鍋爐培訓復習資料

第一章緒論

鍋爐機組的工作過程及構成鍋爐參數及技術、經濟性指標鍋爐的類型可見在火力發(fā)電廠的生產過程中，存在著三種形式的能量轉換：在鍋爐中燃料的化學能轉變?yōu)檎羝臒崮?；在汽輪機中蒸汽的熱能轉變?yōu)檗D子的機械能；在發(fā)電機中轉子的機械能轉變?yōu)殡娔?。因此，鍋爐、汽輪機和發(fā)電機被稱為火力發(fā)電廠的三大主機。鍋爐的作用是使燃料在爐內燃燒放熱，通過受熱面使給水加熱、蒸發(fā)、過熱，以產生一定數量和質量的過熱蒸汽。

鍋爐效率：是衡量鍋爐運行經濟性的主要指標。熱效率凈效率Q1—

鍋爐有效利用熱，kJ/kg；Qr—

鍋爐在單位時間內所消耗燃料的輸入熱量,kJ/kg；Qq—

鍋爐機組自身所需的熱量，kJ/kg；Qp—

鍋爐機組自身電耗對應的熱量，kJ/kg；q3、q4—

鍋爐化學、機械未完全燃燒熱損失，%燃燒效率

鍋爐的分類鍋爐的分類根據不同的標準，可有多種分類方法：分類方式鍋爐類型簡要說明蒸發(fā)量大、中、小型只具有相對意義，無固定分界主蒸汽壓力亞臨界、超臨界等按過熱器出口過熱蒸汽壓力分類出口工質物態(tài)蒸汽鍋爐鍋爐出口工質為蒸汽熱水鍋爐鍋爐出口工質為熱水燃料燃煤鍋爐鍋爐中使用的燃料為煤燃油鍋爐鍋爐中使用的燃料為燃油燃氣鍋爐鍋爐中使用的燃料為燃氣其他燃料木材、垃圾、生物質等分類方式鍋爐類型簡要說明按工質是否在受熱面管內流動水管鍋爐鍋爐受熱面管內流動的全部為工質煙管鍋爐鍋爐受熱面管內流動的全部為煙氣煙管水管混合鍋爐鍋爐受熱面管內流動的一部分為工質、一部分為煙氣按排渣方式固態(tài)排渣鍋爐燃料燃燒后生成的灰渣呈固態(tài)排除液態(tài)排渣鍋爐燃料燃燒后生成的灰渣呈液態(tài)從渣口流除1.按燃燒方式分類：層燃爐、流化床爐、室燃爐。（1）層燃爐：層燃爐有爐排，煤塊在固定或移動的爐排上燃燒，在燃燒過程中燃料保持層狀。（2）流化床爐：床層上的固體燃料處于上、下翻騰的流化狀態(tài)。循環(huán)流化床爐是在爐膛里把顆粒燃料控制在特殊的流化狀態(tài)下燃燒，細小的固體顆粒以一定速度攜帶出爐膛，再由氣固分離器分離后在距布風板一定高度處送回爐膛，形成足夠的固體物料循環(huán)，并保持比較均勻的爐膛溫度。循環(huán)流化床鍋爐燃料適應性廣，NOX生產少，脫硫裝置簡單，但運行可靠性較低，經濟性較差。（3）室燃爐：燃料隨空氣流進入爐室且呈懸浮狀燃燒的爐子，如燃用煤粉的煤粉爐，燃用液體、氣體燃料的燃油爐和燃氣爐。我國電站鍋爐大多數采用的都是煤粉燃燒方式。煤粉爐把煤先磨成煤粉，然后用空氣將煤粉噴入爐內呈懸浮狀燃燒。煤被磨成煤粉后，與空氣的接觸面大為增加，這不僅改善了著火條件，也強化了燃燒，使煤粉爐的煤種適應范圍較廣，而且燃燒也較完全，鍋爐熱效率高達90%以上。煤粉燃燒熱惰性較小，燃燒調節(jié)方便，適應負荷變化快。2.按水循環(huán)方式分類：自然循環(huán)和強制循環(huán)鍋爐（a）自然循環(huán)（b）控制循環(huán)（c）直流式1-給水泵2-省煤器3-汽包4-下降管5-聯箱6-蒸發(fā)管7-過熱器8-循環(huán)泵（a）自然循環(huán)1-給水泵2-省煤器3-汽包4-下降管5-聯箱6-蒸發(fā)管7-過熱器8-循環(huán)泵自然循環(huán)鍋爐：蒸發(fā)受熱面內的工質，依靠下降管中的水與上升管中的汽水混合物之間的密度差所產生的壓力差進行循環(huán)的鍋爐。過程：水由給水泵1壓送，經省煤器2加熱后進入汽包。下降管4位于爐膛外不受熱，管內工質為水，蒸發(fā)管6受熱，管內工質為汽水混合物，下降管內水的密度大于蒸發(fā)管內汽水混合物的密度，在密度差作用下，推動工質在封閉蒸發(fā)系統(tǒng)中循環(huán)流動。循環(huán)倍率K：單位時間內循環(huán)水量與系統(tǒng)中產生的蒸汽量之比。超高壓以上自然循環(huán)鍋爐K一般為4~10.73（b）控制循環(huán)1-給水泵2-省煤器3-汽包4-下降管5-聯箱6-蒸發(fā)管7-過熱器8-循環(huán)泵控制循環(huán)鍋爐：壓力提高，汽水密度差減小，蒸發(fā)受熱面內的工質除了依靠水與汽水混合物的密度差外，主要依靠鍋水循環(huán)泵進行循環(huán)的鍋爐。為了保證受熱蒸發(fā)管內有足夠的流量循環(huán)，在蒸發(fā)系統(tǒng)的下降管內加裝循環(huán)泵8，以增強工質循環(huán)流動的推動力。控制循環(huán)鍋爐循環(huán)倍率K一般為2~5.7（c）直流鍋爐1-給水泵2-省煤器3-汽包4-下降管5-聯箱6-蒸發(fā)管7-過熱器8-循環(huán)泵直流鍋爐：靠給水泵的壓頭,給水一次通過鍋爐各受熱面產生蒸汽的鍋爐。給水經省煤器加熱后，流經蒸發(fā)受熱面，在其中全部蒸發(fā)汽化為蒸汽，蒸汽在過熱器中加熱為過熱蒸汽。因此直流鍋爐循環(huán)倍率K=1，并且不存在汽包。第二章燃料及熱力計算

煤的常規(guī)特性及對鍋爐的影響煤的分類燃料的燃燒計算煙氣分析及應用

鍋爐機組的熱平衡

煤的成分煤由古代植物經過長期的地質演變而成，含有多種豐富的有機物與無機物。煤的組成成分通常用煤的元素分析成分和工業(yè)分析成分表示：元素分析（Ultimateanalysis）：

成分：用元素分析儀測定煤中碳C、氫H、氧O、氮N、硫S五種元素占煤的質量百分比。

用途：用于鍋爐設計、熱工試驗、燃燒控制、煤質研究、工業(yè)利用和環(huán)境評價等。科研機構。2.

