锅炉原理主讲：周守军山东建筑大学热能工程学院

锅炉原理主讲：周守军山东建筑大学热能工程学院
主讲：周守军山东建筑大学热能工程学院

《锅炉原理》课程简介一、课程的性质和任务
本课程是热能与动力工程专业的主要专业课之一，通过本门课程的学习，使学生掌握锅炉的工作原理以及炉内和锅内过程的基本理论；对锅炉结构和工作状况有一定的分析能力。培养训练学生具有一定的计算能力和实验技能，掌握锅炉机组安全，经济运行的基本知识，并为学习热力发电厂、热工仪表等课程提供必要的专业知识。二、课程的教学内容以电站煤粉锅炉为主干，全面系统地阐述了锅炉的工作原理：包括锅炉的构成和工作过程，锅炉用燃料，煤粉制备，燃烧基本理论及燃烧设备，各对流受热面的主要运行问题，各类型锅炉的水动力工况，蒸汽净化，锅炉机组的布置及热力计算方法等。

《锅炉原理》课程简介三、考核形式闭卷笔试四、教材与参考书目 1《锅炉原理》，樊泉桂主编，中国电力出版社,2008;
2《电站锅炉原理》，容銮恩等合编，中国电力出版社,1997； 3《锅炉原理》（第二版），周强泰主编，中国电力出版社，2009； 4《锅炉原理》，陈学俊、陈听宽主编，机械工业出版社。

第一章概述锅炉机组的工作过程及组成锅炉机组的容量、参数锅炉的分类锅炉的主要型式

补充：脱硫脱硝系统

煤、风、烟系统锅炉的工作过程及系统烟囱引风机除尘器空气预热器细微灰粒（二次风）灰渣沟（一次风）烟气烟气
冷空气烟气烟气烟气烟囱引风机除尘器空气预热器细微灰粒（二次风）灰渣沟原煤排粉风机（一次风）烟气烟气给煤机磨煤机燃烧器炉膛水平烟道尾部烟道原煤风、粉风、粉未燃煤粒灰渣灰渣灰渣灰渣沟排渣装置冷灰斗未燃煤粒未燃煤粒

汽水系统锅炉的工作过程及系统给水泵省煤器汽包汽水分离器 ① 下降管下联箱水冷壁上联箱导汽管
汽水系统汽机主凝结水水水汽水混合物给水泵省煤器汽包汽水分离器 ① 化学补充水汽水混合物下降管下联箱水冷壁上联箱导汽管水水水汽水混合物汽水混合物 ① 饱和蒸汽过热蒸汽过热器汽轮机调节级

锅炉的组成锅炉机组锅炉本体辅助设备锅炉送风机、引风机、燃料供应及制备、除灰、除渣、测量与控制等
锅炉的汽水系统，用以完成水变成蒸汽的吸热过程。由汽包、下降管、联箱、导管及各热交换受热面等承压部件组成锅炉的燃烧系统，用以完成煤的燃烧过程。由炉膛、燃烧器、烟道、炉墙构架等非承压部件组成

锅炉的容量和参数锅炉容量额定蒸发量（BRL-boiler rated load）在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，保证热效率时所规定的蒸发量，单位为t/h（或kg/s）注：热水锅炉容量为单位时间的产热量。单位为MW（或万大卡/时）最大连续蒸发量（BMCR-boiler maximum continuous rating ）在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，长期连续运行所能达到的最大蒸发量，单位为t/h（或kg/s ）

额定蒸汽参数在规定负荷范围内长期连续运行应能保证的出口蒸汽参数。额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位是MPa；
锅炉的容量和参数额定蒸汽参数在规定负荷范围内长期连续运行应能保证的出口蒸汽参数。额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位是MPa；额定蒸汽温度（对应额定蒸汽压力和额定给水温度），单位是0C

我国电站锅炉参数、容量系列锅炉的容量和参数压力级别参数锅炉容量 BMCR （t/h）发电功率（MW）蒸汽压力（MPa）
参数锅炉容量 BMCR （t/h）发电功率（MW）蒸汽压力（MPa）蒸汽温度（℃）给水温度中压 3.9 450 150 172 35，65 130 6，12 25 高压 9.9 540 220，410 50，100 超高压 13.8 540/540 420，670 125，200 亚临界 1025 2008 300 600 超临界 545／／605 1000 545/545 500，800

亚临界压力自然、控制循环锅炉参数锅炉的容量和参数机组功率 300 600 MW 循环方式自然循环控制循环过热蒸汽流量 MCR
1025 2026.8 2008 再热蒸汽流量，t/h 860 834.8 823.8 1704.2 1634 过热蒸汽压力，MPa 18.2 18.3 18.19 18.22 再热蒸汽压力，MPa 4/3.79 3.83/3.62 3.82/3.66 4.176/4.3 3.49/3.31

亚临界压力自然、控制循环锅炉参数锅炉的容量和参数 540 541 540.6 276 281 278 278.33 136.61
机组功率 300 600 MW 过热蒸汽温度，℃ 540 541 540.6 再热蒸汽温度，℃ 330/540 322/541 316/540 313/540 313.3/540.6 给水温度，℃ 276 281 278 278.33 燃煤量，t/h 136.61 139.89 122.6 264.4 269.9 燃烧方式四角燃烧对冲燃烧

超临界、超超临界直流锅炉参数锅炉的容量和参数机组功率，MW 600 500 800 过热蒸汽流量 MCR 1900 1650 2650
再热蒸汽流量，t/h 1613 1481 2151.5 过热蒸汽压力，MPa 25.4 25 17.46 再热蒸汽压力，MPa 4.77/4.57 4.15/3.9 3.86/3.62 4.21/4 过热蒸汽温度，℃ 541 545 540

超临界、超超临界直流锅炉参数锅炉的容量和参数机组功率，MW 600 500 800 再热蒸汽温度，℃ 338/566 295/545
283/545 333/540 给水温度，℃ 286 270 277 255 燃煤量，t/h - 208 336.5 燃烧方式四角燃烧对冲燃烧水冷壁型式螺旋管圈垂直管屏

国外超临界参数机组的发展方向锅炉的容量和参数主蒸汽压力，bar 290 305 335 400 主蒸汽温度，℃ 582 610 700
80 74 93 112 再热蒸汽温度，℃ 580 600 630 720 循环热效率，% 47 49 >50 52~55

锅炉的分类分类方式锅炉类型简要说明按出口工质物态蒸汽锅炉锅炉出口工质为蒸汽热水锅炉锅炉出口工质为热水有机热载体炉
有机热载体（导热油）锅炉工质按用途电站锅炉发电厂带动汽轮机发电工业锅炉用于工业生产生活锅炉用于日常生活按锅炉的燃烧方式火床炉采用火床燃烧方式室燃炉采用火室燃烧方式流化床锅炉采用流化床燃烧方式旋风炉采用旋风燃烧方式 1. 工业锅炉（2.45MPa,65t/h；

利用下降管与上升管之间的介质密度差建立循环。控制循环锅炉主要依靠锅水循环泵的压头进行循环直流锅炉
锅炉的分类自然循环锅炉：有一个直径较大的汽包。我国亚临界以下（包括亚临界锅炉）多数采用自然循环锅炉。强制循环锅炉：除了依靠水和汽水混和物的密度差以外，主要依靠锅水循环泵的压头进行循环。直流锅炉：没有汽包。复合循环锅炉：由直流锅炉和强制循环锅炉综合发展起来的，也是对直流锅炉的一种改进。按燃料的种类燃煤锅炉锅炉中使用的燃料为煤燃油锅炉锅炉中使用的燃料为燃油燃气锅炉锅炉中使用的燃料为燃气其他燃料木材、垃圾按工质循环方式自然循环锅炉利用下降管与上升管之间的介质密度差建立循环。控制循环锅炉主要依靠锅水循环泵的压头进行循环直流锅炉给水靠给水泵的压头，一次通过锅炉各受热面产生蒸汽低倍率复合循环锅炉依靠锅水循环泵将蒸发受热面出口的全部或部分工质进行再循环的锅炉。分为：全负荷复合循环锅炉和部分负荷复合循环锅炉

1－给水泵 2－省煤器 3－汽包 4－下降管 5－联箱 6－蒸发受热面 7－过热器 8－循环泵 9－节流圈锅炉的分类
自然循环锅炉：有一个直径较大的汽包。我国亚临界以下（包括亚临界锅炉）多数采用自然循环锅炉。强制循环锅炉：除了依靠水和汽水混和物的密度差以外，主要依靠锅水循环泵的压头进行循环。直流锅炉：没有汽包。复合循环锅炉：由直流锅炉和强制循环锅炉综合发展起来的，也是对直流锅炉的一种改进。下两图中9是混合器，10是止回阀，12是调节阀。

锅炉的分类分类方式锅炉类型简要说明按燃烧室内的压力负压燃烧锅炉炉膛出口烟气静压小于大气压力压力（和微正压）燃烧锅炉炉膛出口烟气静压大于大气压力按排渣方式固态排渣锅炉燃料燃烧后生成的灰渣呈固态排除液态排渣锅炉燃料燃烧后生成的灰渣呈液态从渣口流除按锅炉的蒸汽压力低压锅炉不大于2.45MPa 中压锅炉 MPa 高压锅炉 MPa 超高压锅炉 MPa 亚临界锅炉 MPa 超临界锅炉绝对压力超过临界压力22.1 MPa

当温度大于临界温度时，不论压力多大，再也不能使蒸汽液化。
锅炉的分类当压力升高到22.1MPa时，t＝373.99℃，如图中C点所示。此时饱和水和饱和蒸汽已不再有分别，此点称为水的临界点，其压力，温度和比容分别称为临界压力，临界温度和临界比容。水定压汽化过程的T-s图当温度大于临界温度时，不论压力多大，再也不能使蒸汽液化。

亚临界自然循环锅炉哈锅330MW亚临界自然循环锅炉 ∆∆－XXX/XXX－∆ X 生产厂家代号；最大连续出力（MCR）；额定蒸汽压力（MPa，表压）；燃料种类代号；设计序号 SG-1025/17.5-M842 型号：HG-1065/18.5-YM1。亚临界参数、一次中间再热、紧身封闭、自然循环汽包炉，采用平衡通风、直流燃烧器、四角切圆燃烧方式。炉膛断面尺寸：宽×深=14048×14019 mm；炉架外形尺寸：宽×深=35600×44500 mm。过热蒸汽出口温度543℃，压力18.5Mpa；再热蒸汽进口/出口蒸汽压力4.53/4.3MPa，进口/出口蒸汽温度345.83/543℃；锅炉最大连续蒸发量1065t/h。

锅炉汽水流程末再汽包末过分隔屏垂直低过后屏过省煤器悬吊管墙再屏再水平低过汽机房低过入口集箱前水冷壁侧水冷壁
后水冷壁省煤器侧包墙下水管水冷壁下集箱

超（超）临界直流锅炉东锅1000MW超超临界直流锅炉

超（超）临界直流锅炉

2、什么是最大连续蒸发量？300MW机组和600MW机组对应的锅炉最大连续蒸发量是多少？
复习思考题 1、试述电站燃煤锅炉的主要工作过程。 2、什么是最大连续蒸发量？300MW机组和600MW机组对应的锅炉最大连续蒸发量是多少？ 3、自学第4、5节的内容，了解各种亚临界和超临界锅炉的主要特点和组成。

第二章燃料及其燃烧特性电站锅炉燃料煤的常规特性煤的常规特性对锅炉工作的影响煤的分类燃油和燃气的特性习题

在自然界所处的状态：固体（煤）；液体（原油、重油和渣油）；气体（煤气和天然气）
电站锅炉燃料通过燃烧释放热能的可燃物质燃料分类在自然界所处的状态：固体（煤）；液体（原油、重油和渣油）；气体（煤气和天然气）获得方法：天然燃料（未加工）；人工燃料（木炭、焦炭和石油制品）用途：工艺燃料（炼焦、锻造和化工，焦结性好，杂质少）；动力燃料

煤的元素分析与工业分析煤的元素分析成分碳(C)、氢(H)、氧(0)、氮(N)、硫(S) 水分(M)、灰分(A) 煤的工业分析成分
煤的常规特性煤的元素分析与工业分析煤的元素分析成分碳(C)、氢(H)、氧(0)、氮(N)、硫(S) 水分(M)、灰分(A) 煤的工业分析成分水分(M)、挥发分(V)、灰分(A)、固定碳(FC) 煤中的氢、氧、氮、硫与部分碳所组成的有机化合物加热后分解,形成气体挥发出来可燃元素 C（固定碳和挥发分中的C）、H、S（可燃硫和硫酸盐硫）不可燃元素（内部杂质） O、N 不可燃成分（外部杂质） M（内、外）、A 可燃气体挥发分 1.碳C: 主要可燃成分,完全燃烧放热量32700 kj/kg,在煤中含量变化较大30～90％,地质年龄越长,含碳越多,放热量越高,但不易着火与燃烬。 2.氢H: 可燃成分,放热量120000kj/kg,是碳的3倍,含量低3～6％,有利元素, 3.氧O: 可助燃,但含量低,视为杂质。 4.氮N: 不可燃,含量低,燃烧反应可生成NOX ,有害成分。 5.硫S: 可燃,放热量低9040kj/kg ,可生成SOx,有害成分。有机硫（与C、H、O组成的有机硫化合物）硫化铁（黄铁矿硫）（FeS2）可燃硫Sr 硫无机硫硫酸盐硫（CaSO4、MgSO4、FeSO4等）—Sly属于灰分 6.水分M：外部水分（表面水分、风干水分）内部水分（空气干燥基水分、分析基水分、固有水分、内在水分） 7.灰分A:杂质,污染环境,磨损受热面,含量变化10%-50％。工业分析试验：1g自然干燥的煤样，145±5℃的预热干燥箱，1h，空气干燥基水分；然后在隔绝空气的条件下，放入920℃电炉中加热7min，干燥器内冷却至室温，空气干燥基挥发分；放入高温炉，按规定方法升温至815±10℃，1h，冷却至室温，空气干燥基灰分。

煤的成分计算基准煤的常规特性收到基（ar）（原应用基y）以入炉煤（包括煤的全部成分）为基准空气干燥基（ad）（原分析基f）
以风干状态煤（除外部水分）为基准干燥基（d）（原干燥基g）以去掉全部水分煤为基准干燥无灰基（daf）（原可燃基r）以去掉全部水分及灰分煤为基准 1.收到基: 已收到状态的煤为基准，如进厂原煤或炉前煤。 2.空气干燥基: 供分析化验的煤样，在实验室一定温度条件下，自然干燥失去外在水分，其余的成分组合。 3.干燥无灰基：可作为燃料分类的依据。

煤成分基准间的换算例题:已知Mar、Mad,试将空气干燥基的各种成分换算成收到基。即推导换算系数K。煤的常规特性
推导过程板书，利用干燥基将二者联系起来。例题:已知Mar、Mad,试将空气干燥基的各种成分换算成收到基。即推导换算系数K。

例题解：∵同种燃料去除全部水分其干燥基成分不变 ∴可以分别用收到基和空气干燥基表示干燥基,也就是说用干燥基将收到基和空气干燥基联系起来。
煤的常规特性例题解：∵同种燃料去除全部水分其干燥基成分不变 ∴可以分别用收到基和空气干燥基表示干燥基,也就是说用干燥基将收到基和空气干燥基联系起来。推导过程板书，利用干燥基将二者联系起来。

煤的常规特性例题 ∵ 即 ∴

煤成分基准间的换算不同基准之间的换算公式：X = KX0 式中 X0 、 X — 某成分原基准及新基准质量百分比，%
煤的常规特性煤成分基准间的换算式中: Mf—外部水分（风干水分）; Mad—内部水分即空气干燥基水分。不同基准之间的换算公式：X = KX0 式中 X0 、 X — 某成分原基准及新基准质量百分比，% K — 换算系数（见表2-1）对于水分:

煤的发热量煤的发热量（kJ/kg) 单位质量的煤完全燃烧时所释放的热量
煤的常规特性煤的发热量烟气中的水蒸汽在锅炉中一般不会凝结，形成水蒸汽所吸收的汽化潜热无法被利用，使煤的发热量降低，降低后的发热量称为低位发热量。煤的发热量（kJ/kg) 单位质量的煤完全燃烧时所释放的热量高位发热量(Qgr) 煤的理论发热量。由实验测得的弹筒发热量（Qb）减去硫和氮生成酸的校正值确定（式2-9）低位发热量（Qnet）高位发热量减去水蒸气凝结放出的汽化潜热后，称为低位发热量（燃料在锅炉中的实际发热量）。

煤的常规特性氧弹式量热计烟气中的水蒸汽在锅炉中一般不会凝结，形成水蒸汽所吸收的汽化潜热无法被利用，使煤的发热量降低，降低后的发热量称为低位发热量。

煤的常规特性高、低位发热量间的换算 r=2289kj、kg 干燥基高、低位发热量之间的换算收到基高、低位发热量之间的换算

发热量各基准间的换算高位发热量(Qgr)各基准间的换算采用表（2－1）换算系数低位发热量(Qnet)各基准间的换算分三步进行
煤的常规特性发热量各基准间的换算高位发热量(Qgr)各基准间的换算采用表（2－1）换算系数低位发热量(Qnet)各基准间的换算分三步进行已知基准的 Qnet → 已知基准的 Qgr 已知基准的 Qgr → 所求基准的 Qgr 所求基准的 Qgr →所求基准的 Qnet

相关概念折算成分相对于每4187 kJ/kg收到基低位发热量的煤中所含的收到基水分、灰分和硫分，称为折算水分、折算灰分和折算硫分
煤的常规特性相关概念折算成分相对于每4187 kJ/kg收到基低位发热量的煤中所含的收到基水分、灰分和硫分，称为折算水分、折算灰分和折算硫分

相关概念标准煤收到基低位发热量为29310 kJ/kg的燃料为标准煤标准煤耗量式中、 ——分别为标准煤耗量与实际煤耗量
煤的常规特性相关概念标准煤收到基低位发热量为29310 kJ/kg的燃料为标准煤标准煤耗量式中、 ——分别为标准煤耗量与实际煤耗量

煤灰的熔融特性高温下煤灰的熔融性用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定变形温度 DT（原t1）软化温度 ST（原t2）
煤的常规特性煤灰的熔融特性 1.角锥法：将高20mm,底边长为7mm的等边三角形直角灰锥,放入电炉中加热,观察变化……。 2.灰熔点 (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1.5mm以下的薄层，或锥体逐渐缩小，最后接近消失时对应的温度。流动温度也称熔化温度。三个温度仅表示煤灰变化过程中的温度间隔。高温下煤灰的熔融性用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定变形温度 DT（原t1）软化温度 ST（原t2）流动温度 FT（原t3）温度间隔 ℃，称为长渣温度间隔 ℃，称为短渣判断锅炉运行中是否会结渣的主要因素之一。

煤的常规特性煤灰的熔融特性影响因素煤灰的化学组成煤灰中酸性氧化物（SiO2、Al2O3等）使灰熔点提高；碱性氧化物（Fe2O3、CaO、MgO等）使灰熔点降低煤灰周围高温介质的性质氧化性介质中，灰熔点较高；弱还原性介质中，灰熔点较低 3.化学组成碱性氧化物—Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O等。酸性氧化物—SiO2、Al2O3、TiO3等。

煤灰的结渣和积灰特性炉内灰的沉积一般可分为结渣和沾污结渣定义：炉内软化或熔化的灰粒碰撞并粘附在水冷壁和主要受热面上生成的渣层。
煤的常规特性煤灰的结渣和积灰特性炉内灰的沉积一般可分为结渣和沾污结渣定义：炉内软化或熔化的灰粒碰撞并粘附在水冷壁和主要受热面上生成的渣层。煤灰结渣性的常规判别准则弱还原性气氛下的软化温度ST 煤灰成分比例：碱酸比，硅铝比，硅比，铁钙比

煤灰的结渣和积灰特性沾污定义：煤灰中挥发物质在受热面表面凝结并粘结灰粒形成的沉积灰层。煤灰沾污性的常规判别准则煤灰成分沾污指数
煤的常规特性煤灰的结渣和积灰特性沾污定义：煤灰中挥发物质在受热面表面凝结并粘结灰粒形成的沉积灰层。煤灰沾污性的常规判别准则煤灰成分沾污指数煤灰和飞灰烧结强度：直观的沾污判别指数

煤中V对锅炉工作的影响挥发分 V V的含量代表了煤的地质年龄，地质年龄越短，煤的碳化程度越浅,V含量越多
煤的常规特性对锅炉工作的影响煤中V对锅炉工作的影响挥发分 V V的含量代表了煤的地质年龄，地质年龄越短，煤的碳化程度越浅,V含量越多 V含量越多（C含量越少），V中含O量亦多，其中的可燃成分相应减少，这时，煤的热值低 V含量越多，煤的着火温度低，易着火燃烧 V 多，V着火燃烧造成高温，有利于碳的着火、燃烧 V 多，V挥发使煤的孔隙多，反应表面积大，反应速度加快 V 多，煤中难燃的固定碳含量少，煤易于燃尽

煤中M、A对锅炉工作的影响水分M、灰分A M、A 高，煤中可燃成分相对减少，煤的热值低 M、A 高，M 蒸发、A熔融均要吸热，炉膛温度降低
煤的常规特性对锅炉工作的影响煤中M、A对锅炉工作的影响水分M、灰分A M、A 高，煤中可燃成分相对减少，煤的热值低 M、A 高，M 蒸发、A熔融均要吸热，炉膛温度降低 M、A 高，增加着火热或包裹碳粒，使煤着火、燃烧与燃尽困难； M、A 高，q2、q3、q4、q6 增加，热效率下降 M、A 高，过热器易超温 M、A 高，受热面腐蚀、堵灰、结渣及磨损加重 M、A 高，煤粉制备困难或增加能耗

煤中S、ST对锅炉工作的影响硫分 S 可燃硫的热值低，含量少，对煤的着火、燃烧无明显影响高、低温腐蚀；易造成受热面的堵灰
煤的常规特性对锅炉工作的影响煤中S、ST对锅炉工作的影响硫分 S 可燃硫的热值低，含量少，对煤的着火、燃烧无明显影响高、低温腐蚀；易造成受热面的堵灰形成酸雨，污染环境燃料中的硫化铁加剧磨煤部件的磨损灰熔点（ST）灰分在熔融状态下粘结在锅炉受热面上造成结渣，危及锅炉运行的安全性和经济性。对于固态排渣炉， ST< 1350℃ 可能结渣

可分为三大类：褐煤（ Vdaf含量＞37% ）、烟煤（ Vdaf含量＞10% ）、无烟煤（ Vdaf含量≤10% ）
煤的分类我国煤的主要分类指标干燥无灰基挥发分Vdaf含量可分为三大类：褐煤（ Vdaf含量＞37% ）、烟煤（ Vdaf含量＞10% ）、无烟煤（ Vdaf含量≤10% ）为实现能源的综合利用，考虑各种工艺（炼焦、燃烧、气化或液化等）对煤质的要求，每一类煤还要进一步划分为小类

