鍋爐基本概念

鍋爐基本概念

鍋爐的基本組成

鍋爐本體：爐膛、燃燒設備、鍋筒、水冷壁，過熱器，再熱器，省煤

器、爐墻、構架。鍋爐輔助設備：燃料供應設備、磨煤及制粉設備、送

風設備、引風設備、給水設備、除灰

除渣設備、自動控制設備

鍋爐的基本組成（本體）

爐膛是由爐墻包圍起來供燃料燃燒的立體空間。

爐膛的作用是保證燃料盡可能地燃燒，并使爐膛出口煙氣溫度冷卻

到對流受熱面安全工作允許的溫度。

燃燒設備：將燃料和燃燒所需空氣送入爐膛并使燃料著火穩(wěn)定，燃燒

良好。

鍋筒：是水管鍋爐中用以進行汽水分離和蒸汽凈化，組成水循環(huán)回路

并蓄存鍋水的筒形壓力容器，又稱汽包。

水冷壁：鍋爐主要輻射受熱面，加熱工質同時保護爐墻；

過熱器：將飽和蒸汽加熱到額定過熱蒸汽溫度；

再熱器：將汽輪機高壓缸排汽加熱到過熱溫度

省煤器：利用鍋爐尾部煙氣加熱鍋爐給水；

空氣預熱器：利用鍋爐尾部煙氣加熱燃燒用空氣。

鍋爐的一般工作過程

燃料燃燒過程

煙氣傳熱過程

工質的加熱和汽化過程

鍋爐的分類

按用途分類：電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、船用鍋爐、機車鍋爐、注汽鍋爐；

按循環(huán)方式分類：自然循環(huán)鍋爐、強制循環(huán)鍋爐、直流鍋爐、復合循

環(huán)鍋爐；按燃燒方式分類：火床燃燒鍋爐、火室燃燒鍋爐、流化床鍋爐、

旋風爐

按鍋爐出口壓力分類：低壓鍋爐、中壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐、

亞臨界壓力鍋爐、超臨界壓力

鍋爐型號

DZL4-1.25-L單鍋筒縱置式鏈條爐排爐，蒸發(fā)量4t/h,壓力1.25

MPa,飽和溫度，燃用劣質煤

SHS20-2.45/350-AII雙鍋筒橫置式室燃鍋爐，蒸發(fā)量20t/h,壓力

2.45MPa,過熱蒸汽溫度350C,燃用煙煤，第二次設計。

SHF35-2.45/400-H雙鍋筒橫置式沸騰爐，蒸發(fā)量35t/h,壓力2.45

MPa,過熱蒸汽溫度400C,燃用褐煤。

鍋爐參數(shù)

1.鍋爐容量：蒸發(fā)量

(1)額定蒸發(fā)量：鍋爐在額定蒸汽參數(shù)及給水溫度條件下，鍋爐輸

出的熱功率。

(2)最大連續(xù)蒸發(fā)量：鍋爐最大連續(xù)輸出熱功率。

2.蒸汽參數(shù)