工業(yè)分析（Proximateanalysis）：

成分：按照煤的著火燃燒過程中各成分的變化，分析煤中水分M、灰分A、揮發(fā)分V、固定碳FC這四種成分的質量百分數。

用途：用于發(fā)電廠的煤質分析，了解煤在燃燒時的特性，對燃燒器的結構及操作運行有影響。電廠即可進行工業(yè)分析。

原理：煤樣失去外水失去內水失去揮發(fā)分剩焦炭失去固定碳?；曳帧Ｗ匀桓稍?05℃，1.5h隔絕空氣，900℃，7min815℃，2h

煤的常規(guī)特性對鍋爐工作的影響1.硫分S

可燃硫的熱值低，含量少，對煤的著火、燃燒無明顯影響尾部低溫受熱面：低溫腐蝕、積灰高溫腐蝕：水冷壁區(qū)域；過熱器區(qū)域形成酸雨，污染環(huán)境燃料中的硫化鐵加劇磨煤部件的磨損2.揮發(fā)分V：含量代表了煤的地質年齡，地質年齡越短，煤的煤化程度越淺，V含量越多。作為煤種劃分的依據。對煤的燃燒過程影響很大。一般煤化程度↓，V↑，熱值↓，析出溫度↓

V↑，煤著火容易，相當于引燃作用。

V↑，煤燃盡容易，因V析出后多孔，反應比表面積↑3.水分M：隨著水分增加著火熱增大，著火推遲降低爐內溫度，對著火、燃盡均不利水分吸熱，煙氣量↑，排煙損失↑，ηgl↓

煙氣量↑，引風機電耗↑使低溫受熱面易于積灰、腐蝕煙氣量↑，煙氣流速↑，過熱汽溫↑（超溫）不利于制粉，易堵塞，磨煤機出力↓4.灰分A：隨著A增加煤中可燃成分相對減少，煤的熱值降低

A熔融吸熱，降低爐內溫度，對著火燃盡均不利包裹碳粒，妨礙揮發(fā)分析出灰渣物理熱損失↑，ηgl↓

尾部受熱面：磨損、積灰爐內：結渣、腐蝕增加磨煤機的無效電耗污染環(huán)境5.灰分特性：熔融性+燒結性熔融性：角錐法

灰的變形溫度DT灰的軟化溫度ST灰的流動溫度FT

當ST>1350℃時，爐內結渣的可能性不大。為了避免爐膛出口處結渣，爐膛出口溫度要比ST低50-100℃?；胰埸c的影響因素（灰熔點越高越好）：灰的化學組成：酸性氧化物，↑；堿性氧化物，↓爐內氣氛：氧化性氣氛，↑；還原性氣氛，↓引入成分基準的原因：水分、灰分含量隨環(huán)境變化。圖2-1煤的成分及其與各種成分基準之間的關系

煤的成分基準及換算①收到基：以入爐煤（包括煤的全部成分）為基準。②空氣干燥基：以經過自然干燥，除去外水后的煤為基準。③干燥基：以除去全水后的煤為基準。④干燥無灰基：以除去全水、灰分后的煤為基準。某成分不同基準之間的換算表2-1不同基準的換算系數換算公式：所求X已知X0發(fā)熱量：單位質量或體積的燃料完全燃燒時所放出的熱量（kJ/kg）。燃料的發(fā)熱量有高位和低位之分。高位發(fā)熱量Qgr：煤的理論發(fā)熱量，包括燃燒產物中全部水蒸氣凝結成水所放出的汽化潛熱。低位發(fā)熱量Qnet：煙氣中的水蒸汽在鍋爐排煙溫度（110-160℃）下一般不會凝結，水蒸汽所吸收的汽化潛熱無法被利用，使煤的發(fā)熱量降低，降低后的發(fā)熱量稱為低位發(fā)熱量。低位發(fā)熱量（燃料在鍋爐中的實際發(fā)熱量）小于高位發(fā)熱量。煤的發(fā)熱量之間的換算煤的發(fā)熱量有高位和低位之分，同時對于不同成分基準的燃料發(fā)熱量也不同。發(fā)熱量的換算①相同基準下：高位低位②不同基準下：高位高位③不同基準下：低位低位（難點）汽化潛熱換算系數三步走①相同基準：高位低位空干基：干燥基：干燥無灰基：以收到基為例：②不同基準：高位高位所求X已知X0③不同基準：低位低位不同基準間低位發(fā)熱量的換算不能直接用換算系數進行換算，按三步走：a.

已知基準的Qnet

→

已知基準的Qgr

（汽化潛熱）b.

已知基準的Qgr

→

所求基準的Qgr

（換算系數）c.

所求基準的Qgr

→所求基準的Qnet

（汽化潛熱）

煤的分類分類指標：采用表征煤化程度的Vdaf。為實現能源的綜合利用，考慮各種工藝（煉焦、燃燒、氣化或液化等等）對煤質的要求，及反映煤的燃燒特性，每一類煤還要結合其他若干指標進一步劃分為小類。分類褐煤煙煤無煙煤

燃燒所需空氣量的計算：

理論空氣量

：

1kg收到基燃料完全燃燒時所需要的最小空氣量?？赏ㄟ^燃料中可燃元素（C、H、S）的燃燒化學反應方程式求得。

實際空氣量

：實際供給空氣量與理論空氣量的比值，稱為過量空氣系數。一般爐內的燃燒過程在爐膛出口處結束，因此可用爐膛出口處的過量空氣系數代表空氣量對燃燒過程的影響。燃用無煙煤、貧煤、劣質煙煤時取1.20~1.25。燃用煙煤、褐煤時取1.15~1.20。漏風系數：負壓運行的鍋爐，外界冷空氣會通過鍋爐不嚴密處漏入爐膛和煙道中，使鍋爐煙道中的實際空氣量逐漸增加。對于1kg燃料，漏入的空氣量與理論空氣量之比即漏風系數。漏風影響：漏入煙道的冷空氣，會使爐膛溫度降低，爐內燃燒惡化，從而影響傳熱，使排煙溫度升高，排煙容積增大，導致排煙熱損失和引風機電耗增加，降低鍋爐經濟性。由于存在漏風，鍋爐煙道內的過量空氣系數沿煙氣流程是逐漸增大的。爐膛后任一煙道截面處的過量空氣系數為：

鍋爐機組的熱平衡鍋爐熱平衡指的是在穩(wěn)定運行狀態(tài)下，對應1kg燃料輸入鍋爐的熱量與輸出鍋爐的熱量之間的平衡。輸入熱量主要來源于燃料燃燒放熱。輸出熱量包括鍋爐有效利用熱量和各項熱損失。研究鍋爐熱平衡的目的是確定鍋爐熱效率和燃料消耗量，確定各項熱損失大小，分析引起熱損失的原因，并提出減少熱損失的措施，提高鍋爐效率，節(jié)約能源。煤粉鍋爐機組熱平衡示意圖鍋爐機組熱平衡方程（1）輸入熱量Qf對于燃煤鍋爐，若燃料和空氣沒有利用外界熱量進行預熱，且燃煤水分滿足，則輸入熱量（2）機械未完全燃燒熱損失Q4指的是部分固體燃料顆粒在爐內未能燃盡就被排出爐外造成的熱損失。未燃盡碳主要殘留在灰渣（少）和飛灰（多）中。求解灰中的碳是關鍵?；移胶猓喝霠t煤的含灰量等于燃燒后飛灰和灰渣中灰的量之和。

影響因素：Q4是較大一項熱損失，僅次于排煙熱損失。主要取決于燃料種類、燃燒方式、過量空氣系數、爐膛結構、燃燒器設計布置、鍋爐運行工況等。

Vdaf小，Mar、Aar

大，q4↑；煤粉粒徑越大，q4

↑

；過量空氣系數α過大或過小，q4

↑;

煤粉在爐膛停留時間τ過小，q4

↑。設計時,q4按經驗推薦值選取。固態(tài)排渣煤粉爐q4=0.5～5%注意：對于1kg入爐燃料，由于機械未完全燃燒熱損失的存在，因此實際只有kg燃料參加燃燒反應，因而實際燃燒所需的空氣量及生成的煙氣量均相應減少。因此在進行鍋爐的燃燒計算和通風計算時（如計算空氣量、煙氣量、煙氣焓、空氣煙氣流速等），應注意修正。（3）化學未完全燃燒熱損失Q3也叫可燃氣體未完全燃燒熱損失。指的是鍋爐排煙中殘留的可燃氣體未放出其燃燒熱而造成的熱損失。如CO，H2，CH4等。單位質量燃料的Q3應為各可燃氣體容積與各自的容積發(fā)熱量乘積的加和。影響因素：煤粉爐一般q3<0.5%Vdaf大，q3

