(完整版)熱力計算

1、- -水冷壁、鍋爐管束、省煤器、過熱器、再熱器、凝渣管、空氣預熱器的作用是什么？水冷壁：（1）吸收爐膛內(nèi)火焰的熱量，是主要蒸發(fā)受熱面，將煙氣冷卻到合適的爐膛出口溫度。（2）保護爐墻。（3）懸吊敷設爐墻、防止爐壁結渣。凝渣管：是蒸發(fā)受熱面，進一步降低煙氣溫度，保護煙氣下游密集的過熱受熱面不結渣堵塞。鍋爐管束：是蒸發(fā)受熱面。過熱器：是過熱受熱面。將鍋爐的飽和蒸汽進一步加熱到所需過熱蒸汽的溫度。省煤器：（1）降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)省燃料。（2）充當部分加熱受熱面或蒸發(fā)受熱面。空氣預熱器：（1）降低排煙溫度提高鍋爐效率。（2）改善燃料著火條件和燃燒過程，降低燃燒不完全損失，進一步提高鍋爐效率。

2、（3）提高理論燃燒溫度，強化爐膛的輻射傳熱。（4）熱空氣用作煤粉鍋爐制粉系統(tǒng)的干燥劑和輸粉介質。水冷壁、省煤器、過熱器、空氣預熱器可分為哪幾類？各有什么優(yōu)缺點？水冷壁可分為光管水冷壁和膜式水冷壁。光管水冷壁優(yōu)點：制造、安裝簡單。缺點：保護爐墻的作用小，爐膛漏風嚴重。膜式水冷壁：優(yōu)點：對爐墻的保護好，爐墻的重量、厚度大為減少。爐墻只需要保溫材料，不用耐火材料，可采用輕型爐墻。水冷壁的金屬耗量增加不多。氣密性好，大大減少了爐膛漏風，甚至也可采用微正壓燃燒，提高鍋爐熱效率。蓄熱能力小，爐膛燃燒室升溫快，冷卻亦快，可縮短啟動和停爐時間。廠內(nèi)預先組裝好才出廠，可縮短安裝周期，保證質量。缺點：制造工藝復雜

3、。不允許兩相鄰管子的金屬溫度差超過50度，因要把水冷壁系統(tǒng)制成整體焊接的懸吊框式結構，設計膜式水冷壁時必須保證有足夠的膨脹延伸自由，還應保證人孔、檢查孔、看火孔以及管子橫穿水冷壁等處有絕對的密封性。省煤器：鑄鐵式省煤器：優(yōu)點：耐腐蝕、耐磨損。耐內(nèi)部氧腐蝕、耐外部酸腐蝕。缺點：承壓能力低，鑄鐵省煤器的強度不高，即承壓能力低。不能做成沸騰式，否則易發(fā)生水擊，損壞省煤器；易積灰，表面粗糙，脅制片間易積灰、堵灰；易滲漏，彎頭多，法蘭連接，易滲水漏水。體積大，重量重，價格貴，鑄鐵省煤器管壁較厚，笨重。鋼管式省煤器：優(yōu)點：鋼管式省煤器可用于任何壓力和容量的鍋爐，置于不同形狀的煙道中。體積小，重量輕，價格低

4、廉。過熱器：水平過熱器：疏水容易，固定困難。立式放置時剛好相反。空氣預熱器：臥式空氣預熱器、立式空氣預熱器。臥式優(yōu)點：（1）在煙、空氣溫度相同條件下，臥式預熱器壁溫要比立式高10-30度。這對改善腐蝕和堵灰有利。（2）臥式預熱器的腐蝕部位在冷端幾排管子，易于設計上采用可拆結構，便于調(diào)換、減少維修工作量，而立式的腐蝕部位是在管子根部，以至整個管箱調(diào)換。（3）高溫預熱器的進口管板不再位于高溫煙氣中，相應于管板的過熱、翹曲和變形等缺陷不易發(fā)生，提高了鋼珠除灰的效果。水冷壁、鍋爐管束、省煤器、過熱器、再熱器、凝渣管、空氣預熱器都是鍋爐必不可少的部件嗎？試述什么情況下必須布置，而有些情況下可以不布置。水