（1）額定蒸汽壓力

（2）額定蒸汽溫度

3.給水溫度

燃料的分類與組成

總體劃分為兩大類：核燃料和有機燃料

按物態(tài)劃分為三類：固態(tài)燃料、氣態(tài)燃料和液態(tài)燃料

按獲得方法分：天然燃料和人工燃料

按用途分：工藝燃料和動力燃料

元素分析：碳（C）、氫（H）、氧（0）、硫（S）、氮（N）、水分（M）

和灰分

（A）o

工業(yè)分析：水分（M）、灰分（A）、揮發(fā)分（V）,并由此確定固定碳

的含量及焦炭和發(fā)熱量的特性。

氣體的燃料成分

由多種可燃與不可燃單一氣體組成。

主要可燃氣體有：甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、氫氣（H2）、一氧化

碳（C0）、乙烯（C2H4）、硫化氫（H2S）o

不可燃氣體有：二氧化碳（C02）、氮氣（N2）、氧氣（O2）o

煤的元素分析

碳元素（C）

煤中的主要可燃元素；煤中的碳以兩種形態(tài)存在：

各種碳氫化合物一一揮發(fā)分以晶格狀態(tài)存在的碳---固定碳

氫元素（H）

煤中的主要可燃元素；極易著火，燃燒迅速，火苗長；

碳氫比小，熱值較高，著火容易，燃燒完全。

氧元素（S）和氮元素（N）

煤中的不可燃元素；煤中氧元素的存在狀態(tài)：游離態(tài)一一

助燃化合物一一使燃料發(fā)熱量降低煤中的氮是有害成分，燃燒生

成NOXo

水分（M）

煤中的不可燃成分；煤中水分的存在狀態(tài)：

表面水分----可自然風干內在水分----加熱除去有

害成分。P53灰分（A）

煤中的各種礦物雜質；煤中不可燃成分；有害成分。P53

煤的工業(yè)分析

（MVFCA）加熱（VFCA）再加熱（FCA）燃燒

（A）

煤的元素分析與工業(yè)分析的對比

煤的元素分析是測定C、H、0、N、S、M、A的質量百分數(shù)；

煤的工業(yè)分析是測定V、M、A、FC的質量百分數(shù)；

煤的元素分析與工業(yè)分析的對比

兩種分析均可以作為鍋爐燃燒計算的依據(jù)，同時也是煤的分類和研究

煤的特性的依據(jù)；

元素分析相當繁雜，需要復雜的設備、較高的技術和較長的分析時間;

工業(yè)分析法則相對簡單,

燃料的某些成分對鍋爐工作的影響

揮發(fā)分的影響

揮發(fā)分對煤的著火、燃燒有很大的影響；

一般作為煤分類的依據(jù)；

揮發(fā)分高，容易著火，且容易燃燒完全。

水分的影響

水分含量對鍋爐運行的影響很大；

水分多，使著火推遲，著火困難，不易燃燒完全；

水分多，機械和化學不完全燃燒熱損失會增加；

增加煙氣量，降低鍋爐熱效率

水分多，煤粉制備困難增加。

灰分的影響

灰分增加，可燃成分會相對減少，降低發(fā)熱量；

灰分多，使理論燃燒溫度降低，包裹在煤粒表面，阻礙煤中可燃質和

氧氣接觸；灰分多，機械不完全燃燒熱損失會增加；

灰分多，灰粒隨煙氣流過受熱面時，會磨損受熱面；

灰分多，會造成受熱面積灰，降低傳熱效果，降低鍋爐熱效率；

灰分多，也會產生爐內結渣，同時會腐蝕管壁金屬。

硫分的影響

含硫的最大影響是產生硫酸蒸汽，對低溫受熱面形成低溫腐蝕；

煙氣中的S03質量分數(shù)達到0.001%,煙氣的酸露點即可達到

120-140℃；含硫量增加，煤粉自燃的傾向增大，因此高硫煤在煤倉內不

宜久存。

煤的特性

氧彈式量熱計

彈筒發(fā)熱量：包含燃燒過程中放出的所有熱量，比實際的放熱量高;

高位發(fā)熱量：煤在空氣中完全燃燒時所放出的熱量；

低位發(fā)熱量：在高位發(fā)熱量的基礎上扣除煤中水的汽化潛熱

高溫下煤灰的熔融性

變形溫度DT灰錐頂端開始變圓或彎曲時的溫度

軟化溫度ST灰錐錐體至錐頂觸及底板或錐體變成球形或高度等于或

小于底長的半球形時所對應得溫度

流動溫度FT錐體熔化成液體或展開成厚度在1.5mm以下的薄層，或

錐體逐漸縮小，最后接近消失時對應的溫度。流動溫度也稱熔化溫度。

高溫下煤灰的熔融性

DT、ST、FT的溫度間隔對鍋爐工作影響很大；

長渣：DT、ST溫度間隔大，灰渣的黏度隨溫度變化緩慢，形成的渣

塊牢固，不易脫落；

短渣：DT、ST溫度間較小，灰渣黏度隨溫度變化很快，一般來說不

易結渣。

煤的分類

按照煤化程度分類：

褐煤（Vdaf含量＞37%）:揮發(fā)分含量高，所以容易著火，褐煤表面

多呈褐色火黑褐色;

煙煤（Vdaf含量＞10%）：煤化程度高于褐煤，含碳量高，除貧煤外，

揮發(fā)分較高，著火與燃燒均較容易；

無煙煤（Vdaf含量W10%）：煤化程度最深，碳的質量分數(shù)最多，發(fā)

