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锅炉及锅炉房设备
锅炉及锅炉房设备
南
京
师
范
大
学
动
力
工
程
学
院
二oo
四
年
二
月
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 2
第一章 基本知识
第二章 燃料及燃烧计算
第三章 锅炉热平衡
第四章 燃烧原理及燃烧设备
第五章 锅炉本体布置及热力计算
第六章 锅炉设备的空气动力计算
第七章 锅炉受压元件的强度计算
第八 章 锅炉水循环及汽水分离
退 出
锅炉及锅炉房设备 1～ 5章
第九章 锅炉化学水处理
第十章 锅炉房设备及其布置
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§ 1.1 概述
§ 1.2 锅炉的基本结构及其工作过程
§ 1.3 锅炉基本特性
§ 1.4 锅炉房设备的组成
§ 1.5 锅炉发展简史
返 回
第一章 基本知识
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§ 1.1 概述
发
电
厂
锅
炉
部
分
示
意
图
第一章
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§ 1.1 概述
一, 什么是锅炉
生产蒸汽或热水的换热设备
任务：燃料 （ 煤, 油, 天然气等 ） 的化学能转化为热能
二, 锅炉的重要性
1,锅炉及锅炉房是供热系统中热源产生的主要设备
2,锅炉是化工, 石化, 冶金, 轻纺, 造纸等工矿企业主要动
力及供热设备
3,锅炉是能源工业发展的主要组成部分 —— 火力发电站三大主机
之一
第一章
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§ 1.1 概述
4,锅炉及锅炉房设备在节能, 环保等科技改造及研究方面具有重
要地位
三, 锅炉的分类
1,根据用途的不同分为：
电站锅炉 —— 在火电厂, 蒸汽驱动汽轮机组发电
工业锅炉 —— 用于工业及采暖
动力锅炉 —— 驱动蒸汽动力装置
2,按载热工质的不同分为：
蒸汽锅炉
热水锅炉
第一章
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§ 1.1 概述
3,按能源分为：
燃煤锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉 废热锅炉 太阳能锅炉
4,按燃烧方式分； 5,按出口介质压力分；
6,按锅炉容量大小分； 7,按介质流动方式分；
8,按组装方式分； 9,按换热方式分 ……
四, 锅炉工业的研究方向及本专业的学习重点
节能降耗, 提高效率
防止和降低环境污染, 开发新的洁净燃烧技术
合理有效地利用地方燃料,提高机械化, 自动化水平
重点在于基本原理的理解和学习，方法的应用
第一章
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§ 1.2锅炉的基本结构及其工作过程
一, 基本结构
1,锅炉本体
构成锅炉的基本组成部分称为锅炉本体，由汽锅、炉子及安全附
件组成。
1） 汽锅 —— 锅炉本体中汽水系统, 高温燃烧产物烟气通过受热
面将热量传递给汽锅内温度较低的水, 水被加热, 沸腾汽化
,生成蒸汽 。
2） 炉子 —— 锅炉本体中燃烧设备, 燃烧将燃料的化学能转化为
热能
3） 安全附件 —— 水位计, 压力表, 安全阀
2,锅炉金属钢架及平台楼梯
二, 锅炉的工作过程
1,燃料的燃烧过程
第一章
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§ 1.2锅炉的基本结构及其工作过程
定义：燃料在炉内 （ 燃烧室内 ） 燃烧生成高温烟气, 并排出灰
渣的过程
高温烟气
给煤斗
燃料 （ 煤 ） 炉排面 （ 燃烧室 ） 除渣板 （ 入灰渣斗 ）
空气
在一定的燃烧烧设备内, 正常燃烧应具备的条件：
高温环境
必需的空气量及空气与燃料的良好混合
燃料的供应机灰渣和烟气的排放
第一章
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§ 1.2锅炉的基本结构及其工作过程
2,烟气向水 (汽等工质 )的传热过程
辐射 辐射 +对流 对流
高温烟气 水冷壁 过热器 （ 凝渣管 ） 对流管束
对流
尾部受热面 (省, 空 ) 除尘 引风机 烟囱
3,工质 (水 )的加热和汽化过程 —— 蒸汽的生产过程
1） 给水：水 省煤器 汽锅
2） 水循环：汽锅 下降管 下集箱 水冷壁
3） 汽水分离
第一章
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§ 1.3 锅炉基本特性
一, 锅炉容量
1,蒸发量 （ 产热量 ）, 锅炉每小时所产生的蒸汽 （ 热水 ） 流量
2,额定蒸发量 （ 产热量 ）, 锅炉在额定参数 (压力, 温度 _和保
证一定热效率下, 每小时最大连续蒸发量 (产热量 ),符号 D(Q)
,单位 t/h（ kJ/h,MW） 。
二, 蒸汽 (热水 )参数
1,蒸汽参数
锅炉出口处蒸汽的额定压力 (表压 )和温度, 符号 p(t)； 单位
MPa,℃ 。
2,热水参数
锅炉出口处热水的额定压力 (表压 )和温度及回水温度 。
第一章
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§ 1.3 锅炉基本特性
三, 受热面蒸发率, 受热面发热率
1,受热面蒸发率
每 m2蒸发受热面每小时所产生的蒸汽量, 符号 D/H； 单位
kg/m2·h
2,受热面发热率
每 m2受热面每小时所产生的 (热水 )热量, 符号 Q/H； 单位
kJ/m2·h
四, 锅炉热效率
每小时送进锅炉的燃料 （ 全部完全燃烧时 ） 所能发出的热量
中有有百分之几被用来产生蒸汽或加热水, 以符号或表示 。
第一章
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§ 1.3 锅炉基本特性
五, 锅炉型号表示方法
锅炉型号由三部分组成, 各部分之间用短横线相连 。
第一部分：表示锅炉型式, 燃烧方式和蒸发量, 共分三段：
第一段用两个汉语拼音字母代表锅炉本体型式；
第二段用一个汉语拼音代表燃烧方式；
第三段用阿拉伯数字表示蒸发量 。
第一章
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§ 1.3 锅炉基本特性
第二部分：表示蒸汽 (或热水 )参数, 共分两段, 中间一斜线分开 。
第一段用阿拉伯数字表示额定蒸汽压力或允许工作压力；
第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽 (或热水 )温度, 饱和蒸汽二段
第三部分：表示燃料种类, 以拼音字母和罗马字分别代表燃料
类别和分类 。
举例：
,双锅筒横置式链条炉排锅炉, 额定蒸发量为
10t/h,额定 压力为 1.25MPa,出口过热蒸汽温度为饱和温度, 燃
用 Ⅱ 类烟煤 。
,强制循环室燃锅炉, 额定热 功率为
120MW,允许工作压力为 0.8MPa,出水温度 130℃, 进水温度为
80℃, 燃料为油 。
YQ XS ?? 80/130/8.0120
AHL ?? 3.110
第一章
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§ 1.4 锅炉房设备的组成
一, 锅炉房设备
包括锅炉本体及其辅助设备 。
锅炉本体设备包括：汽锅, 炉子, 蒸汽过热器, 省煤器和空气预
热器 。
锅炉附加受热面：蒸汽过热器, 省煤器和空气预热器
锅炉尾部受热面：省煤器和空气预热器
二, 锅炉房辅助设备
1,运煤, 除灰系统
2,送引风系统
3,水, 汽系统 (包括排污系统 )
4,仪表控制系统
第一章
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§ 1.4 锅炉房设备的组成
第一章
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§ 1.5 锅炉发展简史
锅炉沿着两个方向发展：
a) 在锅筒内部增加受热面, 形成烟管锅炉系列；
b) 在锅筒外部发展受热面, 形成水管锅炉系列 。
—— 锅炉发展的一大飞跃
一, 烟管锅炉
二, 水管锅炉
三, 快装锅炉
第一章
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§ 2.1 燃料的化学成分及其性质
§ 2.2 煤的燃烧特性
§ 2.3 锅炉燃料
§ 2.4 燃料的燃烧计算
返 回
第二章 燃料及燃烧计算
§ 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应用
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 19
§ 2.1 燃料的化学成分及其性质
第二章
一, 燃料的化学成分及其性质
燃料 （ s,l,g）
可燃基：高分子化合物, 成分 C,H,O,N,S
惰性基：多种矿物质 灰分
1,碳 (C),主要的燃烧成分, 约占 50~95%,kJ/kg。 纯
碳燃点高, 燃烧缓慢 。 燃料中的碳多以化合物形式存在
2,氢 (H),重要的燃烧成分, 煤中约占 2~8%,kJ/kg。
十分容易着火, 燃烧迅速, 易爆 。 液体和气体燃料氢含量较高约
占从百分之十几到几十不等, 燃烧室易析出碳黑而冒黑烟 。
3．硫 (S),是燃料中的有害成分，约占可燃成分的～ 8%,kJ/kg
,燃烧后的产物是
125600?ydwQ
3 3 7 0 4?ydwQ
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§ 2.1 燃料的化学成分及其性质
?