5、冷壁、省煤器、凝渣管是必不可少的部件；鍋爐管束：在鍋爐蒸發(fā)受熱面不夠的情況下必須布置，在蒸發(fā)受熱面足夠的情況下可不布置；過熱器：對于電站鍋爐是必須的受熱面，對于工業(yè)鍋爐來說取決于生產(chǎn)工藝是否需要，生活鍋爐一般無過熱器。再熱器：一般電站鍋爐需要再熱器；空氣預熱器:大型鍋爐中，空氣預熱器是必不可少的部件。對于低壓鍋爐，因給水溫度很低，用省煤器已能很有效地將煙氣溫度冷卻到合理的溫度，常無空氣預熱器，對于著火困難的燃料，為了改善燃燒條件，也必須采用空氣預熱器?？諝忸A熱器和省煤器的作用是什么？為什么有些鍋爐必須同時布置有空氣預熱器和省煤器而有些可以沒有？為什么有時必須將空氣預熱器和省煤器交錯雙級布置？省

6、煤器：（1）降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)省燃料。（2）充當部分加熱受熱面或蒸發(fā)受熱面?？諝忸A熱器：（1）降低排煙溫度提高鍋爐效率。（2）改善燃料著火條件和燃燒過程，降低燃燒不完全損失，進一步提高鍋爐效率。（3）提高理論燃燒溫度，強化爐膛的輻射傳熱。（4）熱空氣用作煤粉鍋爐制粉系統(tǒng)的干燥劑和輸粉介質。如果只用省煤器就不能經(jīng)濟地降低鍋爐的排煙溫度，甚至無法降低到合適的溫度時，就必須同時布置空氣預熱器。雙級布置：尾部受熱面中，煙氣的流量大于空氣的流量。又因為煙氣中有水分，C02等，致使煙氣的熱容量大于空氣的熱容量。所以煙溫下降速度小于空氣升溫速度。若要求的預熱空氣溫度較高，空氣出口溫壓將很小，受熱

7、面積將很龐大，很不經(jīng)濟，當預熱空氣溫度高到一定程度時，出口溫壓有可能是零，單級空預器將無法將空氣預熱到更高溫度。對蒸汽溫度調(diào)節(jié)方法有哪些基本要求？試述蒸汽溫度調(diào)節(jié)的基本原理，為什么有些鍋爐必須有減溫器？什么樣的鍋爐可以沒有或不裝減溫器？基本要求：調(diào)節(jié)慣性或延遲時間要小，即靈敏；調(diào)節(jié)范圍要大；結構簡單可靠；對循環(huán)效率的影響要??；附加的金屬和設備的消耗要少；盡可能起到保護金屬的作用。煙氣側:調(diào)節(jié)的原理，從煙氣側改變過熱器或再熱器的傳熱特性，（傳熱系數(shù)，溫壓）影響蒸汽的焓增，改變汽溫。蒸汽側：利用減溫器來降低過熱蒸汽的焓，使汽溫降低到需要的溫度。裝有過熱器的鍋爐必須有減溫器，沒有過熱器的鍋爐可以不裝

8、減溫器。說明鍋爐負荷、給水溫度、燃料性質、過量空氣系數(shù)對汽溫的影響？鍋爐負荷增加：汽溫增加；給水溫度降低：汽溫升高；燃料性質：水分增加，汽溫略增，灰分增加時，過熱汽溫增減不定。過量空氣系數(shù)增加：過熱汽溫升高。對比煙氣側汽溫調(diào)節(jié)和蒸汽側汽溫調(diào)節(jié)的工作原理及其優(yōu)缺點？煙氣側:調(diào)節(jié)的原理，從煙氣側改變過熱器或再熱器的傳熱特性，（傳熱系數(shù)，溫壓）影響蒸汽的焓增，改變汽溫。優(yōu)點：蒸汽溫度可以升高，也可以降低；不需要增加額外的受熱面積；缺點：調(diào)節(jié)精度低，一般只能進行粗調(diào)節(jié)。蒸汽側：利用減溫器來降低過熱蒸汽的焓，使汽溫降低到需要的溫度。優(yōu)點：調(diào)節(jié)精度高；若布置合理，能起到保護過熱器金屬的作用，能使各蛇形管中

9、的蒸汽溫度均勻；缺點：只能降低溫度，為此就必須在設計時各布置適量的受熱面，使過熱器的鋼材消耗量加大，還要額外消耗減溫所需的材料。請分別舉例說明煙氣側調(diào)節(jié)方法和蒸汽側調(diào)節(jié)方法，并說明各自的特點？煙氣側汽溫調(diào)節(jié)方法：（1）煙氣再循環(huán)（2）采用煙氣檔板（3）改變火焰中心位置。蒸汽側調(diào)節(jié):利用減溫器來降低過熱蒸汽的焓，使汽溫降低到需要的溫度。70%負荷以上時投入使用。蒸汽側調(diào)節(jié)的特點：調(diào)節(jié)精度高；若布置合理，能起到保護過熱器金屬的作用，能使各蛇形管中的蒸汽溫度均勻；只能降低溫度，為此就必須在設計時各布置適量的受熱面，使過熱器的鋼材消耗量加大，還要額外消耗減溫所需的材料。第二章習題說明爐內(nèi)換熱的特點？爐