熱量高，但揮發(fā)分少，著火和燃盡比較困難。

層燃燃燒方式及其設備

鏈條爐的燃燒特點

著火條件差，單面點火；

爐排不停的移動，燃燒過程沿爐排長度分區(qū)進行；

燃燒工況穩(wěn)定，各區(qū)域燃燒情況不隨時間變動，燃燒效率高；煙氣

成分和空氣量分布沿爐排長度不斷改變。

分段配風方式

盡早配風法強風后吹法推遲配風法

設置爐拱

前拱中拱后拱

前拱（引燃拱）

吸收來自火焰和高溫煙氣的輻射熱，并集中地將熱量輻射到新煤層上。

后拱

間接引燃直接引燃分隔保溫作用

中拱

強對流型爐拱

很容易的將高溫煙氣引入著火區(qū)，有很好的引燃性能

與前拱組合具有最佳的引燃和混合性能

長度短、布置靈活、成本低

設置二次風

在燃料層上方送入爐膛的高速氣流；

強化氣流的擾動和混合；

工質可以是空氣、煙氣或蒸汽；

單面布置、雙面布置、四角布置；

室燃燃燒方式及其設備

燃燒器

旋流燃燒器

旋流燃燒器是指總的出口氣流為一股繞燃燒器軸線旋轉的射流的一

類燃燒器。在旋流燃燒器中，攜帶煤粉的一次風和不攜帶煤粉的二次風

用不同的管道與燃燒器連接。

旋流燃燒器出口二次風射流是繞燃燒器軸線旋轉的射流，而一次風射

流可為直流射流或旋轉射流。

旋流射流特點

初期擾動強烈射程短有內外兩個回流區(qū)擴展角較大

旋流燃燒器的布置方式

直流燃燒器

一次風

二次風

均等配風直流煤粉燃燒器

分級配風直流煤粉燃燒器

三次風

均等配風直流煤粉燃燒器

在均等配風方式中，一、二次風口間距相對較近，一、二次風自噴口

流出后很快得到混合，故一般適用于煙煤和褐煤。因為煙煤和褐煤具有較

高的揮發(fā)分和發(fā)熱量，灰分較少，容易著火和燃燒，因此，燃燒時要求一

次風中的煤粉在距噴口不遠出著火以后，應立即和二次風混合，以保證進

一步燃燒所需要的氧氣。一次風風速為20-35m/s,二次風風速為40-60m/s。

上下相隔布置：

上二次風：供應煤粉燃燒所需要的空氣，補充爐膛內未燃盡的煤粉繼

續(xù)燃燒所需的空氣。

下二次風：把從煤粉射流中分離出來的粗煤粉托浮起來，使其燃燒而

減少機械未完全燃燒熱損失。

分級配風直流煤粉燃燒器

一般適用于無煙煤、貧煤、劣質煙煤。分級配風是把燃燒所需的二次

風分級分階段地送入燃燒的煤粉氣流中。首先，在一次風煤粉氣流著火后

送入一部分二次風，促使已著火的煤粉氣流的燃燒過程能繼續(xù)擴展；待全

部著火后再分批地高速噴入二次風，使它與著火燃燒的煤粉火炬強烈混合,

籍以加強氣流擾動提高擴散速度，促使煤粉的燃燒和燃盡過程。通常將一

次風口比較集中地布置在一起，而二次風口分層布置，且

一、二次風口間保持較大的距離，以此來控制一、二次風在爐內的混

合點。由于煤的揮發(fā)分低、灰分高，一次風口集中布置后，煤粉集中，燃

燒放熱集中，火焰中心溫度會有所升高，這些都為劣質煙煤和無煙煤著火

和燃燒提供有利的條件。

均等配風的特點

一、二次風噴口相間布置

一、二次風很快混合

適用于煙煤和褐煤

分級配風的特點

一次風噴口集中布置

二次風噴口分級布置

適用于無煙煤、貧煤和劣質煤

四角布置的直流燃燒器射出的四股氣流在爐膛中心形成一個穩(wěn)定的

強烈旋轉火炬，在離心力的作用下，氣流向四周擴展，爐膛中心形成真空