↑；爐膛容積小，停留時間τ過小，q3

↑；過量空氣系數α過大或過小，q3↑（4）排煙熱損失Q2排煙溫度較高，排煙所擁有的熱量隨煙氣排入大氣而不能得到利用，造成的熱損失為排煙熱損失。但排煙熱量并非全部來自于輸入熱量，其中還包括了冷空氣（20~30℃）帶入爐內的一部分熱量，因此在計Q2時要扣除這部分熱量。同時也要對生成的煙氣焓進行修正。影響因素：最大的一項熱損失（5%~6%）。排煙溫度：由q2、受熱面低溫腐蝕、金屬耗量共同決定。一般排煙溫度控制在110~160℃。

↑，q2↑；↓，金屬耗量↑，通風阻力↑，低溫腐蝕↑;受熱面積灰結渣，受熱面?zhèn)鳠崃俊?，↑排煙容積：取決于及煙道漏風。

↑，q2↑，(q3+q4)↓存在最佳過量空氣系數。煙道漏風，排煙容積↑，受熱面?zhèn)鳠崃俊?，↑，q2↑

燃料性質：Sar

↑，設計排煙溫度↑，q2

↑Mar↑，排煙容積↑，q2

↑最佳過量空氣系數q2q4q3q2+q3+q4最佳過量空氣系數：使得q2+q3+q4最小的過量空氣系數。一般通過燃燒調整試驗來確定。（5）散熱損失Q5鍋爐外表面溫度高于環(huán)境溫度，通過自然對流和輻射向周圍環(huán)境散熱引起的熱損失。影響因素：鍋爐散熱表面積的大小，鍋爐外表面溫度，環(huán)境溫度，保溫層厚度與性能等?？烧J為q5隨鍋爐容量增大而減小，同一鍋爐運行時，與鍋爐運行負荷近似成反比變化。大型電站鍋爐散熱損失q5大約為0.2%。保熱系數：受熱面吸收的熱量與煙氣放出熱量的比值，表示在煙道中煙氣放出的熱量被該煙道中的受熱面吸收的程度。忽略各段煙道在結構及環(huán)境上的差別，也可用于衡量鍋爐的散熱損失大小。當鍋爐沒有空預器或空預器吸熱量遠小于有效利用熱量Q1時（6）其他熱損失Q6主要指灰渣帶走的物理熱損失。鍋爐中排出的灰渣還具有很高的溫度（約600~800℃）而造成的熱量損失。

影響因素：燃料的灰分、燃料的發(fā)熱量和排渣方式等?；曳指?、發(fā)熱量低、排渣率高的鍋爐這項熱損失就大。對固態(tài)排渣煤粉鍋爐，當時不計該項損失。（7）有效利用熱量Q1指水和蒸汽流經各受熱面時吸收的熱量。一般電站鍋爐的排污量不超過其蒸發(fā)量的1~2%，因此排污水吸收熱量可不計。

鍋爐機組熱效率及燃料消耗量鍋爐熱效率：有效利用熱量占輸入熱量的百分比。正平衡法：反平衡法：

比較：正平衡法要求在比較長的時間內保持工況穩(wěn)定，實際運行中是不容易辦到的。反平衡法不要求試驗期間嚴格保持鍋爐負荷不變，而且不但可以確定鍋爐效率，還可以確定鍋爐的各項熱損失，了解鍋爐工作情況，并有針對性的找出提高鍋爐效率的途徑。因此大型電站鍋爐主要采用反平衡法確定鍋爐熱效率。

燃料消耗量：實際燃料消耗量B：單位時間內實際耗用的燃料。計算燃料消耗量Bcal：送入爐內后實際燃燒的燃料。

比較：在燃料運輸系統(tǒng)和制粉系統(tǒng)的計算時，應按實際燃料消耗量B進行計算。在進行鍋爐燃燒計算和通風計算時（如計算空氣量、煙氣量、煙氣焓、空氣煙氣流速等），應采用計算燃料消耗量

Bcal進行計算。

習題：已知某種煤的組成成分如下：Mar=5.0%,Ad=20%,Cdaf=90.8%,Hdaf=3.8%,Odaf=3.1%,Ndaf=1.3%,Sdaf=1.0%。求煤的收到基組成。某鍋爐燃用某種無煙煤，煤種特性如下：Cdaf=94%,Hdaf=1.4%,Odaf=3.7%,Ndaf=0.6%,Sdaf=0.3%,Mar=4.0%,Aar=24%,當過量空氣系數α=1.1時，求實際空氣量V。第三章煤粉制備及系統(tǒng)

煤粉的性質磨煤機制粉系統(tǒng)

煤粉的性質煤粉性質在很多方面都不同于原煤：煤粉的流動性：粒徑小，多數為20~60μm，比表面積大，可吸附大量空氣，流動性好，易泄漏。水分含量高會導致流動性下降，結塊、堵塞、出力下降。自燃與爆炸性：堆積在死角，緩慢氧化，溫度上升導致自燃。氣粉混合物遇火花易爆炸。影響因素有揮發(fā)分含量、煤粉濃度、煤粉顆粒尺寸、灰分含量、氧濃度、環(huán)境溫度等。3.煤粉的細度和均勻性

煤粉細度：是指一定質量的煤粉通過篩孔尺寸為xμm的標準篩進行篩分時，篩子上剩余量占篩分煤粉總量的百分比。它是煤粉重要特性之一，表示煤粉組成顆粒的粗細程度。

Rx越小或Dx越大，則煤粉越細。電廠常用的是R90和R200。

煤粉顆粒分布特性符合破碎公式：

b反映煤粉細度，b越大，煤粉越細；

n反映煤粉均勻性，n越大，煤粉越均勻。煤粉的經濟細度使得鍋爐機械不完全燃燒熱損失q4和制粉能耗Em的總和最小的煤粉細度即經濟細度。Vdaf和Kgr小的煤，既難磨又難燒，需要磨細；Vdaf大，煤粉易著火燃盡，可磨粗些。n大，煤粉均勻，煤粉平均粒度可以大些。爐膛燃燒強度大，可磨粗些。

制粉系統(tǒng)

概念：干燥、磨制、分離和輸送煤粉的設備及管道的合理組合。作用：安全經濟的制造和運送鍋爐所需的合格煤粉。

分類：中間儲倉式制粉系統(tǒng)和直吹式制粉系統(tǒng)。

匹配磨煤機：

中間儲倉式制粉系統(tǒng)→單進單出球磨機；直吹式制粉系統(tǒng)→雙進雙出球磨機、中速、高速磨。中間儲倉式制粉系統(tǒng)：

原理：由磨煤機出來的煤粉空氣混合物，經粗粉分離器分離后，合格煤粉再經過細粉分離器，將氣粉混合物分離成煤粉和乏氣，煤粉儲存在煤粉倉中，再根據鍋爐負荷，經給粉機從煤倉中取出煤粉，與乏氣或熱風混合，形成氣粉混合物，再送入鍋爐去燃燒。