10、內(nèi)傳熱特點：傳熱與燃燒同時進行，各因素相互影響。爐膛傳熱以輻射為主，對流所占比例很小。火焰與煙氣溫度在其行程上變化劇烈，先升高，后降低。火焰在爐膛內(nèi)的換熱是容積輻射。運行因素影響爐內(nèi)傳熱與燃燒過程。爐內(nèi)煙氣的成分有哪些？請說明它們對爐內(nèi)換熱的作用？煙氣中具有輻射能力的主要是三原子氣體和懸浮的固體粒子，即以下四種成分：（1）三原子氣體。C02，H20,SO2若火焰完全是由三原子氣體組成時，這種火焰肉眼看不到，稱為不發(fā)光火焰。焦碳粒子。煤粉顆粒中的水分和揮發(fā)分逸出后剩下的就是焦碳粒子。其直徑約為3050m。在未燃盡前懸浮在火焰氣流中，具有很強的輻射能力，使火焰發(fā)光，發(fā)光火焰，是一種主要的輻射成分。

11、灰粒子。焦炭粒子的可燃成分燃盡后成為灰粒，其直徑約為1020汁m?；伊Ｔ诟邷鼗鹧嬷幸惨砸欢ǖ妮椛淠芰κ够鹧姘l(fā)光。含有焦炭粒子和灰粒的火焰稱為半發(fā)光火焰。炭黑粒子。燃料中的烴類化合物在高溫下裂解而形成炭黑粒子,其直徑約為0.03，以固體表面輻射的方式發(fā)射輻射能，呈現(xiàn)很強的輻射能力，使火焰發(fā)光。在燃燒器附近含有大量炭黑粒子的火焰稱為發(fā)光火焰。爐內(nèi)傳熱計算的原理和基本方程式是什么？簡述原蘇聯(lián)的爐內(nèi)換熱計算的基本思路？并與我國層燃爐爐內(nèi)換熱計算方法作比較？能量守恒原理：主要的區(qū)別在于對及廠的確定和0及b的確定是否困難的不同認識。前蘇聯(lián)學者認為擰及廠的確定有困難，因而在計算爐內(nèi)換熱量時采用了式（2-8）

12、。我國工業(yè)鍋爐工作者在制訂我國層燃鍋爐熱力計算方法時采用了式（2-7）。前蘇聯(lián)“熱力計算標準方法:確定爐膛傳熱量的基本出發(fā)方程是熱平衡方程和由爐膛黑度確定的爐膛輻射換熱量方程心加八八八。我國層燃爐熱力計算方法：基本出發(fā)方程式：何謂爐膛黑度？引出它有何意義？請從有效輻射的定義和Stephan-Boltzman定律導出室燃爐的爐膛黑度表達式？爐膛黑度是為了進行爐膛熱力計算而引進的對應火焰有效輻射的假想黑度，它不是火焰黑度，也不是火焰與爐壁間的系統(tǒng)黑度。意義：7j-q$M&R*K爐膛黑度是相應于火焰有效輻射的黑度，用來說明火焰與爐壁間輻射換熱的關系。爐膛黑度與爐壁的熱有效系數(shù)、爐排面積A與爐膛總壁面

13、積之比和火焰黑度有關。5輻射受熱面的有效角系數(shù)x、熱有效系數(shù)和污染系數(shù)的定義如何？三者之間的關系怎樣？_將射利呼拯而備拠量有效角系數(shù)工的定義:細H；哎収門沽Vj熱有效系數(shù)：二污染系數(shù):心丄衛(wèi)三者關系：昨6計算火焰中碳黑粒子的輻射減弱系數(shù)的公式為*TCr人7匯in）.，：I-；VI/；,說明爐膛出口過量空氣系數(shù)、爐膛出口煙溫及燃料中碳氫比的影響。從該式中可看出：心越高，炭黑粒子的濃度就越高，越大。越高，越小，當時，農(nóng)。丁越高，爐膛中分解得的越多，匚越大。7鍋爐負荷的變化怎樣影響爐內(nèi)換熱量的大小及爐膛岀口煙溫的大??？鍋爐負荷變化。當鍋爐負荷增加時，火焰平均溫度的增加大于輻射換熱量的增加，爐膛出口煙

