锅炉原理复习精髓

1.锅炉是利用燃料燃烧放出的热能或工业生产中的余热，将工质加热到一定温度和压力的换热设备。在锅炉中进行着三个主要过程：(1)燃料在炉内燃烧,其化学贮藏能以热能的形式释放出来,使火焰和燃烧产物(烟气和灰渣)具有高温；(2)高温火焰和烟气通过“受热面”向工质(热媒)传递热量；(3)工质(热媒)被加热,其温度升高或者汽化为饱和蒸汽,或再进一步被加热成为过热蒸汽。2.元素分析：测出煤由无机物水分、灰分和有机物碳、氢、氧、氮、硫五种元素组成。工业分析：煤的组成成分为水分、挥发分、固定碳和灰分。挥发分：煤中有机质分解而析出的气体3.额定蒸发量（BRL-boilerratedload）：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）。4.最大连续蒸发量（B－MCR-boilermaximumcontinuousrating：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）5.锅炉按照循环方式可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉、控制循环锅炉和直流锅炉。6.标准煤：不同煤的发热量差别很大，为便于比较与煤发热量有关的经济指标，规定以Qar,net,p＝29310kJ/kg(7000kcal/kg)的煤作为标准煤。7.煤的折算成分含量是指对应于4l90kJ/kg(1000kcal/kg)收到基低位发热量的收到基成分含量。8.影响灰熔点的因素a灰的成分b酸性氧化物提高灰熔点，碱性氧化物降低灰熔点c灰所处氛围：氧化性气氛－灰熔点降低慢；还原性气氛－灰熔点降低快。9.可磨性指数：煤被磨碎成煤粉的难易程度。10.煤的磨损指数反映煤种对磨煤机的研磨部件磨损轻重的程度。11.理论空气量是指1kg收到基燃料实现完全燃烧理论上必须的干空气量，用符号v0来表示，单位：Nm3/kg。12.在负压下工作的锅炉机组，外界冷空气会通过锅炉的不严密处漏入炉膛以及其后的烟道中，致使烟气中过量空气增加，相对于1kg燃料而言，漏入空气量与理论空气量之比称为漏风系数。13.实际供给的空气量Vk（Nm3/kg）与理论空气量（Nm3/kg）的比值称为过量空气系数14.煤粉的粗细程度用煤粉细度Rx表示。煤粉细度用一组由细金属丝编织的方孔筛子进行筛分测定。所谓Rx指经筛分后残留在孔径为x（μm）的筛子上的煤粉的质量占煤粉总质量的百分数15.经济煤粉细度燃烧：煤粉愈细，着火愈迅速完全，q4损失越小；可减少过量空气系数，q2小，锅炉效率越高；制粉：磨煤电能消耗qN；金属消耗qM。经济煤粉细度：min（q2＋q4＋qM＋qN）。16.n－均匀性指数;n越大，煤粒径分布越均匀，可用R90、R200来计算17.煤粉细度对锅炉运行的影响煤粉变粗所引起的危害是很大的，如锅炉灭火、结焦、高温腐蚀、过热器、再热器超温爆管、尾部受热面的磨损以及燃烧效率低等一系列问题。a当煤粉颗粒较大时，煤粉在离开燃烧器区时很难及时着火（反应速度低），可能灭火；b火焰中心上移，加之有时后期混合较差，难于实现完全燃烧，从而导致飞灰含碳量增加。c煤粉气流四角喷入后形成强烈的旋转气流，大颗粒的炭粒甩向炉膛的四壁，靠近水冷壁，使水冷壁附近产生强烈的还原性气氛，发生高温腐蚀的机会大大增加；燃烧灰熔点低的煤种时，还可能出现结焦现象。d炉膛火焰中心明显上移，炉膛出口烟温升高，烟温偏差增大，易出现爆管（过热器、再热器）现象。e粗大颗粒及未燃尽碳粒都会导致尾部受热面磨损加剧。18.造成煤粉粗的原因a煤质影响：煤的可磨性系数以及灰分含量的不同，都将影响制粉系统的出力以及煤粉细度（前提：保证锅炉出力）。b磨煤机本身以及检修质量问题：使得制粉系统保证煤粉细度相当困难，如密封不良，增加给煤量出现磨煤机冒粉，致使制粉系统出力严重不足（前提：保证锅炉出力）。c分离器的磨损：加装防磨材料磨损问题得到缓解，但分离器的通流面积减小，气流流动状态紊乱，使分离效果变差，出力不足，分离效率降低。