區(qū)，即無風區(qū)；無風區(qū)外面是強風區(qū)；最外圍是弱風區(qū)。氣流在引風機抽

力的作用下上升，在爐膛中形成了一個螺旋上升的氣流。

從著火角度來看，相鄰的煤粉氣流能相互引燃，無風區(qū)為負壓，部分

高溫煙氣回流到火焰根部，加上每股射流自身卷席高溫煙氣和接受爐膛輻

射熱，四角切圓布置燃燒的著火條件十分理想；

從燃燒角度來看，直流射流的射程長，在爐膛煙氣中貫穿能力強，著

火后的煤粉火炬強烈旋轉，使爐內的溫度、氧濃度更均勻，加強了煤粉與

空氣的后期混合，也加速了煤粉的燃燒，所以煤粉氣流的燃燒條件也是十

分理想的。

從燃盡的角度來看，氣流螺旋上升，不僅改善了火焰在爐內充滿度,

均勻了爐內的熱負荷，而且延長了煤粉在爐內的停留時間，這對煤粉的燃

盡也是很有利的。流化床燃燒方式及其設備

循環(huán)流化床鍋爐

主要由燃燒室、布風裝置、灰分分離器、飛灰回送裝置和外部流化床

熱交換器。布風板位于爐膛燃燒室底部，布風板下面是風室，上面是燃

燒室，也就是爐膛。布風板的結構形勢很多，以達到均勻布風和擾動床

料的作用，常用直孔式和側孔式兩種。

直孔式，密孔板式爐排，由一鋼板或鑄鐵板鉆孔制成，空氣通過密集

小孔垂直向上吹。

側孔式，風帽式爐排，由開孔的布風板和蘑菇型風帽組成而成，空氣

從風帽的側向小孔中送出，與上升氣流呈垂直或交叉形式。

直孔式布風板通風阻力小，但鼓風容易造成穿風，會使局部料層堆積

而結焦。側孔式布風板無此弊病，但通風阻力稍大些。

鐘罩式風帽由內芯引風管插上風帽為一體。物料回吸后無法達到內芯

引風管高度，又被風直接吹回爐內，無法進入風室，風帽孔徑大，不會出

現(xiàn)卡渣，風帽夠熱燒壞現(xiàn)象。

飛灰分離器是保證循環(huán)流化床鍋爐物料可靠循環(huán)的關鍵部件之一，布

置在爐膛出口的煙氣通道上。它將爐膛出口煙氣攜帶的固體顆粒（灰粒、

未燃盡的焦炭顆粒和未完全反應的脫硫吸收劑顆粒等）中的95%以上分離

下來，再經(jīng)過返料器送回爐膛進行循環(huán)燃燒，分離器性能的好壞直接影響

燃燒與脫硫效率。

分離器的主要作用在于保證床內物料的正常循環(huán)，而不在于降低煙氣

中的飛灰濃度，分離器對某一粒徑范圍顆粒的分離效率必須滿足鍋爐循環(huán)

倍率的要求。

回料裝置（通常稱返料器），主要作用是將分離下來的灰由壓力較低

的分離器出口輸送到壓力較高的爐膛，并防止爐膛的煙氣反竄進入分離器。

目前均采用基于氣一固兩相輸送原理的返料裝置，相當于一個小型鼓泡流

化床。固體顆粒由分離器料腿進入返料器，返料風將固體顆粒流化并經(jīng)返

料管溢流進入爐膛。比較成熟的返料閥有H型閥、V型閥和J型閥。

循環(huán)流化床鍋爐的特點

可燃燃料范圍寬燃燒效率高脫硫效果好灰渣可綜合利

用

調節(jié)范圍廣容量大Nox排放低

煤粉及其特性

煤粉細度

煤粉的粗細程度用煤粉的細度來Rx來表示。

Rx?a?100%a?b

Rx越大煤粉越粗

R90尺寸大于等于90Hm煤粉質量分數(shù)

煤粉均勻度

煤粉顆粒大小的均勻程度。

煤的顆粒分布特性：

??bx?破碎公式Rx?100en

若用R90和R200兩個常用的細度帶入上述公式

n?

lglnl00100?lglnR200R90lg90b?1100ln90nR90

均勻性指數(shù)細度系數(shù)