14、焓必然增加，爐膛出口煙溫升高。運行中鍋爐負荷的變化會引起燃料消耗量的變化，爐內(nèi)火焰的溫度場的形態(tài)和數(shù)值也將隨之而變。爐內(nèi)溫度場的變化必然導致爐內(nèi)輻射換熱量的改變。但是爐內(nèi)輻射換熱量的變化幅度并不等于燃料量的變化幅度。根據(jù)試驗，鍋爐負荷從半負荷狀態(tài)變化到額定負荷時，負荷增加100，爐內(nèi)火焰平均增加約200C，爐內(nèi)輻射換熱量增加70%左右。輻射換熱量的變化小于鍋爐負荷的變化。鍋爐負荷增加爐膛出口煙溫升高8.爐內(nèi)傳熱計算中爐膛出口煙氣溫度的假定值與計算值允許值相差不超過100度，這時不必重算，為什么？相差超過100度時，主要對計算中什么數(shù)值的決定會有影響？（在誤差允許的范圍內(nèi)。相差超過100度對V、

15、CP值取值需要重新取值。）假定一個溫度，選取V、Cp值，跟計算溫度相比較，如果相差不超過100度，即認為計算合理，V、cp值取值不用重新取值。p請說明確定爐膛出口煙溫的原則，并請給出各種鍋爐爐膛出口煙溫的推薦值。原則：(1)保證鍋爐輻射受熱面和對流受熱面工作的可靠。(2)技術經(jīng)濟性的要求。小型鍋爐燃用固體燃料時：出口煙溫不宜低于950度，對于燃用固體燃料的大中型室燃爐，比較經(jīng)濟合理的爐膛出口煙溫約為1200度，燃用氣體燃料時，爐膛出口煙溫可提高到1400度。設計一臺鍋爐時，爐膛出口煙溫應如何確定？一臺鍋爐運行時，影響爐膛出口煙溫的因素有哪些？是怎樣影響的？為什么？設計一臺鍋爐時：應根據(jù)安全和經(jīng)

16、濟性原則確定爐膛出口煙溫。影響爐膛出口煙溫的因素：(a)燃燒器型式及布置位置。燃燒器型式不同和布置在爐膛中的位置不同將會明顯地改變爐內(nèi)火焰中心的位置。擺動式直流燃燒器一、二次風噴嘴上下擺動土20時，火焰中心的高度將變化1.52.5m。當火焰中心提高時，門會提高。一般的擺動式直流燃燒器上下擺動幅度約土20、30，這時爐膛出口煙溫可增加或降低110140C(b)受熱面的多少。顯然爐膛輻射受熱面增加，將使爐膛出口煙溫降低。(c)爐膛形狀系數(shù)。爐膛形狀系數(shù)廣為爐壁面積幾與爐膛有效容積之比。隨著形狀系數(shù)的增加，爐膛出口煙溫不斷降低。(d)受熱面結渣和積灰程度的變化。受熱面的結渣污染使爐膛出口煙溫升高。說

17、明對流受熱面的傳熱過程？哪些受熱面是鍋爐的對流受熱面？其傳熱有何特點？就一圓管來說，其傳熱過程可分為如下三個串聯(lián)環(huán)節(jié)：從熱流體(煙氣)到壁面高溫側的熱量傳遞。由于積灰，管外壁上有灰層，實際上是熱流體向灰層外表面放熱。(2)從壁面高溫側向低溫側的熱量傳遞。(3)從壁面低溫側向冷流體的熱量傳遞。由于有結垢，實際上是垢層由表面對冷流體的放熱。對流過熱器，鍋爐管束等。特點：(1)對流傳熱方式為主；(2)由于煙氣中含有三原子氣體及飛灰，因此受熱面還接受煙氣的輻射放熱，為一復合傳熱過程。(3)布置在爐膛出口處的對流受熱面還接受來自爐膛的輻射熱量。第三章習題請說明怎樣選取排煙溫度、爐膛出口過量空氣系數(shù)和熱空

18、氣溫度？排煙溫度的選擇：是鍋爐設計中值得仔細分析的一個問題，它的選取應從技術經(jīng)濟性和安全性兩個方面考慮。顯然，排煙溫度低，排煙熱損失少，鍋爐效率高，節(jié)約燃料，但會使尾部受熱面的傳熱溫差大幅降低，增加了受熱面積。可見，這是一個技術經(jīng)濟問題，應兼顧受熱面用鋼（鋼材價格）、燃料量（燃料價格）和投資回收期，以及相應的各種輔機（磨煤機、送風機、引風機）的電耗，得出綜合經(jīng)濟效益最好的方案，這樣選定的排煙溫度稱為最經(jīng)濟排煙溫度。熱空氣：除了在煤粉制備中起干燥預熱作用外，主要是用來幫助煤粉在爐內(nèi)迅速著火。理論上講，5越高越好，但高到一定數(shù)值后，對強化燃燒沒有太大的幫助，反而要耗費過多的空氣預熱器受熱面，并增加