d制粉风量对煤粉细度的影响：制粉风量增加，制粉系统出力增加，煤粉变粗。e人为因素也是造成煤粉粗的重要原因，煤粉细度对设备及运行的影响往往不能立即体现出来，所以其重要性常常得不到重视，若采用人工检测煤粉细度很难保证及时按规定取样、化验、调整。19.将煤粉气流加热到着火温度所需要的热量称为着火热。着火热主要来源：一是被煤粉射流卷吸到射流根部的高温回流烟气（包括内回流和外回流），这部分热烟气和新喷入的煤粉射流强烈混合，以对流方式把热量迅速传递给新燃料；二是高温火焰及炉壁对煤粉射流的辐射加热；另外还有少部分化学反应本身放热。20.影响煤粉着火的因素:1．燃料性质的影响;2．一次风量的影响;3.一次风温的影响;4.炉内散热条件;5.燃烧器结构和布置;6.锅炉负荷21.燃烧良好的条件:1.供应合适的空气量;2.保证适当高的炉温;3.足够的燃烧时间;4.空气和煤粉的良好混和与扰动22.炉膛容积热负荷是指单位时间送入炉膛单位容积的平均热量，以燃料收到基低位发热量计算23.燃烧器区域壁面热强度：按照燃烧器区域炉膛单位炉壁面积折算，单位时间送入炉膛的平均热量称为燃烧器区域炉壁热负荷qr24.炉膛截面热负荷指热负荷按炉膛截面积计算，单位时间送入炉膛的平均热量.25.炉膛的结构应当满足下列要求:a合理布置燃烧器，使燃料迅速着火；有良好的炉内空气动力场，使各壁面的热负荷均匀；既要使火焰在炉膛的充满度好、减少气流的死滞区，而且要避免火焰冲墙、避免结渣;b炉膛要有足够的容积和高度以保证燃料在炉内的停留时间并完全燃烧;c能够布置适当的蒸发受热面，满足锅炉容量的要求;d可靠的水循环动力特性，保证水循环可靠;e炉膛出口烟气温度适当以确保炉膛出口及以后受热面不结渣和安全工作;f炉膛结构紧凑，金属及其它材料用量少；g便于制造、安装、操作和维护。26.燃烧器是煤粉锅炉的主要燃烧设备，其作用是保证燃料和燃烧用空气在进入炉膛时能充分混合、及时着火和稳定燃烧。27.12）着火以后，一、二次风能及时合理混合，确保较高的燃烧效率；（3）火焰在炉内的充满程度好，且不会冲墙贴壁，避免结渣；（4）有较好的燃料适应性和负荷调节范围；（5）阻力较小；（6）能减少NOx的生成，减少对环境的污染。28．燃烧器按直流燃烧器：其出口气流为直流射流或直流射流组的燃烧器。旋流燃烧器：其出口气流为旋转射流的燃烧器。29．旋流燃烧器特点：扩散角大，回流区大，早期混合强烈，但衰减快，后期混合较差，射流较短应用：高挥发分的烟煤和褐煤。直流燃烧器：直流煤粉燃烧器喷出的一、二次风都是不旋转的直流射流，喷口一般都是狭长形。直流煤粉燃烧器可以布置在炉膛的前后墙、炉膛四角或炉膛顶部，从而形成不同的燃烧方式，如切圆燃烧方式、U形、W形火焰燃烧方式等。我国直流燃烧器放在炉膛四角的切圆燃烧方式应用得最为广泛。其特点为：流动；强烈旋转，螺旋上升，旋转大火球；着火条件好；煤种适应性广；后期扰动混合强烈，燃尽条件好。30.旋流燃烧器有哪些布置方式，各有什么优缺点。○1.前墙布置优点：(1)煤粉管道短，阻力小；且煤粉及空气的分配比较均匀（因为磨煤机一般布置在炉前）。(2)炉宽和对流烟道的宽度及汽包的长度便于相互配合，可以不受炉膛截面宽、深比的限制。(3)当燃烧器单只功率选择恰当并布置合理时，炉膛出口烟气温度偏差较小。缺点：(1)炉膛火焰充满度较差，使炉膛空间的有效利用率降低（后墙上部的折焰角可稍起补偿作用）。(2)炉内火焰扰动较小，后期混合较差。(3)负荷过低需要切断部分燃烧器时，会引起炉内温度分布和烟气流速不够均匀。○2.对冲布置（主要指前后墙对冲）优点：(1)炉内火焰充满好，扰动强。(2)沿炉膛宽度的烟温及速度分布比较均匀，对过热器保护好，且过热器温偏差也较小。(3)防结渣性能较好，因为热量输入沿炉宽较均匀，避免了炉膛中部烟温过高。缺点：(1)风、粉管道的布置比较复杂。(2)为在后墙布置燃烧器，加大后墙与对流井之间距离，使锅炉布置不够紧凑。31．直流燃烧器根据一二次风口的布置分为：均等配风；分级配风32．