其中低（劣）质煤单独燃烧有困难，或燃烧不稳定，或燃烧经济性差，或煤中有害杂质含量高的煤，可分为五小类
煤的分类为反映煤的燃烧特性，电厂用煤还以收到基低位发热量Qar,net 、收到基水分、干燥基灰分、干燥基硫分及灰的熔融特性DT、ST、FT作为参考指标，分为五大类和十小类其中低（劣）质煤单独燃烧有困难，或燃烧不稳定，或燃烧经济性差，或煤中有害杂质含量高的煤，可分为五小类

电厂锅炉用煤分类煤的分类大类别小类别分类指标挥发份 Vdaf(%) 灰分 (%) 水分硫分发热量 Qar,net
大类别小类别分类指标挥发份 Vdaf(%) 灰分 (%) 水分硫分发热量 Qar,net (MJ/kg) 灰融特性 ST(0C) 无烟煤超低挥发份煤 >6.5～9 >21.0 贫煤低挥发份煤 >9～19 >18.5 烟煤中挥发份煤高挥发份煤 >19～27 >27～40 >16.5 >15.5 褐煤超高挥发份煤 >40 >11.5

电厂锅炉用煤分类煤的分类大类别小类别分类指标挥发份 Vdaf(%) 灰分 (%) 水分硫分发热量 Qar,net
大类别小类别分类指标挥发份 Vdaf(%) 灰分 (%) 水分硫分发热量 Qar,net (MJ/kg) 灰熔融特性 ST(0C) 低质煤低发热量煤超高灰分煤超高水分煤高硫煤易结渣煤 ≤9 >9～19 >19～27 >27～40 >40 >40 ≤40 >46 >12 >3 >12.5 <21.0 <18.5 <16.5 <15.5 <11.5 <1350

发电厂煤的分类及燃烧特性无烟煤碳化程度高，含碳量很高，达95%，杂质很少，发热量很高,约为25000～32500 kJ/kg；
挥发分很少，小于10%，Vdaf析出的温度较高（可达400℃），着火和燃尽均较困难,储存时不易自燃

发电厂煤的分类及燃烧特性褐煤碳化程度低，含碳量低，约为40～50%，水分及灰分很高，发热量低, 约10000～21000 kJ/kg；
挥发分含量高，约40～50%，甚至60%，挥发分的析出温度低（＜200℃），着火及燃烧均较容易

煤的分类发电厂煤的分类及燃烧特性烟煤碳化程度次于无烟煤，含碳量较高，一般为40～60%,杂质少，发热量较高, 约为20000～30000 kJ/kg；挥发分含量较高，约10～45%，着火及燃烧均较容易

发电厂煤的分类及燃烧特性贫煤挥发分含量10～20%的烟煤挥发份较少，性质介于无烟煤与烟煤之间，燃烧性能方面比较接近无烟煤；
贫煤挥发分含量10～20%的烟煤挥发份较少，性质介于无烟煤与烟煤之间，燃烧性能方面比较接近无烟煤；劣质烟煤挥发份20～30%；但水分高，灰分更高的烟煤发热量低，为11000～12500 kJ/kg 这两种烟煤着火及燃烧均较困难

燃料油以轻柴油为主，重油和轻柴油常作为锅炉点火和稳燃用油。
燃油和燃气的特性燃料油以轻柴油为主，重油和轻柴油常作为锅炉点火和稳燃用油。重油：由裂化重油、减压重油、常压重油等按不同比例调制而成，根据80℃时不同的运动粘度而分成20、60、100、200等四种牌号，其质量指标如表2-9所示。渣油：石油炼制过程中排出的残余物不经处理，直接作为燃料油时称为渣油。重油：根据80℃时不同的运动粘度而分成20、60、100、200四种牌号，其质量指标如表2-9所示。渣油：石油炼制过程中排出的残余物不经处理，直接作为燃料油时称为渣油。燃料油成分和煤一样，也是由碳、氢、氧、氮、硫以及水分、灰分等组成。但主要成分是碳和氢，一般碳含量在84％一87％，氢含量为11％一14％．发热量常在37700—44000kJ／kg，且变化不大。

凝固点：燃料油是各种烃的复杂混合物，没有固定的凝固点。
燃油和燃气的特性燃料油的物理特性凝固点：燃料油是各种烃的复杂混合物，没有固定的凝固点。粘度：恩氏粘度°E。闪点：油气和空气的混合物与明火接触而发生短促闪光时的油温称为燃油的闪点。燃点：燃点是油面上的油气和空气的混合物遇到明火能着火燃烧并持续5s以上的最低油温。燃油的凝固点高低与燃油的石蜡含量有关。含石蜡高的油，其凝固点高。因此，油库的油温，必须低于闪点10〔”以上，在压力容器中则无此限制。

灰分：重油的灰分很少，但含有钒、钠、钾、钙等元素的化合物。钒酸钠的熔点约为600℃，对壁温高于610℃的受热面会产生高温腐蚀。
燃油和燃气的特性含硫量：石油中的硫以硫化氢、单质硫和各种硫化物的形式存在。按含硫量的多少，分为低硫油(Sar＜0.5%)、中硫油(Sar＝0.5-2%)和高硫油(Sar＞2％)三种，当含硫量高于0.3％时，就应注意低温腐蚀问题。灰分：重油的灰分很少，但含有钒、钠、钾、钙等元素的化合物。钒酸钠的熔点约为600℃，对壁温高于610℃的受热面会产生高温腐蚀。

气体燃料通常以各种气体的容积百分数来表示其成分
燃油和燃气的特性气体燃料高炉煤气是高炉中焦炭部分燃烧和铁矿石部分还原作用所产生的可燃气，其其主要组成为CO。焦炉煤气是炼焦所得的煤气，其主要成分为氢气和甲烷。高炉煤气和焦炉煤气尽管其热值较低，但也多作为化工原料和各种加热炉的燃料，也只有少数就地作为锅炉燃料使用。至于发生炉煤气和液化石油气，一般不作为锅炉燃料使用。通常以各种气体的容积百分数来表示其成分天然气：气田煤气和油田伴生煤气。主要成分都是甲烷(CH4)，气田煤气的甲烷含量高达75％-98％，油田伴生煤气的甲烷含量为30％一70％，而CO含量达5%。两者的发热量均很高，可达 kJ／m3。人工气体燃料：高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气和液化石油气。

作业 1. 某锅炉燃用煤种的空气干燥基成分为： Cad=60.5%；Had=4.2%； Sad=0.8%；Aad=25.5%；Mad=2.1%；和风干水分Mf=3.5%；试计算上述各种成分的收到基含量。 2.若已知风干水分Mf和空气干燥基水分Mad，试推导收到基水分Mar的计算式： 3. 某种煤收到基含碳量为41％。由于受外界条件的影响，其收到基水分由15％减少到10％，收到基灰分由25％增加到35％，试求其水分和灰分变化后的收到基含碳量（要求先推导换算公式，后计算）。

煤的元素分析与工业分析成分是什么？挥发分、水分及灰分对锅炉工作有什么影响？煤的高、低位发热量的定义及其关系。
复习思考题煤的元素分析与工业分析成分是什么？挥发分、水分及灰分对锅炉工作有什么影响？煤的高、低位发热量的定义及其关系。

第三章燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡燃料的燃烧计算烟气分析空气和烟气的焓锅炉机组的热平衡习题

燃料的燃烧工况理论工况燃料在没有过剩空气的情况下完全燃烧燃烧产物（烟气）组成成分 CO2、SO2、N2和H2O 理论烟气量
燃料的燃烧计算燃料的燃烧工况理论工况燃料在没有过剩空气的情况下完全燃烧燃烧产物（烟气）组成成分 CO2、SO2、N2和H2O 理论烟气量设计工况实际送入的空气量大于理论空气量，以保证燃料完全燃烧燃烧产物（烟气）组成成分 CO2、SO2、N2、H2O和剩余O2 实际烟气量 Vy

燃料的燃烧工况实际工况实际送入的空气量大于理论空气量，但为不完全燃烧
燃料的燃烧计算燃料的燃烧工况实际工况实际送入的空气量大于理论空气量，但为不完全燃烧燃烧产物（烟气）组成成分 CO2、SO2、N2 、 H2O、剩余O2 和未完全燃烧气体CO 实际烟气量 Vy

燃烧过程的化学反应燃烧计算的物理模型以1kg燃料为计算基础所有气体均视为理想气体（22.4Nm3/kmol）假定完全燃烧
燃料的燃烧计算燃烧过程的化学反应燃烧计算的物理模型以1kg燃料为计算基础所有气体均视为理想气体（22.4Nm3/kmol）假定完全燃烧略去空气中的稀有成分，认为空气只由N2和O2组成，且二者容积比为79：21

燃烧过程的化学反应煤中可燃元素的燃烧反应是燃烧计算的基础，1kg收到基燃料包括 Kg的碳、 kg的氢、 kg的硫
燃料的燃烧计算燃烧过程的化学反应煤中可燃元素的燃烧反应是燃烧计算的基础，1kg收到基燃料包括 Kg的碳、 kg的氢、 kg的硫三种可燃元素（C、H、S）完全燃烧反应方程式 C + O2 → CO2 2H2+ O2 → 2H2O S + O2 → SO2

三种可燃元素（C、H、S）完全燃烧反应方程式
燃料的燃烧计算三种可燃元素（C、H、S）完全燃烧反应方程式 12 kg C Nm3 O2 → Nm3 CO2 4×1.008 kg H Nm3 O2 → 2× 22.4 Nm3 H2O 32 kg S Nm3 O2 → Nm3 SO2 1kg C Nm3 O2 → Nm3 CO2 1kg H Nm3 O2 → 11.1 Nm3 H2O 1kg S Nm3 O2 → 0.7 Nm3 SO2

燃烧所需要的空气量理论空气量 V0 1kg 燃料完全燃烧时所需要的最少空气量(无剩余氧)。实际空气量 Vk
燃料的燃烧计算理论空气量三点说明：1.不含水蒸气的干空气；2.只决定于燃料的成分；3.该式可以写成0.0889Rar+0.265（Har-Oar／8）燃烧所需要的空气量理论空气量 V0 1kg 燃料完全燃烧时所需要的最少空气量(无剩余氧)。 ) 8 / ( 265 . 0889 ar O H R - + = 实际空气量 Vk 式中 α、β—分别为烟气侧和空气侧的过量空气系数

过量空气系数α与漏风系数△α 为炉膛出口处过量空气系数，表征炉内燃烧状况的重要物理量，在推荐值范围内选取。燃料的燃烧计算
Δα各受热面处烟气侧漏风系数；△V为烟道漏风量；为炉膛出口处过量空气系数，表征炉内燃烧状况的重要物理量，在推荐值范围内选取。对于固态排渣煤粉炉，当燃用无烟煤、贫煤和劣质烟煤时，约为；烟煤和褐煤约为。为炉膛出口处过量空气系数，表征炉内燃烧状况的重要物理量，在推荐值范围内选取。

燃料的燃烧计算过量空气系数β与漏风系数△α

燃烧产生的烟气量理论烟气量 α=1、完全燃烧：O2 = 0；CO = 0 燃料的燃烧计算
1kg C Nm3 O2 → Nm3 CO2 1kg H Nm3 O2 → 11.1 Nm3 H2O 1kg S Nm3 O2 → 0.7 Nm3 SO2 理论空气带入的水蒸气: =1.24×1.293×0.01V0 =0.0161V0

燃料的燃烧计算燃烧产生的烟气量实际烟气量 α>1、完全燃烧：O2 ≠0；CO=0

燃烧产生的烟气量实际烟气量 α>1、不完全燃烧：O2 ≠0；CO ≠ 0 燃料的燃烧计算
不完全燃烧时烟气中的CO和CO2,O2的体积板书推倒。实际烟气量 α>1、不完全燃烧：O2 ≠0；CO ≠ 0 1kg C Nm3 O2 → Nm3 CO2 1kg C Nm3 O2 → Nm3 CO

燃料的燃烧计算不完全燃烧时烟气中氧的体积不完全燃烧时烟气中的CO和CO2,O2的体积板书推倒。

影响锅炉辐射换热的几个参数燃料的燃烧计算三原子气体、水蒸气的容积份额与分压力 1)容积份额 2)分压力
1)容积份额 )分压力飞灰浓度：每千克烟气中的飞灰质量。－烟气携带出炉膛的飞灰占总灰分的质量份额。烟气的质量: my=1-Aar/100+(1+dk)ραV0 =1-Aar/100+(1+0.01)1.293αV0 =1-Aar/ αV0 燃料灰渣炉膛空气

烟气分析成分烟气分析是以1kg燃料燃烧生成的干烟气容积为基础，采用奥氏烟气分析仪进行的。烟气分析可得到在干烟气Vgy中所占的容积百分比
烟气成分直接反映炉内的燃烧工况，对于判断炉内燃烧工况、进行燃烧调整以及改进燃烧设备都是非常必要的。方法很多，有化学吸收法、电气测量法、红外吸收法及色谱分析法。

奥氏烟气分析仪烟气分析工作原理:利用不同的吸收剂吸收不同的气体成分 1瓶：氢氧化钾溶液 KOH—RO2
2瓶：焦性没食子酸溶液C6H3(OH)3—O2、RO2 3瓶：氯化亚铜氨溶液Cu(NH3)2Cl—CO、O2 分析步骤:依次吸收为什么分析成分是干烟气成分？在实验压力下水蒸气处于饱和状态,成比例的被吸收奥氏烟气分析仪示意图 1，2，3—吸收瓶；4—疏形瓶；5，6，7—旋塞；8—过滤器；9—三通旋塞；10—量管；11—平衡瓶（水准瓶）；12—水套管；13，14，15—缓冲瓶；16—抽气

烟气分析干烟气容积的计算干烟气容积烟气容积

燃烧方程式不完全燃烧方程式式中 β为燃料特性系数，其物理意义：燃料中的自由氢(H-0.125Oar)与C的比值。烟气分析推导过程
燃料中的Nar、Sar很少,可忽略。则, 自由氢越多,β值越大，β是燃料的固有属性,与各种计算基准、燃烧方式、燃烧条件无关。不完全燃烧方程式推导过程式中 β为燃料特性系数，其物理意义：燃料中的自由氢(H-0.125Oar)与C的比值。

燃烧方程式完全燃烧方程式： α＞l、且完全燃烧： CO=0 α=1、且完全燃烧：CO=0，O2=0 烟气分析
锅炉常用燃料的β值和 RO2max 值见表4-1。为保持炉内良好的燃烧工况,运行中应监测并维持炉内一定的 RO2，使其尽量靠近 RO2max RO2只决定于燃料的元素组成成分，也是一个表征燃料特性的特征值。完全燃烧方程式： α＞l、且完全燃烧： CO=0 α=1、且完全燃烧：CO=0，O2=0

运行中过量空气系数的确定过量空气系数不完全燃烧过量空气系数完全燃烧且不计β 烟气分析推导过程推导过程
RO2、可由烟气分析仪；O2采用磁性氧量计或氧化锆氧量计测定。（板书推导方程）过量空气系数不完全燃烧推导过程过量空气系数完全燃烧且不计β 推导过程

燃料的燃烧计算不完全燃烧时的过量空气系数不完全燃烧时烟气中的CO和CO2,O2的体积板书推倒。

燃料的燃烧计算完全燃烧时的过量空气系数不完全燃烧时烟气中的CO和CO2,O2的体积板书推倒。

燃料的燃烧计算燃烧方程式的推导不完全燃烧时烟气中的CO和CO2,O2的体积板书推倒。

空气的焓值空气和烟气的焓定压条件下，1kg燃料燃烧所需的空气或生成的烟气在从0（℃）加热到（℃）时所需要的热量，单位为kJ/kg。
理论空气焓实际空气焓

烟气的焓值理论烟气焓实际烟气焓飞灰焓空气和烟气的焓
为1Nm3空气、烟气各成分和1kg灰在温度为 ℃时的焓值，见表3-1；为烟气携带飞灰的质量份额。对固态排渣煤粉炉，取理论烟气焓实际烟气焓飞灰焓

焓温表烟气的焓值取决于燃料种类、过量空气系数及烟气温度
空气和烟气的焓焓温表烟气的焓值取决于燃料种类、过量空气系数及烟气温度焓温表对给定的燃料和各受热面前、后的过量空气系数，计算出该受热面对应烟气温度范围内的烟气焓，制成的烟气焓温表。由（、α）查焓温表可很快确定烟气温度；由（、α）查表可很快确定烟气焓

锅炉热平衡方程式锅炉热平衡 qi = Qi / Qr ×100% 式中输入热量 Q1 有效利用热 Q2 排烟热损失
式中输入热量 Q1 有效利用热 Q2 排烟热损失 Q3 气体未完全燃烧热损失 Q4 固体未完全燃烧热损失 Q5 散热损失 Q6 其他热损失

锅炉输入热量 Qr 式中 —燃料的物理显热； —外来热源加热空气时带入的热量； —雾化燃油所用蒸汽带入的热量
锅炉热平衡锅炉输入热量 Qr 式中 —燃料的物理显热； —外来热源加热空气时带入的热量； —雾化燃油所用蒸汽带入的热量对于燃煤锅炉，若燃料和空气没有利用外界热量进行预热，且燃煤水分满足则

固体未完全燃烧热损失q4 燃煤锅炉主要热损之一，一般仅次于排烟损失。 Vdaf小；（Mar、Aar ）大，q4 大； R90大， q4 大；
锅炉热平衡固体未完全燃烧热损失q4 取决于燃料种类、燃烧方式、炉膛型式与结构、燃烧器设计与布置、锅炉运行工况等。无烟煤：4-6%；贫煤：2-3%；烟煤:1-2%；褐煤：0.5-1% 燃煤锅炉主要热损之一，一般仅次于排烟损失。 Vdaf小；（Mar、Aar ）大，q4 大； R90大， q4 大；过大或过小，q4 大煤粉在炉膛停留时间τ过小， q4 大设计时：q4根据煤种不同按推荐数据选取。

固体未完全燃烧热损失q4 运行试验时灰平衡：锅炉燃料中的总灰量等于排出锅炉各种灰渣的总和。煤粉炉灰平衡方程为：锅炉热平衡
上式中， afh 、 alz、 acjh分别为飞灰、炉渣和沉降灰中的灰量占入炉燃料总灰分的质量份额。固体未完全燃烧热损失q4 运行试验时灰平衡：锅炉燃料中的总灰量等于排出锅炉各种灰渣的总和。煤粉炉灰平衡方程为：

气体未完全燃烧热损失q3 设计时 q3根据燃料种类和燃烧方式选取：煤粉炉 q3=0 最佳过量空气系数
锅炉热平衡气体未完全燃烧热损失q3 影响因素：燃料的挥发分、炉膛过量空气系数、燃烧器结构和布置、炉内停留时间和炉内空气动力工况等。设计时 q3根据燃料种类和燃烧方式选取：煤粉炉 q3=0 最佳过量空气系数使q2+ q3 + q4之和最小的过量空气系数。

排烟热损失q2 锅炉热损失中最大的一项，大中型锅炉正常运行时的 q2 约为4～8%。影响因素主要是排烟温度和排烟容积。锅炉热平衡
式中 -- 排烟焓, 取决于与，kJ/kg -- 进入锅炉的冷空气焓, kJ/kg，冷空气温度按tlk=30℃计算。 -- 排烟处过量空气系数

排烟热损失q2 影响因素排烟温度由q2、受热面低温腐蚀及金属耗量综合确定，电站锅炉约在110～160℃之间。
锅炉热平衡排烟热损失q2 ，通常每升高15-20℃会使q2约增加1% 影响因素排烟温度由q2、受热面低温腐蚀及金属耗量综合确定，电站锅炉约在110～160℃之间。取决于及烟道漏风Δα，后者同时影响燃料性质（水分）受热面的积灰、结渣或结垢

散热损失q5 额定负荷下的散热损失是外部冷却损失，可根据锅炉尾部受热面的布置查图确定 q5 与锅炉运行负荷近似成反比变化锅炉热平衡
额定容量下锅炉的散热损失

灰渣物理热损失q6 —1kg渣在温度为θ时的焓，可查表3-1，kJ/kg。对固态排渣炉，灰渣温度取600℃。
锅炉热平衡灰渣物理热损失q6 —1kg渣在温度为θ时的焓，可查表3-1，kJ/kg。对固态排渣炉，灰渣温度取600℃。对固态排渣煤粉炉，当燃煤的折算灰分小于10%时，可忽略该项损失。

锅炉有效利用热 Q1 式中 Q 工质总吸热量， kJ/ s B 燃料消耗量， kg/s
锅炉热平衡锅炉有效利用热 Q1 Dgr、Dzr、DPw 、DPw 过热蒸汽量、再热蒸汽量、自用蒸汽量和排污量，kg/s 、、ig s 、izy 过热蒸汽焓、饱和蒸汽焓、给水焓和自用蒸汽焓，kJ/kg 、再热蒸汽出口和进口焓，kJ/kg 当排污量小于蒸发量的2%时，排污水的热耗可忽略不计。式中 Q 工质总吸热量， kJ/ s B 燃料消耗量， kg/s 空气在空气预热器中吸收的热量又返回炉膛，属锅炉内部热量循环，锅炉热平衡中不予考虑。

锅炉热平衡热效率ηgl与燃料消耗量 B 热效率正平衡反平衡燃料消耗量计算燃料消耗量

锅炉机组的热平衡试验目的确定锅炉机组热效率；确定锅炉机组各项热损失的大小；
锅炉热平衡锅炉机组的热平衡试验目的确定锅炉机组热效率；确定锅炉机组各项热损失的大小；确定过量空气系数、排烟温度、过热蒸汽温度等参数与锅炉负荷的关系。方法（1）正平衡法；（2）反平衡法

锅炉机组净效率考虑了锅炉机组自身需用的热耗和电耗后的效率式中 ∑Qfy—锅炉机组自身所需的热量，kJ/kg；
锅炉热平衡锅炉机组净效率考虑了锅炉机组自身需用的热耗和电耗后的效率式中 ∑Qfy—锅炉机组自身所需的热量，kJ/kg； P—锅炉机组自身电耗，kW； b—电厂发电标准煤耗，kg/(kw·h)。

作业 4. 某锅炉燃用煤种的收到基成分为： Car=59.6%；Har=2.0%； Sar=0.5%； Oar=0.8%；Nar=0.8%；Aar=26.3%； Mar=10.0%； Qar.net=22186kJ/kg 烟气中的飞灰份额afh=95% 计算：1）V0 2）及α=1.45时的Vy 3）α=1.45，θ=300℃时的Iy 5. 已知Vy=Vgy＋ ,试推导Vy= V0y＋1.0161(α－1) V0。 6. 如果碳是唯一可燃元素，燃料完全燃烧，测得α=1，问烟气分析的结果是什么（干烟气中各种成分的含量）？ 7. 某锅炉燃用无烟煤，计算得到完全燃烧所需理论空气量V0为5.81Nm3/kg，实测得到炉膛出口过剩氧量O2为4.846（%），如果炉膛的漏风系数为0.05，此时供给炉膛的实际空气量是多少？ l a D

第四章煤粉制备及系统煤粉特性磨煤机制粉系统

煤粉的一般特性较好的流动性：气力输送，也易泄漏污染环境自燃与爆炸性：
煤粉特性煤粉的一般特性形状不规则：d=1-300μm,大部分为20-60μm，堆积密度 t／m3. 自燃：煤粉离析、沉积，与空气缓慢氧化，长时间后达到着火温度。较好的流动性：气力输送，也易泄漏污染环境自燃与爆炸性：影响爆炸的因素：煤粉性质（水分、挥发分、细度）、煤粉浓度、风粉混合温度堆积特性：自然压紧的煤粉表观堆积密度 700 kg/m3