19、尾部受熱面布置的困難。對于層燃爐，若5太高，易燒壞爐排。故通常只要燃料能穩(wěn)定燃燒，制粉系統(tǒng)干燥的需要能得到滿足，熱空氣溫度不必太高。一般只是揮發(fā)分少的無煙煤，水分高的褐煤以及用液態(tài)排渣方式時需選用高的熱風溫度。爐膛出口過量空氣系數(shù)：不同燃料的爐膛出口過量空氣系數(shù)稍有不同,一般燃油或氣的爐膛出口過量空氣系數(shù)要小一些,燃煤要大一些,燃煤鍋爐爐膛出口過量空氣系數(shù)一般為1.2，也就是說爐膛出口氧量3.5%左右。大小要看氧量增加的排煙損失和飛灰含碳量的減少之間那個對提高鍋爐效率更有利。由于油和氣一般更易燃盡，所以爐膛出口過量空氣系數(shù)可以小一些。試述蒸汽壓力、燃料性質、鍋爐容量對鍋爐熱力系統(tǒng)的影響。蒸汽壓

20、力：（1）低壓小容量鍋爐，蒸發(fā)吸熱是最主要的部分，一般僅布置水冷壁受熱面還不能滿足是蒸發(fā)吸熱的需要，因此，還需要在爐膛外布置對流蒸發(fā)受熱面，該受熱面在水管鍋爐中常稱為鍋爐管束或對流管束，在火管鍋爐中就是對流煙管。對流管束是低壓小容量鍋爐的顯著特征。低壓小容量鍋爐有較少的過熱器或沒有過熱器，一般可裝設省煤器，有時也采用空氣預熱器。較小的低壓小容量鍋爐甚至只有蒸發(fā)受熱面。（2）中等壓力鍋爐:由于蒸發(fā)吸熱量的減少，水冷壁受熱面基本能滿足蒸發(fā)吸熱的需要，若略有不夠，可將省煤器設計成沸騰式，因而不需鍋爐管束。一般來說，省煤器和空氣預熱器已是必不可少的受熱面，有時甚至要雙級交錯布置，取決于所需的熱空氣溫度

21、。過熱器一般為對流式，置于煙溫較高區(qū)，如在凝渣管后。（3）高壓、超高壓及亞臨界壓力鍋爐:由于蒸發(fā)吸熱的比例進一步下降，僅布置水冷壁受熱面就能滿足蒸發(fā)吸熱的需要，甚至富裕。而過熱吸熱比例升高，故一部分過熱器進入爐膛構成輻射或半輻射式過熱器。此時過熱器系統(tǒng)龐大而復雜。（4）超臨界:工質已成單相，不存在蒸發(fā)吸熱量，因而也不存在蒸發(fā)受熱面，整臺鍋爐的受熱面只分兩種，即加熱受熱面及過熱器。此時加熱吸熱量約占總吸熱量的30，其余吸熱量均為過熱吸熱量。另一方面，因工質為單相，不分汽水，也就沒有汽水之間那樣明顯的密度差，因此爐膛水冷壁不能采用自然水循環(huán)，目前都用直流鍋爐或復合循環(huán)鍋爐。此外，盡管不存在蒸發(fā)受熱

22、面，但工質仍存在著最大比熱容區(qū)，此區(qū)受熱面易發(fā)生傳熱惡化現(xiàn)象而導致爆管，因而應將此區(qū)的管屏布置在傳熱熱負荷較低的區(qū)域，如爐膛四角或中輻射區(qū)。燃料性質：燃用不同種類燃料的鍋爐，其熱力系統(tǒng)不同。燃用同種類燃料，若其化學成分、燃燒特性不同，對熱力系統(tǒng)的影響也不同。鍋爐不能進行通用性設計，困難就在于此。燃料水分增多，理論燃燒溫度下降，而爐膛出口溫度則基本上由保證對流受熱面不結渣的條件來決定，因而爐膛吸熱量減少，對流吸熱量相應增多，對流受熱面也就增加。不過，此時由于爐溫降低，爐內(nèi)輻射傳熱減弱，輻射受熱面未必能相應減少。相反，為了保證燃盡，應有更高的爐膛，以增長火焰長度。揮發(fā)分低，著火不易，燃盡也難，爐膛