?
?
?
?
??
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?
?
s
pt
S
SS
硫酸盐中硫
硫铁矿中硫
无机硫
有机硫
全硫
SO2,SO3,与水蒸汽相遇会生成亚硫酸和硫酸 。
1） SO2,SO3排放造成大气污染
2） 锅炉尾部受热面造成低温腐蚀
4,氧和氮
氧和氮是不可燃成分 。 约占 ~40%,含氧量随煤化程度增高而明
显减少 。
氮主要以有机氮形态存在, 约占 0.5~2%。 高温燃烧生成 NOx,有
害 。
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 21
§ 2.1 燃料的化学成分及其性质
5,水分 (Water,Moisture),燃料中的主要杂质, 约占 5~60%。
1） 水分进入炉内吸热汽化成水蒸汽, 对燃烧不利；
2） 在烟气露点时, 水蒸气与 SO2,SO3生成亚硫酸和硫酸, 造
成低温腐蚀；
3）
6,灰分 (Ash)
燃料中主要不可燃的矿物杂质成分, 与成煤条件, 开采方式,
运输条件
1） 可燃物减少,, 着火困难, 灰渣量增加, 运行操作繁
重；
2）, 炉内易结渣, 使受热面传热恶化,
3）
????? lydwQW ?
???????? 2qVVW pyy
?A ?ydwQ
?? 2tA 且 ??D
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DKw
wwA
y
y
y,，传热系数对流受热面及灰、堵灰
对流受热面磨损严重，烟气流速
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 22
§ 2.1 燃料的化学成分及其性质
二, 燃料成分分析数据的基准及换算
1,燃料成分表示方法
1） 应用基 —— 以进入锅炉房准备燃烧的煤为分析基准, 以次为
100%
燃料的应用基成分是锅炉燃用燃料的实际应用成分, 用于锅炉的
燃烧, 传热, 通风和热工试验的计算 。
2） 分析基 —— 在实验室条件下 （ 室温 20℃, 相对湿度 60%）,
风干后的煤样作为分析基准
3） 干燥基 —— 除去全部水分后的煤作为分析基准
4） 可燃基 —— 将变化较大, 对燃烧不利的杂质灰分和水分除去后
的煤作为分析基准 aaa
%100??????? yyyyyyy AWNOSHC
%100??????? fffffff AWNOSHC
%100?????? gggggg ANOSHC
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 23
§ 2.1 燃料的化学成分及其性质
4） 可燃基 —— 将变化较大, 对燃烧不利的杂质灰分和水分除去后
的煤作为分析基准
燃料的可燃基成分不再受水分和灰分变化的影响, 是 — 种稳定的
组成成分, 常用于判断煤的燃烧特性和进行煤的分类的依据, 如
可燃基挥发分 Vr。 煤矿提供的煤质成分, 通常也是可燃基各组成
成分 。 上述基准的换算关系如图 2-1
2,燃料成分各种表示方法之间的换算
1） 换算方法
2） 换算系数 k,见平衡 4表 2-1
3,全水分计算方法
全水分是分析基水分和应用基风干水分之和, 由于其基准不同,
需换算,% 或 %1 0 01 0 0 yffyfy WWWW ??? 1 0 01 0 0 wfwy WWWW ???
换算系数已知基准成分欲求基准成分 ??
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 24
§ 2.2 煤的燃烧特性
煤的燃烧特性
一, 煤在炉内加热燃烧过程
1,预热和干燥 2,挥发物的逸出
3,焦炭的形成 4,灰渣的形成
二, 煤的工业分析
1,水分 (Wy) 内在水分 外在水分
2,挥发分 (Vr)—— 失去水分的干燥煤样, 在隔绝空气的条件下,
加热到一定温度时, 析出的气态物质的百分含量 。
1） 挥发 分主要有 C-H化合物, H2,CO,H2S等可燃气体和
少量 O2,CO2和 N2组成；
2) 挥发分时煤分类的主要依据 ℃
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 25
§ 2.2 煤的燃烧特性
煤 种 Vr 逸出温度（ ℃ ） 着火温度（ ℃ ）
褐 煤 >40 130~170 250~450
烟 煤 20~40 170~320 400~500
贫煤 10~20 370~390 600~700
无烟煤 <10 380~400 >700
3) 煤中挥发分逸出后，如与空气混合不良，在高温缺氧条件下
易化合成难以燃烧的高分子复合烃，产生碳黑，造成大量黑烟，
3,灰分 (Ag)—— 焦炭燃烧后的残留物质
4,固定碳 (Cgd)—— 焦炭中的可燃物质，焦炭燃烧主要是固定碳
的燃烧
?3q
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 26
§ 2.2 煤的燃烧特性
三、焦炭的性质 —— 焦结性
焦炭 —— 煤在隔绝空气加热时, 水分蒸发, 挥发分析出后固体残
余物质 。
焦结性 —— 由于煤种不同, 焦炭的物理性质, 外观等各不相同焦
结性状
1,焦炭结构特征
1） 粉状 2） 粘结
3） 弱粘结 4） 不熔融粘结
5） 不膨胀熔融粘结 6） 微膨胀熔融粘结
7） 膨胀熔融粘结 8） 强膨胀熔融粘结
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 27
§ 2.2 煤的燃烧特性
2,焦结性对层燃炉燃烧过程的影响
1） 粉状焦炭 —— 堆积紧密, 妨碍空气流动
① 烟气流速过大, 易被气流携带, 形成火床火口；
② 烟气流速过小, 燃烧通风不畅, 易从通风孔隙中漏入灰坑
2） 强焦结性煤 —— 挥发分逸出后, 焦炭呈熔融状态, 粘结成片
① 内部固定碳难于空气接触而燃尽；
② 燃烧层通风不畅
四, 灰分的熔融特性 —— 灰熔点
灰分：焦炭燃烧后的残留物质 。
灰分的组成,SiO2,Al2O3,各种氧化铁, CaO,MgO,K2O、
Na2O等, 不是单一物质, 无固定熔点, 采用角锥法测定特征温度
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 28
§ 2.2 煤的燃烧特性
t1—— 变形温度：测试角锥开始变园或弯曲时的温度
1,t2—— 软化温度：灰锥顶弯曲道平盘上或呈半球形时的温度
t3—— 流动温度：灰锥熔融倒在平盘上，并开始流动时的温度
易熔性灰分 ——
2,可熔性灰分 ——
难熔性灰分 ——
3,为避免炉膛出口结渣, 要求锅炉设计或运行时, ℃
12002 ?t
1 4 2 5~1 2 0 02 ?t
14252 ?t
1002" ?? tl?