煤粉的經(jīng)濟細度

煤粉的細度對煤粉氣流的著火和焦炭的燃盡以及磨煤機運行費用都

有直接影響。煤粉越細，著火燃燒越迅速，固體不完全燃燒損失約小，同

時可以降低過量空氣系數(shù)，減小排煙熱損失，鍋爐熱效率越高；但同時磨

煤機的金屬損耗和電耗要增加，即增加了制粉系統(tǒng)的運行費用。存在一

個使鍋爐不完全燃燒損失、磨煤電耗和金屬磨損總和最小的煤粉細度，稱

煤粉經(jīng)濟細度。

煤粉經(jīng)濟細度需要通過鍋爐燃燒試驗確定。容易著火的煤，煤粉可以

粗一些；制粉系統(tǒng)性能好，磨出的煤粉均勻性好，煤粉可以粗一些，爐膛

的燃燒熱強度大，有利于煤粉著火，煤粉可以粗一些。

經(jīng)濟細度的影響因素：煤和煤粉質量、燃燒方式等

鋼球磨煤機

煤種適用性廣，磨制任何煤種

設備龐大、投資大、占地滿面積大、運行電耗高、金屬磨損大，噪聲

大

單進單出鋼球磨煤機

實際轉速

球磨機的轉速對煤粉磨制過程影響很大。不同轉速時，筒內鋼球和煤

的運動情況不同，磨粉的效果就不同。

當筒體轉速太低時.，鋼球受摩擦力作用隨筒體轉動而上升形成一個斜

面，鋼球受重力作用，達到一定高度后便從斜面滑落下來，撞擊作用很小，

而且煤粉被壓在鋼球下面，很難被空氣帶走，導致煤被磨得很細，降低了

磨煤出力。

當轉速過高時，在離心力的作用下，鋼球會貼在筒壁上隨筒體一起旋

轉而不再脫離，這個時候鋼球的撞擊作用完全消失。發(fā)生這種情況的最低

轉速稱為臨界轉速。鋼球直徑

鋼球的直徑應按磨煤電耗與磨煤金屬磨耗總費用最小的原則確定。

一般采用30-60mm的鋼球直徑。當充滿系數(shù)一定時，減小鋼球直徑，

則鋼球數(shù)量增加，撞擊次數(shù)與作用面積就增大，磨煤出力提高，但鋼球的

磨損加劇。而且隨鋼球直徑減小，鋼球的撞擊力減弱，不宜磨制硬煤及大

塊煤。

在磨制硬煤或大塊煤的時候，則選用50-60mm的鋼球直徑。

如果能夠根據(jù)煤種和磨煤機的工作條件，將40、50、60mm的鋼球按

比例搭配使用，則會有更好的磨煤效果。

護甲

在鋼球磨機的圓筒內，鋼球的旋轉速度永遠小于筒體本身的旋轉速度,

二者并不完全同步，兩者的差值決定于鋼球和護甲間的摩擦系數(shù)。

摩擦系數(shù)越小，筒體和鋼球的速度差越大，意味著鋼球與護甲間有較

大的滑動，于是就有較多的能量消耗在鋼球與護甲的摩擦上，而未能用來

提升鋼球。

如果護甲的摩擦系數(shù)高，就是說可以在較小的能量消耗下達到鋼球的

最佳工作狀態(tài)。因此，決定鋼球最佳工作條件的因素，除了筒體轉速外，

護甲的結構也相當重要。通風量

磨煤機磨好的煤粉，需要一定的通風量將其帶出。由于煤沿筒體長度

分布不均，當通風量太小時，筒體通風速度較低，僅能帶出少量細粉，部

分合格煤粉仍停留在筒內被反復的磨制，致使磨煤出力降低。

適當增大通風量可改善煤沿筒體長度分布情況，提高磨煤出力，降低

磨煤單位電耗。但是，當磨煤通風量過大時，部分不合格的粗煤粉也被

帶出，經(jīng)粗粉分離器分離后，又返回磨煤機再磨，造成無益的循環(huán)，以致

通風單位電耗及制粉單位電耗增加。在鋼球裝載量一定時，制粉單位電

耗最小值所對應的磨煤機通風量，稱為最佳磨煤通風量。

筒內載煤量

煤種適應性廣，能任何煤，尤其適合磨制其他型式磨煤機不宜磨制的

煤種，如硬度大、磨損性強的煤及無煙煤、貧煤、高灰分或高水分的劣質

煤等，而且對煤中混入的鐵塊、木屑和硬石塊都不敏感；

能在運行中補充鋼球，延長檢修周期。球磨機的結構簡單，故障少，

運行安全可靠，對運行和維修的技術水平要求較其他磨煤機低；

設備龐大笨重、金屬耗量大，初投資及運行電耗大、金屬磨損都較高，

運行噪聲大，磨制的煤粉也不夠均勻，在低負荷下運行不經(jīng)濟。

制粉系統(tǒng)

單進單出鋼球磨煤機中間倉儲式制粉系統(tǒng)

有煤粉倉儲存煤粉，并可通過螺旋輸粉機在相鄰制粉系統(tǒng)間調劑煤粉,

供粉的可靠性增加;

磨煤機可經(jīng)常在經(jīng)濟負荷下運行，當儲粉量足夠時，還可停止磨煤機

工作而并不影響鍋爐的正常運行；

鍋爐負荷變化時，燃煤量通過給粉機調節(jié)，由于中間環(huán)節(jié)少，使調節(jié)

既方便又靈敏；倉儲式可采用熱風送粉，從而大大改善了燃用無煙煤、

貧煤及劣質煤時的著火條件；雖然儲倉式系統(tǒng)也是在負壓下工作，但與

直吹式負壓系統(tǒng)相比，通過排粉機的煤粉多是經(jīng)細粉分離器分離后剩余的

少量細粉。因此，排粉機的磨損比直吹式負壓系統(tǒng)輕得多。

中速磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)（負壓直吹式制粉系統(tǒng)）

排粉風機磨損嚴重

燃燒所需要的煤粉均通過排粉風機；

系統(tǒng)漏風較大，大量冷空氣隨一次風進入爐膛會降低鍋爐效率；

不會向外漏粉，工作環(huán)境比較干凈。

（正壓熱一次風直吹式制粉系統(tǒng)）

冷空氣也不會漏入系統(tǒng)；

運行的可靠性和經(jīng)濟性都比負壓系統(tǒng)要高；

風機的運行效率低，還存在高溫腐蝕；

（正壓冷一次風直吹式制粉系統(tǒng)）

冷一次風機輸送的是干凈的空氣，工作條件好，結構簡單，體積小，

造價低；冷一次風機壓頭高，可兼作磨煤機的密封風機，使系統(tǒng)設備減

少；

作為干燥劑的熱風溫度不受一次風機限制，可提高干燥劑的溫度，適

合磨制較高水分煤;