23、高度也應增大。水分高和揮發(fā)分低的燃料都要求較高的熱空氣溫度，以保證順利著火，從而使空氣預熱器增大，并要求與省煤器雙級交錯布置，這在大型鍋爐中常使倒U形布置的尾部豎井中難以布置下受熱面。灰分多的燃料易使對流受熱面受到劇烈的磨損，因而必須降低煙氣流速而使受熱面積增多，有時還需采用防磨、減磨的受熱面結構型式?；曳值淖冃螠囟群蛙浕瘻囟鹊蜁е率軣崦娼Y渣，應根據(jù)使對流受熱面不結渣的條件來選擇爐膛出口溫度，這就影響到爐膛輻射受熱面吸熱量和對流受熱面吸熱量的比例，故也就影響到整臺鍋爐受熱面的尺寸和結構。另外，為了中間除灰，有時還采用多煙道的鍋爐布置型式。燃料含硫量高會造成低溫區(qū)受熱面的低溫腐蝕和堵灰以及在高

24、溫區(qū)受熱面的高溫腐蝕。為此，對低溫區(qū)需要選取較高的排煙溫度，并采取防腐及防堵的結構措施。在高溫區(qū)則應采取措施以保證管子壁溫不超過600C。燃料發(fā)熱量低可能是由于燃料可燃成分中較低發(fā)熱量的成分增多或較高發(fā)熱量的成分減少所致，也可能是因惰性物質水分和灰分高引起。由于可燃成分所產(chǎn)生的煙氣量和其發(fā)熱量基本上成比例，當燃料可燃成分的發(fā)熱量降低時，雖然每kg燃料的煙氣量減少，但所需的燃料量相應增加，因此總的煙氣量基本上不變。這樣它們對受熱面布置的影響不大。至于惰性物質水分和灰分高導致發(fā)熱量降低的直接影響則是使所需的燃料量相應增加，從而在每kg燃料的惰性物質高的基礎上又使總的惰性物質量進一步增多?？傊剂?/p>

25、的影響較為復雜，有時并非單向，趨勢難于判斷。鍋爐容量：鍋爐爐膛體積與其線尺寸的三次方成正比，而爐膛的壁面積則與其線尺寸的平方成正比。因此，隨著鍋爐容量的增大，爐膛體積的增大要比爐膛壁面積增大快。這樣，大容量鍋爐的爐膛壁面積比小容量鍋爐的爐膛壁面積相對減少。另一方面，從燃燒燃料產(chǎn)生熱量的功率來看，則鍋爐的容量大致與爐膛體積成比例；而從爐膛水冷壁吸熱以保持爐膛出口煙溫度不致過高的能力來看，鍋爐的容量則應與爐膛的壁面積成比例。由此可見，大容量鍋爐爐膛的燃燒能力超過其傳熱能力，而中、小容量鍋爐則相反。為此，在大容量鍋爐中，僅布置水冷壁將難以使爐膛出口煙溫降低到能夠防止在對流受熱面區(qū)域結渣的程度，必須再

26、布置雙面露光水冷壁和雙面受熱的屏式過熱器才能緩和這一矛盾。即使如此，為了滿足傳熱，大容量鍋爐的爐膛體積仍然有一定的富裕。相反，在小型鍋爐中，爐膛尺寸主要取決于燃燒設備的布置，爐膛壁面積相對較大，為此就應當增大水冷壁管的布置節(jié)距，甚至在某些墻面上不布置水冷壁，此時需考慮爐墻的保護問題，往往需要采用重型爐墻。即使如此，小型鍋爐的爐膛出口溫度一般仍有些偏低。為什么低壓小容量鍋爐必須設置鍋爐管束？對于低壓小容量鍋爐來說，蒸發(fā)吸熱是最主要的部分，一般僅布置水冷壁受熱面還不能滿足蒸發(fā)吸熱的需要，因此還需要在爐膛外布置對流蒸發(fā)受熱面即鍋爐管束。說明怎么樣確定爐膛的形狀和尺寸以及怎樣進行爐膛的熱力計算。確定爐

27、膛的幾何特征：爐膛容積按圖3-13所示的虛線包圍區(qū)域計算。爐膛容積的邊界是水冷壁管中心線所在平面或是絕熱保護層的向火表面，未敷設水冷壁的地方則是爐膛的壁面。在爐膛出口斷面以通過屏式過熱器、凝渣管或鍋爐排管的第一排管子中心線作為容積邊界。爐膛下部容積的邊界是爐底。有冷灰斗時，則以冷灰斗高度一半處的假想平面作為容積邊界?；鸫矤t中，爐膛容積為由爐排面及通過爐排兩端和除渣板或擋渣板的垂直平面所包圍的容積。對鏈條爐應從以爐排為下界面的容積中扣除燃料層及灰渣層的容積，即以燃料層的外表面作為界面。燃料層及灰渣層的平均計算厚度可取為：煙煤150200mm，褐煤300mm，木屑500mm。拋煤機爐中燃料厚度很小

