ 为什麽有时要采用旋风炉？

第七章 ⑴基本概念 过热器 再热器 辐射式过热器 对流式过热器 管圈 汽温特性 辐射式过热器的汽温特性 对流式过热器的汽温特性 热偏差系数 联箱效应 强制流动受热面的流动特性 自然循环受热面的流动特性 汽温特性 烟气挡板 烟气再循环 高温积灰 高温腐蚀 钒腐蚀 ⑵问题 蒸汽过热器的作用是什麽？ 过热器布置一般遵守哪些原则？

试举出一个锅炉过热器和再热器系统的例子。 为什麽要采用屏式过热器？

什麽叫锅炉的汽温特性？说明辐射式过热器和对流式过热器的汽温特性。 影响热偏差的因素有哪些？

画出几种过热器连接方式的联箱效应曲线。

影响锅炉过热蒸汽温度的因素有哪些？各如何影响？ 为什麽要用自制冷凝水作为喷水？

为什麽要用表面式减温器？

在负荷降低时，烟气挡板如何调节？ 烟气再循环如何使用？

为什麽会产生高温积灰和高温腐蚀？ 认识一下式（7-31）各项的意义。

第八章 ⑴基本概念 尾部受热面 空气的水当量 烟气的水当量 省煤器 空气预热器 鳍片式省煤器 膜式省煤器 管式空气预热器 回转式空气预热器 尾部受热面的单级布置 尾部受热面的双级布置 松散积灰 水露点 酸露点 低温腐蚀 热风再循环 暖风器 ⑵问题 为什麽尾部受热面要采用双级布置，如何布置？ 在锅炉运行时要注意省煤器的什麽问题？ 在锅炉运行时要注意空气预热器的什麽问题？

和管式空气预热器相比，回转式空气预热器有什麽特点？ 低温腐蚀的减轻和防止的措施有哪些？ 管子金属的磨损和烟气流速有什麽关系？ 烟气中灰粒的磨损性能主要取决于什麽？ 为了减轻省煤器的磨损，可以采用什麽措施？

第九章 ⑴基本概念 炉内有效放热量 波尔滋曼准则 热有效系数 角系数 污染系数 系数M 火焰黑度 炉膛黑度 焦碳 三原子气体 辐射层有效厚度 ⑵问题 写出炉膛内辐射换热的基本方程式。 什麽叫炉膛水冷壁的面积？

什麽叫污染系数，写出它的定义式。 什麽叫角系数，写出它的定义式。 什麽叫热有效系数，写出它的定义式。

炉膛内传热的系数M的物理意义是什麽？

煤粉火焰中具有辐射能力的物质有哪些？按其辐射能力从大到小排列。 炉膛内传热计算中，△X的物理意义是什麽？ 古尔维奇方法中，炉膛黑度和什麽因素有关？

第十章 ⑴基本概念 串联混合流 交叉流 热有效系数 利用系数 污染系数

辐射放热系数 对流放热系数 经过修正的辐射放热系数 凝渣管 附加受热面 传热系数 放热系数 导热系数

⑵问题 对流烟道内传热计算有那一些基本公式？

公式（10-15）在应用到具体的计算时是如何变化的？ 推导式（10-21）。

说明式（10-21）中各项的意义。

说明式（10-25）中各项的意义。

说明式（10-29）中各项的意义。

说明式（10-45）中各项的意义。 说明式（10-55）中各项的意义。 说明式（10-70）中各项的意义。

第十章 ⑴基本概念 设计计算 校核计算 炉膛断面热强度 炉膛容积热强度 燃烧器区域壁面热强度 炉膛壁面热强度 锅炉吸热量与燃料送入锅炉热量的误差

⑵问题 简要说明尾部受热面单级布置的锅炉校核热力计算的程序。 什麽叫校核热力计算？ 什麽叫设计热力计算？

说明锅炉热力计算的允许误差的大小。 说明锅炉热强度的用途。 如何选择炉膛出口烟气温度？ 如何选择排烟温度？ 如何选择热风温度？

简要说明随着锅炉蒸汽压力的升高水冷壁、炉膛内的辐射受热面的变化。 第十一章⑴基本概念 循环回路 锅炉对流蒸发管束 运动压头 有效压头 传热恶化 自然循环的推动力 汽水两相流的流型 膜态沸腾 质量流速

循环流速 水的折算流速 汽的折算流速 质量含汽率 容积含汽率 截面含汽率 两相流体的流动阻力 两相流体的摩擦阻力 循环倍率 两相流体的局部阻力 简单回路 压力平衡式 界限循环倍率 停滞 倒流 临界干度 自由水位

⑵问题 什麽叫循环回路？示意地画出一个循环回路图。 自然循环的推动力大小和哪些因素有关？ 叙述自然循环原理。

什麽叫自然循环回路的有效压头，写出它和运动压头的关系式。 什麽叫第Ⅰ类传热恶化，其主要参数是什麽？ 什麽叫第Ⅱ类传热恶化，其主要参数是什麽？ 推导式（12-17）。 推导式（12-18）。 推导式（12-19）。

两相流体的阻力是如何以单相流体的阻力计算为基础而计算的？ 写出给定简单循环回路的压力平衡式。（图另画出） 指出式（12-44）和式（12-45）中各项的意义。 什麽叫界限循环倍率？它的用途是什麽？ 下降管带汽和汽化的原因有哪些？