適用：適用于單進單出球磨機，可使磨煤機與鍋爐之間具有相對的獨立性，鍋爐在低負荷時，磨煤機仍可保持在高負荷下運行。

分類：乏氣送粉系統(tǒng)和熱風送粉系統(tǒng)。原煤→磨煤機→粗粉分離器→細粉分離器→細粉→煤粉倉→給煤機→爐膛→燃燒→作為一次風乏氣送粉系統(tǒng)→作為三次風熱風送粉系統(tǒng)乏氣→乏氣送粉系統(tǒng)熱風送粉系統(tǒng)送入燃燒器的空氣是按對著火、燃燒有利而合理組織、分批送入的。按送入的空氣作用不同，可將送入的空氣分成三種：一次風：攜帶煤粉送入燃燒器的空氣，主要作用是輸送煤粉和滿足燃燒初期揮發(fā)分燃燒對氧氣的需要，一次風數量一般較少。二次風：待煤粉氣流著火后再送入的空氣，主要作用是補充煤粉繼續(xù)燃燒所需要的空氣，并起著組織爐內氣流擾動和混合的作用。三次風：當制粉系統(tǒng)采用中儲式熱風送粉，將磨煤乏氣通過單獨的噴口送入爐膛燃燒。乏氣送粉系統(tǒng)：由乏氣輸送煤粉的系統(tǒng)一次風：乏氣+煤粉；二次風：熱空氣適用：輸送揮發(fā)分高的煤種熱風送粉系統(tǒng)：由熱空氣輸送煤粉的系統(tǒng)一次風：熱空氣+煤粉；二次風：熱空氣；三次風：乏氣適用：輸送無煙煤、貧煤，一次風溫度提高，有利于著火。2.直吹式制粉系統(tǒng)：

原理：原煤在磨煤機中磨成煤粉后，直接將氣粉混合物送入鍋爐去燃燒，即“現磨、現吹、現燒”。因此制粉量必須等于鍋爐的燃料消耗量，即制粉量要隨鍋爐負荷改變。鍋爐的正常運行完全依賴于制粉系統(tǒng)的可靠性程度。適用：適用于雙進雙出球磨機、中速磨、風扇磨等。

分類：根據排粉風機的位置不同分為負壓系統(tǒng)和正壓系統(tǒng)。正壓系統(tǒng)再根據一次風機的位置不同分為：

正壓熱一次風機系統(tǒng)和正壓冷一次風機系統(tǒng)。3.中間儲倉式與直吹式制粉系統(tǒng)的比較：①直吹式系統(tǒng)：系統(tǒng)簡單、設備部件少，管路短、阻力小，初投資和系統(tǒng)的建筑尺寸小，輸粉電耗較??；但磨煤機的工作直接影響鍋爐的運行，鍋爐機組的可靠性相對低些。②中儲式系統(tǒng)：設有煤粉倉，磨煤機可一直維持在經濟工況下運行，磨煤機的工作對鍋爐影響較小，系統(tǒng)的可靠性高；但系統(tǒng)復雜、設備部件多，初投資及運行費用高；負壓較大，漏風大，q2增大，影響鍋爐效率。③鍋爐負荷變動時：

中儲式系統(tǒng)：利用給粉機調節(jié)煤粉量，既方便又靈敏；直吹式系統(tǒng)：從改變給煤量開始，經過整個系統(tǒng)才能改變煤粉量，惰性較大。第四章燃燒過程理論基礎

化學反應速度及其影響因素固體燃料的燃燒理論煤和煤粉的燃燒

煤粉氣流的著火與燃燒1.質量作用定律：反映濃度對反應速度的影響。反應速度：在反應系統(tǒng)單位體積中物質濃度的變化率，一般可用燒掉的燃料量或消耗掉的氧量來表示。單位是mol/（m3·s）。質量作用定律：對于均相反應，在一定溫度下，化學反應速度與參加反應的各反應物濃度冪的乘積成正比，各反應物濃度冪的指數等于化學反應式中相應的反應系數。2.阿累尼烏斯定律：反映溫度和燃料性質對反應速度的影響。活化能E：表征燃料的反應能力。能夠破壞原有化學鍵并建立新化學鍵所必須消耗的能量，具有活化能的分子為活化分子?；罨蹺與反應物種類有關，一般Vdaf含量小的煤活化能大，越不容易著火燃燒。放熱反應吸熱反應

固體燃料的燃燒理論不同鍋爐中，煤的燃燒方式有多種，不論是哪種燃燒方式，都是固體煤與氣體之間的多相燃燒，反應都是在固相表面進行的（不考慮多孔性）。1.多相燃燒反應過程：（1）氧分子擴散到反應表面。（2）氧分子被燃料表面吸附。（3）燃料表面進行燃燒反應。（4）燃燒產物由燃料表面解吸附。（5）燃燒產物擴散到環(huán)境。2、4、5較快1、3較慢（瓶頸）2.多相燃燒化學反應速度和燃燒區(qū)：以碳粒為例，燃燒反應速度常數kap取決于碳粒表面的化學反應速度常數k和氧的擴散速度常數αd。根據αd和k的相對大小，可進行燃燒區(qū)域的劃分。動力區(qū)擴散區(qū)①動力燃燒區(qū)（低溫）：定義：反應溫度低于900~1000℃時，化學反應速度很低，燃燒所需氧量較少，氧氣供應很充足，提高氧擴散速度對燃燒影響不大，燃燒速度主要受制于燃燒反應動力因素（反應溫度和碳的活化能），此時燃燒處于動力燃燒區(qū)。強化燃燒的措施：提高反應系統(tǒng)溫度。動力區(qū)擴散區(qū)②擴散燃燒區(qū)（高溫）：定義：反應溫度高于1400℃時，化學反應速度很高，以至于擴散到碳粒表面的氧立刻被消耗掉，提高溫度對燃燒影響不大，燃燒速度主要受制于氧氣向碳粒表面的擴散速度，此時燃燒處于擴散燃燒區(qū)。強化燃燒的措施：增強空氣擾動，采用煤粉燃燒。動力區(qū)擴散區(qū)③過渡燃燒區(qū)（中溫）：定義：介于動力區(qū)和擴散區(qū)之間。燃燒速度同時受制于氧氣向碳粒表面的擴散速度和燃燒化學反應速度。若氧擴散速度不變，提高溫度，則燃燒過程向擴散區(qū)轉化；若溫度不變，提高氧擴散速度，則燃燒過程向動力區(qū)轉化。強化燃燒的措施：提高擴散速度，提高反應溫度。過渡區(qū)3.燃燒過程著火和熄火的熱力條件：燃燒過程分兩個階段進行，著火階段和燃燒階段。著火是燃燒的熱力準備階段。著火：由緩慢的氧化狀態(tài)轉變到化學反應能自動加速到高速燃燒狀態(tài)的瞬間過程。轉變時的瞬間溫度稱為著火溫度。著火過程包括兩層含義，首先是能否發(fā)生著火，其次是能否穩(wěn)定著火。著火熱力條件：在一定的放熱、散熱下，系統(tǒng)溫度大于著火溫度。熄火熱力條件：在一定的放熱、散熱下，系統(tǒng)溫度小于熄火溫度。煤和煤粉的燃燒1.煤的燃燒過程：可分成三個階段。（1）著火前的準備階段：新入爐煤吸收爐內高溫煙氣的熱量，溫度逐漸升高，達到100℃左右水分逐漸析出，煤被干燥。煤繼續(xù)吸熱，達到一定溫度后，揮發(fā)分析出，同時生成焦炭。此階段吸熱不放熱。（2）燃燒階段：溫度繼續(xù)上升，揮發(fā)分著火燃燒，放出熱量加熱焦炭，焦炭溫度上升至著火溫度后開始燃燒，大量放熱。此階段是強烈放熱階段。（3）燃盡階段：大部分可燃物已燃盡，少量未燃燒的固定碳繼續(xù)燃燒，碳粒表面形成灰殼，燃盡階段中由于灰殼阻力、氧濃度降低、氣流擾動混合減弱，使燃燒速度明顯下降，并占整個燃燒過程的時間最長。此階段放熱較少，且易造成不完全燃燒熱損失。注意：上述各階段實際是交叉進行的，并無明顯界限。煤粉氣流的著火和燃燒煤粉氣流的著火：一般希望在離燃燒器出口約0.5m處能穩(wěn)定著火。