28、，在計算爐膛容積時不予考慮。在爐膛中，如屏式受熱面沿整個爐膛斷面布置在爐膛上部（如圖314中前三種布置），則屏區(qū)容積不計入爐膛容積。其他布置形式（如圖314中的后三種），則把屏間容積計算到爐膛容積之內(nèi)。爐壁面積按包覆爐膛容積的表面尺寸計算。對雙面曝光水冷壁及屏，應以其邊界管中心線間距離和管子曝光長度的乘積的兩倍（即計及雙面）作為其相應的受熱面積。在計算半開式爐膛燃燒室時，爐墻面積應包括位于燃燒室及冷卻室之間的煙窗面積。爐膛的熱力計算包括：（1）單室爐及半開式爐膛的熱力計算（2）帶有屏的爐膛傳熱計算（3）雙室爐爐膛的熱力計算。比較“n”型、“T”和塔型布置方案的優(yōu)缺點。I型（“倒u型）這種布置是

29、電站鍋爐中應用最廣泛的形式，各種容量和各種燃料均可采用。主要優(yōu)點是：鍋爐高度較低，安裝起吊方便；受熱面易于布置成工質與煙氣呈相互逆流；尾部煙道煙氣向下流動，有利于吹灰；鍋爐煙氣出口在底層，送風機、引風機、除塵器等都可布置在地面；汽機與過熱器的連接管道長度較短。缺點是：占地面積較大；煙道轉彎易引起飛灰對受熱面的局部磨損；轉彎氣室部分難以利用，當燃用發(fā)熱值低的劣質燃料時，尾部對流受熱面可能布置不下；鍋爐容量增大時，尤其200MW以上鍋爐，燃燒器布置有困難，前墻可能布置不下，前后墻布置則使煤粉管道復雜，采用四角燃燒時，爐膛和尾部煙道在截面和高度上應注意恰當配合。T型布置，實際上是將尾部煙道分成兩部分

30、，對稱地放在鍋爐兩側，以解決n型布置尾部受熱面布置困難問題。也可使爐膛出口煙窗高度減小，改善過渡煙道流動狀況，減少煙氣沿高度的熱偏差，但占地更大，汽水管道連接系統(tǒng)復雜，金屬消耗量大，前蘇聯(lián)用得較多，在燃用多灰煙煤、無煙煤及低熱值褐煤等劣質煤的場合為宜。塔型布置，這種布置的特點是：煙氣一直向上流動，爐膛可呈正方形，四周布置膜式水冷壁直至爐膛上部，適用于優(yōu)質少灰的煤和液體，氣體燃料。德國也用來燒褐煤。其優(yōu)點是：所有對流受熱面都水平懸吊在爐膛上部，便于疏水；煙道短，煙氣速度可以取得較高，使整個鍋爐體積縮小，而且使得鍋爐的占地面積減少；煤粉管道和燃燒器布置方便，用旋風爐也易布置；整臺鍋爐為懸吊結構，只

31、有向下的垂直膨脹，對流受熱面管子在一側集中穿墻，減少密封面，煙氣不改變流動方向，對受熱面沖刷均勻，磨損減輕。缺點是：鍋爐很高，安裝和檢修困難，蒸汽管道的長度和成本增加；爐膛和對流煙道的截面需配合恰當；將空氣預熱器和送引風機放在頂部，加重鍋爐構架負荷，也增加了安裝和檢修的困難。由于空氣預熱器是用煙氣（熱流體）來加熱（冷流體）從而提高空氣的溫度，而升溫了的空氣送入爐膛，亦即從煙氣吸收的熱量又返回了煙氣行程。因此，有人說：在空氣預熱器中煙氣的熱量傳遞給了空氣，空氣攜帶的熱量送進了爐膛，因而又送回了煙氣，這份熱量并未傳遞給工質，故對提高鍋爐的熱效率毫無作用。請評論。空氣預熱器的作用：（1）降低排煙溫度

32、提高鍋爐效率。（2）改善燃料著火條件和燃燒過程，降低燃燒不完全損失，進一步提高鍋爐效率。（3）提高理論燃燒溫度，強化爐膛的輻射傳熱。（4）熱空氣用作煤粉鍋爐制粉系統(tǒng)的干燥劑和輸粉介質。第四章習題結渣、沾污、腐蝕及磨損會給鍋爐工作帶來哪些問題？（1）經(jīng)濟性下降污染、結渣會降低爐內(nèi)受熱面的傳熱能力。（2）安全性下降總的傳熱阻力增大，會使鍋爐可能無法維持在滿負荷下運行，只好增加投煤量，引起爐膛出口煙溫進一步提高，使灰渣更容易粘在受熱面上，形成惡性循環(huán)，導致發(fā)生一系列鍋爐惡性事故。結渣的基本條件是什么？何謂灰的結渣特性指標？熔融的灰粘結在受熱面上或爐墻上稱結渣。形成結渣的基本條件是受熱面壁溫高、表面粗