从管子受热开始，简单叙述有效压头的计算步骤。 叙述在应用手算时，循环流速的计算步骤。 什麽叫计算中的渐次接近法，为什麽要采用？ 叙述做复杂回路水循环计算时两条规律性的原则？ 什麽叫循环完全特性曲线，示意地画出来。 不发生循环停滞的条件是什麽？ 不发生循环倒流的条件是什麽？ 不发生自由水位的条件是什麽？

在进行锅炉水动力计算时，进行什麽计算，如何下结论说明水循环安全？ 为什麽要进行临界干度的检查？

第十三章⑴基本概念 直流锅炉 水平围绕水冷壁 垂直管屏 回带管圈 控制循环锅炉 复合循环锅炉 低倍率锅炉 不稳定的流动特性 流动的多值性 脉动 梯形管 呼吸箱 内螺纹管 ⑵问题 叙述直流锅炉的工作原理。 叙述低倍率锅炉的工作原理。 叙述控制循环锅炉的工作原理。 叙述复合循环锅炉的工作原理。

强制流动锅炉有什麽水冷壁形式，对锅炉容量的适应性如何？ 低倍率锅炉和直流锅炉比较，有什麽优点？

复合循环锅炉（部分负荷再循环锅炉）和直流锅炉比较，有什麽优点？

防止蒸发管中流动的不稳定性的措施有哪些？ 防止蒸发管中流动的脉动的措施有哪些？ 减少蒸发管中的热偏差的措施有哪些？ 重位压头对蒸发管中流动特性有什麽影响？ 加装节流圈对蒸发管中流动特性有什麽影响？ 防止蒸发管中沸腾传热恶化的措施有哪些？

第十四章⑴基本概念 蒸汽品质 蒸汽质量 机械携带 分配系数 蒸汽湿度 携带系数 旋风分离器 百叶窗 蒸汽清洗 排污 连续排污 定期排污 水垢 分段蒸发

⑵问题 造成蒸汽污染的因素有哪些？

影响饱和蒸汽机械携带的因素有哪些？ 影响饱和蒸汽溶解性携带的因素有哪些？ 汽水分离装置所应用的分离原理有哪些？ 叙述蒸汽清洗装置的工作原理。

为什麽要排污？两种排污装置安装在何处？有什麽作用？ 推导式（14-25）、（14-26）以及（14-27）。 叙述分段蒸发的工作原理。

提高蒸汽品质的方法有哪些？

电厂的安全性和经济指标：锅炉得安全性：连续运行小时数、事故率、可用率；锅炉得经济性：锅炉效率（锅炉每小时有效利用热量占输入热量的百分数）、锅炉使用率（锅炉生产1t/h蒸汽所用的钢材量）。 循环倍率：单位时间内进入蒸发管的循环水量同生成汽量之比。

煤的工业分析：计算煤中水分、挥发分、固定碳和灰分等四中成分的质量百分数称为煤的工业分析。 煤的成分分析基准：收到基（ar）、空气干燥基（ad）、干燥基（d）和干燥无灰基（daf）

高（低）位发热量：指1kg煤完全燃烧所放出的热量，其中（不）包括燃烧产物中的水蒸气凝结成水所放出的汽化潜热。

标准煤：统一规定以收到基低位发热量为29310kJ/kg的燃料为标准煤。 煤的可磨性指数：在风干状态下，将等量的标准样煤和被测试煤，由相同的初始粒度磨制成同一规格的细煤粉时，所消耗的能量之比。 煤的磨损指数：在一定的试验条件下，某种煤每分钟对纯铁的磨损量x与相同条件下标准煤样每分钟对纯铁磨损量的比值。

过量空气系数：实际供给空气量与理论空气量之比，称为过量空气系数。

锅炉的各项热损失：机械不完全燃烧热损失（燃烧方式、燃料性质、煤粉细度、过量空气系数、炉膛结构、运行工况）、化学不完全燃烧热损失（过量空气系数、燃料挥发分含量、炉膛温度及 炉内空气动力工况等）、排烟热损失（过量空气系数和锅炉漏风量，此外降低排烟温度可降低锅炉热损失），散热损失（锅炉额定蒸发量、实际蒸发量、外表面积、水冷壁和炉墙结构、周围空气温度）、保热系数（受热面传给工质的热量与烟气放热量之比）、灰渣物理热损失

锅炉燃料消耗量：实际燃料消耗量（单位时间内实际耗用的燃料量）、计算燃料消耗量（扣除了机械不完全燃烧损失后，在炉内实际参与燃烧反应的燃料消耗量）

煤粉细度：表示煤粉粗细程度（一般用具有标准筛孔尺寸的筛子来测量。若标准筛孔边长x，试验煤粉经筛分后，通过筛子的煤粉质量为b留在筛子上的煤粉的质量为a，则煤粉细度为Rx=a/(a+b)*100%）. 影响钢球磨煤机工作的主要因素：（1）临界转速与工作转速（当转速过低时，撞击作用很小，同时，煤粉压在钢球下面，很难被气流带走，以致磨得很细，降低了磨煤出力；当转速过高时，在离心力的作用下，钢球贴在筒壁上随筒体一起旋转而不再脱离，则钢球的撞击作用完全消失。发生这种情况的最低转速称为临界转速。）最佳转速（钢球跌落高度最大，撞击作用最强，磨煤效果最好）（2）钢球充满系数（钢球磨煤机内所装的球量通常用钢球容积占筒体容积的百分比表示，称为钢球充满系数）（3）钢球直径（4）护甲（5）通风量（6）筒内载煤量。磨煤出力：磨煤机在消耗一定能量的条件下，在单位时间内能够磨制符合煤粉细度要求的煤粉量。干燥出力：磨煤系统在单位时间内能讲多少煤从原有水分干燥到所要求的煤粉水分。 煤粉的燃烧过程：着火前的准备阶段、燃烧阶段、燃尽阶段。 着火热：将煤粉气流加热到着火温度所需的热量。