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 29
§ 2.2 煤的燃烧特性
五、煤的可磨性 —— 衡量煤的机械强度的特性
可磨性系数：以风干状态下的硬质标准煤（一般以难磨的无烟煤
Kkm=1为基准）与待磨煤在相同颗粒度的情况下，磨制成相同细度
的煤粉，各自电耗量之比。
为易磨煤
为难磨煤
六, 发热量
1．燃料的发热量 Q,单位质量的固体、液体燃料，在完全燃烧时
所放出的热量 (kJ/kg)； 单位容积的气体燃料在完全燃烧时所发出的
热量（ kJ/Nm3）
2,高位发热量, 每公斤燃料完全燃烧后所放出的热量，含所生
产水蒸汽汽化潜热,(kJ/kg)
x
bzkm
E
EK ?
6.1?kmK
2.1?kmK
gwQ
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 30
§ 2.2 煤的燃烧特性
3．低位发热量,每公斤燃料完全燃烧后所放出的热量，扣除
随烟气带走的水蒸汽的汽化潜热的热量,(kJ/kg)
水分来自,① H与氧的反应； ② 燃料中的含水量 Wy
4,各成分分析的高, 低位发热量间的关系
1）
2）
3）
4）
5,发热量的测定
采用氧弹测热仪 p16图 2-2
6,发热量的计算
dwQ
)25226)1001009(2 5 1 2 yyyqwyyyqwydw WHQWHQQ ?????? kJ/kg
)252 2 6 fffqwfdw WHQQ ???? kJ/kg
)2 2 6 ggqwgdw HQQ ??? kJ/kg
)226 rrqwrdw HQQ ??? kJ/kg
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 31
§ 2.2 煤的燃烧特性
1) 门捷列夫经验计算公式
kJ/kg
2） 煤碳科学研究院 （ p16 式 2-12）
3） 计算值与实测值的误差
当 时, kJ/kg
当 时, kJ/kg
7,标准煤 —— 国际上法定的能量折算单位, 即 kJ/kg
kg/h
8,折算灰分和折算水分
在讨论杂质 (水分, 灰分 )对锅炉工作的影响时,使用其折算值更合理
yyyyyydw WSOHCQ 25)(1091030339 ?????
WAWAWkOkSkHkCkQ yyyyyyyyydw 25)10100 100(10010054321 ??????????
%25?gA
%25?gA
600?? ydwQ
800?? ydwQ
29308?ydwQ
29308
ydw
b
BQB ?
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 32
§ 2.2 煤的燃烧特性
1） 折算水分 —— 煤低位应用基发热量中每 4186.8kJ热量
所对应的水分 。
%； 为高水分燃料
2） 折算灰分 —— 煤低位应用基发热量中每 4186.8kJ热量
所对应的灰分
%； 为高灰分燃料
3） 折算硫分 —— 煤低位应用基发热量中每 4186.8kJ热量
所对应的硫分
%； 为高硫分燃料
y
dw
y
y
dw
y
y
zs Q
W
Q
WW 8.4186
8.4186
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y
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y
y
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y
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zs Q
A
Q
AA 8.4 1 8 6
8.4 1 8 6
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zsA
y
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yy
zs Q
SS 8.4 1 8 6? %2.0?
yzsS
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 33
§ 2.2 煤的燃烧特性
9．发热量作为煤种细分类的依据之一
挥发分和应用基低位发热量
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 34
§ 2.3 锅炉燃料
二, 燃料油
锅炉燃用的液体燃料主要是重油和渣油 。
重油 —— 是石油提炼汽油, 煤油和柴油后的剩余物,
渣油 —— 是进一步提炼后的剩余物 。
1,重油
重油的成分与煤一样, 也是由碳, 氢, 氧, 氮, 硫和灰分, 水
分组成 。 它的主要元素成分是碳和氢, 其含量甚高 (Cr=81~87%，
Hr=11~14%),而灰分, 水分的含量很少, 其发热量高而稳定,通常
一, 煤炭
分类见 § 2.2,介绍各种煤的特性
1,褐煤 2.烟煤
3,贫煤 4.无烟煤
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 35
§ 2.3 锅炉燃料
= 40600~43100kJ/kg。
特点：
1) 氢含量多，发热量高，极易着火与燃烧，
2) 可以方便地实现管道输送，便于运行调节，贮存和管理都较简
便。
3) 由于重油的灰含量甚低，既不需装置除渣设备，锅炉受热面也
很少积灰和腐损。
4) 由于重油中氢含量高，燃烧后会生成大量水蒸汽，容易在尾
部受热面的低温部位凝结，这样使重油中所含硫分要比煤中含等量
硫分对锅炉受热面的低温腐蚀更为有害。
5) 在贮存和燃用重油时，必须重视防火、防爆，避免意外事故。
2．燃料油的特性指标
1）粘度
ydwQ
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 36
§ 2.3 锅炉燃料
粘度是液体对其自身流动具有的阻力，是表征流动性能的特性
指标。粘度大，流动性能差，在管内输送时阻力就大，装卸和雾化
都会发生困难。
恩氏粘度 —— 是以 200ml试验重油在温度为 t℃ 时，从恩氏粘度计
中流出的时间与 200ml温度为 20℃ 的蒸馏水从同一粘度计中流出的
时间之比，即
式中 为粘度计常数或 K值,=51± l s。
(1)重油的粘度和它的成分、温度、压力有关。加热温度愈高，
重油的粘度愈小。因此，重油在运输、装卸和燃用时都需要预热。
(2) 通常要求油喷嘴前的重油温度在 100~C以上，粘度不大于 4
2） 闪点和燃点
闪点 —— 在大气压下，重油表面油气和空气的混合物在标准条件
下接触明火时，发生短暂的闪光 (一闪即灭 )现象的最低油温。
EE tt ?
20?
??
20?20?