煤粉特性煤粉的一般特性

煤粉的一般特性水分的影响：对煤粉流动性与爆炸性有较大的影响，运行中应严格控制磨煤机的出口工质温度、出口煤粉细度和出口煤粉水分。
煤粉特性煤粉的一般特性水分的影响：对煤粉流动性与爆炸性有较大的影响，运行中应严格控制磨煤机的出口工质温度、出口煤粉细度和出口煤粉水分。磨煤机出口煤粉水分烟煤： Mad 无烟煤： ≤Mad 褐煤： 8+Mad

煤粉特性

煤粉细度 Rx a—筛子上余质量；b—过筛质量； Rx 越小，则煤粉越细。电厂常用R90和R200表示煤粉细度。煤粉特性
用具有标准筛孔尺寸的筛子进行筛分测定。如筛孔边长为xμm，煤粉过筛后，漏下去的煤粉质量为b，留在筛子上的煤粉质量为a，则煤粉细度可用筛子上的剩余率表示，即 a—筛子上余质量；b—过筛质量； Rx 越小，则煤粉越细。电厂常用R90和R200表示煤粉细度。

煤粉经济细度使锅炉机械不完全燃烧热损失、磨煤电耗和金属磨损的总和最小的煤粉细度。煤粉特性
煤粉经济细度的确定：通过锅炉燃烧试验确定，即在不同煤粉细度下，测量锅炉的热效率、磨煤电耗及金属磨损量，寻找最经济工况时的煤粉细度。使锅炉机械不完全燃烧热损失、磨煤电耗和金属磨损的总和最小的煤粉细度。

煤粉均匀性指数n 煤粉颗粒组成特性：煤粉特性 R200< R90， n为正值；
b：煤粉细度的系数煤粉均匀性指数n 煤粉颗粒组成特性： R200< R90， n为正值； R90一定时，n值越大，则R200越小，煤粉中过粗的煤粉较少； R200一定时，n值越大，则R90越大，煤粉中过细的煤粉较少。 n值越大，煤粉中过粗和过细的煤粉均较少，即煤粉粒度分布较均匀。 n取决于磨煤机和粗粉分离器的型式，一般取n = 0.8～1.2。

煤的可磨性系数煤的可磨性系数表示煤磨成一定细度的煤粉的难易程度。哈氏可磨性指数哈德格罗夫（Hardgrove）法煤粉特性
式中，D74-通过孔径为74μm的筛子的煤粉量。

煤的磨损指数煤的磨损指数表示该煤种对磨煤机的研磨部件磨损的强烈程度。电力行业标准DL465-92《煤的冲刷磨损指数试验方法》：
煤粉特性 δ－纯铁试片在煤样由初始状态破碎到R90＝25％时的磨损量，mg； τ－所需时间，min； A－标准煤的磨损率，10mg/min。煤的可磨性系数和磨损指数主要用于发电厂选择磨煤机和制粉系统的型式。煤的磨损指数煤的磨损指数表示该煤种对磨煤机的研磨部件磨损的强烈程度。电力行业标准DL465-92《煤的冲刷磨损指数试验方法》：冲刷式磨损试验：根据冲刷磨损指数Ke大小可划分为轻微、不强、较强、很强和极强。

磨煤机的分类低速磨煤机：15－25r/min，单进单出与双进双出钢球磨
中速磨煤机：50－300r/min，MPS、RP（或HP）与MBF中速磨煤机高速磨煤机：750－1500r/min，风扇式磨煤机低速磨煤机：15－25r/min，单进单出与双进双出钢球磨中速磨煤机：50－300r/min，MPS、RP（或HP）与MBF中速磨煤机高速磨煤机：750－1500r/min，风扇式磨煤机

磨煤机单进单出钢球磨(低速磨) 低速磨煤机：15－25r/min，单进单出与双进双出钢球磨中速磨煤机：50－300r/min，MPS、RP（或HP）与MBF中速磨煤机高速磨煤机：750－1500r/min，风扇式磨煤机单进单出钢球磨的圆筒通过齿轮由电动机带动低速转动，燃料和干燥剂（热空气）从一端进入圆筒，在圆筒内煤被干燥、打碎并研磨成粉，随后被干燥剂从另一端带出。

磨煤机双进双出钢球磨(低速磨) 带热风空心管：两端的空心轴既是热风和原煤的进口，又是煤粉气流混合物的出口。从而形成两个相互对称又彼此独立的磨煤回路。圆筒两端的空心轴内有一空心圆管，圆管外装有螺旋输送装置。两个回路同时使用时磨煤机出力最大；也可以单独使用一个，这时可使磨煤出力降至50％以下

双进双出钢球磨

磨煤机双进双出钢球磨(低速磨) 不带热风空心管：圆筒两端各装有一个中间隔开的进出口料斗，一个进原煤和热风，一个送出气粉混合物。

钢球磨筒体最佳转速 nzj n 影响磨煤出力和电耗 n 过小，筒内钢球与煤靠与筒壁的摩擦力带上去，形成一个斜面，然后沿斜面滑落
磨煤机钢球磨筒体最佳转速 nzj n 影响磨煤出力和电耗 n 过小，筒内钢球与煤靠与筒壁的摩擦力带上去，形成一个斜面，然后沿斜面滑落 n 过大，离心力很大，球与煤随筒壁一同旋转，产生这种状态的最低转速称为临界转速nlj 没有撞击作用，磨煤效果差。

钢球磨筒体最佳转速 nzj n 处于上述两者之间，钢球被带到一定高度，沿抛物线落下，钢球对筒底的煤发生强烈撞击作用，辅以研磨
磨煤机钢球磨筒体最佳转速 nzj n 处于上述两者之间，钢球被带到一定高度，沿抛物线落下，钢球对筒底的煤发生强烈撞击作用，辅以研磨磨煤作用最大时的转速称为最佳工作转速nzj ：前苏联（波浪形护甲）nzj =（）nlj 引进的欧美磨煤机 nzj =（）nlj

钢球磨最佳通风量 Vtf 直接影响燃料沿筒体长度的分布和磨煤出力
磨煤机钢球磨最佳通风量 Vtf 直接影响燃料沿筒体长度的分布和磨煤出力 Vtf 过小筒内风速过小，出口端钢球能量没有被充分利用，只能带出少量的细煤粉，磨煤出力下降，单位磨煤电耗大 Vtf 过大筒内风速过大，磨煤机出口煤粉过粗，粗粉分离器回粉量增大，通风电耗增大最佳通风量磨煤和通风电耗之和最小时的通风量

钢球充满系数ψ：钢球容积占筒体容积的百分数（磨煤电耗最小的）最佳充满系数：
磨煤机影响钢球磨工作的其他因素钢球充满系数ψ：钢球容积占筒体容积的百分数（磨煤电耗最小的）最佳充满系数：钢球直径：太小，下落撞击作用力太小，没有粉碎作用；太大，数量少，砸击点和碾磨表面都减少。当钢球直径在一定范围内时，磨煤出力与钢球直径的平方根成反比，金属磨损量与直径一次方成反比。一般将不同直径的钢球按比例搭配使用。筒内存煤量：过少，磨损和噪声增大，磨煤电耗增加；过多，钢球粉碎效率下降，甚至导致堵塞。通常煤充满钢球间隙时，磨损最小，效率最高。筒内存煤量不随负荷发生变化。护甲：护甲的形状对钢球的提升高度有较大的影响。随着护甲的磨损，磨煤出力会逐渐下降，磨煤电耗也逐渐增加。阶梯式波浪式齿式

单进单出钢球磨的优缺点优点煤种适应性强; 单机容量大; 对杂质不敏感, 可靠性高。缺点单台金属消耗量大,电耗相对较大;
磨煤机单进单出钢球磨的优缺点双进双出钢球磨煤机保持了钢球磨煤种适应性广等所有优点，同时大大缩小了体积，降低了磨煤机的能耗，增强了适应锅炉负荷变化的能力其出力不是靠调整给煤机来控制，而是靠调整一次风量控制。加大一次风阀门的开度，风量及带出的煤粉流量同时增加，因此，在任何负荷下，煤粉浓度变化不大。优点煤种适应性强; 单机容量大; 对杂质不敏感, 可靠性高。缺点单台金属消耗量大,电耗相对较大; 噪音大，煤粉均匀性差适用于带基本负荷，运行中保持最佳通风量，通过调整进口热风温度来满足煤粉的干燥出力，常用于中储式制粉系统。

磨煤机双进双出钢球磨的特点其出力不是靠调整给煤机来控制，而是靠调整一次风量控制。加大一次风阀门的开度，风量及带出的煤粉流量同时增加，因此，在任何负荷下，煤粉浓度变化不大。双进双出钢球磨煤机保持了钢球磨煤种适应性广等所有优点，同时大大缩小了体积，降低了磨煤机的能耗，增强了适应锅炉负荷变化的能力其出力不是靠调整给煤机来控制，而是靠调整一次风量控制。加大一次风阀门的开度，风量及带出的煤粉流量同时增加，因此，在任何负荷下，煤粉浓度变化不大。低负荷时，通过增加旁通风量，保持最佳风速，防止煤粉沉积，同时可以保持风粉比不变，出力稳定；负荷变化时，既可全磨运行，也可半磨运行。

磨煤机双进双出钢球磨的优点双进双出钢球磨煤机保持了钢球磨煤种适应性广等所有优点，同时大大缩小了体积，降低了磨煤机的能耗，增强了适应锅炉负荷变化的能力其出力不是靠调整给煤机来控制，而是靠调整一次风量控制。加大一次风阀门的开度，风量及带出的煤粉流量同时增加，因此，在任何负荷下，煤粉浓度变化不大。维护费用低,维护简便；占地小、电耗低、噪音小；锅炉负荷变化时响应速度快；10s内20%/min。储粉量大，运行灵活性好保持了钢球磨煤种适应性强等所有优点，同时大大缩小了体积，降低了磨煤机的能耗，增强了适应锅炉负荷变化的能力（响应快，10s内20%/min ；储粉量大，运行灵活）。

工作50000小时后的研磨区护瓦

进/出室内螺杆螺叶的更换

中速磨中速磨主要有：MPS型、 MPF型和RP（HP）碗型。结构分三部分：下部的基座和减速器、中部的磨煤机本体和上部的分离器。
中速磨 MPS型磨煤机：具有圆弧形凹槽滚道的磨盘，轮胎形辊胎，磨辊尺寸大，水平具有一定的摆动量，旋转。 MPF型磨煤机：与MPS基本相似，主要区别是磨煤机主体中无磨辊上面的压力托架、弹簧和加载弹簧架，减少了磨煤机中的受磨损的部件。每个磨辊配有单独的加压载荷装置。 RP（HP）型碗式磨煤机：浅碗形磨盘；三个独立的磨辊120度均布。二者区别：RP型传动装置是蜗轮蜗杆，磨辊长度大，直径小 HP型传动装置是伞形齿轮（传动力矩大），磨辊长度小，直径大，磨煤出力较大。中速磨的优缺点缺点：对杂质敏感；结构复杂；不能磨制磨损指数高的煤种；要求水分低(外在水分≤15%)。优点：启动迅速，调节灵活；磨煤电耗低；结构紧凑；金属磨损量小。中速磨主要有：MPS型、 MPF型和RP（HP）碗型。结构分三部分：下部的基座和减速器、中部的磨煤机本体和上部的分离器。

中速磨磨煤机工作过程：原煤经落煤管进入两组相对运动的碾磨件之间，在压紧力的作用下被挤压、研磨成粉，被甩至四周风环处。
中速磨工作过程：原煤经落煤管进入两组相对运动的碾磨件之间，在压紧力的作用下被挤压、研磨成粉，被甩至四周风环处。 RP型碗式磨煤机：浅碗形磨盘；三个独立的锥形磨辊120度均布。图5-4 MPS型磨煤机：具有圆弧形凹槽滚道的磨盘，磨辊尺寸大，水平具有一定自由度，可摆动，旋转. 中速磨的优缺点缺点：对杂质敏感；结构复杂；不能磨制磨损指数高的煤种；要求水分低(外在水分≤15%)。优点：启动迅速，调节灵活；磨煤电耗低；结构紧凑；金属磨损量小。热风经风环进入磨煤机，对煤粉进行干燥并将煤粉带入粗粉分离器进行分离，不合格的煤粉返回磨煤机重磨，细粉则送出磨外石子煤经风环的孔落入风室，由刮板刮入石子煤储箱。

中速磨共同点：圆弧形凹槽滚道的磨盘，磨辊120度均布，水平具有一定的摆动量
磨煤机中速磨 MPS型磨煤机 MPF型磨煤机 MPS型磨煤机：具有圆弧形凹槽滚道的磨盘，轮胎形辊胎，磨辊尺寸大，水平具有一定的摆动量，旋转。 MPF型磨煤机：与MPS基本相似，主要区别是磨煤机主体中无磨辊上面的压力托架、弹簧和加载弹簧架，减少了磨煤机中的受磨损的部件。每个磨辊配有单独的加压载荷装置。 RP（HP）型碗式磨煤机：浅碗形磨盘；三个独立的磨辊120度均布。二者区别：RP型传动装置是蜗轮蜗杆，磨辊长度大，直径小 HP型传动装置是伞形齿轮（传动力矩大），磨辊长度小，直径大，磨煤出力较大。中速磨的优缺点缺点：对杂质敏感；结构复杂；不能磨制磨损指数高的煤种；要求水分低(外在水分≤15%)。优点：启动迅速，调节灵活；磨煤电耗低；结构紧凑；金属磨损量小。共同点：圆弧形凹槽滚道的磨盘，磨辊120度均布，水平具有一定的摆动量区别：MPF型无磨辊上面的压力托架、弹簧和加载弹簧架，每个磨辊配有单独的加压载荷装置

中速磨 RP(HP)共同点：浅碗形磨盘；三个独立的磨辊120度均布
磨煤机中速磨 RP（HP）型碗式磨煤机：浅碗形磨盘；三个独立的磨辊120度均布。二者区别：RP型传动装置是蜗轮蜗杆，磨辊长度大，直径小 HP型传动装置是伞形齿轮（传动力矩大），磨辊长度小，直径大，磨煤出力较大。中速磨的优缺点缺点：对杂质敏感；结构复杂；不能磨制磨损指数高的煤种；要求水分低(外在水分≤15%)。优点：启动迅速，调节灵活；磨煤电耗低；结构紧凑；金属磨损量小。 RP(HP)共同点：浅碗形磨盘；三个独立的磨辊120度均布区别：传动装置和磨辊。HP型磨煤机采用伞形齿轮，传动力矩大；磨辊长度小，直径大，磨煤出力较大

中速磨优点：启动迅速，调节灵活；磨煤电耗低；结构紧凑；金属磨损量小。
磨煤机中速磨 RP（HP）型碗式磨煤机：浅碗形磨盘；三个独立的磨辊120度均布。二者区别：RP型传动装置是蜗轮蜗杆，磨辊长度大，直径小 HP型传动装置是伞形齿轮（传动力矩大），磨辊长度小，直径大，磨煤出力较大。中速磨的优缺点缺点：对杂质敏感；结构复杂；不能磨制磨损指数高的煤种；要求水分低(外在水分≤15%)。优点：启动迅速，调节灵活；磨煤电耗低；结构紧凑；金属磨损量小。优点：启动迅速，调节灵活；磨煤电耗低；结构紧凑；金属磨损量小。缺点：对杂质敏感；结构复杂；不能磨制磨损指数高的煤种；要求水分低(外在水分≤15%)。

磨煤机高速磨(风扇磨) 高速磨由叶轮、带护甲的蜗壳和粗粉分离器组成，装有冲击板的叶轮由电动机带动高速旋转。原煤和干燥剂一起被吸入磨煤机内，煤被转动的冲击板打碎，甩到护甲上再次被撞击成煤粉，在风机压头的作用下由干燥剂携带经粗粉分离器带出。

磨煤机高速磨(风扇磨) 高速磨结构简单，金属耗量小，负荷适应能力强，特别适宜磨水分高的煤种；但部件磨损大，不宜磨制较硬的煤种。大多用于燃用褐煤的锅炉。

中速磨直吹式正压热一次风系统直吹式制粉系统有正压和负压系统；正压系统又有热一次风和冷一次风系统
负压系统：排粉风机装在磨煤机出口，整个系统在负压下运行；漏风大，煤粉不会向外泄漏，对环境污染小；排粉风机磨损严重，效率低，电耗大，系统可靠性差。目前已很少应用。正压系统：一次风机布置在磨煤机之前，系统处于正压状态下工作无漏风；叶片磨损小煤粉易外泄，系统需设专门的密封风机 4-磨煤机；11-热一次风机；19-密封风机

中速磨直吹式正压热一次风系统热一次风系统：配置二分仓回转式空预器。一次风机布置在空预器与磨煤机之间，输送的是热空气
制粉系统中速磨直吹式正压热一次风系统负压系统：排粉风机装在磨煤机出口，整个系统在负压下运行；漏风大，煤粉不会向外泄漏，对环境污染小；排粉风机磨损严重，效率低，电耗大，系统可靠性差。目前已很少应用。热一次风系统：配置二分仓回转式空预器。一次风机布置在空预器与磨煤机之间，输送的是热空气空气温度高，比容大，风机体积大，电耗高，易发生高温侵蚀，运行效率及可靠性低 4-磨煤机；11-热一次风机；19-密封风机

制粉系统中速磨直吹式正压冷一次风系统冷一次风系统：配置三分仓回转式空预器。一、二次风各自由单独风机输送，风机处于空预器之前，输送干净的冷空气空气温度低，比容小，风机体积小，电耗低，效率高；高压头冷一次风机可兼作密封风机，简化系统；热风温度不受一次风机的限制，可满足磨制较高水分煤种的要求。 4-磨煤机；10Ⅰ-一次风机；10Ⅱ-二次风机

双进双出磨煤机直吹式制粉系统整体布置制粉系统
分离器和磨煤机组成一体的系统称为双进双出磨煤机整体布置系统，分开布置的系统称为双进双出磨煤机分体布置系统。双进双出磨煤机正压直吹式制粉系统比中速磨正压直吹式制粉系统：煤种适应性强，可磨制挥发分低的无烟煤；系统备用容量小，锅炉负荷变化时延迟时间短，负荷调节范围相对较大，风煤比低，着火所需要的热量少，适用于低挥发分煤。整体布置

制粉系统双进双出磨煤机直吹式制粉系统分体布置

制粉系统高速磨直吹式系统适用于水分较高的褐煤，采用热风掺炉烟作为干燥剂二介质：热风+高温炉烟三介质：热风+高、低温炉烟

钢球磨中储式热风送粉系统钢球磨中储式制粉系统有热风送粉和乏气送粉两种
1-原煤仓；4-给煤机；7-钢球磨；8-粗粉分离器；9-排粉机；10-一次风箱；12-燃烧器；13-二次风箱；14-空预器；15-送风机；17-细粉分离器；21-煤粉仓；22-给粉机；23-混合器；24-乏气风箱；25-三次风喷口；28-一次风机； 31-再循环管空气经送风机→空预器→一次风机→一次风箱→混合器（热气与煤粉）→一次风喷口乏气经细粉分离器→排粉机→乏气风箱→三次风喷口适用无烟煤、贫煤及劣质煤

钢球磨中储式乏气送粉系统乏气经细粉分离器→排粉机→一次风箱→混合器（乏气与煤粉）→ 一次风喷口适用于烟煤等挥发分含量高的煤种制粉系统
1-原煤仓；4-给煤机；6-下行干燥管；7-钢球磨；8-粗粉分离器；9-排粉机；10-一次风箱；12-燃烧器；14-空预器；15-送风机；17-细粉分离器；21-煤粉仓；22-给粉机；23-混合器；31-再循环管乏气经细粉分离器→排粉机→一次风箱→混合器（乏气与煤粉）→ 一次风喷口适用于烟煤等挥发分含量高的煤种

钢球磨中储式系统再循环管制粉系统再循环管将部分磨煤乏气从排粉风机后返回到磨煤机，然后再回到排粉风机进行循环
再循环管将部分磨煤乏气从排粉风机后返回到磨煤机，然后再回到排粉风机进行循环再循环风温度低，既可以调节磨煤机入口干燥剂的温度，又能增加磨煤的通风量，并能兼顾燃烧所需一次风的要求，从而协调磨煤、干燥和燃烧三方面所需的风量燃用挥发分高而水分不大的烟煤要求磨煤通风量大，但干燥风量小或干燥剂温度低，出现磨煤、干燥和燃烧所需风量的矛盾运用再循环风，既可降低磨煤机入口干燥剂的温度，增加磨煤通风量，又能兼顾燃烧所需一次风的需要

制粉系统两种制粉系统的比较锅炉负荷变动时中储式系统调节给粉机转数改变煤粉量，既方便又灵敏；直吹式系统一般从改变给煤量开始，经过整个系统才能改变煤粉量，惰性较大直吹式系统系统简单、设备部件少，管路短、阻力小，初投资和系统的建筑尺寸小，输粉电耗较小；但磨煤机的工作直接影响锅炉的运行，锅炉机组的可靠性相对低些中储式系统设有煤粉仓，磨煤机可一直维持在经济工况下运行，磨煤机的工作对锅炉影响较小，系统的可靠性高；但系统复杂、设备部件多，初投资及运行费用高

复习思考题何谓煤粉细度？试述钢球磨中储式制粉系统工质流程。试析影响钢球磨运行的因素。直吹式制粉系统与中间仓储式制粉系统相比的优缺点？煤粉经济细度的意义。

第六章燃烧设备和煤粉燃烧新技术煤粉燃烧器低负荷稳燃及低NOx煤粉燃烧技术燃烧器的作用低负荷稳燃技术直流燃烧器
旋流燃烧器低负荷稳燃及低NOx煤粉燃烧技术低负荷稳燃技术低NOx煤粉燃烧技术 W型火焰燃烧技术 W型火焰炉膛结构 W型火焰燃烧技术的特点煤粉炉炉膛炉膛的要求评价炉膛结构的参数

燃烧器的作用燃烧器的作用是将燃料与燃烧所需空气按一定的比例、速度和混合方式经喷口送入炉膛其主要作用为：向锅炉炉膛内输送燃料和空气；
煤粉燃烧器燃烧器的作用燃烧器的作用是将燃料与燃烧所需空气按一定的比例、速度和混合方式经喷口送入炉膛其主要作用为：向锅炉炉膛内输送燃料和空气；组织燃料和空气及时、充分地混合；保证燃料进入炉膛后尽快、稳定地着火，迅速、完全地燃尽。

通过燃烧器的空气一次风携带煤粉送入燃烧器的空气。主要作用是输送煤粉和满足燃烧初期对氧气的需要
煤粉燃烧器通过燃烧器的空气进入煤粉炉燃烧器的空气不是一次集中送进的，按对着火、燃烧有利而合理组织、分批送入，按作用不同，可分为三种一次风携带煤粉送入燃烧器的空气。主要作用是输送煤粉和满足燃烧初期对氧气的需要二次风待煤粉气流着火后再送入的空气。二次风补充煤粉继续燃烧所需要的空气，并起气流的扰动和混合的作用三次风对中间储仓式热风送粉系统，为充分利用细粉分离器排出的含有10%～15%细粉的乏气，由单独的喷口送入炉膛燃烧，这股乏气称为三次风