直流燃烧器的分级配风和均等配风各有什么特点？分级配风：火嘴布置较集中，二次风分批混入，煤粉气流的着

火热低一些，对煤粉的着火有利；适用于不易着火的煤种；均等配风：一次风与二次风间隔布置，二次风口与火嘴距离近，有利于燃烧所需空气的尽早混入，适合于较易着火的煤中。 锅炉汽包有什么作用？ (1)汽包与下降管、上升管连接组成自然循环回路， 同时汽包又接受省煤器来的给水，还向过热器输送饱和蒸汽，所以汽包是锅炉内加热、蒸发、过热这三个过程的连接枢纽。(2)汽包中存有一定的水量，因而有一定的储热能力， 这些可以提高运行的安全性。(3)汽包中装有汽水分离装置，蒸汽冲洗装置， 连续排污装置，炉内加药装置等以改善水汽品质。

过热器和再热器的作用：过：将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽。再：将汽轮机高压缸排气加热到与过热蒸汽温度相等或相近的再热温度，然后送回到中压缸及低压缸中膨胀做功，以提高汽轮机尾部叶片蒸汽的干度。 影响气温变化的主要因素：锅炉负荷、过量空气系数、给水温度、受热面的污染情况、饱和蒸汽用汽量、燃烧器的运行方式、燃料种类和成分、过热器和再热器系统受热面的辐射和对流吸热的比例等。 锅炉定期排污和连续排污的目的是什么？目的是排除炉水中的杂质以保证炉水品质；锅炉定排是排除炉水内的杂质和沉淀物，因此，要接在蒸发系统的最低处，一般在汽包下联箱或下降管的最低处；连排是排除炉水中含盐量较大的水，一般在汽包的下部。定排还有加强水循环、减小热偏差的作用。

什么是沸腾换热恶化(膜态沸腾)?产生沸腾换热恶化的原因是什么?有何危害?蒸发管内壁表面与蒸汽接触，不再受到水的冷却，管壁向工质的换热系数大幅度下降，使壁温急剧升高的现象，称为沸腾换热恶化，也称膜态沸腾。 产生沸腾换热恶化的基本原因有两个，一是热负荷高；一是汽水混合物的质量含汽率高。当热负荷太高时，使管子内壁\"汽化中心\"增多，大量汽泡形成汽膜附着于管壁上，隔绝了水与管壁的接触。此时的热负荷称临界热负荷qlj。当汽水混合物的质量含汽率大到一定程度时，管壁上的连续水膜被撕破，而代之以汽膜与管壁接触。此时的质量含汽率，称临界含汽率xlj。蒸发管在正常情况下是维持一层连续不断的水膜与管壁接触， 由于流动着的水膜传热效果好，使管壁受到良好的冷却，壁温不致很高。一旦出现沸腾换热恶化，汽膜取代水膜与管壁接触，热量主要通过汽膜的导热作用而传递到水中。蒸汽的导热性能比水要差很多，使换热系数迅速下降，引起壁温迅速升高，严重时有可能使受热面受到损坏。因此，必须控制热负荷低于临界热负荷，含汽率低于临界含汽率，以防止沸腾换热恶化的出现。

什么是水冷壁?水冷壁的作用是什么? 布置在炉膛内壁面上主要用水冷却的受热面，称为水冷壁。它是电站锅炉的主要蒸发受热面。水冷壁的主要作用是：(1)吸收炉内辐射热，将水加热成饱和蒸汽;(2)保护炉墙，简化炉墙结构，减轻炉墙重量，这主要是由于水冷壁吸收炉内辐射热，使炉墙温度降低的缘故；(3)吸收炉内热量，把烟气冷却到炉膛出口所允许的温度 (低于灰熔融性软化温度ST若干度)，这对减轻炉内结渣、防止炉膛出口结渣都是有利的;(4)水冷壁在炉内高温下吸收辐射热，传热效果好，故能降低锅炉钢材消耗量及锅炉造价。 蒸汽清洗：目的：利用情节的给水降低溶解在蒸汽中的盐类，即减少蒸汽的溶解性携带。影响因素：（1）给水含盐量越低，清洗效果越好（2）给水与蒸汽的接触程度完善，清洗效果好（3）为了提高蒸汽清洗的效果，应严格控制锅水含盐量并提高汽水分离的效率。（4）给水经清洗装置的数量大，则清洗效果好。 水冷壁的布置方式：垂直管屏、螺旋管圈、 过热器的布置方式、结构形式：（1）按管子排列方式：顺列、错列（2）按蒸汽烟气相对流动方向：顺流、逆流、双逆流、混流（3）按受热面布置方式分：垂直式（立式）、水平式（卧式）。