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 37
§ 2.3 锅炉燃料
燃点 —— 当油面上的油气与空气的混合物遇明火能着火持续燃烧 (
持续时间不少于 5s)的最低油温。
重油的上闪点为 80~130℃, 燃点比闪点高 10～ 30℃ 。
闪点是防止油发生火灾的一个重要指标，因此燃料油的预热温度
必须低于闪点。对于敞口容器中的油温至少应比闪点低 10℃,对于
封闭的压力容器和管道内的油温则可不受此限。
3）凝固点 —— 重油在倾斜 45o的试管中，经过 1min不发生流动变
化的最低温度。
重油凝固点与所含石蜡含量有关,含蜡量越高,油的凝固点越高 。
三, 气体燃料
1,气体燃料的种类
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 38
§ 2.3 锅炉燃料
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可燃气体在微生物作用下产生的空气的条件下发酵，并—各种有机物质在隔绝—生物气（沼气）
等、主要组分
厂催化裂化气中提取。加工过程中获得。炼油—从油、气开采或石油—液化石油气
的副产气—冶金企业炼铁、炼钢—高炉煤气和转炉煤气
气或缓冲气用重油或渣油，作掺混工制成的燃气总称。采—用石油系原料经热加—油制气
压力气化水煤气、发生炉煤气、反应所生产的燃气。如—煤在高温下与气化剂—气化煤气
对煤进行干馏而得到—利用焦炉、炭化炉等—干馏煤气
人工燃气
—从井下煤层抽出—煤矿矿井气
—含石油轻质馏分—凝析气田气
来—伴随石油一起开采出—石油伴生气石油气
—从气井开采出来—纯天然气气田气
天然气
6383
)(
)(
HCHC
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 39
§ 2.3 锅炉燃料
2,气体燃料的主要成分
1） 天然气
甲烷约占 80~98%,其次是烷属重碳氧化合物和 H2S,还含有少量
N2,CO2,H2O和矿物杂质, 发热量很高, = 33490~37680kJ/Nm3。
天然气是一种优质燃料, 也是优质的重要化工原料 。
2） 高炉煤气
是炼铁的副产品, 产量大 。 可燃气体 CO约占 20~30%,H2约占
5~15%；惰性气体 CO2约占 5~15%,N2约占 45~55%,=4200~6300
kJ/Nm3。
含量高达 60~80g/Nm3； 通常作为工业炉或锅炉掺加燃料 。
3） 焦炉煤气
是冶金企业炼焦的副产品, H2月占 46~61%,CH4=21~30%，
N2=7~8%,CO2=2~3%,=16300~17200 kJ/Nm3。
yA
ydwQ
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 40
§ 2.3 锅炉燃料
4） 液化石油气
3,气体燃料的发热量
kJ/Nm3
式中 等为气体成分低位发热量，见表 2-9（ p24）
)]([01.0 22 22 nmHCHCOSHydw HCQHQCOQSHQQ nm?????
SHQ2
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 41
§ 2.4 燃料的燃烧计算
基本假设：
1, 空气, 烟气均为理想气体, 每 kmol体积等于 22.4Nm3；
2, 空气中只有 O2和 N2成分, 其容积比为,；
3, 每 kg燃料都是在完全燃烧的条件下计算 。
79.0 21.022 ?NO
一,理论空气量及过量空气系数
1,理论空气量 的计算
100
55.5
100
7.0
100
866.1
4.2224.22016.22;4.224.2232;4.224.2212
22;; 2222222
yyy HSC
kgkgKg
OHOHSOOSCOOC
燃料每
每
每摩尔：
kg
5,551k g0,71k g1,86 61k gkg
??
??????
0kV
kgNmOHSCV yyyyO /1007.010055.51007.0100866.1 30
2
????
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 42
§ 2.4 燃料的燃烧计算
kgNmOHSC
OHSCV
yyyy
yyyy
k
/0333.0265.0)375.0(0889.0
)1007.010055.51007.0100866.1(21.0 1
3
0
????
????
理论空气量的经验计算公式,pp26
2,过量空气系数, 实际空气量和漏风系数
1） 过量空气系数 —— 燃烧时实际供给空气量与理论空气量之比
。
炉膛出口处过量空气系数 为平均值，与燃烧设备、燃料种类
、燃烧方式等有关。层燃炉 ；室燃炉
0kkV
V??
"l?
4.1~3.1" ?l? 1.1~05.1" ?l?
2） 实际空气量, Nm3/kg0kk VV ??
3） 漏风系数
锅炉运行时, 炉中处于负压工作状态, 炉外冷空气从炉墙, 门孔几
个受热面贯穿墙处漏入炉内, 使炉内过量空气系数烟烟气流程逐
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 43
§ 2.4 燃料的燃烧计算
渐增大，其值为：
??? ??????
各受热面漏风量,Nm3/kg VVV kk )(0 ??? ????????
二, 燃烧生成烟气量
完全燃烧时烟气成分是,CO2,SO2,H2O,O2,N2
1,理论烟气量的计算 (α =1)—— 不含有 O2
)375.0(01866.01007.0100866.1
222
yyyySOCORO SCSCVVV ?????? Nm3/kg
whk
yy
whk
yy
OH
GVWH
GVdWHV
24.10 1 61.00 1 24.0111.0
24.124.1100293.110018 4.221001.11
0
00
2
????
?????
Nm3/kg（ 四个来源 ）
ykykN NVNVV 008.079.010018 4.2279.0 000
2
???? Nm3/kg
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 44
§ 2.4 燃料的燃烧计算
whk
yyyyy
OHgyNOHROy
GVNWSCH
VVVVVV
24.18061.0008.00124.0)375.0(01866.0111.0 0
000
2
0
222
???????
?????
理论烟气量的经验计算公式,pp.27~28
2,实际烟气量的计算 (α >1)—— 含有过量 O2
1） 过量空气中氧容积,Nm3/kg 0)1(21.02 kO VV ?? ?
2） 过量空气中氮容积,Nm3/kg 00 )1(79.022 kNN VVV ??? ?
3） 过量空气中水蒸汽容积,Nm3/kg 00 )1(0161.022 kOHOH VVV ??? ?
4） 实际烟气量 —— 理论烟气量与过量空气之和
OHONROky
kkykyy
VVVVVV
VVVVVV
2222
00
00000
)1(0161.1
)1(0161.0)1(79.0)1(21.0
???????
???????
?
???
Nm3/kg
三、空气和烟气的焓
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 45
§ 2.4 燃料的燃烧计算
1．理论空气的焓 —— 每 kg固体 (液体 )燃料燃烧时所需理论空气
量，在等压下，从 0℃ 加热到 ℃ 所需要的热量，单位 kJ/kg?
)(00 ?cVI kk ?? kJ/kg （ 查表 2－ 10）
2．理论烟气的焓 —— 每 kg固体 (液体 )燃料燃烧后所生成理论烟气量
，在等压下，从 0℃ 加热到 ℃ 所需要的热量，单位 kJ/kg?
OHOHNNROROy cVcVcVI 222222 )()()( 000 ??? ?????? kJ/kg
式中 等由表 2-10查取（ pp.29） OHNRO ccc 222 )()()( ???,、
3,实际烟气焓
1） 烟气中过量空气的焓,kJ/kg 0)1( kk II ??? ?
2） 实际烟气的焓,kJ/kg fhkykyy IIIIII ??????? 000 )1(?
fhfhfh ca
AI )(
1 0 0 ??
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 46
§ 2.4 燃料的燃烧计算
afh—— 入炉燃料灰分随烟气带出的灰分重量比，称飞灰份额，层燃
炉 afh＝ 0.2~0.3,煤粉炉 afh＝ 0.85~0.9。 只有当燃料中灰分很大时，才
需加以考虑，即：
43.11 0 0 0 ?y
dw
y
fh
Q
Aa
例题：
作业,2,3,5
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 47
§ 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应
用
一, 烟气分析的目的
在锅炉运行时，通过烟气取样分析，计算出 CO、,, 从
而了解和掌握锅炉实际燃烧情况，便于制定合理的燃烧调整及燃烧
设备的改进方案，从而提高燃烧效率和锅炉热效率。
炉膛出口过量空气系数 有一最佳值：
???