直流燃烧器直流燃烧器直流燃烧器的一、二、三次风分别由垂直布置的一组圆形或矩形的喷口以直流湍流自由射流的形式喷入炉膛，根据燃煤特性不同，一、二次风喷口的排列方式可分为均等配风和分级配风。直流射流的主要特点：沿流动方向的速度衰减比较慢具有比较稳定的射流核心区一次风和二次风的后期混合比较强

均等配风直流燃烧器均等配风燃烧器一、二次风喷口相间布置，即在二个一次风喷口之间均等布置一个或二个二次风喷口，各二次风喷口的风量分配较均匀
均等配风燃烧器一、二次风口间距较小（80-160mm），有利于一、二次风的较早混合，使一次风煤粉气流着火后能迅速获得足够的空气，达到完全燃烧均等配风适用于燃用高挥发分煤种，常称为烟煤、褐煤型配风方式

直流燃烧器分级配风直流燃烧器分级配风燃烧器一次风喷口相对集中布置，并靠近燃烧器的下部，二次风喷口则分层布置，一、二次风喷口间保持较大的距离( mm)，燃烧所需要的二次风分阶段送入燃烧的煤粉气流中，强化气流的后期混合，促使燃料燃烧与燃尽

分级配风直流燃烧器分级配风燃烧器一次风喷口高宽比大，卷吸量大；煤粉气流相对集中，火焰中心温度高，有利于低挥发分煤的着火、燃烧
分级配风适合于燃用低挥发分煤种或劣质烟煤，常称为无烟煤、贫煤型配风方式

直流燃烧器各层二次风的作用下二次风防止煤粉离析，避免未燃烧的煤粉直接落入灰斗；托住火焰不致过分下冲，避免冷灰斗结渣，风量较小
下二次风防止煤粉离析，避免未燃烧的煤粉直接落入灰斗；托住火焰不致过分下冲，避免冷灰斗结渣，风量较小中二次风是均等配风方式煤粉燃烧阶段所需氧气和湍流扰动的主要风源，风量较大上二次风提供适量的空气保证煤粉燃尽，是分级配风方式煤粉燃烧和燃尽的主要风源，风量较大

直流燃烧器直流燃烧器各层二次风的作用燃尽风喷口位于整组燃烧器的最上部（三次风喷口之上），送入剩余15%的空气，实现富氧燃烧，抑制燃烧区段温度，达到分级燃烧目的，有效减少炉内NOX生成量，有利于燃料的燃尽周界风位于一次风喷口的四周，周界风的风层薄；风量小；风速较高。可防止喷口烧坏，适应煤质的变化

直流燃烧器直流燃烧器各层二次风的作用夹心风位于一次风喷口的中间，风速高于一次风。补充火焰中心氧气；提高一次风射流刚性，防止偏斜，增强扰动；减小扩展角，减轻贴壁，防止结渣；变煤种、变负荷时燃烧调整的手段之一十字风燃烧褐煤，作用类似于夹心风

直流燃烧器四角布置切圆燃烧方式四角切圆燃烧方式直流燃烧器的布置
炉膛四角或接近四角布置，四个角燃烧器出口气流的轴线与炉膛中心的一个或两个假想圆相切，使气流在炉内强烈旋转。

直流燃烧器四角布置切圆燃烧方式切圆燃烧方式的特点
煤粉气流着火所需热量，除依靠本身外边界卷吸烟气和接受炉膛辐射热以外，主要是靠来自上游邻角正在剧烈燃烧的火焰的冲击和加热，着火条件好

直流燃烧器直流燃烧器四角布置切圆燃烧方式火焰在炉内充满度较好，燃烧后期气流扰动较强，有利于燃尽，煤种适应性强风粉管布置复杂

直流燃烧器直流燃烧器四角布置切圆燃烧方式

直流燃烧器切圆燃烧方式直流燃烧器的布置（a）正四角布置（b）正八角布置（c）大切角正四角布置正四角布置：中小容量煤粉炉常采用。燃烧器喷口的几何轴线和炉膛两侧墙的夹角接近相等，射流两侧的补气条件差异很小，气流向壁面的偏斜较小，因而煤粉火炬的充满程度较好，热负荷较均匀。

直流燃烧器切圆燃烧方式直流燃烧器的布置（a）正四角布置（b）正八角布置（c）大切角正四角布置大切角正四角布置：大容量锅炉常采用。除具有正四角布置的特点外，还可形成切角形水冷壁。既可增大燃烧器喷口两侧的空间，使两侧补气条件差异更小，射流不易偏斜；切角水冷壁形成燃烧器的水冷套，保护喷口不易被烧坏。

直流燃烧器（d）同向大小双切圆（e）正反双切圆（f）两角相切，两角对冲置当炉膛截面宽深比较大或炉膛四角有柱子，不能作正四角布置，只能布置在两侧墙靠角位置。燃烧器喷口几何轴线和两侧墙间的夹角差异很大，射流补气条件差异很大。采用同向大小双切圆方式，可改变气流偏斜，防止实际切圆的椭圆度过大；采用正反双切圆方式，两股气流反切，可减少实际切圆的椭圆度；采用两角相切，两角对冲方式，可减少气流相切时实际假想圆的直径，减低气流的旋转强度，防止气流的过分偏斜，但却使燃烧后期的混合扰动变差。

一次风煤粉气流的偏斜切圆燃烧方式实际气流并不能完全沿轴线方向前进，会出现一定的偏斜，严重时会导致燃烧器出口射流冲墙贴壁。造成炉膛水冷壁结渣
直流燃烧器一次风煤粉气流的偏斜切圆燃烧方式实际气流并不能完全沿轴线方向前进，会出现一定的偏斜，严重时会导致燃烧器出口射流冲墙贴壁。造成炉膛水冷壁结渣邻角气流的撞击（主要原因）撞击点愈接近喷口，射流偏斜就愈大；撞击动量愈大，气流偏斜就愈严重。

直流燃烧器一次风煤粉气流的偏斜射流两侧“补气”条件的影响燃烧器射流两侧卷吸烟气形成负压，向火侧受到上游邻角气流的撞击，补气充裕，压力较高；背火侧补气条件差，压力较低，射流两侧因此形成压差，迫使射流偏向压力低的一侧，甚至迫使气流贴墙，引起结渣。

直流燃烧器一次风煤粉气流的偏斜燃烧器的高宽比（hr/b）对射流弯曲变形影响较大高宽比愈大，射流形状愈宽而薄；其“刚性”就愈差，因而，射流愈容易弯曲变形。

直流燃烧器一次风煤粉气流的偏斜假想切圆直径dJX 较大的dJX可使邻角火炬的高温烟气更易达到下角射流的根部，扰动更强烈，有利于煤粉气流着火、燃尽；但dJX过大，射流偏斜增大，容易引起水冷壁结渣；炉膛出口较大的残余旋转会引起烟温和过热汽温偏差。

旋流射流的特点旋流燃烧器出口气流是一股绕燃烧器轴线旋转的旋转射流
一、二次风用不同管道与燃烧器连接，在燃烧器内一、二次风通道隔开。二次风射流均为旋转射流,一次风射流可以是旋转射流,也可以是直流射流。旋流燃烧器是一组圆形喷口。

旋流射流的特点旋流射流具有比直流射流大得多的扩展角，射流中心形成回流区，射流内、外同时卷吸炉内高温烟气，卷吸量大
旋流燃烧器旋流射流的特点旋流射流具有比直流射流大得多的扩展角，射流中心形成回流区，射流内、外同时卷吸炉内高温烟气，卷吸量大从燃烧器喷出的气流具有很高的切向速度和足够大的轴向速度，早期湍动混合强烈轴向速度衰减较快，射流射程较短，后期扰动较弱

旋流强度n 表征旋转射流旋转程度的特征参数，随着n的不同，旋流燃烧器形成三种不同的火焰形状

旋流强度n 飞边火焰 n 很大，射流外卷吸作用强烈，使外侧压力小于中心压力，整个射流向外全部张开，气流离开燃烧器后，贴墙运动，引起结渣。
旋流燃烧器旋流强度n 飞边火焰 n 很大，射流外卷吸作用强烈，使外侧压力小于中心压力，整个射流向外全部张开，气流离开燃烧器后，贴墙运动，引起结渣。开放式火焰 n 较大，射流内、外侧的压力差逐渐接近，射流中心形成较大回流区，延长到速度很低处才封闭，其着火稳定性主要依赖于炉内烟气温度

旋流燃烧器的类型旋流燃烧器根据旋流器的结构不同，旋流燃烧器分为蜗壳式、可动叶轮式、可动叶片式。双蜗壳式直流蜗壳式蜗壳叶片式
旋流燃烧器根据旋流器的结构不同，旋流燃烧器分为蜗壳式、可动叶轮式、可动叶片式。双蜗壳式直流蜗壳式蜗壳叶片式

旋流燃烧器双蜗壳式直流蜗壳式蜗壳叶片式可用于燃烧挥发分较高的烟煤和褐煤，以及贫煤，我国小型煤粉炉常采用；舌形挡板调节性能差，调节幅度不大，燃料适应范围小；一次风阻力大，不宜用于直吹式制粉系统；出口气流速度和煤粉浓度分布不均匀。直流蜗壳式和双蜗壳式燃烧器结构简单。缺点是：调节性能较差，流动阻力较大，旋流器出口，沿圆周气流速度分布不均，易引起煤粉浓度分布不均。我国小型煤粉炉常采用。

旋流燃烧器可动叶片双调风旋流燃烧器：一次风直流射流，一次风管内装有混合器，消除煤粉浓度不均；二次风通道分为内环形通道和外环形通道，内、外二次风分级配风。内二次风通过调节可动旋流叶片的角度，来改变其旋流强度，并由单独的风门控制风量；外二次风量由可动叶片控制。

旋流燃烧器的布置与供风方式旋流燃烧器通常前后墙布置不受炉膛截面宽、深比限制，布置方便，与磨煤机联接煤粉管道短旋流燃烧器的供风方式
大风箱供风分隔风箱供风

旋流燃烧器常用的旋流燃烧器

两面墙上燃烧器喷出的火炬在炉膛中央互相撞击后，火焰大部分向炉膛上方运动，炉内的火焰充满程度较好，扰动性也较强
旋流燃烧器的布置燃烧器前后墙或两侧墙布置两面墙上燃烧器喷出的火炬在炉膛中央互相撞击后，火焰大部分向炉膛上方运动，炉内的火焰充满程度较好，扰动性也较强若对冲的两个燃烧器负荷不相同，则炉内高温火焰将向一侧偏移，造成结渣旋流燃烧器炉顶布置只在采用W火焰燃烧技术的较矮的下炉膛中才应用

单只燃烧器的热功率大功率燃烧器带来的问题功率太大，易引起结渣；局部热负荷太高，使水循环恶化；切换或启停燃烧器对炉内火焰稳定性影响大
旋流燃烧器单只燃烧器的热功率大功率燃烧器带来的问题功率太大，易引起结渣；局部热负荷太高，使水循环恶化；切换或启停燃烧器对炉内火焰稳定性影响大切换或启停燃烧器对炉膛出口烟温影响较大一、二次风气流太厚，不利于风粉混合燃烧调节不太灵活。

旋流燃烧器单只燃烧器的热功率为了提高燃烧调节的灵活性和避免水冷壁及燃烧器喷口结渣，趋向于采用小功率燃烧器

燃烧煤粉对炉膛的要求炉膛是燃料燃烧和热交换（主要是辐射热交换）的场所有利于着火、稳燃，并使燃料燃烧完全；
煤粉炉炉膛锅炉的燃烧设备主要为炉膛（燃烧室），燃烧器和点火装置。燃烧煤粉对炉膛的要求炉膛是燃料燃烧和热交换（主要是辐射热交换）的场所有利于着火、稳燃，并使燃料燃烧完全； <ST-100℃,所有受热面不结渣; 水冷壁不发生传热恶化; 降低NOx生成量; 对煤质和负荷变化有较好的适应性。

炉膛结构着火稳定性参数炉膛截面热负荷表示单位时间、燃烧器区域炉膛单位横截面上，燃料燃烧释热的热量。
煤粉炉炉膛炉膛结构着火稳定性参数炉膛截面热负荷表示单位时间、燃烧器区域炉膛单位横截面上，燃料燃烧释热的热量。 BQar,net的大小取决于锅炉容量和参数，炉膛横截面积A的选取主要取决于燃料的结渣、着火特性以及布置足够的水冷壁所需要的炉膛周界。影响燃烧器区域温度水平的主要特性参数过大，水冷壁少，火焰温度高，有利于稳定着火，易引起结渣；过小，水冷壁多，火焰温度低，不利于稳定着火，减轻结渣，减少污染物生成。

炉膛结构着火稳定性参数燃烧器区域壁面热负荷表示单位时间、燃烧器区域单位炉壁面积上，燃料燃烧释热的热量。
煤粉炉炉膛炉膛结构着火稳定性参数燃烧器区域壁面热负荷表示单位时间、燃烧器区域单位炉壁面积上，燃料燃烧释热的热量。影响燃烧器区域温度水平的主要特性参数,有时也用来考虑燃烧器区域水冷壁内产生膜态沸腾的可能性 ζ：卫燃带面积修正系数式中 HR－燃烧器区域高度，一般取上层一次风喷口上方1.5m处和下层一次风喷口下方1m处的距离 qR愈大，说明火焰愈集中，燃烧器区域的温度水平就愈高，对燃料的稳定着火有利，但易造成燃烧器区域的壁面结渣

炉膛结构燃尽性参数炉膛容积热负荷qV 表示单位时间、单位炉膛容积内，燃料燃烧释热的热量。过大过小，Hf 过小，锅炉达不到出力;
煤粉炉炉膛炉膛结构燃尽性参数炉膛容积的大小主要取决于燃料在炉膛内的燃尽程度，控制炉膛出口烟温所需要的辐射受热面以及燃料的结渣特性。炉膛容积热负荷qV 表示单位时间、单位炉膛容积内，燃料燃烧释热的热量。过大过小，Hf 过小，锅炉达不到出力; 炉膛及炉膛出口烟气温度偏高，易结渣；偏高，q2 增大；

炉膛结构燃尽性参数过大煤粉气流在炉膛停留的时间τ过小，（q3、q4）增大，均使减小过小过大，偏低，着火困难，燃烧不稳定；造价高
煤粉炉炉膛炉膛结构燃尽性参数炉膛容积热负荷qv的大小应能保证燃料燃烧完全（燃料在炉膛内有足够的停留时间），并使烟气在炉膛内冷却到不使炉膛出口对流受热面结渣的程度（炉膛内布置足够的受热面）过大煤粉气流在炉膛停留的时间τ过小，（q3、q4）增大，均使减小过小过大，偏低，着火困难，燃烧不稳定；造价高

炉膛结构燃尽性参数燃料在炉内的停留时间关键是上排一次风喷口中心至炉膛出口（大屏下端）的距离。煤粉炉炉膛
炉膛容积的大小主要取决于燃料在炉膛内的燃尽程度，控制炉膛出口烟温所需要的辐射受热面以及燃料的结渣特性。燃料在炉内的停留时间关键是上排一次风喷口中心至炉膛出口（大屏下端）的距离。

锅炉容量增加，qA与qV值的变化趋势如下图所示
煤粉炉炉膛锅炉容量增加，qA与qV值的变化趋势如下图所示锅炉容量增加，qA值相应增加，但相对于单位蒸发量的炉膛横截面积有减小的趋势。

煤粉炉炉膛型式煤粉炉的炉膛炉膛及燃烧器布置方式 Π型炉切向燃烧半开式对冲（交错）燃烧前墙燃烧 W型炉 W燃烧炉膛型式
炉膛型式排渣方式固态液态燃烧器直流式旋流式

低负荷稳燃技术提高一次风中煤粉浓度减少一次风量，可减少着火热；提高挥发分浓度，提高火焰传播速度；
燃烧放热相对集中，使着火区保持高温状态。煤粉浓度过高，着火区严重缺氧，影响挥发分的充分燃烧，热量不能充分释放，从而影响颗粒温度的升高，延缓着火；或者挥发分燃烧缺氧，使火焰不能正常传播，引起着火不稳定。

低负荷稳燃技术低负荷稳燃技术最佳煤粉浓度：如右图，与煤种有关，挥发分大的烟煤低于挥发分小的贫煤。

低负荷稳燃技术提高煤粉气流的初温可减少着火热，并提高炉内温度水平，使着火提前。
直接办法是提高热风温度。如右图所示，热风温度升高，烟温升高很快，煤粉着火提前。

低负荷稳燃技术降低煤粉颗粒细度煤粉颗粒越细，单位质量的煤粉表面积越大，火焰传播速度越快，如右图所示
燃烧放热速度越快，煤粉颗粒越容易被加热，从而越容易稳定着火。

低负荷稳燃技术低负荷稳燃技术在难燃的煤中混入易燃燃料锅炉负荷很低或煤质很差时，投入助燃燃油或气体燃料，有时为节省燃油，混入挥发分较大的煤粉，提高着火的稳定性。

低NOx煤粉燃烧技术低NOx煤粉燃烧技术 NOx生成机理温度型（热力型）NOx：空气中的氮气在高温下（1500℃以上）氧化而生成，占NOx总量的10%-20%。燃料型NOx：燃料中含有的氮化合物（主要是挥发分中的氮化合物）在燃烧过程中热分解而又接着被氧化而生成，占NOx总量的80%-90%。快速型NOx：燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成HCN和N，再进一步与氧作用，以极快的反应速率生成。占NOx总量的5%左右。 HCN：氰化氢

低NOx煤粉燃烧技术影响NOx生成的主要因素温度燃烧过程中，温度越高，生成的NOx量越大
燃煤性质燃煤中的含N量越高，燃烧过程中转化为NOx也就越多

低NOx煤粉燃烧器 PM型浓淡燃烧器通过弯头将煤粉气流分为浓、淡两股气流，弯头内侧有调节装置，用来调节煤粉浓度的大小
这种降低NOx的方法是使浓煤粉气流在α＜＜1的条件下燃烧，煤粉在高浓度燃烧时，由于缺氧产生的燃料型NOx减少；而淡煤粉气流在α＞＞1的条件下燃烧，煤粉低浓度燃烧时，空气量多，燃烧温度降低，产生的温度型NOx减少。设置再循环烟气喷口（SGP喷口），推迟一、二次风以及浓、淡煤粉气流的混合，从而在浓煤粉气流喷口附近形成还原性气氛，并降低燃烧中心的温度，既可稳定燃烧，也抑制了NOx的生成。

低NOx煤粉燃烧器 A-PM燃烧器将PM型浓、淡燃烧器改为A-PM型浓、淡、浓燃烧器。
A-PM：Advanced-Pollution Minimum A-PM燃烧器将PM型浓、淡燃烧器改为A-PM型浓、淡、浓燃烧器。将单个喷嘴的火焰形成同轴对称火焰，使局部过于集中的浓煤粉气流分解为火焰中心是淡煤粉气流，外围是浓煤粉气流。这样，不仅降低了局部高热强度，而且在火焰中心区形成NOx的还原反应，大幅度降低了NOx的生成量，同时外围的浓煤粉气流区维持了火焰的稳定性。

低NOx煤粉燃烧器 WR燃烧器又称宽调节比燃烧器，是一种高浓度煤粉燃烧器。主要性能是在低负荷下不投油仍能稳定燃烧。
煤粉气流通过管道弯头时，受离心力的作用分成浓淡两股，喷嘴中间的水平肋片将其保持到离开喷口以后的一段距离，形成煤粉浓淡偏差燃烧

低NOx煤粉燃烧器煤粉喷嘴出口处的扩流锥，可在喷嘴出口形成一个稳定的回流区，将高温烟气不断回流到煤粉火炬的根部，以维持煤粉气流的稳定着火
一次风喷嘴设有周界风，可避免一次风喷口烧坏；由于周界风和一次风首先混合，还可调节一次风煤粉浓度，以适应煤种变化

低NOx煤粉燃烧器新型低NOx旋流式燃烧器
在燃烧器一次风管中设置调节杆，可沿轴向移动，控制火焰位置；一次风管出口装有环形稳焰器，可确保着火区的高温烟气回流，促使煤粉快速、稳定着火；

低NOx煤粉燃烧器新型低NOx旋流式燃烧器

炉内脱氮技术分级（空气）燃烧：将燃烧所需的空气分两阶段从燃烧器送入
低NOx煤粉燃烧技术炉内脱氮技术分级（空气）燃烧：将燃烧所需的空气分两阶段从燃烧器送入第一级送入理论空气量的80%左右，使燃料在缺氧、富燃条件下燃烧，燃烧速度和炉膛温度降低，抑制了NOx 的生成

炉内脱氮技术第二级以二次风形式送入剩余空气，使燃料在空气过剩区域燃尽，空气量虽多，但火焰温度较低，生成的NOx也较少

炉内脱氮技术分级（空气）燃烧的类型燃烧室中的分级燃烧主燃烧器上部设OFA空气喷口
低NOx煤粉燃烧技术炉内脱氮技术分级（空气）燃烧的类型燃烧室中的分级燃烧主燃烧器上部设OFA空气喷口主燃烧器送入约80%的空气量（  <1），燃烧器区处于富燃状态；OFA 喷口送入剩余空气（燃尽风）（  >1），使燃料燃尽燃烧室沿高度分成富燃区和燃尽区

炉内脱氮技术 MACT（ Maximum Achievable Control Technology ）与A-MACT炉内脱氮技术
低NOx煤粉燃烧技术炉内脱氮技术 MACT：Maximum Achievable Control Technology AA：附加空气。将AA供风进一步细分为两层，可促进未燃物与空气的均匀混合，提高燃烧效率，称为A-MACT燃烧技术。 MACT（ Maximum Achievable Control Technology ）与A-MACT炉内脱氮技术

炉内脱氮技术燃烧器分级燃烧二次风分成两部分送入
低NOx煤粉燃烧技术炉内脱氮技术燃烧器分级燃烧二次风分成两部分送入一部分二次风在煤粉着火后及时送入( <1），在火焰根部形成富燃区；剩余的二次风稍迟送入（  >1），形成了燃尽区，促进煤粉燃尽

炉内脱氮技术扩大还原燃烧技术：与新型低NOx燃烧器及IAP（分级风）相配合，形成另一种风格的燃烧技术
对于低挥发分煤，仅依靠燃烧器进行火焰内脱氮难以达到预期效果。该技术核心是在主燃烧区与燃尽区之间留有较大的空间，并注入IAP供风，形成HCN,NH3,HC等还原性气氛，促使NOx还原。

W型火焰炉膛结构 W形火焰炉膛由下部的拱型着火炉膛（燃烧室）和上部的辐射炉膛（燃尽室）组成。前者的深度比后者约大80～120%

W型火焰燃烧技术 W型火焰炉膛结构燃尽室前后墙向外扩展构成炉顶拱，并布置燃烧器，煤粉气流和二次风从炉顶拱向下喷射，在燃烧室下部与分级风相遇后，再1800 转弯向上流经燃尽室炉膛，形成W形火焰，