空气预热器的种类及结构：按传热方式分为：导热式和蓄热式。导热式分为板式和管式，蓄热式主要为回转式空气预热器。根据材料，管式分为铸铁管式、钢管式、玻璃管式等。 钢管式空气预热器的结构：采用立式布置。管箱。（锅炉钢架、空气预热器管子、空气连通罩、导流板、热风道的连接法兰、上管板、预热器墙板、膨胀节、冷风道的连接法兰、下管板）回转式空气预热器可分为受热面回转式和风罩回转式；由外壳、转子、受热元件、密封装置、传动装置、上下轴承座、及其润滑系统组成。 两相流的特性参数：（1）两相流流速：质量流速：单位时间内流经单位流通截面的工质质量成为质量流速；循环流速：循环回路中水在饱和温度下按上升管入口界面计算的水流速度称为循环流速。（2）含汽率：质量含汽率：在汽水混合物中，流过蒸汽的质量流量D与流过工质总的质量流量G之比称为质量含汽率。容积含汽率：流经管子某一截面的蒸汽容积流量与汽水混合物总容积流量之比；截面含汽率：管道断面上蒸汽所占截面与管子总截面之比。（3）两相流的密度

控制循环汽包锅炉的工作原理：主要技术是抵压头循环泵和内螺纹管水冷壁。 直流锅炉的工作原理、特点、流动特性：直流锅炉没有汽包，在给水泵压头的作用下，工质沿锅炉汽水管道流动，顺序一次通过加热、蒸发、过热各个受热面。（强制流动）优点：受热面可自由布置，起停速度快。直流锅炉蒸发受热面的流动特性包括两相流体的水动力不稳定性、并联管圈的流体脉动现象和热偏差。 什么是锅炉散热损失？答：锅炉本体及锅炉范围内的烟风道、汽水管道的表面温度，都高于周围环境温度。因此，热量将有一部分通过表面散失到大气中去，散失的热量称散热损失。

简述降低排烟热损失的方法？答：运行中降低排烟热损失可以从以下几方面考虑：（1）防止受热面积灰和结渣；（2）合理运行煤粉燃烧器，运行参数正常时，一般应投用下层燃烧器；（3）控制送风机入口空气温度；（4）注意给水温度的影响；（5）避免进入炉膛风量过大；（6）注意制粉系统运行的影响

影响机械未完全燃烧热损失的因素有哪些?机械未完全燃烧热损失的大小，受多方面因素的影响，情况较为复杂，其主要影响因素为：(1)燃料特性 主要是灰分、水分和挥发分的影响。灰分、水分含量高，q4将增大；挥发分含量高，q4将减小。 (2)煤粉细度 煤粉细，q4将有所降低。(3)设备情况 不同燃烧方式，q4大小差别很大。如层燃炉比煤粉炉要大得多；炉膛容积大小、炉膛形状、燃烧器对煤种的适应情况都对q4有影响。(4)运行水平 包括过量空气系数的大小，一二次风率、风速配合情况。适当增大氧量a，可减小q4；一二次风适时混合，保持火焰不偏斜，炉内气流扰动强烈，维持适当炉温，都能有效的降低q4。(5)锅炉负荷 锅炉负荷过低，炉内温度下降，燃烧不稳定，q4将上升；锅炉负荷过高，燃料在炉内停留时间缩短，q4也将增大。(6)预热空气温度 预热空气温度高，或采用热风送粉系统时，q4将下降。 什么叫热偏差？产生热偏差的主要原因是什么？答：由于诸多因素的影响，最后导致各平行管圈吸热量各不相同，管内蒸汽焓增也各不相同，这一现象称为热偏差。产生热偏差的主要原因是吸热不均和流量不均，其次是结构不均。

什么是直吹式制粉系统？有何特点？答：直吹式制粉系统是指经磨煤机制成的煤粉全部直接吹入炉膛进行燃烧。它的特点是磨煤机的制粉量始终等于锅炉的燃煤量，也就是磨煤机出力是随锅炉 负荷变化而变化的。

简述省煤器的作用和结构？ 答：省煤器是利用排烟余热加热给水的设备，它是许多并列的蛇形管组成，水平布置在尾部烟道内。

锅炉效率计算时须考虑哪几项热损失？答：（1）、机械不完全燃烧热损失。（2）、化学不完全燃烧热损失。（3）、

排烟热损失。（4）、散热损失。（5）、炉渣物理热损失。

锅炉原理复习提纲 第一章 绪论

第一节 锅炉机组的工作过程

1. 电站锅炉利用燃料燃烧释放的热能加热给水，以获得规定参数（温度、压力）和品质的蒸汽设备 2. 水在锅炉中的汽压过程有哪些，分别在何种受热面中进行

1）预热阶段 在省煤器中进行

2）气化阶段 在水冷壁、凝渣管、对流管束等蒸发受热面中进行 3）过热阶段 在过热器中进行 4）再热阶段 在再热器中进行 3. 何为一次风、二次风？

通过空气预热器加热后的空气分成两路，一路是通过燃烧器直接送入炉膛，主要起混合、扰动、强压燃烧的嘴用，称为二次风

另一路通过排粉风机进入磨煤机种，将煤加热和干燥，便于磨粉同时也将磨制好的煤粉输送到燃烧器，送入炉膛，这股携带煤粉的空气称为一次风。 4. 现代电站锅炉的辅助系统有哪些？