一次風是一個獨立系統(tǒng)。鍋爐負荷變化時對一次風溫度影響很

風扇磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)

單介質干燥直吹式制粉系統(tǒng)：僅利用熱風作為干燥劑；

利用熱風、從爐膛上部抽取的高溫爐煙和從引風機出口引出的低溫爐

煙混合后作干燥劑。

熱風和爐煙混合后，降低了干燥劑的氧濃度，有利于防止高揮發(fā)分褐

煤粉發(fā)生爆炸；含氧量低的熱風和爐煙混合物作為一次風送入爐膛，可

以降低爐膛燃燒區(qū)域的溫度水平，燃用低灰熔點褐煤時可避免爐內結渣，

并減少氮氧化物的生成；

當燃煤水分變化幅度較大時，改變高、低溫爐煙的比例即可滿足煤粉

干燥的需要，而一次風溫度和一次風比例仍保持不變，減輕了燃煤水分變

化對爐內燃燒的影響。直吹式制粉系統(tǒng)的優(yōu)點是系統(tǒng)簡單、設備少、布

置緊湊、鋼材耗量、投資省、運行電耗低。缺點是：直接影響鍋爐運行工

況，負壓系統(tǒng)的排粉風機磨損嚴重，燃煤量通過給煤機調節(jié)，靈活性差，容易

出現(xiàn)風粉不均現(xiàn)象

制粉系統(tǒng)設備的工作直接影響鍋爐的運行工況，運行可靠性相對低些,

因而，在系統(tǒng)中需設置備用磨煤機；

直吹式負壓系統(tǒng)的排粉風機磨損嚴重，對制粉系統(tǒng)工作安全影響很大;

鍋爐負荷變化時，燃煤量通過給煤機調節(jié)，時滯較大，靈活性較差；

蒸發(fā)受熱面

水冷壁

水冷壁：鍋爐蒸發(fā)設備中唯一的蒸發(fā)受熱面，它是由連續(xù)排列的管子

組成的輻射傳熱平面，緊貼爐墻形成爐膛周壁。

作用：完成工質的蒸發(fā)過程，降低爐膛出口溫度，使煙溫低于灰的軟

化溫度，防止受熱面結渣，將爐墻與火焰隔離，可大大降低爐墻內壁溫度，

保護爐墻，簡化爐墻結構，射受熱面，與對流受熱面相比，節(jié)省金屬

輻

光管水冷壁：用外形光滑的管子連續(xù)排列成平面形成水冷壁。

水冷壁的結構要素有管子外徑，管壁厚度，管中心節(jié)距，及管中心與

爐墻內表面之間的距離。

s/d越大，管子排列越疏松，單位爐膛壁面面積的吸熱量減少，對爐

墻保護作用變差；當爐膛容量較大時，要選擇較小的s/d；

e/d越大，爐墻內表面對管子背火面的輻射熱增多，但對爐墻的保護

作用下降；光管水冷壁:制造、安裝簡單，保護爐墻作用小，爐膛漏風嚴重,

適用于小型鍋爐.膜式水冷壁：各光管之間用鰭片或扁鋼焊接成的一組管

屏。

膜式水冷壁優(yōu)點:膜式水冷壁的爐膛具有良好的氣密性，對爐墻具有

良好的保護作用，蓄熱能力小，可縮短啟動和停爐時間，增加傳熱面積，節(jié)

約管材，膜式水冷壁在現(xiàn)場成片組裝，加快了鍋爐的安裝進度

膜式水冷壁缺點:不允許相鄰管子的金屬溫度差超過50℃.制造、檢修

工作量大且工藝要求高.必須有足夠的膨脹延伸自由

折焰角優(yōu)點:提高爐膛內煙氣流的充滿程度，改善了爐內燃燒工況.提

高爐膛輻射受熱面的利用程度，改善屏式過熱器的空氣動力特性，增加了

橫向沖刷作用.增加水平連接煙道長度，可以布置更多對流受熱面

冷灰斗:熔化狀態(tài)的灰渣受到下部斗狀水冷壁的強烈吸熱，灰渣能迅速

冷卻成為固態(tài)而落入灰斗，定期排出爐外。

過熱器及再熱器.過熱器是將飽和蒸汽加熱成具有一定溫度的過熱蒸

汽的部件；再熱器是將汽輪機高壓缸的排氣加熱到具有一定溫度的再熱

蒸汽的部件；

過熱器:提高相應的蒸汽溫度.過熱溫度受過熱器金屬材質許用溫度限

制.過熱蒸汽溫度仍保持在540-570C的范圍內

再熱器:提高汽輪機末級葉片蒸汽的干度.一次中間再熱系統(tǒng)可使電廠

熱效率提高4%-6%.二次中間再熱可使循環(huán)熱效率提高2%

過熱器及再熱器的工作特點:過熱器及再熱器管壁工作溫度高，傳熱

性能差，工作環(huán)境惡劣；運行中應保持汽溫穩(wěn)定。汽溫波動不應超過+5℃

~-10℃；要有可靠的調節(jié)手段，使運行工況在一定范圍內變化時能維持

額定的汽溫；盡量減少并聯(lián)管間的熱偏差.