"l?
qmin=q2+q3+q4
????? 2qV y?
??
?
?
???
3
4
q
q
气体不完全燃烧
固体不完全燃烧?
二、理论上烟气分析成分
1,每 kg燃料完全燃烧时产生的烟气成分,RO2,N2,H2O；1??
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 48
§ 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应
用
2,燃料完全燃烧时产生的烟气成分,RO2,N2,H2O,O2；
1??
3,燃料不完全燃烧时产生的烟气成分,RO2,N2,H2O,O2
,CO；
1??
三, 烟气分析仪器及测定
1,烟气分析仪
1） 奥氏分析仪
KOH或 NaOH溶液吸收 RO2, (%)
焦性没食子酸的苛性钾溶液吸收 O2及 RO2,（ %）
氯化亚铜氨溶液吸收 CO及 O2,（ %）
COOHONROy VVVVVV ????? 2222
COONROgy VVVVV ???? 222
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 49
§ 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应
用
2） 色谱层析仪
3） 红外线烟气分析仪
2．测定：（由锅炉实验完成）
四、烟气成分测定的计算
1,； 2.
3,； 4.
%1 0 022 ??
gy
RO
V
VRO %1 0 02
2 ??
gy
O
V
VO
%1 0 022 ??
gy
N
V
VN %1 0 0??
gy
COVVCO
%100222 ???? COONRO
五, 烟气分析结果的应用
1,烟气量的计算
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 50
§ 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应
用
CORO
SCV yy
gy ?
??
2
)3 7 5.0(8 6 6.1 Nm3/kg
2,烟气中 CO含量的计算
1）燃料特性系数 —— 只与燃料的可燃成分有关，与燃料的水分、
灰分无关，也不随应用基、分析基、干燥基即可燃基等而变化。
yy
yy
SC
OH
375.0
126.035.2
?
???
2）不完全燃烧方程式
21)(605.0 222 ????? COROCOORO ?
3） CO含量的计算
?
?
?
????
6 0 5.0
)()21( 222 OROOCO %
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 51
§ 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应
用
4） 不完全燃烧 RO2的计算
?
?
?
????
1
])605.0([21 2
2
COORO %
5）完全燃烧方程式 21)1( 22 ??? ORO?
6） 在理论空气下完全燃烧时,,, 则
%
02 ?O 0?CO m ax22 RORO ?
??? 1
21m ax
2RO
3,过量空气系数的计算
1）不完全燃烧时 α 的计算
)(10 0
5.076.31
1
22
2
COORO
COO
???
????
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 52
§ 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应
用
2）完全燃烧时 α 的计算
)(10 076.31
1
22
2
ORO
O
???
??
3） 完全燃烧时 α 的近似计算
在锅炉实际运行时,CO的含量一般都不高，可是为完全燃烧
，而干烟气中的氮气接近 79%，即 N2=79%,则：
22
2
2 21
21
7921
791
1
21
791
1
OO
N
O ?????????
2
m ax
2
22
1
21
1
21
21
21
RO
RO
OO
?
?
?
??
?
?
?
??
在锅炉实际运行中，常采用 O2和 RO2表监控
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 53
§ 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应
用
习题课：
1,成分分析基准
2,燃烧计算
3,温焓表
作业,7,8
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 54
§ 3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
§ 3.2 固体不完全燃烧热损失
§ 3.3 气体不完全燃烧热损失
§ 3.4 排烟热损失
返 回
第三章 锅炉热平衡
§ 3.5 散热损失
§ 3.6 其它热损失
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 55
§ 3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
第三章
锅炉热平衡 是研究燃料的热量在锅炉中利用的情况, 有多少被有
效利用, 有多少变成了热量损失, 这些损失又表现在哪些方面以
及它们产生的原因 。 研究的目的是为了有效地提高锅炉热效率
热效率 是锅炉的重要技术经济指标, 它表明锅炉设备的完善程度
和运行管理的水平 。 提高锅炉热效率以节约燃料, 是锅炉运行管
理的一个重要方面 。
为了全面评定锅炉的工作状况, 必须对锅炉进行测试, 这种试验
称为 锅炉的热平衡 (或热效率 )试验 。 通过测试进行分析概括了解
锅炉热效率的影响因素得出较先进的运行经验数据, 作为设计锅
炉和改进运行的可靠依据 。
一, 锅炉热平衡
1,锅炉热平衡方程式
锅炉热平衡是以 lkg固体燃料或液体燃料 (气体燃料以 1Nm3)为单位
组成热量平衡的 。 1kg燃料带入炉内的热量及锅炉有效利用热量和
损失热量之间的关系可参考图
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 56
§ 3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
锅炉热平衡的公式可写为：
654321 QQQQQQQ r ?????? kJ／ kg (3-la)
Qr—— 每公斤燃料带入锅炉的热量,kJ/kg；
Q1—— 锅炉有效利用热量 kJ/kg；
Q2—— 排出烟气带走的热量, 称为锅炉排烟热损失, kJ/kg
Q3—— 未燃完可燃气体所带走的热量, 称为气体不完全燃烧热损
失 （ 化学不完全烧热损失 ）, kJ/kg；
Q4—— 未燃完的固体燃料所带走的热量, 称为固体不完全燃烧热
损失 （ 机械不完全燃烧热损失 ）, kJ/kg；
Q5—— 锅炉散热损失, kJ/kg；
Q6—— 灰渣物理热损失及其他热损失,kJ/kg。
Qr
Q5
Q2
Q6
Q3 Q4
Q1
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 57
§ 3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
如果在等式 (3-la)两边分别除以 Qr,则锅炉热平衡就以带入热量的
百分数来表示，即：
6543211 0 0 qqqqqq ??????
2,燃料带入锅炉的热量 Qr
它由以下几个部分组成：
wlzqrarvn e tr QQiQQ ????,,
1） 燃料的物理显热 ir
rarr tCi ?（ 1） 固体燃料应用基比热：
dararar C
MMC
1 0 0
1 0 0
1 0 01 8 7.4
??? kJ/kg?℃
（ 2） 液体燃料应用基比热,rar tC 0025.0738.1 ?? kJ/kg?℃
2） 蒸汽带入热 Qzq—— 当用蒸汽雾化重油或喷入锅炉蒸汽时考虑
)2500( ?? zqzqzq iGQ
式中 2500—— 排烟中蒸汽焓近似值, kJ/kg
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 58
§ 3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
3） 外来热量 Qwl—— 当用锅炉范围以外的废气, 废热等来预热空
气时考虑 )( 00
lkrkwl IIQ ??? ?
一般情况下,arvnetr QQ,,?
二, 锅炉热效率
1,锅炉正平衡热效率 %1 0 0
1 ??
r
gl Q
Q?
1） 锅炉有效利用热量 Qgl
2） 锅炉每小时有效利用热量 Qgl
B
QQ gl?
1 kJ/kg
)(10)(10 33 gspspsgsqgl iiDiiDQ ?????? kJ/h
（ 1） 饱和蒸汽焓,100rWiiq ????