1）燃料供应系统；2）煤粉制备系统；3）给水系统；4）通风系统；5）除灰除尘系统； 6）测量及控制系统

第二节 锅炉的容量和参数 ⒈锅炉容量 t/h

即锅炉的蒸发量，指锅炉每小时所产生的蒸汽量 ⒉额定蒸发量（ECR）

指在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料并保证热效率时所规定的蒸发量 ⒊最大连续蒸发量（MCR）

在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，长期连续运行时，所能达到的最大蒸发 量。 ⒋容量系列

发电功率MW MCR(t/h) 给水温度 汽温 汽压 MPa 300,600 1025,2008 260~290 0/0 17.5 第三节 锅炉分类 ⒈按燃烧方式 ①火床炉

固体燃料以一定厚度分布在炉排上进行燃烧的方式称为火床燃烧方式，型式链条炉、推动炉排炉、双层炉排炉、人工炉，其中推动、双层不适应大容量锅炉发展需要 ②室燃炉

燃料以粉状、雾状或气态随同空气喷入炉膛中进行燃烧的方式，型式煤粉炉、燃油锅炉、燃气锅炉 ③旋风炉

燃料和空气在高温的旋风筒内高速旋转，细小的燃料颗粒在旋风筒内悬浮燃烧，而较大的燃料颗粒被甩向筒壁液态渣膜上进行燃烧的方式 立式、卧式 液态排渣 ④流化床锅炉

流化床燃烧方式是燃料颗粒在大于临界风速（由固定床转化为流化床的风速）的空气流速作用下，在流化床上呈流化状态的燃烧方式，型式鼓泡流化床、循环流化床（有可能实现锅炉的大型化）

循环流化床：在炉膛出口安装一个高效率的分离器，将气流中的固态颗粒分离出来，再用固体物料回送装置回送至炉膛底部，继续在床内燃烧，并维持炉内流化床燃料总量不变的连续工作状态 优点：a燃料适应性广，能燃劣质煤

b在燃烧过程中能有效控制有害气体NOx和SO2的生成和排放 c燃烧热强度大，能缩小炉膛体积

d床内传热能力强，能节省受热面的金属消耗 e负荷调节性能好，且调节范围大 f灰渣可以综合利用 ⒉按工质流动方式分 ①自然循环锅炉

蒸发受热面内的工质，依靠下降管中的水与上升管中的汽水混合物之间的密度差所产生的压力差进行循环的锅炉 特点：a汽水流动特性比较简单

b水冷壁管子应尽量减少弯头，以减少流动阻力 c气包中装有汽水分离装置

d锅炉的水容量及相应的蓄热能力较大 e水冷壁上升管出口的含汽率较低 f金属消耗量较大 ⒉强制循环锅炉

蒸发受热面内工质除了依靠汽水混合物的密度差以外，主要依靠锅炉水循环泵的压头进行循环 特点：①循环推动力比自然循环大几倍

②蒸发受热面工质可采用较高质量流速

③蒸发受热面内受热较弱的管子不易发生循环停滞或倒流等故障 ④在锅炉启停期间，可使各承压部件得到均匀的加热或冷却 ⑤增加了投资和运行费用 ⒊直流锅炉

给水靠水泵的压头，一次通过锅炉各受热面产生蒸汽 特点：没有汽包

①水的加热、蒸发、过热的受热面没有固定的界限 ②受热面内工质不构成循环，也无汽水分离问题 ③蓄热能力比汽包锅炉大为降低 ④对给水品质要求很高

⑤受热面中会出现流动不稳定，脉动等问题

⑥锅炉蒸发受热面管内的损热有可能处于膜态沸腾状态 ⑦启动和停炉较快

⑧在启动过程中要有专门的系统，以便有足够水量通过蒸发受热面 ⑨要消耗较多水泵功

第二章 锅炉受热面

⒈过热器和再热器具有什么特点

①过热器、再热器出口处工质已达其在锅炉中的最高温度

②过、再内工质压降不能太大：过↑→汽包工作压力↑→材料制作成本↑ 再↑→出口蒸汽压力↓→经济性↓ ③冷却条件较差

④出口气温将随负荷改变而改变 ⑤烟气流速不能太低

⑥必须设计可靠的减温减压旁路系统 ⒉过热器再热器为何容易爆管？

过热器和再热器的冷却条件较水冷壁和省煤器差。由于亚临界以下参数的蒸汽密度比水小，特别是再热蒸汽密度更小，在相同条件下，管壁与蒸汽之间的放热系数就小，蒸汽对管壁的冷却能力就差，且过热器与再热器温度又处在锅炉中最高，因此~ ⒊旁路系统，排气系统作用

在锅炉点火升炉或汽机甩负荷时，过热器再热器中没有蒸汽通过，管壁会由于得不到冷却而产生爆管或烧损。因此~

⒋回转式空气预热器的优缺点及漏风的危害

①优点：结构紧凑；节省钢材；耐腐蚀性能好；受热面受到磨损、腐蚀时，不增加空气预热器的漏风量，且为组装式受热面更换方便

②缺点：结构复杂；漏风系数稍大

③危害：送入炉膛的风量不足，严重时引起锅炉出力下降 q3、q4上升，锅炉效率降低

由于供氧量不足，形成还原性气氛，结渣，高温腐蚀增大 送风机引风机电耗增大

④减少漏风措施：设计和制造良好的密封装置

第四章 锅炉燃料

⒈何为煤的元素分析、工业分析

①元素分析：对煤中碳碳氢氧氮硫五种元素分析的总称，煤的元素分析结果用各种元素的质量百分数表示 ②工业分析：分析煤中水分、挥发分、固定碳和灰分等四中成分的质量百分数（几种表示方法） ⒉何为煤的低位发热量，高位发热量？ ①高位发热量Qgr：煤样在氧弹内燃烧时产生的热量减去硫和氮生成酸的校正值后所得的热量，称为高位发热量。高是煤在空气中完全燃烧时所放出的热量，能表征煤作燃料使用时的主要质量