著火過早燃燒器噴口溫度過高而燒壞火焰中心上移，爐膛出口處結渣

著火過晚火焰中心上移，過熱汽溫升高燃燒不完全，q4增大爐膛出口煙氣溫度要比灰的軟化溫度低50~100℃著火熱源：①煤粉氣流卷吸回流的高溫煙氣；②火焰、爐墻等對煤粉的輻射；③燃料進行化學反應釋放出的熱量。煤粉氣流的著火主要是靠煤粉氣流卷吸高溫回流煙氣的對流傳熱。著火熱：將煤粉氣流加熱到著火溫度所需的熱量。著火熱用于加熱一次風粉混合物，以及煤粉中水分的蒸發(fā)過熱。加熱煤粉和一次風所需熱量煤粉中水分蒸發(fā)、過熱所需熱量第五章燃燒設備

直流燃燒器及其布置

旋流燃燒器及其布置煤粉火焰的穩(wěn)燃技術

燃燒污染物控制方法煤粉鍋爐爐膛燃燒器的分類：按燃燒器出口氣流的特征，可分為直流燃燒器和旋流燃燒器兩大類。直流燃燒器：出口氣流為直流射流或直流射流組的燃燒器。旋流燃燒器：出口氣流可以是幾個同軸旋轉射流的組合，也可以是旋轉射流和直流射流的組合，但主流為旋轉射流的燃燒器。

直流燃燒器及其布置直流燃燒器是由一組圓形或矩形的噴口組成，一、二次風從各自噴口以直流射流形式噴進爐膛。卷吸：由射流外側邊界帶動周圍煙氣隨射流一起流動，使射流質量逐漸增加，并發(fā)生熱量交換，最終射流橫截面擴大，速度降低，煤粉濃度降低，溫度升高。即卷吸過程。

煤粉氣流卷吸高溫煙氣是著火熱量的主要來源。射程L：射流在煙氣介質中的貫穿能力。噴口面積一定，速度↑，射程L↑。速度一定，噴口面積↑，射程L↑。（小噴口L↓）射流卷吸周圍氣體越多，衰減↑，射程L↓。直流射流射程L>旋流射流射程L。3.射流剛性：在有限空間內，射流抵抗外界干擾不發(fā)生偏離軸線的能力。剛度不夠，射流偏移到爐墻，可能引起結渣；偏向其他射流，會干擾其他射流的正常工作。射流初始動量↑，射流剛性↑。（與射程L相同）均等配風：一、二次風相間布置的配風方式。即在兩個一次風口之間均等布置一個或兩個二次風口，各二次風噴口的風量分配較均勻。均等配風燃燒器一、二次風口間距較小，有利于一、二次風的較早混合，使一次風煤粉氣流著火后能迅速獲得足夠的空氣，達到完全燃燒。因此適用于燃用高揮發(fā)分煤種，如煙煤、褐煤。二、直流燃燒器配風方式：

根據燃煤特性不同，直流燃燒器一、二次風噴口的排列方式也不同，可分為均等配風和分級配風。分級配風：

一次風噴口相對集中布置，并靠近燃燒器的下部，二次風噴口分層布置，且一、二次風口間距較大。分級配風是把二次風分級分階段的送入。分級配風一次風集中布置，氣流剛性↑，煤粉濃度↑，燃燒放熱集中，火焰中心溫度↑，利于著火。一二次風口間距大，一、二次風的混合晚，保證一次風粉良好的著火條件，后期擾動好，有利于燃盡。適用于低揮發(fā)分的無煙煤、貧煤。三、直流燃燒器的布置：

直流燃燒器通常布置在爐膛四角，每個角的燃燒器出口氣流的幾何軸線均切于爐膛中心的假想圓，使氣流在爐內強烈旋轉，稱為四角切圓燃燒方式。四角切圓燃燒方式的特點：①著火：煤粉氣流著火所需熱量，除依靠邊界卷吸高溫煙氣和接受爐膛輻射熱，主要是靠來自上游鄰角正在劇烈燃燒的火焰的沖擊和加熱，著火條件好。②燃燒：氣流在爐內形成強烈的旋轉，火焰在爐內充滿度較好，爐內熱負荷分布均勻，燃燒后期氣流擾動較強，有利于加速燃燒，煤種適應性強。③燃盡：氣流在爐膛內呈螺旋形上升，延長了煤粉在爐內的停留時間利于燃盡。1-無風區(qū)2-強風區(qū)3-弱風區(qū)無風區(qū)太小，不利于著火。強風區(qū)太靠近水冷壁易結渣。

旋流燃燒器及其布置旋流燃燒器出口截面都是圓形，也稱圓形燃燒器。一次風射流可以是直流或旋轉射流，二次風射流都是圍繞燃燒器軸線旋轉的射流。從燃燒器噴出的氣流一般為多股氣流的共軸射流，且具有較大的切向和軸向速度，因此初期擾動強烈；但軸向速度衰減較快，射流射程較短，后期擾動較弱。適用于Vdaf較高的煤種。旋轉射流從兩方面卷吸高溫煙氣，一方面靠內回流區(qū)的反向氣流，另一方面靠射流外邊界的卷吸，有利于穩(wěn)定著火燃燒。內回流區(qū)的回流高溫煙氣加熱煤粉氣流根部，才是穩(wěn)定著火的關鍵。三、旋流燃燒器的布置：旋流燃燒主要是靠自身射流旋轉產生的內回流區(qū)卷吸高溫煙氣對一次風粉進行加熱的，并且一、二次風是通過同一圓形燃燒器按被圓環(huán)分隔的內外通道分別進入爐內的，所以旋流燃燒器的射流為多股組成的共軸射流。爐內火焰不存在整體旋流，火焰充滿度和流場均勻性好。因此旋流燃燒器應單獨布置，使每個燃燒器的火焰能自由發(fā)展，相鄰燃燒器之間保持一定距離，互不干擾。相鄰燃燒器出口射流旋向一般相反，或從整個爐膛氣流均勻性角度去考慮每個燃燒器射流的旋向。并注意布置時避免火焰沖墻結渣。

煤粉火焰的穩(wěn)燃技術煤粉火焰的穩(wěn)燃技術，主要可分為爐內高溫煙氣回流穩(wěn)燃型技術和煤粉濃淡燃燒型技術。高溫煙氣回流穩(wěn)燃法：利用燃燒器的結構，使煤粉氣流中形成局部煙氣的回流，增強對煤粉氣流的供熱能力。濃淡燃燒法：將煤粉氣流送入爐膛前進行濃淡分離，使?jié)庀嗵幱谙蚧鹈?，利于著火燃燒；淡相處于背火面，利于減輕水冷壁的磨損和高溫腐蝕。