按傳熱方式分類

輻射式:直接吸收爐膛輻射熱量

半輻射式:即吸收直接輻射熱、也吸收對流放熱

對流式:吸收煙道內的對流煙氣放熱

輻射式過熱器

屏式過熱器：布置在爐膛上方

墻式過熱器：布置在爐膛內壁上

頂棚過熱器：布置在爐頂

包覆過熱器：布置在豎井煙道內壁

輻射式過熱器

為了改善工作條件，延長設備的使用壽命，通常在輻射式受熱面的設

計、布置和運行時需要考慮采用以下措施：

使輻射式受熱面遠離熱負荷最高的火焰中心，布置在爐膛上部；

將輻射式過熱器作為低溫級受熱面，以較低溫度的蒸汽流過這些受熱

面，以達到冷卻金屬的目的；

過熱器內采用較高的蒸汽質量流速，以提高管內工質的放熱系數(shù)。

半輻射式過熱器:半輻射式過熱器以掛屏的形式布置在爐膛的出口處，

即吸收爐膛內的直接輻射熱又吸收煙氣的對流熱。這種懸掛在爐膛出口處

的掛屏式過熱器稱為后屏過熱器。

優(yōu)點：能夠吸收部分爐膛熱量，降低爐膛出口煙溫；稀松的管屏能

有效地降低對流受熱面的煙氣溫度，防止密集對流受熱面的結渣；傳熱

強度高，減少金屬受熱面的金屬消耗量；吸收相當數(shù)量的輻射熱量，使

過熱器輻射吸熱比例增大，改善過熱氣溫的調節(jié)特性。

對流過熱器：對流過熱器是指布置在水平煙道或尾部豎井中，主要吸

收煙氣的對流放熱量，是由進出口集箱及許多并列的蛇形管組成的。

立式：支吊結構比較簡單；不易積灰；通常布置在水平煙道；管

內存水不易排出；臥式：支吊結構比較復雜；易積灰；管內存水容易

排出；

順列：順列傳熱系數(shù)?。?/p>

錯列：錯列磨損嚴重。

雙順流；混合流；單管圈，雙管圈，三管圈。為了同時滿足煙氣速度

和蒸汽速度的要求，過熱器的蛇形管可做成單管圈、雙管圈和多管圈。

優(yōu)點：純逆流時，傳熱溫差大，相同傳熱量時所需受熱面最少，節(jié)省

金屬，該布置方式常用于過熱器的低溫級。

純順流時，蒸汽溫度高的那一段處于煙氣低溫區(qū)，金屬壁溫低，安全

性較好，但傳熱溫差小，金屬耗量大。

混流式的受熱面大小和壁溫居于前兩者之間，低溫段為逆流布置，高

溫段為順流布置，多應用于高溫級受熱面。

再熱器的特點：再熱蒸汽壓力低，對流傳熱系數(shù)小，布置在煙氣溫度

較低的區(qū)域；再熱器一般采用大管徑多管圈受熱面；再熱蒸汽比熱低，因

此再熱器對汽溫偏差較敏感，汽溫調節(jié)幅度大

汽溫調節(jié)的原理和主要方法

煙氣側調節(jié)方法：從煙氣側改變過熱器或再熱器的傳熱特性，影響蒸

汽的焰增，改變汽溫。以調節(jié)再熱器為主。

煙氣再循環(huán)：鍋爐尾部煙道中的一部分低溫煙氣通過再循環(huán)風機送入

爐膛，改變鍋爐輻射和對流受熱面的吸熱量比例，從而調節(jié)蒸汽的溫度。

煙氣再循環(huán)特點；調節(jié)幅度大，靈敏度高；降低和均勻爐膛出口煙

溫，保護受熱面；再循環(huán)風機的工作環(huán)境惡劣；影響爐膛燃燒穩(wěn)定性；鍋

爐排煙溫度升高，熱損失增大煙氣擋板：把尾部煙道分成兩部分，利用

擋板開度的大小來改變流過煙道中煙氣流量，使煙氣側的放熱系數(shù)變化,

從而改變過熱器的吸熱量。

煙道擋板調節(jié)特點：主要用來調節(jié)再熱蒸汽溫度，結構簡單，操作

方便；擋板開度與汽溫變化不成線性關系；不能再高溫區(qū)工作，擋板容易

受熱變形；調節(jié)范圍窄，容易引起積灰問題和磨損問題，影響鍋爐的運行

安全和經(jīng)濟性

改變爐膛火焰中心位置的汽溫調節(jié)方法主要是采用擺動式燃燒器。燃

燒器的噴口在運行中可以上下擺動。調整燃燒器的擺角可以改變火焰中心

位置，從而改變爐膛出口煙溫。

改變火焰中心特點：同時作用于過熱器和再熱器；調節(jié)靈敏，幅度