②低位发热量Qnet：煤的高位发热量减去煤样中水和氢燃烧生成的水蒸发潜热后的热值，这是锅炉运行中煤的有效发热量

⒊为何定义标准煤，何为标准煤？

在工业上为核算企业对能源的消耗量，统一计算标准，便于比较和管理，采用标准煤的概念 发到基低位发热量为29270kj/kg的燃料(7000kal/kg)称为标准煤。 ⒋用来表示煤灰的熔融性的三种形态对应的特征温度 ①变形温度DT：灰锥顶端开始变圆或弯曲时的温度

②软化温度ST：灰锥锥体至锥顶触及底板或锥体变成球形，或高度等于或小于底长的半球形时所对应的温度 ③流动温度FT：锥体熔化成液体或展开成厚度在15mm以下的薄层，或锥体逐渐缩小，最后接近消失时对应的温度

⒌影响煤灰熔融性的因素分析 ①煤灰的化学组成

煤灰的化学组成比较复杂，通常以各种氧化物的百分含量表示，一般认为，煤会中的 能提高灰熔点，而煤灰中的碱性氧化物，则会使灰熔点降低

②煤灰周围高温介质的性质

高温介质主要有两种：一是氧化性介质，二是弱还原性介质，介质的性质不同，灰渣中的铁具有不同形态，其在氧化性，还原性介质中熔点较高在弱还原性介质中熔点较低 ⒍煤的常规特性对锅炉工作的影响 ①挥发分的影响

煤的挥发分是由各种碳氢化合物一氧化碳、硫化氢等可燃气体，二氧化碳和氮等不可燃气体以及少量的氧气组成，挥发分燃烧时放出热量的多少，也取决于挥发分的含量及其组成成分，挥发分愈多的煤，愈容易着火，燃烧也易于完全

②水分的影响

水分多会 a燃料燃烧时放出的有效热量降低 B增加着火热，使着火推迟

C降低炉内温度，使着火困难，燃烧不易完全 D为低温受热面的积灰腐蚀创造了条件

E机械和化学不完全燃烧热损失升高，排演损失升高，引风电耗升高，热效率降低 F对过热汽汽温也有影响

G原煤水分过多，会给煤粉制备增加困难 ③灰分的影响

煤中的灰分是有害成分，灰分含量增加： A降低发热量，使理论燃烧温度降低 B使煤不易燃尽，增加不完全燃烧热损失 C使炉膛温度下降，燃烧不稳定

D烟速高，磨损受热面；烟速低，形成受热面积灰，增大排烟热损失 E使炉内结渣，金属腐蚀严重 F增加煤粉制备能量消耗 G造成环境污染

④灰渣熔融性的影响

它是造成炉膛结渣高温对流受热面沾污和结渣的主要根源 ⑤硫分的影响：S↑,低温腐蚀严重；煤粉自燃倾向增大 ⒎煤的分类

以干煤无灰基挥发分作为分类指标

第三章 燃烧过程物质平衡和锅炉热平衡

⒈理论空气量：1kg燃料完全燃烧时所需的最少空气量（空气中没有剩余氧） ⒉过量空气系数：实际空气量与理论空气量之比 ⒊炉膛漏风系数：漏风量与理论空气量之比

⒋锅炉热平衡：在稳定运行状态下，锅炉输入热量与输出热量及各项热损失之间的热量平衡 Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6

Qr：锅炉输入热量；Q1：锅炉有效利用热量；Q2：排烟热损失；Q3：可燃气体不完全燃烧热损失；Q4：固体不完全燃烧热损失；Q5：锅炉散热损失；Q6：其他热损失 ⒌q1+q2+q3+q4+q5+q6=1

影响q4的主要因素有：①燃料性质②燃烧方式③炉膛型式和结构④燃烧器设计和布置⑤炉膛温度⑥锅炉负荷⑦运行水平⑧燃料在炉内的停留时间与空气的混合情况

⒍影响排烟热损失q2的主要因素：①排烟温度②烟气容积③在各次损失中第二大

第五章 煤粉制备系统

⒈煤粉细度Rx(Rx越大，煤粉越粗)在孔径为X的筛子上的筛后剩余量占筛分煤粉试样的百分数 ⒉煤粉经济细度

使锅炉不完全燃烧热损失（q2+q3+q4）磨煤电耗、金属磨损量的总和最小下的煤粉细度

⒊哈氏可磨性指数 HGI

⒋中速磨的结构，优缺点

中速磨（RP型、MPS型、E型）沿高度方向自上而下分为四部分：驱动装置、辗磨部件、干燥分离空间、煤粉分离和分配装置

优点：①启动迅速，调节灵活②磨煤电耗低③结构紧凑④金属磨损量小

缺点：①对原煤带入的三块（石、铁、木）敏感性强，易引起震动和部件损坏②磨煤机结构复杂，运行检修技术水平要求高③不能磨制磨损水平高的煤种④对煤的水分要求高，当水分过高时，煤将被压成饼状，影响磨煤出力 ⒌双进双出钢球磨特点：