影响一次风煤粉气流偏斜的因素主要有：1)射流两侧的补气条件。2)上游邻角射流的横向推力与射流的刚性。3)燃烧器的结构特性。33.结渣：炉内温度或炉内局部温度过高、煤的灰燃点降低时，处于熔融状态的灰粒粘黏并积聚在受热面或炉墙上的现象。34.自然循环锅炉：锅炉的蒸发设备由汽包、下降管、水冷壁、联箱及连接管道等组成。强制循环锅炉：+循环泵控制循环锅炉：+循环泵+节流圈直流锅炉：没有汽包35.汽包的作用（1）汽包是加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽和大致分界点。（2）在负荷变化时，起到蓄热器和蓄水器的作用，可缓解汽压变化的速度，对锅炉运行调节有利。（3）汽包的内部装置能保证蒸汽品质。（4）保证锅炉安全运行。36.水冷壁的作用（l）强化传热，减少锅炉受热面面积，节省金属消耗量。（2）降低高温对炉墙的破坏作用，起保护炉墙的作用。（3）能有效地防止炉壁结渣。（4）悬吊炉墙。（5）作为锅炉主要的蒸发受热面，吸收炉内辐射热量，使水冷壁管内的热水汽化，产生锅炉的全部或绝大部分饱和蒸汽。37.与光管水冷壁相比，膜式水冷壁的优点：(1)膜式水冷壁使炉膛具有良好的气密性。对于负压炉膛能减少漏风，降低锅炉的排烟热损失；(2)对炉墙具有良好的保护作用。膜式水冷壁把炉墙和炉膛隔开，炉墙不受辐射，只需轻质保温材料，使炉膛重量减轻，便于采用全悬吊结构。炉墙蓄热量明显减少，燃烧室升温和冷却快，使锅炉的启动和停运过程缩短。(3)在相同的炉墙面积下，膜式水冷壁的辐射传热面积比光管水冷壁大，角系数x＝l，并用鳍片代替部分管材，因而节约高价管材。(4)膜式水冷壁可在现场成片吊装，安装工作量大大减少，加快锅炉安装进度。(5)膜式水冷壁能承受较大的侧向力，增加了抗炉膛爆炸的能力。38.高温腐蚀:高温受热面(炉膛水冷壁、屏、高温过热器和高温再热器)烟气侧的腐蚀是在高温烟气环境下，管壁温度较高时发生的，故称为高温腐蚀。39.减轻水冷壁高温腐蚀的措施：a控制煤粉细度，防止煤粉过粗；b组织合理的炉内空气动力工况，防止火焰贴壁、冲墙；c各燃烧器负荷分配均匀;d避免出现管壁局部温度过高：如避免管内结垢，防止炉膛热负荷局部过高等;e保持管壁附近为氧化性气氛，适当提高炉内过量空气系数。f采用耐腐蚀材料或进行材料强化。40.对流式过热器和再热器的布置形式：（a）逆流；（b）顺流；（c）混合流41.布置在炉膛壁面上、直接吸收炉膛辐射热的过热器或再热器，称为辐射式（或墙式）过热器或再热器。42.影响汽温变化的因素：锅炉负荷；过量空气系数；给水温度；燃料性质；受热面污染情况；燃烧器的运行方式。43.汽温特性：汽温与锅炉负荷（或工质流量）的关系。44.烟气再循环：工作原理：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250～350℃的烟气，由炉子底部（如冷灰斗下部）送回炉膛，用以改变锅炉内辐射和对流受热面的吸热量分配，从而达到调节汽温的目的。45.蒸汽温度调节：1.喷水减温装置；2.分隔烟道挡板；3.烟气再循环；4.改变火焰中心位置46.热偏差影响因素：a.吸热不均匀（烟气侧热力不均）：各管外壁烟气温度、烟气流速以及积灰结渣情况的不同，直接影响到管内蒸汽的吸热量;b.流量不均匀（工质侧水力不均）：管子的流量取决于该管的流动阻力系数和管子进出口之间的压差，管长度不等、内径不同、弯头数或粗糙度不同，都会引起流动阻力系数不均匀，阻力系数越大，流量越小。47.减小热偏差的措施:过热器受热面分级，级间设集箱使蒸汽充分混合沿烟道宽度方向分级，即将受热面布置成并联混流方式.采用多管均匀引入和导出的连接方式可以更好地消除过热器蛇形管间的流量不均，但是要增加集箱的并列开孔，连接系统结构复杂。交叉采用定距装置，消除烟气走廊对个别管子（如外圈管）可通过调整管径，改变局部阻力系数等增加其流量，反之，对个别流量偏大或吸热较小的管子，可通过设置节流圈或增大管接头壁厚的方法来限制其流量。48.省煤器的作用:a、降低排烟温度，提高锅炉效率，