W型火焰燃烧技术的特点炉膛温度高煤粉喷嘴出口处于燃烧中心炉顶拱的辐射传热可提供部分着火热，同时可减少对燃尽室的放热
着火区水冷壁敷设卫燃带

W型火焰燃烧技术的特点较低的NOx生成量空气沿着火焰行程逐步加入，易实现分级配风，分段燃烧。可控制较低的过剩空气系数
炉膛内的火焰行程长，增加了煤粉在炉内的停留时间烟气中的飞灰含量少火焰在下部着火炉膛底部转弯180°向上流动时，可使烟气中部分飞灰分离出来

W型火焰燃烧技术的特点有利于组织良好的着火、燃烧过程可以采用直流燃烧器或轴向可动叶片旋流燃烧器，也可采用高浓度煤粉燃烧器
有良好的负荷调节性能负荷变化时，下部着火炉膛火焰中心温度变化不大适用于无烟煤等低挥发分煤的燃烧

W型火焰燃烧技术旋风分离式煤粉燃烧器 50％的空气和少量（约占10％～20％）煤粉组成的低浓度煤粉气流从旋风分离器上部的抽气管通过燃烧器乏气喷嘴送入炉膛（三次风） 50％的空气和80%以上的煤粉形成的高浓度煤粉气流从旋风分离器下部流出，然后垂直向下通过主燃烧器进入炉膛（一次风）

旋风分离式煤粉燃烧器主燃烧器两侧有高速二次风气流同时喷入调节乏气量是适应煤种变化的一种手段
W型火焰燃烧技术旋风分离式煤粉燃烧器主燃烧器两侧有高速二次风气流同时喷入调节乏气量是适应煤种变化的一种手段煤质变差，开大乏气调节挡板，抽出的乏气量增加，煤粉浓度随之增加，有利于煤粉气流的着火，燃烧

旋风分离式煤粉燃烧器调节分级风是适应负荷变化和煤种变化的一种手段
W型火焰燃烧技术旋风分离式煤粉燃烧器调节分级风是适应负荷变化和煤种变化的一种手段燃烧处于高负荷状态或燃料挥发分变大时，减少分级风，增大燃烧器风量；反之，应适当增大分级风，减少燃烧器二次风量。

复习思考题影响一次风煤粉射流偏斜的主要因素是什么？简述低负荷稳燃技术简述NOx的生成机理及影响因素 W型火焰燃烧技术的特点

第八章锅炉受热面烟侧运行问题水冷壁的结渣和高温腐蚀尾部受热面的积灰省煤器受热面的磨损空气预热器低温腐蚀

水冷壁管外烟气温度最高，易发生结渣、高温腐蚀及水动力异常
水冷壁的结渣和高温腐蚀水冷壁的结渣水冷壁管外烟气温度最高，易发生结渣、高温腐蚀及水动力异常结渣的产生液态的渣粒在凝固之前冲刷水冷壁或炉墙形成，结渣是自动加剧过程

受热面吸热减少，炉温升高，水冷壁高温腐蚀；燃烧工况恶化；燃料消耗量增加；炉膛出口烟温及排烟温度升高,过热蒸汽超温；降低锅炉出力和效率；
水冷壁的结渣和高温腐蚀水冷壁的结渣炉膛结渣，煤耗量增加，炉膛出口烟气温度升高，蒸汽温度升高且减温水量增大，锅炉排烟温度升高；炉膛出口结渣时，炉膛的负压值减小，严重时甚至会出现正压结渣的危害受热面吸热减少，炉温升高，水冷壁高温腐蚀；燃烧工况恶化；燃料消耗量增加；炉膛出口烟温及排烟温度升高,过热蒸汽超温；降低锅炉出力和效率；大块焦渣自行脱落时可能压灭炉膛火焰，导致熄火，并会砸坏冷灰斗水冷壁管，造成设备损坏；造成烟通的局部堵塞，增加烟道阻力和引风机的负荷，使厂用电增大

煤灰熔点温度ST低，灰粒向水冷壁运动过程中没有凝固，易形成结渣
水冷壁的结渣和高温腐蚀影响水冷壁结渣因素煤质特性煤灰熔点温度ST低，灰粒向水冷壁运动过程中没有凝固，易形成结渣高灰粘度的煤灰一旦在炉内形成结渣，会自动加剧炉内温度与空气动力场切圆直径偏大，火焰偏斜、贴壁或冲墙形成炉内局部结渣

qR较大，燃烧器区域释放的热量大，炉温高，易引起炉内结渣
水冷壁的结渣和高温腐蚀影响水冷壁结渣因素燃烧器区域壁面热负荷qR qR较大，燃烧器区域释放的热量大，炉温高，易引起炉内结渣卫燃带敷设卫燃带的炉膛炉温较高，易在粗糙卫燃带壁面上形成结渣

选择适当的炉膛热强度及切圆直径；避免炉内温度过高组织良好的空气动力场，避免火焰偏斜、贴壁冲墙；炉内局部温度过高
水冷壁的结渣和高温腐蚀水冷壁结渣的防治选择适当的炉膛热强度及切圆直径；避免炉内温度过高组织良好的空气动力场，避免火焰偏斜、贴壁冲墙；炉内局部温度过高保持适当的过剩空气量，过剩空气量大，炉膛出口气温升高；过剩空气量太小，燃烧不完全，造成还原性气氛使灰熔点温度降低，促进炉内结渣避免锅炉超负荷运行

水冷壁的结渣和高温腐蚀水冷壁结渣的防治采用适当的煤粉细度，提高煤粉的均匀度加强运行监视，及时吹灰、清渣

灰渣层中的碱金属硫酸盐与SO3共同作用产生腐蚀，其对水冷壁管的腐蚀过程如右图所示，共分为五步
水冷壁的结渣和高温腐蚀水冷壁的高温腐蚀硫酸盐型腐蚀（2种途径）灰渣层中的碱金属硫酸盐与SO3共同作用产生腐蚀，其对水冷壁管的腐蚀过程如右图所示，共分为五步 1、薄氧化层(Fe2O3)和极细灰粒沾污层。

2、冷凝在管壁上的碱金属氧化物与周围烟气中的SO3气体发生反应生成硫酸盐：
水冷壁的结渣和高温腐蚀水冷壁的高温腐蚀 2、冷凝在管壁上的碱金属氧化物与周围烟气中的SO3气体发生反应生成硫酸盐： 3、硫酸盐层增厚，热阻加大．表面温度升高，灰渣熔化，粘结飞灰形成疏松的渣层。硫酸盐熔化时会放出SO3 ，向内向外扩散。

4、硫酸盐释放的SO3及烟气中SO3会穿过疏松的渣层向内扩散，发生如下反应：
水冷壁的结渣和高温腐蚀水冷壁的高温腐蚀 4、硫酸盐释放的SO3及烟气中SO3会穿过疏松的渣层向内扩散，发生如下反应：管壁的Fe2O3保护层被破坏。而上述复合硫酸盐会熔化，与铁发生反应产生腐蚀：

5、运行中外层灰渣因清灰或渣层过厚而脱落，使Na3Fe(S04)3等暴露在高温火焰辐射下发生分解反应：
水冷壁的结渣和高温腐蚀水冷壁的高温腐蚀 5、运行中外层灰渣因清灰或渣层过厚而脱落，使Na3Fe(S04)3等暴露在高温火焰辐射下发生分解反应：

碱金属焦硫酸熔盐腐蚀。碱金属焦硫酸盐熔点低，在通常壁温下呈熔融状态，其直接和氧化铁保护膜发生反应，生成复合硫酸盐。
水冷壁的结渣和高温腐蚀水冷壁的高温腐蚀硫酸盐型腐蚀（2种途径）碱金属焦硫酸熔盐腐蚀。碱金属焦硫酸盐熔点低，在通常壁温下呈熔融状态，其直接和氧化铁保护膜发生反应，生成复合硫酸盐。熔融硫酸盐积灰层对金属壁面的腐蚀速度比气态硫酸盐要快，并随温度增高而加剧。硫化物型腐蚀：管壁附近呈还原性气氛和有H2S存在时发生。

H2S气体腐蚀：除能促进硫化物型腐蚀外，还直接对管壁产生腐蚀作用。是水冷壁管腐蚀的另一主要原因。
水冷壁的结渣和高温腐蚀水冷壁的高温腐蚀 H2S气体腐蚀：除能促进硫化物型腐蚀外，还直接对管壁产生腐蚀作用。是水冷壁管腐蚀的另一主要原因。 SO2 、SO3的生成及腐蚀：除能促使硫酸盐型和硫化物型腐蚀发生外，本身也会直接对水冷壁产生腐蚀作用。 SO2由煤中的黄铁矿FeS2和有机硫化合物RS燃烧生成；

SO3可由以下三种途径生成：高温下，SO2与自由氧原子反应；催化反应生成；煤中碱土硫酸盐（CaSO4和少量MgSO4）热解生成，是次要因素。
水冷壁的结渣和高温腐蚀水冷壁的高温腐蚀 SO3可由以下三种途径生成：高温下，SO2与自由氧原子反应；催化反应生成；煤中碱土硫酸盐（CaSO4和少量MgSO4）热解生成，是次要因素。 SO3反应方程式如下：Fe2O3+SO Fe2 (SO4)3硫酸铁与氧化铁的混合体结构疏松，为进一步腐蚀创造条件。

采用烟气再循环降低炉膛温度和SO3的含量；合理配风和强化炉内湍流混合，避免局部还原性气氛，以减少H2S和硫化物型腐蚀；
水冷壁的结渣和高温腐蚀防止高温腐蚀的措施采用低氧燃烧技术,降低SO3的含量；采用烟气再循环降低炉膛温度和SO3的含量；合理配风和强化炉内湍流混合，避免局部还原性气氛，以减少H2S和硫化物型腐蚀；加强一次风煤粉气流的调整，保证燃烧器出口气流的煤粉浓度分布均匀；避免出现局部管壁温度过高；采用贴壁风技术，在壁面附近形成氧化气氛的空气保护膜；采用抗腐蚀材料（表面喷涂或替换）。

尾部受热面的积灰积灰部位布置在锅炉尾部竖井中的过/再热器、省煤器和空气预热器。烟气温度比较低，一般在600℃以下，亦称为低温受热面。细小的颗粒(小于30μm)沉积在受热面上形成松软的积灰。管子错列布置时的积灰情况积灰的部位：在背风侧积灰形状：楔形

积灰的平衡：当积灰达到一定程度后，由于气流速度和灰层重力作用，积灰可自行剥离，灰层不再加厚，这一状态称为积灰的平衡状态。
尾部受热面的积灰积灰部位积灰的平衡：当积灰达到一定程度后，由于气流速度和灰层重力作用，积灰可自行剥离，灰层不再加厚，这一状态称为积灰的平衡状态。管子错列布置时的积灰情况

粒径：小，易积灰；大，不易积灰。（惯性大，有冲刷作用）
尾部受热面的积灰影响积灰的主要因素和防止措施影响积灰的主要因素粒径：小，易积灰；大，不易积灰。（惯性大，有冲刷作用）管径：大，易积灰；小，不易积灰。（管径不同，背风面漩涡区不同）烟速：小，易积灰(3m/s)；大，不易积灰(8m/s)。（灰粒冲刷作用大）

影响积灰的主要因素粗糙度：粗糙面易积灰，光滑面不易积灰烟温：高，易积灰；低，不易积灰
尾部受热面的积灰影响积灰的主要因素和防止措施影响积灰的主要因素粗糙度：粗糙面易积灰，光滑面不易积灰烟温：高，易积灰；低，不易积灰管子排列方式和纵向节距：顺列易积灰，错列不易积灰；顺列S2小易积灰，错列S2小不易积灰。（错列管子背风面受到气流和灰粒的冲刷作用，积灰较轻，若减少S2，冲刷更强烈，积灰更轻）

防止或减轻积灰的主要措施选择合理的烟气流速。尽量采用小管径、错列布置。设置良好的吹灰装置并定期及时吹扫。尾部受热面的积灰
影响积灰的主要因素和防止措施防止或减轻积灰的主要措施选择合理的烟气流速。尽量采用小管径、错列布置。设置良好的吹灰装置并定期及时吹扫。

温度较低（450℃以下）的尾部烟道，具有一定硬度和速度的灰粒对管壁产生的磨损为冲击磨损，它是冲刷磨损与撞击磨损的综合结果。
省煤器受热面的磨损省煤器磨损与影响因素温度较低（450℃以下）的尾部烟道，具有一定硬度和速度的灰粒对管壁产生的磨损为冲击磨损，它是冲刷磨损与撞击磨损的综合结果。磨损区域一般在管子的迎风面90°的扇区内，特别是与来流方向夹角为45°的地方。磨损使受热面管壁变薄强度下降，易发生泄露、爆管磨损严重部位 п型锅炉尾部烟道靠近后墙部分省煤器蛇形管

烟气流速wy 磨损量近似与wy 的3.3次方成正比管子的排列方式烟气横冲错列第二排管子磨损最大
省煤器受热面的磨损省煤器磨损与影响因素影响磨损的主要因素烟气流速wy 磨损量近似与wy 的3.3次方成正比管子的排列方式烟气横冲错列第二排管子磨损最大灰粒特性与浓度硬度高、大直径、高浓度灰粒磨损大烟气走廊烟速高，磨损大烟气成分烟气中含有SO2、H2S等腐蚀气体，产生腐蚀，破坏氧化膜，磨损加重。可见腐蚀与磨损交替进行，恶性循环！

减少烟气中飞灰浓度与烟速分布不均匀系数。竖井转弯处加导流板；减少烟气走廊，加装梳形管和护瓦。设计时严格控制边管或弯头与炉内墙间距。
省煤器受热面的磨损防磨措施合理选择烟气流速。一般为6-9m/s。减少烟气中飞灰浓度与烟速分布不均匀系数。竖井转弯处加导流板；减少烟气走廊，加装梳形管和护瓦。设计时严格控制边管或弯头与炉内墙间距。降低烟气中飞灰浓度。采用炉内除尘器。采用膜式或肋片式省煤器磨损严重部位加装防磨装置，

省煤器受热面的磨损防磨措施

低温腐蚀由于金属壁温低于酸露点，烟气中硫酸蒸汽凝结对壁面产生的腐蚀。酸露点越高，腐蚀的范围就越大
空气预热器低温腐蚀低温腐蚀低温腐蚀由于金属壁温低于酸露点，烟气中硫酸蒸汽凝结对壁面产生的腐蚀。酸露点越高，腐蚀的范围就越大烟气酸露点tld 主要取决于燃料Szs与Azs，前者显著提高tld；后者可减低tld

低温腐蚀造成管子穿孔，炉内送风不足，锅炉效率降低；加重烟道堵灰
空气预热器低温腐蚀低温腐蚀低温腐蚀造成管子穿孔，炉内送风不足，锅炉效率降低；加重烟道堵灰低温腐蚀多发生在空预器冷段

低温腐蚀速度与受热面上凝结的酸浓度以及受热面管壁温度tb有关
空气预热器低温腐蚀低温腐蚀机理低温腐蚀速度与受热面上凝结的酸浓度以及受热面管壁温度tb有关 tb 降低，凝结的酸量先增多后减少；酸浓度下降凝结酸量越多，腐蚀越大；酸浓度在52%～56%范围内腐蚀最严重

E点(露点) 硫酸蒸汽开始凝结，酸浓度还很高，在80%以上，但凝结酸量不多，故腐蚀速度w较低
空气预热器低温腐蚀低温腐蚀机理空预器沿烟气流动方向 tb 逐渐降低 E点(露点) 硫酸蒸汽开始凝结，酸浓度还很高，在80%以上，但凝结酸量不多，故腐蚀速度w较低 D点随着tb降低，凝结酸量增加，tb还较高，w增加，约在低于烟气露点2045℃壁温处D点，酸凝结量接近最大，酸浓度也进入最大腐蚀区，w达最大值

B点 tb继续下降，酸凝结量和浓度均下降， w亦下降，直到腐蚀最轻点B，即水露点附近
空气预热器低温腐蚀低温腐蚀机理 B点 tb继续下降，酸凝结量和浓度均下降， w亦下降，直到腐蚀最轻点B，即水露点附近 B点之后 tb降至水露点时，大量的水蒸气和稀硫酸液凝结，烟气中的SO2溶解于水生成亚硫酸溶液，使金属的腐蚀又急剧增加壁温在烟气露点以下2045℃区及水露点以下为严重腐蚀区，两严重腐蚀区之间存在一个腐蚀较轻的区域

空预器冷段受热面采用耐腐蚀材料采用玻璃管或09铜钢管、耐腐蚀的Corten-A钢、涂搪瓷传热元件和陶瓷元件；采用热管
空气预热器低温腐蚀减轻低温腐蚀措施提高空预器冷端壁温冷端壁温取决于进风温度和排烟温度。常用蒸汽抽汽加热（暖风器）和热风再循环来提高进风温度，进风温度加热值取决于燃用燃料的特性空预器冷段受热面采用耐腐蚀材料采用玻璃管或09铜钢管、耐腐蚀的Corten-A钢、涂搪瓷传热元件和陶瓷元件；采用热管

空气预热器低温腐蚀减轻低温腐蚀措施

采用低氧（过量空气系数）燃烧技术，减少SO3的生成量，降低烟气露点
空气预热器低温腐蚀减轻低温腐蚀措施降低烟气露点采用低氧（过量空气系数）燃烧技术，减少SO3的生成量，降低烟气露点采用添加剂氧化镁（MgO）、氧化钙（CaO）、白云石（CaCO3 + MgCO3）喷入燃烧室，作为吸收剂，中和烟气中SO3和硫酸蒸汽，降低露点，并使积灰松软，便于清除

复习思考题简析防止水冷壁结渣的主要措施。简析影响省煤器受热面磨损的主要因素和防止措施。试析空预器低温腐蚀的机理和防止措施。

第九章锅炉水动力特性锅炉水动力学基础汽水混合物的流型与传热两相流体的基本参数自然循环锅炉的水循环及计算自然循环的基本概念
简单回路及复杂回路水循环计算自然循环故障及其可靠性校验强制流动锅炉控制循环锅炉直流锅炉低倍率与复合循环锅炉

汽、液两相数量，即质量含汽率x 不断变化；汽、液两相间存在相对运动；产生汽泡趋中效应
汽水混合物的流型和传热两相流体的流动结构汽水混合物在垂直管中作上升运动汽、液两相数量，即质量含汽率x 不断变化；汽、液两相间存在相对运动；产生汽泡趋中效应气泡趋中效应：蒸汽密度比水小，上升管中，相同压力下，汽的速度比水快，水在管中的流动速度分布是中间大，两边小。如果汽在靠近管边处，汽水相对速度大，阻力大；汽在管中间，阻力小。汽泡总是往阻力小的地方运动，所以汽泡都往中间运动。泡状流当汽水混合物中含汽率x 较小时，蒸汽呈细小的汽泡，主要在管子中心部分向上运动

弹状流含汽率x 增大，汽泡开始合并成弹状大汽泡，形成阻力较小的汽弹
汽水混合物的流型和传热两相流体的流动结构弹状流含汽率x 增大，汽泡开始合并成弹状大汽泡，形成阻力较小的汽弹环状流含汽率x 继续增大，弹状汽泡汇合成汽柱并沿着管子中心流动，而水则成环状沿着管壁流动，形成汽柱状或称水膜环状流动结构

雾状流当含汽率x 再增大时，管壁上水膜变薄，汽流将水膜撕破成小水滴分布于蒸汽流中被带走，汽与水形成雾状混合物
汽水混合物的流型和传热两相流体的流动结构雾状流当含汽率x 再增大时，管壁上水膜变薄，汽流将水膜撕破成小水滴分布于蒸汽流中被带走，汽与水形成雾状混合物

汽水混合物的流型和传热两相流体的流动结构汽水混合物在水平管中流动在浮力作用下，形成管子上部蒸汽偏多的不对称流动结构。随着流速减小，流动结构的不对称性增加。当流速小到一定程度时，形成分层流动。管子上部与蒸汽接触，管壁温度升高，可能过热损坏；在汽水分层的交界面处，由于汽水波动，可能产生疲劳损坏

汽水混合物流速愈小；含汽率愈大；管子的倾角愈小，汽水分层愈易发生。对自然循环锅炉，管子倾角应大于30，以防止发生分层流动
汽水混合物的流型和传热两相流体的流动结构汽水混合物流速愈小；含汽率愈大；管子的倾角愈小，汽水分层愈易发生。对自然循环锅炉，管子倾角应大于30，以防止发生分层流动

汽水混合物的流型和传热垂直管内的流型与传热的关系

水冷壁管内饱和沸腾可分为核态沸腾和沸腾传热恶化两种工况
汽水混合物的流型和传热水冷壁管内传热水冷壁管内饱和沸腾可分为核态沸腾和沸腾传热恶化两种工况核态沸腾汽泡强烈扰动，传热性能良好，管内壁温度接近于水的饱和温度，得到良好的冷却沸腾传热恶化第一类传热恶化（膜态沸腾）热负荷很高，管内壁汽化核心急剧增加，形成连续的汽膜，对流放热系数α2 急剧下降，管壁得不到液体冷却,超温破坏。特性参数为临界热负荷，对应的x 为临界含汽率

汽水混合物的流型和传热水冷壁管内传热第二类传热恶化（蒸干）热负荷比前者低、但含汽率很高时（出现液雾状），汽流将水膜撕破或因蒸发使水膜部分或全部消失，管壁直接与蒸汽接触而得不到液体的足够冷却，对流放热系数α2 急剧下降，金属壁温tb 急剧增加造成管子过热而烧坏，特性参数是工质的界限含汽率

汽水均匀混合，与泡状流近似，只考虑汽和水的比容不同；
两相流体的基本参数均相模型均相模型假定：汽水均匀混合，与泡状流近似，只考虑汽和水的比容不同；汽和水之间没有相对运动，即认为二者速度相同。实质是把汽液两相流变成单相流（汽水混合物单相流）。

针对主要流型泡状和环状，把泡状流和环状流简化如下：水在管中靠管内壁流，占据管截面积F‘；
两相流体的基本参数分流模型该模型把汽和水两相分别考虑，也考虑了汽水之间相对速度的影响，比较真实地反映了流动情况。针对主要流型泡状和环状，把泡状流和环状流简化如下：水在管中靠管内壁流，占据管截面积F‘；汽在管子中间由水形成的“水管”中流，占据管截面积F”；考虑汽与水的相对速度：水的真实速度为w’；汽的真实速度为w“。

质量流速单位时间流经单位流通截面的工质质量
两相流体的基本参数两相流体的速度在上升管开始沸腾这个截面，w0值是真实存在的，是可以测出来的。当把它推广到上升管任意截面上，它就是假想汽水混合物全部是饱和水时在管截面的速度，实质代表G。循环流速可以表征流动的快慢，是反映循环水动力特性的指标，称为循环特性参数。质量流速单位时间流经单位流通截面的工质质量循环流速w0 上升管开始沸腾处的饱和水的质量流速式中：G为工质的质量流量；为容积流量

折算速度假定蒸汽或水容积占据管子全部截面时的速度
两相流体的基本参数两相流体的速度真实容积参数就是，两相流体流动时，考虑汽和水之间的相对速度的参数。折算速度假定蒸汽或水容积占据管子全部截面时的速度式中：D为蒸汽质量流量混合物速度真实速度

