熱源及熱源設(shè)備講課提綱2013

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