燃燒污染物控制方法本小節(jié)主要介紹燃燒污染物NOX和SOX的控制。一、NOX的生成機理：熱力NOX：約20%生成機理：由空氣中的N2在高溫下氧化生成。2.快速NOX：約5%生成機理：由燃料中的CmHn與空氣中的N2預混燃燒生成的。3.燃料NOX：約75%生成機理：由燃料中的氮燃燒氧化生成。二、影響NOX生成的主要因素：溫度：溫度越高，生成的NOX量越大。過量空氣系數：α=1.1~1.2，NOX生成量最大。燃煤性質：煤中N元素含量越高，NOX生成量越大。三、脫硝技術的分類：可分為燃燒前、燃燒中、燃燒后處理。但燃燒前脫氮研究較少。燃燒中主要是指低NOX燃燒技術。燃燒后是指煙氣脫硝技術，主要有選擇性催化還原（SCR）技術和選擇性非催化還原（SNCR）技術。四、低NOX燃燒技術：主要包括：分級燃燒、再燃燒法、濃淡偏差燃燒、低氧燃燒和煙氣再循環(huán)等。分級燃燒：將燃燒所需的空氣分兩階段從燃燒器送入。第一級：送入理論空氣量的80%左右，使燃料在缺氧富燃條件下燃燒，燃燒速度和爐膛溫度降低，抑制了NOx的生成；第二級：以二次風形式送入剩余空氣，使燃料在空氣過剩區(qū)域燃盡，此時空氣量雖多，但火焰溫度較低，生成的NOx也較少。因此總的NOx生成量降低。2.再燃燒法：本質是燃料分級燃燒。燃燒分成三個區(qū)域。主燃燒區(qū)：80～85%的燃料以正常過量空氣系數配置空氣進行燃燒。氣氛為氧化或稍還原性氣氛。再燃燒區(qū)：剩余的燃料以再燃燃料的形式被噴入，形成富燃區(qū)。在還原性氣氛下，主燃燒區(qū)內生成的NOX

經反應被還原為N2。燃盡區(qū)：送入二次風，保證燃料燃盡?！萘煔饷撓跫夹g：1.選擇性催化還原（SCR）技術：還原劑為NH3，催化劑為TiO2，反應溫度280~420℃。2.選擇性非催化還原（SNCR）技術：在合適的溫度下無催化劑的條件下，利用還原劑把NOX轉化為N2和H2O。反應溫度一般為900~1000℃。

煤粉鍋爐爐膛爐膛是燃料燃燒和熱交換（主要是輻射能）的場所，也稱燃燒室。煤粉在爐內的燃燒過程，不但與燃燒器及其布置有關，而且也與爐膛本身結構特性有關。我國鍋爐爐膛多采用簡單的矩形或正方形截面，煙氣呈上升流動。爐膛的結構應能保證燃料完全燃燒，同時保證煙氣在到達爐膛出口時已被冷卻到對流受熱面不結渣的溫度。因此爐膛結構應滿足以下要求：

一、爐膛熱力參數爐膛容積熱負荷qV：單位時間、單位爐膛容積內，燃料燃燒所釋放出的熱量。反映煤粉氣流在爐內的停留時間。

qV過大：鍋爐容量一定，則爐膛容積過小，造成煤粉氣流在爐膛停留時間τ過小，造成不完全燃燒，q3、q4↑。爐膛容積↓，水冷壁面積↓，爐溫和爐膛出口煙氣溫度↑，易結渣；排煙溫度↑，q2↑。

qV過?。籂t膛容積↑，爐溫↓，對著火和穩(wěn)定燃燒不利；水冷壁面積↑，金屬耗量↑，造價↑。2.爐膛截面熱負荷qA：單位時間、爐膛單位截面上，燃料燃燒所釋放出的熱量。反映燃燒器區(qū)域溫度水平。qA↑，A↓，爐膛截面周長↓，水冷壁面積↓，燃燒器區(qū)域溫度↑，可能導致燃燒器區(qū)域結渣，NOX↑。qA↓，A↑，燃燒器區(qū)域溫度↓，不利于著火。鍋爐設計時，可根據選用的qV、qA確定爐膛容積和截面積，并由此決定爐膛寬度、深度及高度。燃用低揮發(fā)分煤，為了穩(wěn)定著火，qA應該取大些；灰熔點較低的煤，為了避免結渣，qA應該取小些。比如，無煙煤為了燃盡qV值小，為了穩(wěn)定著火qA值大，爐膛呈瘦高狀。作業(yè)：已知：某固態(tài)排渣煤粉爐，燒無煙煤，低位發(fā)熱量Qar,net=24254kJ/kg，計算煤耗量Bcal=86.8t/h。已知爐膛容積熱負荷qV=134.56kW/m3，截面熱負荷qA=3.8986MW/m2，爐膛寬度W=12m。求：（1）爐膛容積Vf；（2）爐膛截面積A；（3）爐膛深度D和高度H。第六章鍋爐受熱面及工作特點

蒸發(fā)受熱面過熱器和再熱器省煤器和空預器工質進入鍋爐后，給水需經過預熱→蒸發(fā)→過熱、再熱→送出鍋爐，過程中給水經歷了三種不同的加熱狀態(tài)，針對三種加熱狀態(tài)，鍋爐設置了三種不同的受熱面：①水的預熱：省煤器②水的蒸發(fā)：蒸發(fā)受熱面，主要是水冷壁③蒸汽的過熱：過熱器其他受熱面還包括：④汽輪機高壓缸排汽再熱：再熱器⑤空氣的預熱：空預器。以上五種受熱面即為現代電站鍋爐的主要受熱面。一般水冷壁布置在爐膛四周的爐墻上，過熱器和再熱器布置在水平煙道內，省煤器和空預器布置在尾部煙道內。

蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)（水冷壁）一、水冷壁的作用：水冷壁是布置在爐膛四周以輻射換熱為主的蒸發(fā)受熱面，管內工質一般為汽水混合物。其作用如下：1.

吸收爐內火焰輻射熱，使水加熱并蒸發(fā)為飽和蒸汽。2.

保護爐墻，減少熔渣和高溫對爐墻的破壞。3.

使爐膛出口煙溫降到允許值，避免對流受熱面結渣。4.

強化傳熱，減少鍋爐總受熱面面積，降低金屬耗量。5.

減輕爐墻重量，便于采用懸吊結構。五、直流鍋爐蒸發(fā)受熱面：直流鍋爐工作原理：靠給水泵的壓頭，給水一次通過鍋爐各受熱面產生蒸汽。給水經省煤器加熱后，流經蒸發(fā)受熱面，在其中全部蒸發(fā)汽化為蒸汽，蒸汽在過熱器中加熱為過熱蒸汽。因此直流鍋爐循環(huán)倍率K=1，并且不存在汽包。特點：沒有汽包，不構成循環(huán)，工質靠水泵壓頭作強制流動，爐膛水冷壁可自由布置。直流鍋爐水冷壁形式主要有螺旋管圈式和立式管屏式兩種。

過熱器和再熱器一、過熱器和再熱器的作用與型式：

隨著鍋爐參數的提高，蒸汽過熱及再熱熱量的比例不斷提高，因此須采用大量的過熱器和再熱器。作用：①過熱器是將飽和蒸汽或低溫蒸汽加熱至額定參數的過熱蒸汽。再熱器是將汽輪機高壓缸排汽加熱到與過熱蒸汽溫度相等（或相近）的再熱溫度，然后送至中低壓缸中作功。②調節(jié)蒸汽溫度。當鍋爐負荷、煤種等運行工況變化時，保持出口蒸汽溫度在額定溫度的-10~5℃范圍內。2.工作特點：

外部煙溫高，內部汽溫高，冷卻條件差，安全裕度小。①過熱器和再熱器外部煙氣溫度很高，600~1400℃，越靠近爐膛煙溫越高。②過熱器再熱器內的蒸汽溫度也很高，可達540℃以上。③管壁冷卻條件差。蒸汽密度比水小，尤其是再熱蒸汽密度更小，因此蒸汽與管壁之間對流放熱系數小，蒸汽對管壁的冷卻能力差。為了保證冷卻，避免超溫爆管，須提高管內蒸汽流速。但提高流速會增大壓降，使蒸汽作功能力下降。因此管內蒸汽流速須綜合考慮管壁冷卻和壓降兩個因素。④管壁溫度很高，特別是末端部分壁溫最高，為了盡量降低金屬材料成本，管子的工作溫度都接近于允許使用溫度的極限值，金屬安全裕度很小。二、過熱器和再熱器的汽溫調節(jié)：