33、糙和灰熔點低?；胰埸c與灰的組成成分有關，根據(jù)組成成分計算出分析叛斷灰的結渣傾向的指標，稱為灰的結渣特性指標Rs.說明各種積灰的形成過程、機理、影響因素和減輕措施？干松灰過程：干松灰的積聚過程完全是一個物理過程，灰層中無粘性成分，灰粒之間呈現(xiàn)松散狀態(tài)，易于吹除。機理：三力一捕捉影響因素：（1）煙氣流速及粒子直徑分布。（2）管子直徑。（3）管子節(jié)距及管束的布置方式。（4）灰粒濃度。減輕或防止干松灰積聚的措施:（1）設計時采用足夠高的流速，一般不能低于56m/s。（2）采用小管徑，錯列、緊湊布置（減小縱向節(jié)距）的管束。（3）正確設計和布置吹灰裝置，并確定合理的吹灰間隔時間和一次吹灰的持續(xù)時間。高溫粘

34、結灰過程：主要在溫度較高的區(qū)域形成，但在遠低于ST的煙溫區(qū)，例如在高溫省煤器上，也能形成粘結灰。伴隨化學反應，能夠無取地增長，堅硬而不易清除。不僅在背風側，而且更多地在迎風面形成。分層形成，各層的化學成分不同，顏色也有差異?；业恼承允怯苫瘜W反應產(chǎn)物而來。機理：高溫粘結灰的形成關鍵在于首先形成一層處于熔化或軟化的粘性灰層，靠這一層粘性灰的捕捉作用，積聚飛灰粒子，被捕捉到的飛灰在化學作用下形成緊密的灰層。影響高溫粘結灰的因素：燃料成分。燃燒方式。溫度水平。煙氣流速。減輕或防止高溫粘結灰的措施：設計時，嚴格選定爐膛斷面熱負荷及爐膛出口煙溫，不要過大；正確設計和布置受熱面，例如拉大橫向節(jié)距S1；加入添

35、加劑，改變灰的化學成分，使其不易形成粘結灰或形成機械強度小的灰；采取有效的吹灰裝置，如壓縮空氣吹灰、水力吹灰、振動吹灰和鋼珠吹灰等，并且運行一開始就正常投入吹灰裝置，限制第一層灰升華灰的形成。低溫粘結灰過程：這種粘結灰的形成過程大致是這樣的：冷凝在受熱面的硫酸蒸汽，可以捕捉飛灰粒子，飛灰粒子中含有Ca0,于是與硫酸反應，形成硫酸鈣，該反應物具有粘性，可以繼續(xù)捕捉飛灰，無限增長。這個過程即為通常所說的積灰水泥化。積灰機理：低溫粘結灰的形成與煙氣的酸露點溫度緊密相關。一般酸露點溫度高，積灰嚴重。當煙氣或受熱面壁溫達露點時，受熱面上開始結露，煙氣中灰粒子便更容易粘在受熱面上形成積灰?；业某练e物中，大

36、部分可溶性物質為鋁、鈣和鐵的硫酸鹽，其中的硫酸鋁和硫酸鈣是由熱濃硫酸作用而形成的。影響因素：影響酸露點溫度的因素都能影響結灰的程度受熱面的結構及布置方式也影響結灰的程度。例如順列比錯列好。防止和減輕低溫粘結灰的措施：（1）提高受熱面的溫度（2）空氣預熱器的吹灰（3）空氣預熱器的水沖洗何謂酸露點？引出它有何意義？當燃用含硫高的燃料時，燃燒后形成的S02有一部分會進一步被氧化成S03，且與煙氣中的水蒸汽結合成硫酸蒸汽。煙氣中硫酸蒸汽的凝結溫度稱為酸露點，它比水露點要高很多。煙氣S03（或者說硫酸蒸汽）含量愈多，酸露點就愈高，煙氣中的酸露點可達140160C,甚至更高。煙氣的酸露點與燃料含硫量和單位時間送入爐內(nèi)的總硫量有關，而后者是隨燃料發(fā)熱量降低而增加的。顯然，燃料中的含硫量較高，發(fā)熱量較低，燃燒生成的SO2就越多，進而SO3也將增加，致使煙氣酸露點升高。煙氣對受熱面的低溫腐蝕常用酸露點的高低來表示，露