质量含汽率x 汽水混合物中蒸汽的质量流量与汽水混合物总质量流量之比
两相流体的基本参数两相流体的含汽率容积含汽率β的推导见页。式（10-41）质量含汽率x 汽水混合物中蒸汽的质量流量与汽水混合物总质量流量之比容积含汽率 蒸汽容积流量与汽水混合物容积流量之比推导过程

上升流动 C<1, <β；下降流动 C>1,
两相流体的基本参数两相流体的含汽率容积含汽率β的推导见页。式（10-41）分流模型：针对主要流型泡状和柱状，把泡状流和柱状流简化如下： 1.水在管中靠管内壁流，占据管截面积F‘；2.汽在管子中间由水形成的“水管”中流，占据官截面积F”； 3.考虑汽与水的相对速度：水的真实速度为w’；汽的真实速度为w“。该模型把汽和水两相分别考虑，也考虑了汽水之间相对速度的影响，比较真实地反映了流动情况。截面含汽率蒸汽所占截面与管子总截面之比上升流动 C<1, <β；下降流动 C>1, >β

两相流体的基本参数两相流体的密度混合物密度ρhu 真实密度ρzs

两相流体的流动阻力为简便计算，可采用单相流体流动阻力计算公式，如下：
两相流体的基本参数流动阻力与重位压降的计算两相流体的流动阻力为简便计算，可采用单相流体流动阻力计算公式，如下：两相流体的重位压降上升管中汽水混合物ρ与x不断变化，流动阻力和重位压降都分段计算，再叠加求和。

两相流体的基本参数容积含汽率β的推导过程

下降管中水与上升管中汽水混合物间的重位压头差
自然循环的基本概念基本概念简单回路：由一根下降管（或一组结构基本相同的下降管）与一个管屏（或一组结构、位置、流动方向和热负荷基本相同的管屏）连接而成的回路。自然循环的工作原理下降管中水与上升管中汽水混合物间的重位压头差使水在回路中产生环形流动，又称为水循环

简单循环回路压差平衡式 (取向下为正) 自然循环的基本概念推导过程式中 H―下降管的高度（即循环回路的高度），m；
简单回路：由一根下降管（或一组结构基本相同的下降管）与一个管屏（或一组结构、位置、流动方向和热负荷基本相同的管屏）连接而成的回路。简单循环回路压差平衡式 (取向下为正) 推导过程式中 H―下降管的高度（即循环回路的高度），m； ―下降管及上升管中工质的密度，kg/m3； Pxj、Pss―下降管及上升管流动阻力损失，Pa

由右图，设锅筒内静压为p1，下降管下部的静压为p2，则对于下降管和上升管分别有：
自然循环的基本概念简单回路：由一根下降管（或一组结构基本相同的下降管）与一个管屏（或一组结构、位置、流动方向和热负荷基本相同的管屏）连接而成的回路。简单循环回路压差平衡式推导过程由右图，设锅筒内静压为p1，下降管下部的静压为p2，则对于下降管和上升管分别有：

运动压头Syd 下降管与上升管中工质重位差，维持回路自然循环的动力，用以克服下降管与上升管中工质的流动阻力
自然循环的基本概念基本概念运动压头Syd 下降管与上升管中工质重位差，维持回路自然循环的动力，用以克服下降管与上升管中工质的流动阻力影响运动压头的主要因素回路高度工质密度差：压力（压力越高，汽水密度差越低）；水冷壁吸热强度（吸热越多，密度差越大）

循环倍率K 循环回路中水流量G与回路中产生的蒸汽量D之比，即1kg水全部变成蒸汽需在回路中循环多少次
自然循环的基本概念基本概念循环倍率K 循环回路中水流量G与回路中产生的蒸汽量D之比，即1kg水全部变成蒸汽需在回路中循环多少次名义循环倍率K0 按锅筒引出的饱和蒸汽量计算的循环倍率

锅筒水室凝汽量Dnq 在锅筒水室中被凝结的蒸汽量
自然循环的基本概念基本概念锅筒水室凝汽量Dnq 在锅筒水室中被凝结的蒸汽量凝汽率xnq 凝汽量与循环流量的比值

确定各回路平均循环流速w0、工质流量G；循环倍率Kh
简单回路水循环计算水循环计算目的和方法自然循环锅炉水循环计算的目的确定各回路平均循环流速w0、工质流量G；循环倍率Kh 确定锅炉总的循环倍率Kg 检验水循环的可靠性范围：额定负荷、额定压力和最差回路（受热不均、热负荷低、结构复杂）

简单回路水循环计算水循环特性的方程组压差方程流量方程水冷壁吸热方程

上升管受热, 含汽率x不断增加，各截面两相流动参数不同，应分区段进行计算，把结构、受热相同的划为一段。A是上升管开始沸腾点
简单回路水循环计算上升管区段的划分上升管受热, 含汽率x不断增加，各截面两相流动参数不同，应分区段进行计算，把结构、受热相同的划为一段。A是上升管开始沸腾点热水段Hrs 从下联箱到A点是热水段，其中Hrq为热前段。采用单相流动计算公式

热水段Hrs 上升管进入炉膛（B点），水具有一定欠焓，开始沸腾点A的位置需计算确定
简单回路水循环计算上升管区段的划分热水段Hrs 上升管进入炉膛（B点），水具有一定欠焓，开始沸腾点A的位置需计算确定含汽段Hhq 热水段以外的上升管管段均为含汽段，采用两相流体公式进行计算当热负荷、管径或管倾斜角度变化较大、水冷壁敷设卫燃带时含汽段应再分段

热后段Hrh 上升管离开炉膛到上联箱间管段，该管段不受热，若>10％上升管总长，则分开单独计算
简单回路水循环计算上升管区段的划分热后段Hrh 上升管离开炉膛到上联箱间管段，该管段不受热，若>10％上升管总长，则分开单独计算导汽管不受热，含汽率不变对引入汽包汽空间的导汽管，导汽管最高点到超过水位那一段高度为提升段高度Hcq，应与导汽管分开计算

简单回路水循环计算上升管进入炉膛处（B点）工质欠焓开始加热点B工质欠焓△hB 锅水欠焓

式中为饱和水的焓值随压力增大而增大的梯度kJ/（kg·Pa）
简单回路水循环计算上升管进入炉膛处（B点）工质欠焓 B点工质欠焓不考虑下降管受热和带汽式中为饱和水的焓值随压力增大而增大的梯度kJ/（kg·Pa）

静压变化p B点工质欠焓△hB 简单回路水循环计算式中 p1、p2 — 分别为汽包压力及炉膛入口B处压力，Pa

ΔH 段高度开始沸腾点A工质欠焓△hA为零不考虑下降管受热和带汽 ΔH 段工质吸热引起的焓增简单回路水循环计算
热水段高度Hrs的计算 ΔH 段高度开始沸腾点A工质欠焓△hA为零不考虑下降管受热和带汽 H1为受热一段高度；Q1、 G 分别为受热一段吸热量和工质流量 ΔH 段工质吸热引起的焓增

ΔH 段工质因压力减少而引起饱和水焓的减少量
简单回路水循环计算热水段高度Hrs的计算 ΔH 段工质因压力减少而引起饱和水焓的减少量 ΔH 段高度热水段高度 Hrs

划分循环回路管屏分组（划分计算回路），上升管分段确定上升系统与下降系统的分界点
简单回路水循环计算简单回路水循环计算程序（图解法）结构数据按锅炉有关图纸查取热力数据按锅炉热力计算书查取画出蒸发受热面汽水系统图划分循环回路管屏分组（划分计算回路），上升管分段确定上升系统与下降系统的分界点分配热负荷根据炉内热负荷分布曲线，确定每个回路各区段的热负荷及蒸发量Di 选择整台锅炉循环倍率假设值Kg，算出锅水欠焓假设值△hqh

计算密度 w0i→Gi、Di→Xi →βi→φi→ρi 计算重位压头 hiρig 计算上升管流动阻力确定上升管系统压差计算下降管流动阻力
简单回路水循环计算简单回路水循环计算程序（图解法）假定三个循环流速 w0i 计算热水段高度 Hrsi 计算密度 w0i→Gi、Di→Xi →βi→φi→ρi 计算重位压头 hiρig 计算上升管流动阻力确定上升管系统压差计算下降管流动阻力确定下降管系统压差

分别作出与曲线，两曲线的交点即为系统工作点，从而确定该回路总压差Yss、循环流速w0 、循环流量G及循环倍率Kh
简单回路水循环计算简单回路水循环计算程序（图解法）分别作出与曲线，两曲线的交点即为系统工作点，从而确定该回路总压差Yss、循环流速w0 、循环流量G及循环倍率Kh 简单回路的三点图解法确定整台锅炉循环倍率的计算值锅水欠焓的计算值

校核：锅水欠焓的计算值与假设值之差不超过12.56kJ/kg，且相对误差不超过30%，认为合格，否则需要重新假定Kg进行计算。
简单回路水循环计算简单回路水循环计算程序（图解法）简单回路的三点图解法校核：锅水欠焓的计算值与假设值之差不超过12.56kJ/kg，且相对误差不超过30%，认为合格，否则需要重新假定Kg进行计算。

确定下降与上升系统分界点，确定串、并联系统串联：流量G（W0）相同，压差Y相加；并联：压差相同，流量相加工作点：YXJ=Yss
复杂回路水循环计算复杂回路水循环计算（图解法）复杂回路：多个简单回路的串、并联大直径下降管复杂回路区分独立循环回路：工质独立原则：确定下降与上升系统分界点，确定串、并联系统串联：流量G（W0）相同，压差Y相加；并联：压差相同，流量相加工作点：YXJ=Yss

以大直径集中下降管复杂循环回路为例，该回路方程组为：
复杂回路水循环计算复杂回路水循环计算（图解法）大直径下降管复杂回路以大直径集中下降管复杂循环回路为例，该回路方程组为：

复杂回路水循环计算复杂回路水循环计算（图解法）复杂回路图解法

 上升 → hu 下降 → H（’-hu）g 上升 → Syd 上升→ w0 上升 Δpss 上升 → w0 下降
自然循环故障及其可靠性校验自然循环特性自然循环特性热负荷与循环流速之间的关系锅炉热负荷 Q上升，D上升，x上升：  上升 → hu 下降 → H（’-hu）g 上升 → Syd 上升→ w0 上升 Δpss 上升 → w0 下降 Q增加，Syd增加起主要作用，w0上升；而Q增加过大，阻力增加起主要作用，反使w0下降

随锅炉热负荷Q(质量含汽率x)的增加，循环回路水流量G(循环水流速w0 )相应增大的能力
自然循环故障及其可靠性校验自然循环特性自补偿能力随锅炉热负荷Q(质量含汽率x)的增加，循环回路水流量G(循环水流速w0 )相应增大的能力可避免管壁超温

循环倍率K 衡量锅炉水循环可靠性的指标之一 K过大（x 过小) ，运动压头太小，可能出现循环停滞等水循环故障；
自然循环故障及其可靠性校验自然循环安全性检查指标循环倍率K 衡量锅炉水循环可靠性的指标之一 K过大（x 过小) ，运动压头太小，可能出现循环停滞等水循环故障； K过小（x 过大），将失去自补偿能力，造成管壁超温界限循环倍率Kjx 对应自然循环失去自补偿能力（最高循环流速）时的循环倍率回路循环倍率K 应大于界限循环倍率Kjx ，对应的质量含汽率X应小于临界质量含汽率Xlj

自然循环故障及其可靠性校验界限循环倍率和推荐循环倍率
自然循环安全性检查指标界限循环倍率和推荐循环倍率锅炉压力(MPa) ～～～～18.63 锅炉蒸发量(t/h) 35～～～ ≥800 界限循环倍率Kjx >2.5 推荐循环倍率～～～～6

自然循环锅炉蒸发受热面金属安全工作的条件是保证管子内壁有连续水膜覆盖受热最弱上升管不出现流动的停滞、倒流、汽水分层等水循环故障；
自然循环故障及其可靠性校验自然循环故障及安全性检查自然循环锅炉蒸发受热面金属安全工作的条件是保证管子内壁有连续水膜覆盖受热最弱上升管不出现流动的停滞、倒流、汽水分层等水循环故障；受热最强上升管不发生沸腾传热恶化下降管不出现带汽或汽化

自然循环故障及其可靠性校验自然循环故障及安全性检查自然循环锅炉在压力低于11MPa或受热管局部热负荷低于400kw／m2时一般不会出现传热恶化，正常水力工况破坏是蒸发管过热的主要原因，即管壁经常或周期性地与停滞或缓慢流动的蒸汽接触，造成管壁超温自然循环锅炉在超高压以上，尤其在亚临界压力以上，因含汽率较高，（锅炉容量增大，炉膛周界相对减小，水冷壁根数减少而长度增加），循环倍率较低，可能出现第二类传热恶化，必须采取相应措施

并联的上升管组在共同的压差Yss下运行。当管组中各管受热不均匀时，受热弱的管中含汽率少，运动压头小，循环流速降低，可能发生循环异常
自然循环故障及其可靠性校验循环停滞、自由水面和倒流现象并联的上升管组在共同的压差Yss下运行。当管组中各管受热不均匀时，受热弱的管中含汽率少，运动压头小，循环流速降低，可能发生循环异常上升管引入汽包水空间当受热弱的管中水流量等于蒸发量，即G=D时，将出现循环停滞现象上升管引入汽包汽空间发生循环停滞时管中工质无法到达上升管的最高点，出现自由水面。自由水面以下区域，产生少量蒸汽，以上的区域为缓慢流动的蒸汽

上升管引入汽包水空间当管组压差Y小于受热弱管子液柱重 Hhg 时，受热管中的水就自上往下流，称为倒流
自然循环故障及其可靠性校验循环停滞、自由水面和倒流现象上升管引入汽包水空间当管组压差Y小于受热弱管子液柱重 Hhg 时，受热管中的水就自上往下流，称为倒流

倒流只有当水的倒流速度与汽泡上浮速度相等，即汽泡处于上、下波动状态而形成汽塞时，会把管子烧坏，很少发生。
自然循环故障及其可靠性校验循环停滞、自由水面和倒流危害循环停滞汽泡通过基本静止的水面上浮，管子弯头处蒸汽积累，出现自由水面时，水面以上管壁与蒸汽接触，使冷却能力下降，管子易超温爆管；自由水面上下波动，还会引起疲劳破坏倒流只有当水的倒流速度与汽泡上浮速度相等，即汽泡处于上、下波动状态而形成汽塞时，会把管子烧坏，很少发生。

下降管带汽或汽化，会使管中工质密度减小，运动压头下降，影响回路水循环
自然循环故障及其可靠性校验下降管带汽与汽化下降管带汽或汽化，会使管中工质密度减小，运动压头下降，影响回路水循环汽包中的水进入下降管时，因流阻和加速产生压降使进口处发生自汽化下降管进口截面上部形成涡漩漏斗状，蒸汽被吸入下降管中汽包水容积内所含蒸汽被带入下降管中下降管受热产生蒸汽

影响循环安全性的主要因素水冷壁受热不均或受热强度过高下降管带汽或自汽化水冷壁管内壁结垢上升系统的流动阻力变负荷速度过快或低负荷运行
自然循环故障及其可靠性校验提高自然循环安全性措施影响循环安全性的主要因素水冷壁受热不均或受热强度过高下降管带汽或自汽化水冷壁管内壁结垢上升系统的流动阻力变负荷速度过快或低负荷运行

设计时将整面水冷壁划分为若干个独立的循环回路；采用四角布置燃烧器；将炉膛四角上 1～2根管子取消或将炉膛设计成八角形
自然循环故障及其可靠性校验提高自然循环安全性措施减小并联管子吸热不均保持炉内温度场均匀设计时将整面水冷壁划分为若干个独立的循环回路；采用四角布置燃烧器；将炉膛四角上 1～2根管子取消或将炉膛设计成八角形运行中避免火焰偏斜；防止水冷壁管积灰和结渣；限制最小负荷，避免因部分燃烧器停用造成更大的吸热不均沿高度方向采用多个小功率燃烧器；减小炉内热偏差，避免局部热负荷过高

降低汽水导管和下降管中的流动阻力，提高循环流速和循环倍率可采用增加管子的流通截面、采用大直径的管子、减少管子的长度和弯头等措施
自然循环故障及其可靠性校验提高自然循环安全性措施降低汽水导管和下降管中的流动阻力，提高循环流速和循环倍率可采用增加管子的流通截面、采用大直径的管子、减少管子的长度和弯头等措施

较小的管径可以节省金属耗量；但从水循环安全方面考虑，应维持足够大的循环流速W0和不太高的含汽率X，故大容量锅炉不应采用过小的管径
自然循环故障及其可靠性校验提高自然循环安全性措施水冷壁管采用适当的管径较小的管径可以节省金属耗量；但从水循环安全方面考虑，应维持足够大的循环流速W0和不太高的含汽率X，故大容量锅炉不应采用过小的管径大容量锅炉炉膛周界的相对长度减小，水冷壁管数量减少，但高度增加，即每根管产生的蒸汽量增加，出口含汽率X 和循环流速W0都比较高在一定负荷和工作压力下，随着的增大， W0、X 值升高

防止下降管进口自汽化：下降管进口之上应保证一定的水柱高度，且水速不能过大
自然循环故障及其可靠性校验提高自然循环安全性措施避免下降管带汽或自汽化防止下降管进口自汽化：下降管进口之上应保证一定的水柱高度，且水速不能过大防止下降管带汽：对高压以上锅炉，在下降管入口处加装栅格板；采用大直径集中下降管时，应在入口处加装十字板或栅格板

控制循环锅炉具有汽包，循环回路下降管系统增设循环泵，工质流动的动力为循环泵的压头和工质重位差
控制循环锅炉及其特点压力提高，机组热经济性提高；但压力增至一定值，汽水密度差下降，运动压头下降；汽水分离困难，必然取消汽包，因此强制流动锅炉是锅炉发展的必然结果。主要有直流锅炉、控制循环锅炉和复合循环锅炉三种控制循环锅炉具有汽包，循环回路下降管系统增设循环泵，工质流动的动力为循环泵的压头和工质重位差

采用体积较小的高效分离器，可减小汽包直径
控制循环锅炉控制循环锅炉及其特点可采用小直径水冷壁，水冷壁可自由布置采用体积较小的高效分离器，可减小汽包直径工质质量流速较高，循环倍率较自然循环小，一般为35；循环稳定，不易出现循环异常，但可能出现流动不稳定、脉动等工质强制流动，可使各承压部件均匀受热或冷却，缩短锅炉启、停时间

直流锅炉没有汽包，给水在给水泵压头的作用下，顺序流过热水段、蒸发段和过热段受热面一次将给水全部变成过热蒸汽，蒸发区循环倍率K=1
直流锅炉工作原理直流锅炉没有汽包，给水在给水泵压头的作用下，顺序流过热水段、蒸发段和过热段受热面一次将给水全部变成过热蒸汽，蒸发区循环倍率K=1 沿管子长度方向工质参数变化情况热水段: 水的焓和温度逐渐增高，比容略有加大，压力则由于流动阻力而有所降低

蒸发段: 汽水混合物的焓继续提高，比容急剧增加，压力降低较快，相应的饱和温度随着压力的降低亦降低一些
直流锅炉直流锅炉工作原理蒸发段: 汽水混合物的焓继续提高，比容急剧增加，压力降低较快，相应的饱和温度随着压力的降低亦降低一些过热段: 蒸汽焓、温度和比容均增大，压力则由于流动阻力较大而下降更快

加热、蒸发和过热受热面没有固定的界限，汽温变化大
直流锅炉直流锅炉工作特点加热、蒸发和过热受热面没有固定的界限，汽温变化大如减小给水量，开始沸腾点前移，加热水段长度L1缩小，蒸发段长度L2也缩小，锅炉受热管总长度不变，故过热段长度L3相对增大，过热汽温上升

无汽包，无下降管，水冷壁可采用小管径，耗钢少；但电耗相对较大；水冷壁可自由布置，适用于任何压力
直流锅炉直流锅炉工作特点无汽包，无下降管，水冷壁可采用小管径，耗钢少；但电耗相对较大；水冷壁可自由布置，适用于任何压力

启动和停炉速度比较快直流锅炉没有厚壁的汽包，启动和停炉过程中锅炉各部分加热和冷却均匀
直流锅炉工作特点启动和停炉速度比较快直流锅炉没有厚壁的汽包，启动和停炉过程中锅炉各部分加热和冷却均匀设有专门的启动系统以便在启动时有足够的水量通过蒸发受热面，保护管壁不致被烧坏

蒸发受热面可能出现流动不稳定、脉动、热偏差，危及锅炉安全运行，可采用在蒸发管进口加装节流圈等措施
直流锅炉直流锅炉工作特点对燃料、给水和空气的自动控制及调节要求较高直流锅炉的水容积及相应蓄热能力小，对负荷变动较敏感；工质预热、蒸发和过热段间无固定界限，若燃料、给水比例失调，不能保证供给合格蒸汽无自补偿能力蒸发受热面可能出现流动不稳定、脉动、热偏差，危及锅炉安全运行，可采用在蒸发管进口加装节流圈等措施

管内换热处于膜态沸腾状态下，管壁可能超温破坏直流锅炉蒸发受热面中，水要从开始沸腾一直到完全蒸发
直流锅炉工作特点管内换热处于膜态沸腾状态下，管壁可能超温破坏直流锅炉蒸发受热面中，水要从开始沸腾一直到完全蒸发汽包锅炉中由于循环倍率高，蒸发受热面出口的蒸汽含量X较低，管内换热属于核态（泡状）沸腾，壁温可得到充分冷却对给水品质的要求很高无汽包，不能进行连续排污

复合循环与控制循环的区别没有汽包，代之以简单的汽水分离器
低倍率与复合循环锅炉复合循环锅炉工作原理复合循环与控制循环的区别没有汽包，代之以简单的汽水分离器在省煤器和水冷壁之间装设循环泵、混合器和分配器等，依靠再循环泵将汽水分离器中的水在全负荷或部分负荷范围内，与省煤器出水混合进行再循环。蒸发系统中除直流流量外，还有循环泵提供的再循环流量

低倍率循环锅炉又称全负荷复合循环锅炉，多用于亚临界参数
低倍率与复合循环锅炉低倍率循环锅炉工作原理为了增大锅炉启动和低负荷运行时水冷壁的流量，在水冷壁出口设置汽水分离器。低倍率循环锅炉又称全负荷复合循环锅炉，多用于亚临界参数

汽水分离器代替汽包。负荷降低，再循环流量增加
低倍率与复合循环锅炉低倍率循环锅炉技术特点为了增大锅炉启动和低负荷运行时水冷壁的流量，在水冷壁出口设置汽水分离器。直流锅炉+再循环泵（主要技术）汽水分离器代替汽包。负荷降低，再循环流量增加负荷变化时，水冷壁内工质流量变化不大，启动过程和低负荷运行时的工作可靠性显著提高。负荷变化时，循环泵流量变化不大亚临界锅炉水冷壁温度稳定，有利于降低水冷壁的热应力

K>1, 出口 xc=0.6，避免“蒸干”。质量流速小，流动阻力小启动系统容量小，可减小启动过程的热损失
低倍率与复合循环锅炉低倍率循环锅炉技术特点为了增大锅炉启动和低负荷运行时水冷壁的流量，在水冷壁出口设置汽水分离器。 K>1, 出口 xc=0.6，避免“蒸干”。质量流速小，流动阻力小启动系统容量小，可减小启动过程的热损失锅炉出力很低时即可启动汽轮机，可以不设置保护再热器的低压旁路系统再循环泵工作温度高，需要防止再循环泵入口水汽化。