汽溫調節(jié)的重要性：a.汽溫過高：鍋爐受熱面及蒸汽管道材料的蠕變速度↑，使用壽命↓，若受熱面嚴重超溫甚至導致爆管。汽輪機某些部件也會受到影響。b.汽溫過低：機組熱效率↓，汽輪機末幾級葉片的蒸汽濕度↑，汽輪機效率↓，葉片侵蝕↑。c.汽溫變化過大：金屬疲勞損壞，引起汽輪機轉子與汽缸之間的相對脹差變化，增大振動。

要求：過熱器±5℃，再熱器

-10~+5℃。汽溫特性：過熱器或再熱器出口蒸汽溫度與鍋爐負荷之間的關系。過熱器的汽溫特性1-輻射式過熱器2-對流式過熱器3-遠離爐膛出口的對流式過熱器輻射式：負荷↑，汽溫↓對流式：負荷↑，汽溫↑輻射式和對流式受熱面具有相反的汽溫特性。半輻射屏式受熱面汽溫特性較平穩(wěn)。2.汽包鍋爐汽溫的影響因素：①鍋爐負荷：一般過熱器和再熱器系統(tǒng)都呈現對流特性，隨著負荷↑，汽溫↑。②過量空氣系數α：α↑，爐膛溫度水平↓，輻射傳熱↓，輻射受熱面出口汽溫↓；煙氣量↑，煙氣流速↑，對流傳熱↑，對流受熱面出口汽溫↑。以對流特性為主，即過工質出口汽溫↑。③給水溫度：給水溫度↑，產生一定蒸汽量所需的煤耗量B↓，煙氣量↓，出口煙溫↓，對流受熱面出口汽溫↓。輻射受熱面的出口汽溫變化不大。高加停運，則給水溫度↓，為保持負荷，則可能造成過熱器超溫，因此給水溫度過低時要降低負荷以保證過熱器安全。④受熱面的污染情況：

爐膛受熱面的積灰結渣：爐內輻射熱↓，過熱器區(qū)域煙溫↑，過熱汽溫↑；

過熱器本身積灰結渣或管內結垢：傳熱↓，過熱汽溫↓。⑤燃料性質：

M、A↑，Qar,net↓，B↑，煙氣量↑，煙氣流速↑，對流受熱面出口汽溫↑；M、A吸收爐內熱量，爐溫↓，輻射受熱面出口汽溫↓。

煤質變粗或變差，難于燃盡，火焰中心上移，汽溫↑。⑥飽和蒸汽用量：飽和蒸汽吹灰，流經過熱器的蒸汽量↓,過熱蒸汽溫度↑。⑦燃燒器運行方式：

擺動燃燒器噴嘴傾角：向上，火焰中心上移，汽溫↑。對流受熱面離爐膛越遠，受噴嘴傾角影響越小。

投運高度上不同層次的燃燒器：火焰中心隨投運燃燒器的高度而變化，導致汽溫變化。

爐底漏風量↑，火焰中心上移，汽溫↑。特點：結構簡單、調節(jié)靈敏，易于自動化，可靠性高。3.蒸汽溫度的調節(jié)方法：蒸汽側的調節(jié)和煙氣側的調節(jié)。A.蒸汽側調節(jié)汽溫：通過改變蒸汽的熱焓來調節(jié)汽溫。①噴水減溫：將清潔度很高的減溫水通過噴嘴霧化后直接噴入過熱蒸汽中，吸收蒸汽的熱量使水霧加熱、蒸發(fā)和過熱，而使汽溫降低，以達到調節(jié)過熱汽溫的目的。汽包鍋爐可將給水作為減溫水，是過熱汽溫調節(jié)主要方法。布置：噴水減溫器布置在兩級過熱器之間?？倗娝繛轭~定蒸發(fā)量的5~8%，可使汽溫下降50~60℃。噴水減溫器的連接系統(tǒng)

布置：對于多級布置的過熱器系統(tǒng)，為減小熱偏差，采用2～3級噴水減溫。

第一級：屏式過熱器之前。噴水量稍大于總噴水量的一半。保護屏式過熱器安全和粗調過熱汽溫。

第二級：高溫過熱器之前。細調過熱汽溫至額定值，減少調節(jié)遲滯，提高調節(jié)靈敏度，保護高溫過熱器。

再熱器一般不采用噴水減溫調節(jié)再熱蒸汽溫度：再熱器噴入的水轉化的蒸汽僅在汽輪機的中、低壓缸中作功，相當于附加了一個中壓子循環(huán)系統(tǒng)，子循環(huán)效率低于原來循環(huán)效率，從而使整個系統(tǒng)循環(huán)效率降低。再熱汽溫多采用煙氣側調節(jié)方法，而噴水減溫僅作為輔助調節(jié)方法和事故噴水用。煙氣擋板調節(jié)法受熱面布置B.煙氣側調節(jié)汽溫：通過改變鍋爐內輻射受熱面和對流受熱面的吸熱量分配比例的方法（燃燒器傾角調節(jié)，煙氣再循環(huán)法等），或改變流經受熱面的煙氣量的方法（調節(jié)煙氣擋板）來調節(jié)蒸汽溫度。煙氣側的調節(jié)都存在調溫滯后和調節(jié)精確度不高的問題，常作為粗調手段，多用于調節(jié)再熱蒸汽溫度。①分隔煙氣擋板調節(jié)器（改變流經受熱面的煙氣量）：用擋板將尾部煙道分隔成兩個并列煙道，一側布置再熱器，另一側布置過熱器。調節(jié)布置在省煤器后的煙氣擋板開度，可改變流經兩煙道的煙氣量，達到調節(jié)再熱汽溫的目的。③擺動式燃燒器（改變輻射與對流吸熱量比例）：通過調節(jié)燃燒器噴嘴上下擺角，從而改變火焰中心位置，達到調節(jié)汽溫的目的，離爐膛出口越遠的受熱面受到的影響越小。因此一般再熱器布置在爐膛出口附近。燃燒器上傾角過大會增加燃料的未完全燃燒熱損失，下傾角過大會造成冷灰斗結渣。擺動燃燒器擺角對過熱汽溫和再熱汽溫的影響是同向變化的，因此當負荷變化時，二者可同步調節(jié)，從而只需再使用少量減溫水對過熱汽溫進行細調校正即可。

特點：調溫幅度大，靈敏度高，時滯小，是目前大型電站鍋爐再熱汽溫調節(jié)的主要方法。三、過熱器的熱偏差：1.定義：過熱器和再熱器管組中，因各根管子的結構尺寸、內部阻力系數和熱負荷可能不同而引起的每根管子中的蒸汽焓增不同的現象。熱偏差程度可用熱偏差系數φ來衡量：從安全角度考慮，應關心φ值最大管壁溫度最高的那些管子，偏差管通常指的是這些焓增最大的管子。Δhp：偏差管中工質的焓增，kJ/kg；Δh0：管組中工質的平均焓增，kJ/kg.2.引起熱偏差的原因：q：外壁面平均熱負荷，kJ/(m2·s)；F：受熱面積，m2；G：工質流量，kg/s；角標p：偏差管；角標0：管組平均值。ηq：吸熱不均勻系數ηF：結構不均勻系數ηG：流量不均勻系數由于并列管子間的受熱面積差異不大，因此產生熱偏差的主要原因是吸熱不均和流量不均。c.