（ 2）热水锅炉每小时有效利用热量 Qgl
r--汽化潜热, kJ/kg
W--蒸汽湿度
??
?
? %1
%5~1
电站锅炉
工业锅炉
)(10 123 iiGQ gl ??? kJ/h
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 59
§ 3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
1） 锅炉有效利用热量 Qgl
2） 锅炉每小时有效利用热量 Qgl
B
QQ gl?
1 kJ/kg
)(10)(10 33 gspspsgsqgl iiDiiDQ ?????? kJ/h
（ 1） 饱和蒸汽焓,100rWiiq ???? r--汽化潜热, kJ/kgW--蒸汽湿度
??
?
? %1
%5~1
电站锅炉
工业锅炉
)(10 123 iiGQ gl ??? kJ/h
i?
式中 igs,ips—— 锅炉给水和排污水焓, kJ/kg；
—— 干饱和蒸汽的焓, kJ/kg；
i1,i2—— 锅炉进, 出热水的焓, kJ/kg； 所以,
i?
y
dw
gspspsgsq
gl BQ
iiDiiD )(10)(10 33 ???????
2．锅炉反平衡热效率
)(100%100 6543211 qqqqqqQQ
r
gl ??????????
%
锅炉正平衡只能求得锅炉的热效率, 不能据此研究和分析影响锅
炉热效率的种种因素, 以寻求提高热效率的途径 。 而反平衡则是
依据对各种热损失的测定来计算其锅炉热效率 。
对小型锅炉而言, 一般以正平衡为主, 反平衡为辅 。 对于大型锅
炉, 由于不易准确测定燃料消耗量, 其锅炉热平衡主要靠反平衡
求得 。
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 60
§ 3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
r--汽化潜热, kJ/kg
W--蒸汽湿度
??
?
? %1
%5~1
电站锅炉
工业锅炉
热平衡试验在精度上有一定要求：
(1) 只进行正平衡试验, 要求应进行两次测试偏差在 4%以内
(2)同时进行正, 反平衡实验时, 两种方法测试偏差应在 5%
以内
(3)只以反平衡法进行测定时, 两次测试偏差应在 6%以内
gl?
j?
3,锅炉的毛效率及净效率
锅炉的毛效率 —— 通常所指的锅炉效率都是毛效率
锅炉的净效率 —— 是在毛效率基础上扣除锅炉自用汽和电能消
耗后的效率 。 ??? ???
glj
%1002930010)( 3 ?????? y
dw
zgsqz
BQ
bNiiD?
式中 —— 自用汽和自用电能消耗所相当的锅炉效率降低值
Dz—— 自用汽消耗量, t/h； Nz—— 自用电耗量, kWh/h
b—— 生产每度电的标准煤, kg/kWh,取 0.407 kg/kWh
??
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 61
§ 3.2 固体不完全燃烧热损
失
一, 形成
灰渣损失,未参与燃烧或未燃尽的碳粒与灰渣一同落入
灰斗所造成的损失 。
漏煤损失,部分燃料经炉排落入灰坑造成的损失 。 对于
煤粉炉, 则
飞灰损失, —— 未燃尽的碳粒随烟气带走所造成的损失
hzQ4
lmQ4
fhQ4
04 ?lmQ
二, 影响因素
1,燃料特性对 q4的影响
当燃用灰分含量高和灰分熔点低的煤时, 它的固态可燃物被灰
包裹, 难以燃尽, 灰渣损失大 。 当燃用挥发物低而焦结性强的煤
时, 燃烧过程主要集中在炉排上, 燃烧层温度高, 较易形成熔渣
,阻碍通风, 既加重司炉拨火的工作量, 又增加灰渣损失 。 当燃
用水分低, 焦结性弱而细末又多的煤时, 特别是在提高燃烧强度
而增强通风的情况下, 飞灰损失就增加 。
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 62
§ 3.2 固体不完全燃烧热损
失
2,燃烧方式对 q4的影响：
不同燃烧方式的 q4数值差别很大, 如机械威风力抛煤机炉的飞灰损失
就较链条炉大 。 煤粉炉没有漏煤损失, 但它的飞灰损失却比层燃炉大
得多 。 沸腾炉在燃用石煤或煤矸石时, 飞灰损失将更大 。
3,炉子结构对 q4的影响
层燃炉的炉拱, 二次风以及炉排的大小, 长短和通风孔隙的大小
等对燃烧都有影响 。 如炉排的通风孔隙较大面又燃用细末多的燃料
时, 漏煤损失就会有较大的增加 。 煤粉炉炉膛的高低, 燃烧器布置
的位置等也对燃烧有影响 。 如炉膛尺寸过小, 烟气在炉内的流程及
停留时间过短, 燃料来不及燃尽而被烟气带走, 使飞灰损失增大 。
4,锅炉运行工况对 q4的影响
运行时锅炉负荷增加, 相应地穿过燃料层和炉膛的气流速度迅速增
加, 以致飞灰损失也加大 。 此外, 层燃炉运行时的煤层厚度, 链条炉
炉排速度以及风量分配, 煤粉炉运行时的煤粉细度及配风操作等对 q4
也有影响 。 过量空气系数对 q4也有影响, 如 太低, q4会增加, 而随
稍增, 则 q4会有所降低 。
"l? "l?
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 63
§ 3.2 固体不完全燃烧热损
失
三, 固体不完全燃烧热损失的测定和计算
1,测定数据
在锅炉正常运行工况下, 定时收集：,, （ kg/h）
取样分析,(1)可燃物百分数,Rhz,Rlm,Rfh (%)；
(2) 可燃物的发热量,（ kJ/kg） 3 2 7 0 0??? fhlmhz QQQ
hzG fhG lmG
2．计算公式 （ kJ/kg）
%
B
GRQQ hzhz
hzhz 1004 ?
BGRQQ lmlmlmlm 1 0 04 ?
B
GRQQ fhfh
fhfh 1 0 04 ?
)(1003 2 7 0 04444 fhfhlmlmhzhzfhlmhz RGRGRGBQQQQ ??????
fhlmhz
r
qqqQQq 44444 1 0 0 ?????
（ kJ/kg）
（ kJ/kg）
（ kJ/kg）
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 64
§ 3.2 固体不完全燃烧热损
失
3,灰平衡方程
热平衡试验中, 飞灰量很难准确测定, 一般通过灰平衡方法解决
灰平衡,进入炉内燃料的总灰量应等于灰渣、漏煤及飞灰之和
100
100
100
100
100
100
100 fhfhlmlmhz
y RGRGR h zGBA ??????
令：,y hzhzhz BA RGa )1 0 0( ?? y lmlmlm BA RGa )100( ??
y
fhfhfh BA RGa )100( ??
则：灰平衡方程为：
1??? fhlmhz aaa lmhzfh aaa ???
上式两边分别乘以 yBA100
y
fhfh
y lmlmy hzhz BA
RG
BA RGBA RG
)100()100()100(1 ??????
lmhzfh aaa ???1
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 65
§ 3.2 固体不完全燃烧热损
失
fh
y
fh
fh R
BAaG
?? 1 00
hz
y
hz
hz R
BAaG
?? 1 0 0
lm
y
lm
lm R
BAaG
?? 1 0 0
)100100100(1003 2 7 0 04
fh
fhfh
lm
lmlm
hz
hzhzy
R
Ra
R
Ra
R
RaAQ
??????