在60％70%以下的部分负荷范围内，水冷壁中通过再循环流量，负荷达到60％70%以上时，进入直流运行状态。
低倍率与复合循环锅炉（部分负荷）复合循环锅炉在60％70%以下的部分负荷范围内，水冷壁中通过再循环流量，负荷达到60％70%以上时，进入直流运行状态。既保证了低负荷下必须的工质质量流速；又降低了高负荷下的流动阻力适用于亚临界及超临界参数

习题试述循环流速、质量含汽率和循环倍率的概念和意义。试述运动压头的概念及影响因素。简述两种传热恶化现象及特点。简述简单循环回路水循环计算方法和步骤。

第十章蒸汽品质及其污染防治蒸汽的品质与污染给水净化蒸汽的净化亚临界参数锅炉汽包与内部装置

蒸汽的品质是指蒸汽中钠盐、硅酸、CO2、和NH3等杂质含量
蒸汽的品质与污染蒸汽品质及其对锅炉、汽轮机工作的影响蒸汽的品质是指蒸汽中钠盐、硅酸、CO2、和NH3等杂质含量过热器杂质沉积在管子内壁形成盐垢，使蒸汽流通截面变小，流阻增加；传热减弱,管壁温度升高蒸汽管道阀门可能引起阀门动作失灵、漏汽

蒸汽的品质与污染蒸汽品质及其对锅炉、汽轮机工作的影响汽轮机通流部分改变叶片型线，减少蒸汽流通面积，增加阻力，出力及效率降低；严重时，可造成调速机构卡涩、轴向力增大，破坏转子止推轴承；叶片结盐垢严重，还可能影响转子的平衡而造成重大事故

蒸汽的品质与污染蒸汽品质标准

蒸汽污染的关键环节是给水污染。直流锅炉直接导致蒸汽污染，锅筒锅炉将使锅水污染。锅水污染主要通过机械性携带和溶解性携带。
蒸汽的品质与污染饱和蒸汽的机械携带蒸汽污染的关键环节是给水污染，给水中的杂质来源分别是：补给水，凝汽器泄漏进入的循环冷却水，疏水回收，热用户的返回水以及水汽系统的腐蚀产物。蒸汽污染的关键环节是给水污染。直流锅炉直接导致蒸汽污染，锅筒锅炉将使锅水污染。锅水污染主要通过机械性携带和溶解性携带。机械携带饱和蒸汽携带含盐浓度较大的锅水水滴机械携带量的多少取决于蒸汽的带水量及锅水含盐浓度。前者以蒸汽湿度ω表示，即蒸汽含水量占湿蒸汽重量的百分比

影响蒸汽带水的主要因素为锅炉负荷、锅炉工作压力、汽包蒸汽空间高度、锅水含盐量及汽水分离装置型式。
蒸汽的品质与污染饱和蒸汽的机械携带由于机械携带，蒸汽的含盐量式中为锅水含盐量，mg／kg 影响蒸汽带水的主要因素为锅炉负荷、锅炉工作压力、汽包蒸汽空间高度、锅水含盐量及汽水分离装置型式。

溶解性携带饱和蒸汽具有直接溶解盐分的能力，即蒸汽溶盐，蒸汽对不同盐分的溶解能力不同，蒸汽的溶盐具有选择性
蒸汽的品质与污染蒸汽的溶解（选择）性携带溶解性携带饱和蒸汽具有直接溶解盐分的能力，即蒸汽溶盐，蒸汽对不同盐分的溶解能力不同，蒸汽的溶盐具有选择性蒸汽对某种物质的溶解量用分配系数a来表示，分配系数a是指某物质溶解于蒸汽的量（mg／kg）与该物质溶解于锅水中的量（mg／kg）之比，即

蒸汽对不同盐类的溶解有选择性，硅酸（SiO2、H2SiO3等）分配系数最大；硅酸盐等分配系数最小
蒸汽的品质与污染蒸汽的溶解性携带蒸汽的溶盐能力随压力升高而增大蒸汽对不同盐类的溶解有选择性，硅酸（SiO2、H2SiO3等）分配系数最大；硅酸盐等分配系数最小

对高压和超高压以上的锅炉，蒸汽污染是由蒸汽带水和溶盐两种原因引起的，即蒸汽既携带锅水又溶解盐类，此时，蒸汽中所含某物质的总量为
蒸汽的品质与污染大容量锅炉蒸汽的污染对高压和超高压以上的锅炉，蒸汽污染是由蒸汽带水和溶盐两种原因引起的，即蒸汽既携带锅水又溶解盐类，此时，蒸汽中所含某物质的总量为式中 k为蒸汽的携带系数，k =ω＋a，％。

要保证给水品质，主要方法就是对补给水和凝结水进行净化处理。亚临界压力以下锅炉，主要是前者，亚临界及超临界锅炉，二者都需要。
给水净化给水品质要求要保证给水品质，主要方法就是对补给水和凝结水进行净化处理。亚临界压力以下锅炉，主要是前者，亚临界及超临界锅炉，二者都需要。

给水净化给水品质要求

锅炉补给水的预处理：除去悬浮物和胶体物质混凝：加入混凝剂，使小颗粒变为大颗粒沉淀；
给水净化补给水处理锅炉补给水的预处理：除去悬浮物和胶体物质混凝：加入混凝剂，使小颗粒变为大颗粒沉淀；沉淀软化：加热或加化学药品（火电厂），使钙镁离子变为难溶化合物而沉淀析出，以降低硬度；过滤：让经过混凝处理的水通过由不同滤料组成的过滤层，除去残留的细小悬浮颗粒。

方法：使用离子交换剂，在离子交换器中进行，离子交换剂可将本身所具有的某种离子与水中同符号的离子相互交换，从而去除该离子。
给水净化补给水处理离子交换处理：除去水中离子态的杂质方法：使用离子交换剂，在离子交换器中进行，离子交换剂可将本身所具有的某种离子与水中同符号的离子相互交换，从而去除该离子。离子交换剂：离子交换树脂，分为阳离子型和阴离子型。离子交换器：固定床和连续床。高压及以下锅炉采用钠离子软化，除碱采用氢、钠离子；高压以上采用H型阳离子交换剂和OH型阴离子交换剂。

降低含盐量和铜铁等金属腐蚀产物的含量，提高水质；
给水净化凝结水处理凝结水处理的作用降低含盐量和铜铁等金属腐蚀产物的含量，提高水质；当凝汽器轻微泄露时，保证机组正常运行，减少停机次数。泄漏较大时可保证机组安全停机；缩短机组启停时的冲洗时间，既节约冲洗用水，又增加发电时间。

凝结水处理系统的类型：有前置过滤器的系统与不设置过滤器的系统。
给水净化凝结水处理凝结水处理系统的类型：有前置过滤器的系统与不设置过滤器的系统。前置式除盐系统凝结水处理装置一般处于凝结水泵和低压加热器之间。凝结水泵运行压力较低（1-1.3MPa），称为低压凝结水处理系统，如图。流程：凝结水，电磁除铁过滤器，活性炭过滤器，混合床（固定床的一种），供出。

凝结水泵运行压力提高到大约4MPa，称为中压凝结水处理系统，如图。
给水净化凝结水处理凝结水泵运行压力提高到大约4MPa，称为中压凝结水处理系统，如图。流程：凝结水，电磁除铁过滤器，活性炭过滤器，混合床（固定床的一种），供出。

水膜分离使蒸汽中的水滴黏附于金属壁面或金属网格上形成水膜留下
蒸汽的净化汽水分离原理重力分离利用水和汽的密度差惯性力分离改变汽水方向离心力分离使汽水混合物产生旋转水膜分离使蒸汽中的水滴黏附于金属壁面或金属网格上形成水膜留下通常是各种分离原理的综合作用

汽水分离装置包括挡板、孔板（有水下孔板和均汽孔板）、百叶窗分离器（波形板分离器）、旋风分离器
蒸汽的净化汽水分离装置蒸汽和疏水平行反向流动或互相垂直流动。挡板，水下孔板，高压以上锅炉不采用。汽水分离装置包括挡板、孔板（有水下孔板和均汽孔板）、百叶窗分离器（波形板分离器）、旋风分离器百叶窗分离器由很多平行波纹板组成，可水平或立式布置。

汽水混合物以一定的速度沿切线方向进入筒体，产生旋转，水滴由于离心力作用被抛向筒壁，并沿筒壁流下，蒸汽则由中心上升
蒸汽的净化立置非导流式旋风分离器立置非导流式旋风分离器汽水混合物以一定的速度沿切线方向进入筒体，产生旋转，水滴由于离心力作用被抛向筒壁，并沿筒壁流下，蒸汽则由中心上升溢流环装在圆筒顶部，以防贴筒水膜被上升汽流撕破重新使蒸汽带水

圆形底板位于筒底中心，底板周围的环形通道内装有倾斜导叶，使水稳定地流入汽包水容积中，以防止水向下排出时将蒸汽带出
蒸汽的净化立置非导流式旋风分离器圆形底板位于筒底中心，底板周围的环形通道内装有倾斜导叶，使水稳定地流入汽包水容积中，以防止水向下排出时将蒸汽带出波形板顶帽装在分离器的顶部，再次使汽水分离

蒸汽的净化立置导流式旋风分离器与立置非导流式旋风分离器的主要不同之处：在筒体内部汽水混合物入口引管的上半部加装导流板，形成导流式筒体。在筒体直径相同的情况下，允许负荷可提高20％左右，阻力基本相当广泛应用于超高参数锅炉

蒸汽的净化涡轮式旋风分离器涡轮式分离器汽水混合物由分离器底部轴向进入，固定式导向叶片产生的离心力使工质产生强烈旋转而分离，水被抛到内筒壁向上运动，通过集汽短管与内筒之间的环形截面流入疏水夹层，然后折向下流，进入汽包水容积；蒸汽则由筒体的中心部分上升经波形板分离器进入汽包蒸汽空间 1-梯形顶帽；2-波形板；3-集汽短管；4-钩头；5-固定式导向叶片；6-芯子；7-外筒；8-内筒；9-疏水夹层；10-支撑螺栓

涡轮式分离器分离效高，体积小；但阻力较大，常用于强制循环锅炉
蒸汽的净化涡轮式旋风分离器涡轮式分离器分离效高，体积小；但阻力较大，常用于强制循环锅炉 1-梯形顶帽；2-百叶窗板；3-集汽短管；4-钩头；5-固定式导向叶片；6-芯子；7-外筒；8-内筒；9-疏水夹层；10-支撑螺栓

蒸汽清洗使蒸汽通过洁净的清洗水（一般为给水），利用清洗水与锅水含盐浓度差来降低蒸汽溶解携带的盐分
蒸汽的净化蒸汽清洗蒸汽清洗使蒸汽通过洁净的清洗水（一般为给水），利用清洗水与锅水含盐浓度差来降低蒸汽溶解携带的盐分蒸汽清洗主要用于减少溶解性携带，也可减少蒸汽机械携带的盐分，因为经清洗的蒸汽带出的水为含盐浓度较低的清洁水，而不是锅水

大机组汽包的相对长度减少，加装清洗装置有困难；亚临界压力下，由于蒸汽溶解硅酸的分配系数随之增大，清洗装置效率明显下降
蒸汽的净化蒸汽清洗大机组汽包的相对长度减少，加装清洗装置有困难；亚临界压力下，由于蒸汽溶解硅酸的分配系数随之增大，清洗装置效率明显下降亚临界压力汽包炉，主要靠改善给水条件来保证蒸汽品质，可不采用蒸汽清洗装置

连续不断地从汽包中排出因水蒸发含盐量不断增大的部分锅水，代之以比较纯净的给水，以获得符合品质要求（含盐量和碱度保持在规定值内）的蒸汽
蒸汽的净化排污连续排污（表面排污）连续不断地从汽包中排出因水蒸发含盐量不断增大的部分锅水，代之以比较纯净的给水，以获得符合品质要求（含盐量和碱度保持在规定值内）的蒸汽连续排污应从锅水含盐量最大的部位（通常是汽包水容积靠近蒸发面处）引出

用以排除水中的沉渣、铁锈，以防这些杂质在水冷壁管中结垢和堵塞
蒸汽的净化排污一般凝汽式发电厂，p＝1-2％；热电厂，p＝2-5% 定期排污（间断或底部排污）用以排除水中的沉渣、铁锈，以防这些杂质在水冷壁管中结垢和堵塞定期排污应从循环回路的最低位置，即沉淀物积聚最多的地方（如水冷壁下部联箱或大直径下降管底部）引出，间断进行排污率 P

亚临界参数锅炉汽包与内部装置 SG1025.7t/h亚临界参数锅炉汽包汽包采用上、下不等壁厚结构，汽包内壁设置弧形衬套5，由沿汽包长度延伸的挡板构成。汽水混合物由上部进入汽包，沿弧形衬套向下流动，均匀加热汽包壁，可减少汽包上下壁温差及相应的热应力

亚临界参数锅炉汽包与内部装置 SG1025.7t/h亚临界参数锅炉汽包下降管管座9位于汽包底部，保证下降管入口上部有最大的水层高度，以防下降管进口处工质汽化；下降管入口处装有十字架8，以消除大直径下降管进口产生漏斗形水面，防止蒸汽进入下降管，保证锅炉水循环的安全

汽包筒体上部有饱和蒸汽引出管管座1，汽水混合物引入管管座2；汽包筒体下部有给水管管座10，连续排污管管座12
亚临界参数锅炉汽包与内部装置 SG1025.7t/h亚临界参数锅炉汽包汽包筒体上部有饱和蒸汽引出管管座1，汽水混合物引入管管座2；汽包筒体下部有给水管管座10，连续排污管管座12

涡轮式旋风分离器6沿汽包长度方向分两排对称布置，对汽水混合物进行第一次粗分离
亚临界参数锅炉汽包与内部装置 SG1025.7t/h亚临界参数锅炉内部装置涡轮式旋风分离器6沿汽包长度方向分两排对称布置，对汽水混合物进行第一次粗分离立式波形板（又称顶帽）布置在分离器的顶部，进行第二次分离

波形板干燥器3 在汽包顶部沿长度方向分前后两组（每组两排，对称布置）呈鸟翼状倾斜的立式“V”形，进行第三次分离
亚临界参数锅炉汽包与内部装置 SG1025.7t/h亚临界参数锅炉内部装置波形板干燥器3 在汽包顶部沿长度方向分前后两组（每组两排，对称布置）呈鸟翼状倾斜的立式“V”形，进行第三次分离汽水混合物经三次分离，水经疏水管4引至汽包水容积，蒸汽通过顶部布置的多孔板进行均流，经饱和蒸汽引出管将蒸汽引至炉顶过热器

亚临界参数锅炉汽包与内部装置 Babcock与FW型亚临界参数锅炉

复习思考题 1、锅筒锅炉蒸汽污染的主要方式。 2、试分析蒸汽含盐量对锅炉、汽机工作过程的影响。 3、简述各种汽水分离原理并举出相应的应用实例。

第七章锅炉受热面及其工作特点锅炉蒸发受热面及系统水冷壁锅炉水循环系统直流锅炉水冷壁过热器与再热器过热器与再热器的结构形式
第七章锅炉受热面及其工作特点锅炉蒸发受热面及系统水冷壁锅炉水循环系统直流锅炉水冷壁过热器与再热器过热器与再热器的结构形式蒸汽温度调节热偏差亚临界锅炉蒸汽系统典型布置尾部受热面省煤器及其布置空气预热器的类型

水冷壁水冷壁的工作特点水冷壁是锅炉炉膛四周炉墙上敷设的受热面。中压锅炉全部为蒸发受热面；高压、超高压和亚临界锅炉部分为过热/再热受热面；直流锅炉同时是加热和过热受热面。规格：Φ45、Φ51、Φ57、Φ60、Φ63.5、Φ76，壁厚δ＝3～5 材质：无缝钢管10g、15g、20g 结构参数：s/d e/d

水冷壁的工作特点和作用水冷壁在锅炉初期主要是为了保护炉墙，后来逐渐发展为锅炉的主要受热面之一。
强化传热，减少锅炉受热面面积，节省金属消耗量降低高温对炉墙的破坏作用，保护炉墙，提高炉墙机械强度能有效防止炉壁结渣悬吊敷管炉墙（炉墙全部重量靠水冷壁支承）主蒸发受热面（直流锅炉除外）水冷壁在锅炉初期主要是为了保护炉墙，后来逐渐发展为锅炉的主要受热面之一。

水冷壁水冷壁的结构水冷壁分光管壁、膜式壁两种膜式壁炉膛气密性好,可减少漏风,降低热损失,提高锅炉效率；有较大的辐射受热面积，可降低受热面金属耗量；炉墙重量轻，便于采用悬吊结构；锅炉蓄热能力减少，有利负荷调节，锅炉启停快。

水冷壁水冷壁的结构内螺纹管水冷壁工质在管内流动时产生强烈的扰动。把液体压向壁面，强迫汽泡脱离管壁被水带走，破坏膜态汽层。可有效防止膜态沸腾产生，避免管壁超温。用于炉内高热负荷区域的膜式水冷壁，确保水冷壁安全可靠。

锅炉水循环系统自然循环锅炉水循环系统大容量锅炉沿炉膛周界热负荷分布不均，水冷壁中间部位较两边高，燃烧器区域附近热负荷最大，炉膛四角和下部受热最弱，因此水冷壁吸热不均，造成水循环故障。为提高水循环可靠性将水冷壁设计成若干个独立的循环回路

锅炉水循环系统自然循环锅炉水循环系统 SG1025/18.1锅炉水冷壁根据炉膛截面热负荷分布曲线共分为32个循环回路。前、后、两侧各6个回路，四个炉角各2个回路

锅炉水循环系统自然循环锅炉水循环系统后水冷壁上部常作成一个折焰角，同时拉出部分管束作为后墙悬吊管，折焰角以一定的角度向后上方延伸形成水平烟道，然后垂直向上形成排管与上集箱连接，可增加水平烟道长度，改善炉膛出口烟气的空气动力特性，增长烟气流程，强化烟气的混合

自然循环锅炉水循环系统水冷壁上部通过上集箱固定在支架上，下部则悬挂着下集箱，可自由膨胀燃烧器区域布置卫燃带，以提高炉膛温度
在四面墙的高热负荷区域采用了内螺纹管，以保证水冷壁工作的安全性

锅炉水循环系统自然循环锅炉水循环系统来自省煤器的给水经汽包分别进入4个大直径集中下降管，其下端分别接一个分配器，并通过96根供水管与32个下集箱相连。然后经32组648根膜式水冷壁、折焰角、后墙水冷壁悬吊管、水平烟道底部、后墙排管向上流动，水被逐渐加热形成汽水混合物，通过26个上集箱106根导汽管被引入汽包，进行汽水分离

自然循环锅炉水循环系统饱和蒸汽由18根连接管引入顶棚过热器进口集箱；饱和水留在汽包下部，连同不断送入汽包的给水一起进入下降管

锅炉水循环系统控制循环锅炉水循环系统 4根大直径集中下降管从汽包底部引出并与汇合联箱连接， 3台循环泵（一台备用）通过吸入短管与汇合联箱相连，每台循环泵通过2根出水管与环形下水包（由前、后、左右四侧水包组成）连接。经由890根水冷壁管、5个上集箱和48根导汽管，回到汽包。 l-汽包；2-下降管；3-汇合联箱；4-管环泵；5-循环泵出口阀；6-循环泵出口管；7-环形联箱（下水包）；11-后墙延伸水冷壁；12-水冷壁出口联箱；13-汽水引出管；14-折焰角循环泵台数与下降管根数不等，下降管中的水通过汇合联箱分配到各循环泵，可均衡循环泵的入口流量，有利于提高循环泵运行的可靠性

螺旋管圈型水冷壁直流锅炉水冷壁形式主要有螺旋管圈型和垂直上升管屏型
直流锅炉水冷壁形式主要有螺旋管圈型和垂直上升管屏型螺旋管圈型水冷壁由若干根水冷壁组成管带，沿炉膛四面倾斜上升，无水平段，各管带均匀地分布在炉膛四壁，任一高度上管带的受热几乎完全相同

螺旋管圈型水冷壁螺旋管圈型水冷壁的特点沿炉膛四周热负荷不均匀影响小管圈内工质可保证足够高的质量流速，以减轻传热恶化的影响
直流锅炉水冷壁螺旋管圈型水冷壁螺旋管圈型水冷壁的特点沿炉膛四周热负荷不均匀影响小管圈内工质可保证足够高的质量流速，以减轻传热恶化的影响工质焓值较高的管带后段，可以布置在炉内热负荷较低区域，对防止管壁超温有利大锅炉宽管带，各管间热偏差较大；支吊困难适用于超临界和亚临界压力，燃料适应性广

UP型垂直上升管屏水冷壁 UP（Universal Pressure Boiler）型垂直上升管屏包括一次上升和上升-上升
直流锅炉水冷壁 UP型垂直上升管屏水冷壁 UP（Universal Pressure Boiler）型垂直上升管屏包括一次上升和上升-上升（a）（b）一次上升型（a）给水一次流经全部四面墙水冷壁管屏，没有下降管，管屏沿高度分为上、中和下部三个辐射区，各区段之间设有混合器，用以消除平行管子间的热偏差

UP型垂直上升管屏水冷壁一次上升型（a）
直流锅炉水冷壁 UP型垂直上升管屏水冷壁（a）（b）一次上升型（a）特点：系统简单，流动阻力小；相邻管屏外侧管间壁温差较小；可采用全悬吊结构；水力特性较为稳定；但对锅炉负荷适应性较差，金属耗量大上升-上升型（b）炉膛下部高热负荷区域布置两个串联回路，用于提高管内工质质量流速以避免流动异常和传热恶化

FW型垂直上升管屏水冷壁 FW型垂直上升管屏为多次垂直上升管屏
直流锅炉水冷壁 FW型垂直上升管屏水冷壁 FW型垂直上升管屏为多次垂直上升管屏多次垂直上升管屏炉膛下部高热负荷区域减小管屏的宽度，炉外加设下降管，形成多次（2-3次）垂直上升；在上部较低热负荷区，仍采用一次垂直上升管屏

FW型垂直上升管屏水冷壁多次垂直上升管屏的特点
直流锅炉水冷壁 FW型垂直上升管屏水冷壁多次垂直上升管屏的特点既可保证高热负荷区有较高的质量流速，达到充分冷却的目的；又可减少高负荷下水冷壁的流动阻力；同时可避免采用刚度差的小直径管有不受热的下降管，工质流程长，系统阻力较大；相邻两屏内工质的含汽率不同，管间壁温差大，使各屏热膨胀不同。应尽量减少管屏串联的次数

直流锅炉水冷壁直流锅炉水冷壁布置在炉膛折焰角以上采用垂直上升管屏，以便采用全悬吊结构；炉膛上部热负荷较低，两相邻垂直管屏外侧管子的管壁温差较小，不至于造成膜式水冷壁损坏在炉膛高热负荷区采用螺旋管圈型水冷壁，以减小炉内热偏差