①两端空心轴既是热风和原煤的进口，又是气粉混合物的出口②设有微动装置，在短时间停机时，不必将筒内剩煤排空③运行中磨煤机存煤量不随负荷变化④出力不是靠调整给煤机来控制，而是靠调整一次风量来控制⑤风煤比不随负荷变化⑥与单进单出相比，缩小了体积，减小了占地面积增加了通风量，降低功率消耗 ⒍双进双出钢球磨正压直吹式制粉系统优点

①煤种适用性广；②备用容量小；③影响锅炉负荷变化性能好；④负荷调节范围大；⑤煤粉细度稳定，不受负荷变化影响；⑥具有较低风煤比，一次风煤粉浓度高，利于低挥发分煤的燃烧 ⒎中间储仓式煤粉系统直吹式制粉系统比较

中间储仓式 直吹式

可靠性高 系统简单投资少

响应负荷变化好 设计时需较大的设备储备容量 最经济出力下运行 负荷变化时需从给煤机开始调节，响应慢 系统相对复杂 中速磨↑

投资运行费用高 双进双出钢球磨响应快

第五章 燃烧过程的基本理论

⒈燃烧过程的四个阶段：①预热干燥阶段②挥发分析出并着火阶段③燃烧阶段④燃尽阶段 ⒉动力燃烧区与扩散燃烧区

在燃烧过程中，当燃烧反应的温度不高时，化学反应速度不快，此时氧的供应速度远大于化学反应中氧的消耗速度，亦即扩散能力远大于化学反应能力，这时燃烧工况所处区域称为动力燃烧区。 如果影响燃烧过程进行速度的主要因素是扩散，化学反应能力远大于扩散能力，这时的燃烧区域称为扩散燃烧区域

⒊煤粉燃烧特点

对于现代化煤粉炉，燃用的煤粉颗粒很小，炉膛温度又高，因此煤粉在炉膛中的加热速度很快，挥发分的析出，着火与碳着火燃烧几乎是同时的，甚至可能是极小的煤粒首先着火燃烧然后才是挥发分的热分解析出和着火燃烧 ⒋卫燃带作用

减少水冷壁吸热→减少燃烧过程散热→提高燃烧器区域的温度水平→改善煤粉气流的着火条件 ☆结渣的发源地

⒌一次风量和一次风速

一次风量↑→↑着火热；↓→↓着火热，太低会使化学反应速率↓ ☆煤质差时，适当↓ 一次风速↑使着火距离↑；↓烧坏喷口，煤粉管道堵塞 ⒍燃烧完全的条件

①供应充足而又合适的空气量，l\"最佳值是使（q2+q3+q4）最小；②适当高的炉温；③空气和煤粉的良好扰动和混合；④在炉内要有足够的停留时间

第六章 煤粉炉及燃烧设备

⒈对煤粉炉燃烧器的基本要求

①使煤粉气流稳定的着火；②着火以后，一、二次风能及时合理的混合，确保较高燃烧效率；③火焰在炉内充满程度好，且不会冲刷墙壁；④有良好的燃料适应性，负荷调节范围；⑤阻力较小⑥能减少NOx生成，减少对环

境污染

⒉四角切圆燃烧方式的优缺点

①上游邻角气流的加热作用，加之本身卷吸，着火条件优越着火稳定性好；②在整个炉内形成强烈的旋转，扰动混合好，利于燃烧和燃尽；③（强烈的湍流扩散和良好的炉内空气动力结构）烟气在炉内充满程度好炉内热负荷分布均匀；④负荷调节灵活；⑤炉膛结构简单；⑥采用摆动式燃烧器，可通过上下摆动调节气温；⑦便于进行分段送风，组织分级燃烧，从而抑制NOx生成；⑧火焰容易刷墙；⑨残余旋转（烟温过高） ⒊切圆燃烧时，如何防止炉内气流的偏斜

①针对燃用煤种特性，正确选择假想切圆的合理直径；②平衡射流两侧的补气条件，使两侧压差变小；③在燃用低挥发分煤时，采取燃烧器各喷口边缘间的间距升高的办法，来减小喷口出来的狭长行射流两侧的静压差，以防止射流过分偏斜 ⒋“三高区”：一次风喷口附近，局部高温，高煤粉浓度，适当高的氧浓度 ⒌浓淡分离作用→提高燃烧器出口局部的煤粉浓度