大，但精度低；燃燒器向上傾斜，再熱汽溫上升，反之下降；大型鍋爐再

熱蒸汽的主要調節(jié)方法

蒸汽側調節(jié)的原理就是指通過改變蒸汽的熱焰來調節(jié)汽溫，通過減溫

器降低蒸汽的焰值。

特點：調節(jié)精度高；只能降低溫度；保護過熱器金屬，蒸汽溫度均

勻

省煤器及空氣預熱器

省煤器和空氣預熱器是現(xiàn)代鍋爐中不可缺少的受熱面。由于這兩個受

熱面裝在鍋爐對流煙道的最后，進入這些受熱面的煙溫降低到600℃以下，

故把他們統(tǒng)稱為尾部受熱面或低溫受熱面。

省煤器和空氣預熱器在尾部煙道里的布置有單級布置和雙級布置兩

種。

省煤器的作用：可降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率，節(jié)省燃料；提

高了進入汽包的給水溫度，減少了汽包壁與進水之間的溫度差，減少了因

溫差而引起的熱應力，改善汽包工作條件；充當部分加熱受熱面或蒸發(fā)受

熱面，減少了水在爐膛蒸發(fā)受熱面的吸熱量，從而降低了鍋爐造價。

空氣預熱器作用：進一步降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)省燃料；

改善燃料的著火條件和燃燒過程，降低了燃燒不完全損失，提高鍋爐效率；

熱空氣進入爐膛，提高了理論燃燒溫度并強化爐膛的輻射傳熱，提高鍋爐

的熱效率；空氣還作為煤粉鍋爐制粉系統(tǒng)的干燥劑和輸粉介質

管式空氣預熱器的特點：煙氣與空氣做相互垂直的逆向流動；結構

簡單、工作可靠、維修工作量少；嚴密性好，漏風率不超過5%；體積大，

鋼材消耗多；適用于中、小型鍋爐

回轉式空氣預熱器的特點：有傳動裝置，結構復雜；漏風系數(shù)大；

受熱面兩面受熱，傳熱系數(shù)高；外形尺寸小，重量輕；節(jié)省鋼材，約為管

式空氣預熱器的1/3

汽水兩相流的沸騰傳熱惡化

第一類沸騰傳熱惡化：當熱負荷增加某一臨界熱負荷后，氣泡形成速

度超過氣泡脫壁速度，貼壁形成連續(xù)的汽膜，即由核態(tài)沸騰轉變?yōu)槟B(tài)沸

騰。對流傳熱系數(shù)急劇下降，壁溫上升。

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第二類沸騰傳熱惡化：因含汽率太高，管壁水膜被蒸干導致的沸騰傳

熱惡化。一般發(fā)生在由環(huán)狀流向霧狀流過度的區(qū)域中。

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兩類沸騰傳熱惡化的特點：兩類傳熱惡化都是由于管壁與蒸汽直接接

觸，導致放熱系數(shù)減小，壁溫升高；第一類沸騰傳熱惡化通常發(fā)生在含

汽率較小或過冷水以及熱負荷較高的區(qū)域。例如環(huán)狀流動和泡狀流動階段。

對流放熱系數(shù)急劇下降；第二類沸騰傳熱惡化發(fā)生在含汽率較高，熱負

荷不太高的情況下。對流放熱系數(shù)下降比第一類??；對于自然循環(huán)鍋爐，

水循環(huán)正常情況下，一般不會發(fā)生第一類沸騰傳熱惡化；超高壓以下自

然循環(huán)鍋爐，正常情況下由于上升管出口工質含汽率較低，一般不發(fā)生第

二類沸騰傳熱惡化;亞臨界自然循環(huán)鍋爐，由于水冷壁內工質的含氣率相對

較大，可能出現(xiàn)第二類沸騰傳熱惡化。

沸騰傳熱惡化的防止措施：保證一定的質量流速：提高質量流速，可

以提高工質帶走熱量的能力，改善管內的換熱狀況，將傳熱惡化的位置移

向低溫熱負荷區(qū)，但是流動阻力增加；降低受熱面的局部熱負荷：通過

合理布置燃燒器、爐膛煙氣再循環(huán)和防止火焰直接沖刷爐墻等措施，降低