过热器和再热器的作用与特点过热器和再热器的作用过热器：将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽。
过热器与再热器的结构形式过热器和再热器的作用与特点过热器和再热器的作用过热器：将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽。再热器：将汽轮机高压缸排汽加热成具有一定温度的再热蒸汽。过热器和再热器的工作特点过热器和再热器是锅炉中金属壁温最高的受热面，对材质要求高过热器、再热器的阻力不能太大高热负荷区的过热器与再热器工质流速高过热器和再热器出口汽温将随锅炉负荷的改变而变化过热器和再热器布置受锅炉参数影响在锅炉点火升炉或汽轮机甩负荷时，过热器、再热器需要采取保护措施都是提高蒸汽焓值，增强其做功能力，从而提高电厂循环热效率。同时再热器可以降低汽轮机排汽的湿度，提高末级叶片的安全性。

过热器和再热器的作用与特点工作特点外部烟温高：大约在600～1400℃。
过热器与再热器的结构形式过热器和再热器的作用与特点工作特点外部烟温高：大约在600～1400℃。内部汽温高：一般在320 ～ 540℃，近年出口汽温可达560 ～ 620℃。冷却条件差：亚临界压力下的蒸汽密度比水小，蒸汽与管壁间的对流放热系数小，冷却能力差；提高蒸汽流速，可使蒸汽冷却能力增强，但会增大压降，降低蒸汽的做功能力。安全裕度小：壁温高，管子的工作温度接近允许使用温度。过热器和再热器的工作特点过热器和再热器是锅炉中金属壁温最高的受热面，对材质要求高过热器、再热器的阻力不能太大高热负荷区的过热器与再热器工质流速高过热器和再热器出口汽温将随锅炉负荷的改变而变化过热器和再热器布置受锅炉参数影响在锅炉点火升炉或汽轮机甩负荷时，过热器、再热器需要采取保护措施

对流式过热器和再热器由蛇形管及进出口联箱组成。根据对流受热面的放置方式分：立式、卧式。
过热器与再热器的结构型式对流式过热器和再热器由蛇形管及进出口联箱组成。根据对流受热面的放置方式分：立式、卧式。根据烟气与管内蒸汽的相对流动方向分：逆流、顺流和混合流。过热器分类：（1）根据传热方式分：对流、辐射和半辐射式。（2）根据对流受热面的放置方式分：立式（水平烟道内的末级高温过热器和再热器）、卧式（尾部竖井低温过热器和再热器）。考虑支吊（3）根据烟气与管内蒸汽的相对流动方向分：逆流（尾部竖井低温过热器和再热器）、顺流（水平烟道内的末级高温过热器和再热器）和混合流。考虑出口壁温（4）根据管子排列方式分：顺列（水平烟道内的末级高温过热器和再热器）、错列（尾部竖井低温过热器和再热器）。考虑吹灰和支吊（5）根据管圈数分：单管圈、双管圈、多管圈。（6）根据结构分：屏式过热器、壁式过热器、对流过热器。

对流式过热器和再热器由蛇形管及进出口联箱组成。根据管子排列方式分：顺列、错列。根据管圈数分：单管圈、双管圈、多管圈。
过热器与再热器的结构型式对流式过热器和再热器由蛇形管及进出口联箱组成。根据管子排列方式分：顺列、错列。根据管圈数分：单管圈、双管圈、多管圈。过热器分类：（1）根据传热方式分：对流、辐射和半辐射式。（2）根据对流受热面的放置方式分：立式（水平烟道内的末级高温过热器和再热器）、卧式（尾部竖井低温过热器和再热器）。考虑支吊（3）根据烟气与管内蒸汽的相对流动方向分：逆流（尾部竖井低温过热器和再热器）、顺流（水平烟道内的末级高温过热器和再热器）和混合流。考虑出口壁温（4）根据管子排列方式分：顺列（水平烟道内的末级高温过热器和再热器）、错列（尾部竖井低温过热器和再热器）。考虑吹灰和支吊（5）根据管圈数分：单管圈、双管圈、多管圈。（6）根据结构分：屏式过热器、壁式过热器、对流过热器。

半辐射、辐射式过、再热器做成挂屏形式，由U型管及进出口联箱构成布置半辐射式布置在炉膛出口烟窗处，称为后屏
过热器与再热器的结构型式半辐射、辐射式过、再热器做成挂屏形式，由U型管及进出口联箱构成布置半辐射式布置在炉膛出口烟窗处，称为后屏辐射式布置在炉膛上部的前墙和两侧的前半部或布置在炉膛顶部或悬挂在炉膛上部靠近前墙处，分别称为墙式、顶棚式和前屏（分隔屏） 1-前墙管；2、3-两侧墙管；4-上联箱工质引出管

过热器与再热器的结构型式（a）前屏；（b）大屏；（c）后屏布置在炉膛上前部直接吸收炉膛高温烟气的辐射传热，也称屏式过热器。
(1)分大屏、前屏及后屏三种。 (2)大屏或前屏过热器布置在炉膛上前部，屏间距离较大，屏数较少，吸收炉膛内高温烟气的辐射传热，为辐射式过热器。 (3)后屏过热器布置在炉膛出口处，屏数相对较多，屏间距相对较小，它既吸收炉膛内的辐射传热，又吸收烟气冲刷受热面时的对流传热，故又称半辐射过热器。（a）前屏；（b）大屏；（c）后屏

半辐射、辐射式过、再热器作用改善工质汽温特性；降低锅炉金属耗量；降低炉膛出口烟温，防止排列密集的对流受热面结渣；
过热器与再热器的结构型式半辐射、辐射式过、再热器作用改善工质汽温特性；降低锅炉金属耗量；降低炉膛出口烟温，防止排列密集的对流受热面结渣；消除气流的残余扭转，减少沿烟道宽度的热偏差；大节距的前屏可对炉膛出口烟气起阻尼和分割导流作用

半辐射、辐射式过、再热器改善受热面工作条件的措施布置在远离火焰中心的炉膛上部；作为低温级受热面；采用较高的质量流速
过热器与再热器的结构型式半辐射、辐射式过、再热器改善受热面工作条件的措施布置在远离火焰中心的炉膛上部；作为低温级受热面；采用较高的质量流速

过热器与再热器的结构型式包覆壁过热器为了简化炉墙结构，采用悬吊结构的敷管炉墙，在水平烟道和尾部竖井烟道内壁像布置水冷壁那样布置过热器，称为包覆壁过热器。包覆壁过热器一般采用膜式壁结构，相对节距s／d等于2—3，这样可以保证锅炉烟道的气密性，并可减少金属消耗量。

运行中影响汽温的因素锅炉负荷蒸汽温度与锅炉负荷之间的关系称之为汽温特性，采用不同传热方式的过热器与再热器，汽温变化特性不同
蒸汽温度调节运行中影响汽温的因素锅炉负荷蒸汽温度与锅炉负荷之间的关系称之为汽温特性，采用不同传热方式的过热器与再热器，汽温变化特性不同辐射受热面锅炉负荷D增加，工质流量和煤耗量B相应增加，炉内辐射热 Qf 并不按比例增多， Qf /D 减少，辐射受热面中蒸汽的焓增减少，出口蒸汽的温度下降，图中曲线1，炉膛出口烟温因此上升

运行中影响汽温的因素对流受热面锅炉负荷D增加，流经对流受热面烟速和烟温提高，工质焓增升高，出口蒸汽温度上升，图中曲线2
蒸汽温度调节运行中影响汽温的因素对流受热面锅炉负荷D增加，流经对流受热面烟速和烟温提高，工质焓增升高，出口蒸汽温度上升，图中曲线2 采用辐射一对流式受热面，可获得较为平坦的汽温变化特性，减小汽温调节幅度，提高机组对负荷变化的适应性

蒸汽温度调节运行中影响汽温的因素过量空气系数α α增加，炉膛温度水平降低，辐射传热减弱，辐射受热面出口汽温降低；对流过热器则由于燃烧生成的烟气量增多，烟气流速增大，对流传热加强，导致出口过热汽温升高,以后者为主给水温度tgs tgs降低，煤耗量B增加，炉内烟气量增加，出口烟温增加，对流受热面出口蒸汽温度因此升高。辐射式受热面的出口汽温影响不大

蒸汽温度调节运行中影响汽温的因素燃料性质燃煤中的M和A增加，烟气容积增大，烟速提高；而炉内温度水平降低，出口烟温升高，过热器出口汽温升高。煤粉变粗时，煤粉在炉内燃烬时间增长，火焰中心上移，导致汽温升高受热面污染情况过热器之前的受热面发生积灰或结渣时，进入过热器区域的烟温增高，过热汽温上升；过热器本身严重积灰、结渣或管内结垢时，导致汽温下降

蒸汽温度调节运行中影响汽温的因素燃烧器的运行方式摆动燃烧器喷嘴向下倾斜或多排燃烧器从上排喷嘴切换至下排，由于火焰中心下移，会使汽温下降。反之，汽温则会升高

汽温调节运行中规定汽温偏离额定值的波动不能超过-10℃～+5℃ 汽温过高，金属的许用应力下降，危及机组的安全运行；
蒸汽温度调节汽温调节运行中规定汽温偏离额定值的波动不能超过-10℃～+5℃ 汽温过高，金属的许用应力下降，危及机组的安全运行；汽温下降，循环热效率降低；再热汽温变化过于剧烈，还会引起汽机中压缸的转子与汽缸之间的相对胀差变化，汽机振动增大

汽温调节蒸汽调温的主要方式蒸汽侧调节通过改变蒸汽热焓调节汽温，主要有喷水减温、汽-汽热交换。
蒸汽温度调节汽温调节蒸汽调温的主要方式蒸汽侧调节通过改变蒸汽热焓调节汽温，主要有喷水减温、汽-汽热交换。烟气侧调节通过改变锅炉内辐射受热面和对流受热面的吸热量分配比例的方法（如烟气再循环、摆动燃烧器）或改变流经过热器、再热器烟气量的方法（如分隔烟道挡板）调节汽温汽－汽热交换就是通过换热器，用过热蒸汽来加热再热蒸汽，达到调节再热汽温的目的，目前很少采用。

喷水减温方法喷水减温器是将清洁度很高的水直接喷入过热蒸汽中以降低汽温（大锅炉直接由水泵出口取水）
蒸汽温度调节喷水减温方法喷水减温器是将清洁度很高的水直接喷入过热蒸汽中以降低汽温（大锅炉直接由水泵出口取水）喷水减温装置通常安装在过热器连接管道或联箱中

喷水减温方法主要有旋涡式、笛形管（多孔喷管）式两种
蒸汽温度调节喷水减温方法主要有旋涡式、笛形管（多孔喷管）式两种结构简单，惯性小，调节灵敏，易于自动化，可靠性高。但只能降温，不能升温。电站锅炉普遍采用

喷水减温方法喷水减温方法：调节过热汽温。再热器一般不采用此法，只作为事故喷水减温装置。
蒸汽温度调节喷水减温方法喷水减温方法：调节过热汽温。再热器一般不采用此法，只作为事故喷水减温装置。大型锅炉通常布置两级喷水减温器。一级在屏前，喷水量大些，汽温粗调，并保护屏；二级在末级过热器前，细调，控制过热器出口汽温。因为喷入再热器的水在低压下被加热汽化和过热，仅在汽轮机的中低压缸中做功，犹如附加了一个中压循环系统，中压循环的效率较低，因此将使整个系统的循环热效率降低。

分隔烟道挡板用挡板将尾部烟道分隔成两个并列烟道，其一布置低温再热器，另一侧布置低温过热器
蒸汽温度调节分隔烟道挡板用挡板将尾部烟道分隔成两个并列烟道，其一布置低温再热器，另一侧布置低温过热器调节布置在省煤器后的烟气挡板开度，可改变流经两烟道的烟气量达到调节再热汽温的目的结构简单，操作方便但延迟较大，挡板宜布置在烟温低于400OC的区域，以免烧坏

蒸汽温度调节烟气再循环采用再循环风机从锅炉尾部低温烟道中(一般为省煤器后)抽出一部分温度为250～350O C的烟气，从炉膛底部(如冷灰斗下部)送回到炉膛，用以改变锅炉内辐射和对流受热面吸热量的比例，从而达到调节汽温的目的耗电量增大，风机磨损大。国内多用于燃油锅炉的再热气温调节

蒸汽温度调节改变火焰中心位置摆动式燃烧器燃烧器上下摆动土20～300，炉膛出口烟温变化约110～140℃，调温幅度可达40～60℃。燃烧器上倾角过大会增加燃料的未完全燃烧损失；下倾角过大又会造成冷灰斗的结渣停用各层燃烧器调温幅度较小，一般应与其它调温方式配合使用

改变火焰中心位置摆动式燃烧器调节再热汽温的同时，会影响到过热汽温
蒸汽温度调节改变火焰中心位置摆动式燃烧器调节再热汽温的同时，会影响到过热汽温锅炉在满负荷运行时，过热汽温和再热汽温均达到额定值，过热器减温水量理论上为零；锅炉负荷下降，再热汽温下降，燃烧器向上摆动，过热汽温随之上升，需要增加减温水量。负荷降到50％～60％额定负荷时，过热器减温水量达到最大

热偏差热偏差的概念热偏差是沿烟道宽度方向并列管子间因吸热不均和工质流量不均引起的现象，蒸汽焓增大于管组平均值的管子称偏差管，热偏差程度用热偏差系数表示式中： △hp 为偏差管焓增， △hp = qpFp/Gp； △h0 为管组平均焓增，△h0 = q0F0/G0 q、F、G 分别为管外壁热负荷、受热面积及工质流量

热偏差的概念则有显然，越大，偏差管与管组工质平均温度偏差越大，偏差管易超温热偏差
式中：ηq 、ηF 和ηG 分别为吸热、结构和流量不均匀系数显然，越大，偏差管与管组工质平均温度偏差越大，偏差管易超温

热偏差吸热不均匀性（烟气侧热力不均）沿烟道宽度方向烟气速度场和温度场不均匀炉膛四壁水冷壁的吸热与粗糙表面使炉壁附近烟气温度及流速远比火焰中心低，并延伸到对流烟道，是造成过热器并列管组热力不均的主要原因

热偏差吸热不均匀性（烟气侧热力不均）烟气走廊并列过热器管中个别管排间较大的节距形成(常是靠壁面处)。较大的烟气流通截面使流阻小，烟速大，对流传热强；且具有较大的辐射层厚度，辐射吸热增加，造成热力不均受热面不同程度的污染燃烧器负荷不一致，火焰中心偏斜；炉膛上部或过热器局部地区发生煤粉再燃烧炉膛出口烟气流的残余扭转

热偏差流量不均匀性（工质侧水力不均）推导过程各并列管圈进、出口压降△p 取决于进、出口联箱中压力的变化，而后者又取决于受热面的连接方式，Z形连接方式各并列管圈的△p偏差最大，多管连接方式最小 △p大的管圈，蒸汽流量大，△p的偏差造成各管流量的不均

流量不均匀性（工质侧水力不均）热偏差 Z型连接 U型连接多管连接
实际运用中多采用从联箱端部引入或引出，以及从联箱中间经单管或双管引入和引出的连接系统，这样管道系统简单，蒸汽混合均匀，便于装设喷水减温器等优点。 Z型连接 U型连接多管连接

流量不均匀性（工质侧水力不均）管圈的结构阻力系数 R 与管子的结构尺寸、粗糙度等有关，管圈的R 值越大，即阻力越大，流量越小
热偏差流量不均匀性（工质侧水力不均）管圈的结构阻力系数 R 与管子的结构尺寸、粗糙度等有关，管圈的R 值越大，即阻力越大，流量越小工质比容υ 并列管受热不均时，受热强的管吸热量多、工质温度高、比容υ增大，蒸汽流量减小

流量不均匀性（工质侧水力不均）即使各并列管圈△p、 R相同，因受热不均，工质比容不同也将导致流量不均，使热偏差增大
发生热偏差时，并列管子中吸热量大的管子，热负荷较高（热负荷不均匀系数ηq>1），工质流量又较小（流量不均匀系数ηG <1），故工质焓增大，管子出口工质温度和管壁温度相应升高

减少热偏差的措施运行措施运行中确保燃烧稳定；烟气均匀充满炉膛适时投入吹灰器减少积灰和结渣，避免受热不均结构措施受热面分级
受热面各级之间通过中间联箱进行混合，避免前一级的热偏差延续到下一级而造成各级受热面热偏差的迭加

减少热偏差的措施受热面分级将受热面分成多级，每一级工质的平均焓增减小，偏差管出口汽温及管组平均汽温的偏差就会减小受热面分段
沿烟道宽度分段，将受热面布置成并联混流方式炉宽两侧的蒸汽（联箱连接管）左右交叉，消除烟道左右两侧温度不均和烟速不均引起的热偏差

减少热偏差的措施采用各种定距装置，保证受热面节距，防止在运行中的摆动，有效地消除管、屏间的“烟气走廊”
采用流量分配均匀的U形或多管连接方式，减少流量不均引起的热偏差加装节流圈在受热面管子入口处加装不同孔径的节流圈，以增加阻力，均匀各管流量

减少热偏差的措施利用流量不均匀来消除吸热不均匀。如屏式过热器外管圈采用大管径或缩短长度，使蒸汽流速增加
按受热面热负荷分布情况划分管组。如布置在炉壁上的辐射式过热器或再热器，可根据壁面热负荷的分布分成机组，并控制每组的蒸汽流量，使其与所受热负荷相适应。加装节流圈；根据管圈所处的热负荷采用不同的管径和不同壁厚的蛇形管管圈，均匀各管流量

采用摆动燃烧器的蒸汽系统为提高再热汽温的能力，再热器向炉膛内移动或靠近，增强辐射传热
亚临界锅炉蒸汽系统典型布置采用摆动燃烧器的蒸汽系统为提高再热汽温的能力，再热器向炉膛内移动或靠近，增强辐射传热再热器高温布置，与采用烟气挡板调节方式相比，再热器的受热面积约减少65％；使再热蒸汽流动阻力控制在0.2MPa以下提高再热汽温的调节能力，再热汽温的调节响应特性比较灵敏

亚临界锅炉蒸汽系统典型布置采用烟气挡板的蒸汽系统大部分过热器向炉膛内移动或靠近，再热器受热面布置在对流传热较强的水平烟道后部及尾部烟道中

采用烟气挡板的蒸汽系统过热器高温布置，与摆动燃烧器调温方式相比，过热器受热面约减少25％
亚临界锅炉蒸汽系统典型布置采用烟气挡板的蒸汽系统过热器高温布置，与摆动燃烧器调温方式相比，过热器受热面约减少25％再热器受热面较多且处于低温烟道，再热汽温调节反应灵敏性较差，汽温达到稳定的时间比摆动燃烧器调温时间略长

省煤器的应用目的与分类应用目的减少蒸发受热面，以价格低廉的省煤器受热面代替价格昂贵的蒸发受热面；
省煤器及其布置省煤器的应用目的与分类应用目的减少蒸发受热面，以价格低廉的省煤器受热面代替价格昂贵的蒸发受热面；给水经省煤器加热后，温度接近或达到汽包内水的温度，减少给水与汽包壁的温差，使汽包的热应力降低，延长汽包使用寿命。

省煤器的应用目的与分类省煤器的分类：按制造材料分为：铸铁式，压力低于4MPa；钢管式，电站锅炉采用。按水在省煤器中被加热的程度：
省煤器及其布置省煤器的应用目的与分类省煤器的分类：按制造材料分为：铸铁式，压力低于4MPa；钢管式，电站锅炉采用。按水在省煤器中被加热的程度：沸腾式：中压锅炉（汽化吸热比例大）非沸腾式：高压、超高压和亚临界锅炉为增加省煤器烟气侧受热面积，可采用鳍片管省煤器、膜式省煤器或肋片式省煤器。

省煤器及其布置

钢管省煤器钢管省煤器由蛇形管及进出口联箱组成蛇形管在烟道中垂直于前墙布置（a）
省煤器及其布置钢管省煤器钢管省煤器由蛇形管及进出口联箱组成蛇形管在烟道中垂直于前墙布置（a）管子支吊简单，管排数多，水速较小；但对于п型锅炉，所有蛇形管靠近后墙部分磨损严重（a）（b）

省煤器及其布置钢管省煤器蛇形管在烟道中平行于前墙布置（b）只有后墙附近几根蛇形管磨损较大。但水速较高,阻力较大（a）（b）

空气预热器的类型管式空气预热器空气预热器主要有管式与回转式两种管式空气预热器由多根平行错列钢管焊在上、下管板上构成立方形箱体

管式空气预热器管式空气预热器中烟气在管内由上而下纵向流动，空气从管外横向流过，两者成交叉流动。热量连续地由烟气通过管壁传给空气
空气预热器的类型管式空气预热器管式空气预热器中烟气在管内由上而下纵向流动，空气从管外横向流过，两者成交叉流动。热量连续地由烟气通过管壁传给空气为强化传热，在箱体水平方向装有若干中间管板，以提高空气流速

回转式空气预热器回转式空气预热器分受热面转动和风罩转动；前者有二分仓和三分仓二种，后者有单流道和双流道二种
空气预热器的类型回转式空气预热器回转式空气预热器分受热面转动和风罩转动；前者有二分仓和三分仓二种，后者有单流道和双流道二种回转式空气预热器中烟气和空气逆向交替地通过同一蓄热板受热面，完成热量的交换。若被加热的空气需要不同温度，则采用三分仓回转式空气预热器。此时，空气流通区分为一次空气和二次空气两个通道。

空气预热器的类型回转式空气预热器回转式空气预热器与管式相比结构紧凑，外形小，重量轻，不易腐蚀。但结构复杂，漏风量较前者大

空气预热器的类型热管式空气预热器管内工质与管壁的热阻极小：加热段水汽化是核态沸腾工况，其放热系数高达 W/m2·℃；放热段蒸气凝结是膜状凝结工况，其放热系数高达 W/m2·℃。热量传递的主要热阻：烟气与管壁和空气与管壁的换热热阻。

空气预热器的类型热管式空气预热器两侧热阻可以灵活调节：加热段和放热段的长度可以灵活选择；通过改变管子长度和直径调节热管的内热阻；通过加装环形肋片强化管外传热。从而达到结构紧凑、流动阻力小、传热系数大。

复习思考题 1、试述运行中影响汽温的主要因素。 2、试述造成并列管组吸热不均匀性的主要因素。 3、试述减少热偏差的措施。 4、电站锅炉运行中，调节蒸汽温度的主要方法有那些？它的工作原理和特点是什么？ 5、为什么大型电站锅炉需采用对流－辐射式过热器系统？

热偏差流量不均匀系数的推导过程设进入分配联箱时压力为p1，由汇集联箱流出时压力为p2，当不计联箱中的压力变化时，则两联箱间的压差用于克服管内流动阻力和两箱之间的重位压头。即 ∵ 相对于管内流动阻力小的多，且对于大多数过热器或再热器，两联箱差不多在同一高度（h＝0），重位压头可忽略。则管内蒸汽质量流量与进出口压差的关系式为：

流量不均匀系数的推导过程若管子流通面积为f，则管内蒸汽流量G为：将式中只与结构有关的参数合并为结构阻力系数R: 则，
热偏差流量不均匀系数的推导过程若管子流通面积为f，则管内蒸汽流量G为：将式中只与结构有关的参数合并为结构阻力系数R: 则， = = 偏差管的流量不均匀系数为：

锅炉原理主讲：周守军山东建筑大学热能工程学院

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