①加快煤粉气流的着火；②促进、稳定着火；③使一次风煤粉气流着火温度降低；④缩短了着火距离，利于燃尽；⑤提高了火焰传播速度

⒍WR型燃烧器结构特点，稳燃机理

煤粉喷嘴的一次风道与煤粉管道的连接处有一个弯头其中间的水平肋片将气流分成浓淡两段，在煤粉喷嘴出口处装有一个扩流锥

浓淡分离提高了煤粉喷嘴出口处上部气流中煤粉浓度，可稳定着火。

扩流锥可以在喷嘴出口形成一个稳定的回流区,使高温烟气不断稳定回流到煤粉火炬的根部,以维持气流的稳定着火。

7．W型火焰燃烧方式对燃用低挥发分的煤是有效的

1）燃烧中心在煤粉喷嘴出口附近，提高了火焰根部的温度水平 2）前后墙提供着火热 3）Ⅱ燃带布置

4）空气可沿火焰行程加入，易于分级配风，分段燃烧 5）炉膛内火焰行程较长，增加了煤粉在炉内停留时间 8 高温腐蚀和低温腐蚀。

受热面上的高温烧结性积灰中含有低于熔点的复合硫酸盐或硫化物的腐蚀 烟气流过低于露点的受热面时，硫酸蒸汽在其上凝结成酸液，使金属腐蚀

第八章 过热器和再热器的运行问题

一 1.过热器与再热器的汽温特性（负荷）

1） 过热器：辐射式过热器：随锅炉负荷的增加，蒸汽流量增加的比例比炉膛辐射热增

加的比例大，蒸汽焓增减少，出口汽温下降

对流式过热器：随着负荷的上升，炉膛出口烟温上升，烟气流量上升，蒸汽换热增强，焓增变

大，出口汽温上升

2） 再热器：负荷上升时，与过热器相同。

负荷下降时，再热器入口汽温下降 A对流，比过热器降得快 B辐射，比过热器降得慢 2.给水温度对汽温的影响

给水温度下降A对流式再，过：出口汽温上升

B辐射：基本不变

3.过量空气系数对汽温的影响

过量空气系数上升时A辐射式：下降 B对流式：上升 4.火焰中心位置对汽温影响 上移：使出口汽温上升

5.燃料对汽温影响

水分上升时A辐射：下降 B对流：上升 6.受热面沾污对汽温影响 A炉膛水冷壁→↑ B过，再→↓

二 蒸汽温度调节方法 1喷水减温

2汽—汽热交换器 3蒸汽旁通法 4烟气再循环法

5分隔烟道挡板调节法 6改变火焰中心位置 三 什么叫热偏差

由于流量不均，结构不同，吸热不均，导致各平行管圈吸热量各不相同管内蒸汽的焓增也不相同，这一现象称为过热器（再热器）的热偏差 第九章 尾部受热面的运行问题 1 防止，减轻积灰的措施

1） 设计时选择合理的烟气流速 2） 采用小管径和错列布置 3） 正确设计和布置吹灰装置 2 尾部受热面的防磨措施 1） 设计时合理选择烟气流速

2） 降低速度分布不均匀和飞灰浓度分布不均匀 3） 在磨损严重的部位装置防磨装置 4） 局部磨损严重的管排改用厚壁管 5） 降低烟气中飞灰浓度 6） 采用膜式或鳍片式省煤器 7） 采用较大的管排横向节距

8） 采用较低的过量空气系数，减少炉膛和烟道的漏风量 9） 减小灰粒直径 10） 采用自下向上的烟气流动方式 3 烟气露点

当烟气中的硫酸蒸汽开始冷凝时对应的热力学露点，既是烟气露点 4防止低温腐蚀的措施 1） 采用低氧燃烧技术

2） 控制锅炉燃烧温度水平，减少SO3生成量 3） 避免和减少尾部受热面漏风 4） 加添加剂 5） 定期冲洗

第十章 自然循环 1.循环倍率

进入上升管循环水量与上升管出口产汽量之比

物理意义：上升管产生一公斤蒸汽带动几公斤水进入上升管 2传热恶化

第一类传热恶化

当热负荷很高时，管子内壁气化核心数急剧增加，汽泡形成速度超过汽泡脱离速度，使管子壁面形成一个连续的蒸汽膜，壁温急剧升高，这种由核态沸腾转变为膜态沸腾的传热恶化称为第一类传热恶化 第二类传热恶化

当质量含汽率很大时，出现了液雾状流动结构，这时管中连续的水膜被撕破，对流放热系数大大下降，管壁温度大大升高，这一现象称为第二类传热恶化 3.自然循环锅炉的三大故障 1）停滞 2）倒流

3）下降管带汽

4自然循环的自补偿特性

在自然循环锅炉中不希望出现平均吸热量增加而平均循环流速下降的情况，受热强，循环流速大，受热弱，循环流速小

5才用内螺纹管，扰流子能推迟，抑制传热恶化的原理

1） 引导贴壁层流体旋转，使壁面上难以形成连续蒸汽膜，即使形成，由于汽膜受到扰动也增加其传热能力 2） 引导中心汽流旋转，可使更多水滴落到壁面上，使壁面上水滴不易蒸干 第十二章 蒸汽净化

1. 蒸汽含盐量对锅炉工作的影响

含盐量较大时，形成盐垢A使阻力增大，影响流动

B使热阻增大，影响传热，严重时发生爆管 C沉积在阀门中，使其关闭不严，动作不灵 2.何为机械携带，选择携带

蒸汽通过带水而污染称为机械携带 蒸汽通过直接溶盐而污染称为选择携带 3.减少蒸汽中硅化物含量的方法

1） 减少锅水中硅化物含量，补给水除硅，防止凝汽器泄漏 2） 控制锅水的PH值，使硅化物以H2SiO3形式存在 4.何为蒸汽清洗

蒸汽离开汽包之前，让从锅水中出来的蒸汽再与干净的给水进行接触，即蒸汽通过给水进行清洗 5.排污

放掉一部分浓缩的锅水，即排掉一部分盐份，代之以比较干净的给水，用以维持锅水品质 第十四章 炉膛传热计算 理论燃烧温度

如果燃料完全燃烧的热量用来加热燃烧产物而不与炉壁发生热交换，在这种绝热状态下燃烧产物所能达到的最高温度称为理论燃烧温度 ※（C）图 风率