1 0 044 ??
rQ
Qq %
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 66
§ 3.3 气体不完全燃烧热损失
q3
一、气体不完全燃烧热损失的形成
q3是由于部分 CO,H2,CH4等可燃气体未燃烧放热就随烟气排出
所造成的。
二、影响因素
1,炉子结构的影响
炉膛高度不够或炉膛体积太小, 烟气流程过短, 使烟气中一些可燃
气体未能燃尽而离开炉子, 增大 q3损失 。 当炉内水冷壁布置过多时
,会使炉膛温度过低, 不利于燃烧反应, 也会增大 q3损失 。
2,燃料特性的影响
一般挥发份高的燃料，在其它条件相同时,q3损失相对要大一些。
3,燃烧方式的影响
炉子的过量空气系数, 二次风的引入和分布以及炉内气流的混合
与扰动等都影响 q3的大小 。 a取得过小； a取得过大； 层燃炉燃料层
过厚；当负荷增加时 ……
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 67
§ 3.3 气体不完全燃烧热损失
q3
三, 气体不完全燃烧热损失的测定及计算
1,测定
用烟气分析方法测出 （ Nm3/kg燃料 ）42 CHHCO VVV,、
2,计算公式
)1001)(2.3581084.126(
)1001)(358201080012640
4
42
4
3 42
qCHHCOV
qVVVQ
gy
CHHCO
????
????
10033 ??
rQ
Qq %
CORO SCV
yy
gy ??? 2 )375.0(866.1式中：, Nm
3/kg燃料
：是考虑固体不完全燃烧的修正；实际燃烧的燃料量
CO2,H2,CH4, 干烟气中 CO,H2,CH4的容积百分数,
由热平衡试验通过验器分析仪测得 。 由于实际运行中, 烟气中 H2
,CH4的含量极少, 可忽略不计, 计算简化：
)1001( 4q?
)1001(375.09.235)1001(4.126 4
2
43 qCOCORO SCqC O VQ yygy ????????
100)1001(375.09.235%100 4233 ????????? qCOCORO SCQQQq yyrr
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 68
§ 3.3 气体不完全燃烧热损失
q3
3．缺少元素成分资料时
)1 0 01(2.3 43 qCOq ???? ?
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 69
§ 3.4 排烟热损失
排烟热损失,是指由排烟所带走的热量损失，烟气离开锅炉排入
大气时，其温度比进入锅炉的空气温度高很多。
一, 形成及其影响因素
影响排烟热损失的主要因素是排烟温度和排烟容积
1,排烟温度
排烟温度越高, 排烟热损失越大 。 一般排烟温度每提高 12~15℃,
q2将提高 1%。 排烟温度过低经济上是不合理的, 甚至技术上是不
允许的 。
（ 1） 因尾部受热面处于低温烟道, 烟气与工质的 传热温差小,
传热较弱, 若排烟温度降得过低, 传热温差也就更小, 换热所需
金属受热面就大大增加 。
（ 2） 为了避免尾部 受热面的腐蚀, 排烟温度也不宜过低 。 当然
用含硫分较高的燃料时, 排烟温度相应要高一些 。
因此必须根据燃料与金属耗量进行技术经济比较来合理确定排烟
温度 。 供热锅炉的排烟温度在 150~200℃ 范围内 。
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 70
§ 3.4 排烟热损失
2,排烟容积
影响排烟容积大小的因素有炉膛出口过量空气系数，烟道各处漏
风量及燃料所含水分。如炉墙及烟道漏风严重，过量空气系数大
，燃料水分高，则排烟容积就大，排烟损失就增加。为了 — 减少
排烟损失，必须尽力设法减少炉墙烟道各处的漏风，在锅炉安装
施工时应重视炉墙，烟道等砌筑的严密性。
3,锅炉最佳过量空气系数的确定
炉膛出口过量空气系数的大小, 应注意到它不仅与 q2有关, 还与
q3,q4有关 。 减小出口过量空气系数, q2可以降低, 但 q3,q4会增
加 。 所以合理的值应使 q2,q3,q4三项热损失的总和最小, 即：
所对应的 出口过量空气系数
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 71
§ 3.4 排烟热损失
经验公式, % 1 0 0)1 0 01)(( 43 lkpypy tqnmq ???? ??
二, 计算公式
)1001]()([)1001)(( 40402 qctVIqIIQ lkkpypykpypy ?????? ??
10022 ??
rQ
Qq %
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 72
§ 3.5 散热损失
一, 形成
(1) 炉墙砌制质量及保温材料的性能
(2) 层燃炉操作情况, 如拨火, 观火, 清炉, 投煤等
二, 影响因素
(1) 炉体表面积
(2) 炉体表面温度
(3) 炉墙结构形式 （ 光管式比水膜式大 ）
(4) 炉墙保温层性能
(5) 周围环境温度
(6) 锅炉负荷大小
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 73
§ 3.5 散热损失
三, 计算公式
1,计算
B
ttFQ lksss )(
5
?? ?
式中,—— 锅炉散热表面积, m2；
—— 锅炉散热表面的放热系数, W/m2?℃
—— 锅炉散热表面的温度, ℃
sF
s?
st2,查图
当锅炉实际蒸发量与额定量相差超过 25%时, 实际散热损失为：
%
其中,—— 查图值, %
D,D’—— 锅炉的额定蒸发量和实际蒸发量, t/h
D
Dqq ??
5
'
5
5q
3,推荐值 p101表 2-20
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 74
§ 3.5 散热损失
四, 保温系数
保温系数 —— 表示烟气在烟道中的放热量有多少被烟道中的受热
面所吸收, 也就是说烟气在烟道中的放热量和保温系数的乘积等
于烟道受热面的吸热量 。
5
5
51
1 1
q
q
QQ
Q
?????? ?? 烟气在烟道中放热量
烟道中受热面吸热量
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 75
§ 3.6 其它热损失
一、组成 %lqhz qqq
666 ??
二, 灰渣物理显热损失 hzq6
由于锅炉中排出的灰渣及漏煤的温度一般在 600~800℃ 造成的热损
失 。
层燃炉,℃ ；
煤粉炉：固态排渣当, ℃, 液态排渣,；
沸腾炉,℃
kJ/kg
%
8 0 0~6 0 0?hz?
%10?yzsA 600?hz? 1000?hz?
800?hz?
100))(100
100
100
100(
6
y
hz
lm
lm
hz
hz
Ac
RaRaQ ?????
1 0 066 ??
rQ
Qq
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 76
§ 3.6 其它热损失
三, 冷却热损失 lqq
6
是锅炉冷却部件所用的冷却水未进入锅炉汽水系统时造成的热损
失 。
%
式中,Hlq,面向炉膛的水冷面积； m2；
116× 103,无测定数据时, 假定每 m2水冷面积所吸收
的热量, W/m2
Qgl,锅炉每小时有效吸热量, W。
10010116%100
3
6
6 ?