：反映了過熱器和再熱器并列管圈連接方式對流量不均的影響。連接方式的不同導致并列管圈進出口端的靜壓差不同。進出口端壓降↑，蒸汽流量↑。Z型連接U型連接多管連接方式

省煤器和空預器省煤器和空預器布置在鍋爐對流尾部煙道，進入這些受熱面的煙氣溫度已經不高，通常把這兩個部件統(tǒng)稱為尾部受熱面或低溫受熱面。在整個鍋爐機組受熱面中，空預器的金屬壁面溫度最低。在承壓受熱面中，省煤器的溫度最低。因此這兩種尾部受熱面的低溫腐蝕、積灰磨損都比較嚴重。下面分別介紹這兩種受熱面的作用及結構。

省煤器一、省煤器的作用：吸收低溫煙氣的熱量，以降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)省燃料；由于給水在進入蒸發(fā)受熱面之前，先在省煤器內加熱，這樣就減少了水在蒸發(fā)受熱面內的吸熱量，以廉價的省煤器受熱面代替部分貴重的蒸發(fā)受熱面。對于汽包鍋爐，提高了進入汽包的給水溫度，減少了給水與汽包壁之間的溫差，從而使汽包熱應力降低，延長汽包壽命。二、省煤器的類型及結構特點：目前廣泛使用的是鋼管省煤器。1.按出口參數：沸騰式省煤器和非沸騰式省煤器。

沸騰式：出口水溫達到飽和溫度，并且還有部分水蒸發(fā)汽化的省煤器。汽化水量一般不超過給水量的20%。

非沸騰式：出口水溫低于該壓力下的沸點，即未達到飽和狀態(tài)，一般低于沸點20~25℃。機組容量↑，蒸發(fā)吸熱量比例↓，∴中壓鍋爐：沸騰式；高壓以上鍋爐：非沸騰式。省煤器按蛇形管在煙道中的布置方式分為垂直于鍋爐前墻或平行于鍋爐前墻兩種。尾部煙道寬度大，深度小。垂直于前墻：管子短，支吊簡單，全部管子局部磨損。平行于前墻：管子長，支吊復雜，部分管子磨損。蛇形管垂直于鍋爐前墻蛇形管平行于前墻雙面進水蛇形管平行于鍋爐前墻

空氣預熱器一、空預器的作用：吸收低溫煙氣的熱量加熱燃燒所需空氣，以降低排煙溫度，提高鍋爐效率；空氣被預熱有利于燃料的破碎和研磨，可作為制粉系統(tǒng)的干燥劑和輸送介質；空氣被預熱強化燃料的著火和燃燒，減少不完全燃燒熱損失，提高鍋爐效率；空氣被預熱能提高爐膛內煙氣溫度，強化爐內輻射換熱。二、空預器的類型：按照換熱方式可分為傳熱式和蓄熱式兩大類。

傳熱式：熱量連續(xù)通過受熱面由煙氣傳給空氣，且煙氣和空氣各有自己的通路。代表：管式空預器。

蓄熱式：煙氣和空氣交替通過受熱面。當煙氣流過受熱面時，熱量由煙氣傳給受熱面金屬，并被積蓄起來；當空氣流過受熱面時，熱量被受熱面?zhèn)鹘o空氣。代表：回轉式空預器。無論是受熱面回轉式空預器還是風罩回轉式空預器，都存在漏風嚴重的問題。漏風可分為攜帶漏風和間隙漏風。第九章汽包及蒸汽凈化

蒸汽品質與污染給水品質與凈化鍋內蒸汽凈化汽包及內部裝置

蒸汽品質與污染一、蒸汽品質及其影響蒸汽品質：是指蒸汽中的雜質含量，也即蒸汽的清潔程度。蒸汽中的雜質包括氣體和非氣體雜質。常見氣體雜質：O2，N2，CO2，NH3等。常見非氣體雜質：硅酸，鈉鹽等，也稱蒸汽含鹽。蒸汽含鹽對鍋爐和汽輪機的安全經濟運行有重要影響，因此對蒸汽品質有著嚴格的規(guī)定。三、蒸汽污染的原因蒸汽中含有雜質稱為蒸汽污染。給水進入鍋爐后逐漸被加熱蒸發(fā)而濃縮，給水中所含雜質大部分轉移到蒸發(fā)區(qū)的鍋水中，因此鍋水雜質濃度比給水高很多。

蒸汽污染的原因有兩個：第一個是由汽包送入過熱器的飽和蒸汽攜帶鍋水，也是中低壓鍋爐蒸汽污染的主要原因；第二個是蒸汽能溶解而攜帶某些鹽類，并且蒸汽溶鹽能力隨壓力升高而增大，因此高壓以上鍋爐蒸汽污染的原因，既有蒸汽帶水，又有溶鹽?？梢?，蒸汽污染的根本原因在于鍋爐給水中含有雜質。機械攜帶：蒸汽攜帶鍋水水滴而帶鹽稱為機械攜帶。機械攜帶鹽量大小取決于蒸汽帶水量的多少以及鍋水含鹽濃度大小。蒸汽機械攜帶含鹽量為：2.溶解性攜帶：蒸汽具有直接溶解鹽分的能力而帶鹽的現象，即蒸汽溶鹽。蒸汽對某種物質的溶解量以分配系數α表示，它是指某物質溶解于蒸汽中的量與該物質溶解于鍋水中的量之比，即①溶解性攜帶的特點：飽和蒸汽和過熱蒸汽均可溶解鹽類，但溶鹽能力不同。蒸汽溶鹽能力隨壓力升高而增大，因為壓力越高蒸汽性質與水越接近。蒸汽溶鹽具有選擇性，在相同條件下，不同鹽類在蒸汽中的溶解度差異很大。3.大容量鍋爐的蒸汽污染：對高壓超高壓以上的鍋爐，蒸汽污染是由機械攜帶和溶解攜帶兩種原因引起的，即蒸汽既攜帶鍋水又溶解鹽類，此時蒸汽中所含某物質的總量為：

蒸汽攜帶系數K：蒸汽中含鹽量相對于鍋水含鹽量的百分數。降低蒸汽含鹽量措施：①降低蒸汽濕度，減少蒸汽攜帶水量。②降低鍋水含鹽量，尤其是減少分配系數高的鹽分含量。蒸汽帶鹽的根本原因在于給水中帶有雜質，而給水中雜質經蒸發(fā)濃縮后積聚在蒸發(fā)區(qū)的鍋水中，蒸汽與鍋水接觸時由于機械攜帶和溶解性攜帶而發(fā)生蒸汽帶鹽現象。即：給水鍋水蒸汽因此要減少蒸汽帶鹽就須從給水、鍋水及蒸汽攜帶三個方面分別采取相應措施，控制蒸汽帶鹽量。即盡量減少給水中的雜質，降低鍋水中含鹽濃度，以及減少蒸汽機械與溶解攜帶。蒸發(fā)濃縮機械和溶解攜帶

給水品質與凈化蒸汽污染的根本原因在于給水中含有雜質。對于直流鍋爐，給水污染直接導致蒸汽污染。對于汽包鍋爐，給水污染造成鍋水污染，進而通過蒸汽攜帶導致蒸汽污染。因此為了保證蒸汽品質，須保證給水品質。給水的主要來源是凝結水和補給水。保證給水品質的主要方法就是進行補給水和凝結水的凈化處理。

鍋內蒸汽凈化鍋筒即汽包內的凈化，是汽包鍋爐保證蒸汽品質的重要環(huán)節(jié)，正是因為有了汽包內的凈化措施，所以可以適當降低汽包鍋爐對給水品質的要求。鍋內主要蒸汽凈化措施有：鍋內加藥和排污降低鍋水含鹽濃度汽水分離減少蒸汽機械攜帶含鹽量蒸汽清洗減少蒸汽溶解攜帶含鹽量一、鍋水凈化處理：

鍋水中的鹽分遠大于給水，鍋水鹽分過大會使蒸汽機械攜帶和溶解攜帶含鹽量均增大，造成蒸汽品質下降。鍋水除鹽的方法有校正處理（鍋內加藥）