????
gl
lq
r
lq
lq
Q
H
Q
Qq
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 77
第四章 燃烧原理及燃烧设备
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
§ 4.2手烧炉,链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特
点§ 4.3 煤粉炉
§ 4.4 煤气燃烧原理
返 回
§ 4.5 重油燃烧原理
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技术
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 78
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
第四章
锅炉燃烧是个复杂的化学 — 物理过程，其影响因素很多。
一、燃烧设备的分类
1.层燃炉 —— 固体燃料被层铺在炉排上进行层状燃烧的炉子,
如：手烧炉, 链条炉, 抛煤机炉等；
2.室燃炉 —— 燃料呈雾状细颗粒随空气喷入炉内呈悬浮状燃烧
的炉子, 如：煤粉炉, 油炉, 气炉等；
3.沸腾炉 —— 燃料被气流托起携带呈上下翻滚沸腾状燃烧的炉
如：流化床, 鼓泡床, 循环流化床, 增压流化床等；
二, 固体燃料的燃烧过程
1,燃料燃烧的几个阶段：
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 79
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
着火前的热力准备阶段；
挥发份着火与焦炭的燃烧阶段；
灰渣形成及燃尽阶段 。
二, 固体燃料的燃烧过程
1,燃料燃烧的几个阶段：
2,燃料完全燃烧的必备条件
保持一定的高温环境；
供给足够而适度的空气量, 并确保燃料与空气有良好
的接触和充分混合的氛围；
燃料要有一定的燃烧时间及燃烧空间；
及时排出低温燃烧产物 （ 如：低温烟气和灰渣 ） 。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 80
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
三, 燃料的燃烧反应速度
锅炉燃烧过程 是个复杂的化学 — 物理过程, 燃烧速度取决于化学
条件和物理条件 。
反应速度 —— 单位时间内, 单位体积中反应物消耗或产物生成的
摩尔数, mol/(m3?s)。 燃烧技术中常采用炉膛容积热强度 qv和面积
热强度 qf来表征燃烧反应速度 。
1,化学条件：燃料氧化反应的化学反应速度, 其影响
因素有：温度, 反应物质的浓度及反应空间的压力等；在锅炉
燃烧技术中, 其影响因素主要是温度 。
2.物理条件：燃烧空气与燃料的相对速度, 气流扩散
速度及热量传递速度等；在锅炉燃烧技术中, 起主要作用的是
气流扩散速度, 包括氧气向碳粒表面的扩散和燃烧产物的反向
扩散 。单相反应；多相反应 （ 异相反应 ）
对单相反应, 反应速度为,DCBA ???? ??? ?? ][][ BAKw ?
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 81
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
影响反应速度的因素：
反应物质 （ 燃料 ） 的特性, E降低, 反应速度提高；
温度, 温度提高, 分子平均动能增加, 碰撞机会增加 。
浓度：提高, 碰撞机会增加
压力：提高, 单位体积分子数增加, 碰撞机会增加
l 其中温度是最重要的燃烧反应影响因素，
1,温度对燃烧速度的影响
遵循阿累尼乌斯定律：
式中,K—— 表征化学反应速度的常数； K0—— 频率因子；
R—— 通用气体常数, R＝ 8.314kJ/(mol.K)；
E—— 化学反应活化能, T─绝对温度, K。
RT
E
o eKK
??
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 82
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
2,气流扩散能力对燃烧速度的影响
气流扩散能力决定于氧气浓度, 遵循如下关系式：
? ?jtqlk CCDM ??
M—— 表征气流扩散速度的量；
Dk—— 扩散速度常数, 主要取决于气流速度；
Cql,Cjt,—— 气流和焦炭表面的氧气浓度 。
温度和气流扩散速度在燃料燃烧不同区段有着不同的影响 。 由此
燃料的燃烧过程可以分成三种不同的燃烧区域：
燃烧速度取决于温度亦即取决于化学反应速度的工
况，动力燃烧工况所在的燃烧区域为动力燃烧区动力燃烧区,
扩散燃烧区,
过渡燃烧区,
燃烧速度取决于气流的扩散速度的工况，扩散燃烧
工况所在的燃烧区域为扩散燃烧区
动力燃烧区及扩散燃烧区之间的区域为过度燃烧区
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 83
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
层燃炉 燃烧 d＝ 15～ 25mm的煤块时，温度只需达到 1000
～ 1100℃ 左右，燃烧即处于扩散燃烧区，在保证火床稳
定的情况下，必须加强送风，提高空气与焦炭颗粒之间
的相对速度即可。
煤粉炉,由于煤粉颗粒很小 (d＝ 100μm),温度达到
1700℃ 以上，燃烧才能进入扩散燃烧区。只有在燃烧中
心区的粗颗粒煤粉才能处于扩散燃烧区，在燃烧中心以
外，特别是在炉膛出口处，煤粉均处于过度燃烧区甚至
动力燃烧区中燃烧。所以，强化燃烧必须同时提高炉膛
温度和加强燃料与空气的混合。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 84
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
四, 着火
1,链式着火：
是由于燃烧链锁反应的分支, 使活化中心浓度迅速增加, 导致反
应速度急剧加速
2,热力着火：
是指由于系统内热量积聚, 引起化学反应速度按阿累尼乌斯指数
函数关系迅速猛增 。
在实际燃烧过程中, 不可能有单纯的支链着火或热力着火, 往往是
两种同时存在, 并相互促进 。 一般说来, 在高温下, 热力着火是引
起着火的主要因素；而在低温时, 支链着火则起主导作用 。
五, 混合
扩散 ; 自由射流 ; 平行射流 ;
相交射流 ; 旋转射流 ;一次风和二次风
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 85
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
六、燃烧设备特性的主要参数
1,层燃炉
⑴ 炉排面积可见热强度：单位面积的炉排，在单位时间内所燃烧
的煤的放热量
⑵ 炉膛容积可见热强度：单位面积的炉膛, 在单位时间内所燃烧
的煤的放热量 kw/m2
kw/m2
R
QBq arvn e t
R
..??
V
QBq arvnet
V
..??
2,室燃炉
⑴ 炉膛截面可见热强度,kw/m2
⑵ 炉膛容积可见热强度,kw/m2
F
QBq arvn e t
F,?
??
V
QBq arvn e t
V
.???
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 86
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
3,炉膛设计步骤
（ 1） 根据给定参数 （ D,T,P和燃料种类 ）, 估计燃料消耗量
（ 2） 查表选取 qv,qR
（ 3） 利用公式计算炉排面 R和炉膛体积 V
（ 4） 根据炉排面积, 设具体情况选定炉子宽度和深度
（ 5） 确定炉膛高度
（ 6）对室燃炉相应计算
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 87
§ 4.2 手烧炉、链条炉、抛煤机
链条炉及其燃烧特点
一、手烧炉,加煤、拨火和除渣由人工完成 ( <1t/h)
二、手烧炉燃烧特性
1、双面引火
2、周期性变化
炉排长度不超过 2.2m,一般为铸铁
板状炉排 20%~40% 大块高挥发分的烟煤褐煤
条状炉排 8%~12% 低挥发分、低灰熔点的煤
勤、快、少、匀
三、双层炉排结构
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 88
§ 4.2 手烧炉、链条炉、抛煤机
链条炉及其燃烧特点
一、链条炉
1．链条炉的构造
炉排
重力
煤斗
运动
炉排的有效长度
冷却
煤闸门
送风
除渣板（老鹰铁）
升降控制
渣斗
燃烧
1）链条炉排有效长度：煤闸门到除渣板的炉排长度，实际参与燃烧
的炉排有效面积的深度。
2）防焦箱：纵向安装在炉膛两侧，一般嵌入炉墙，一般贴近运动着
的炉排，主要作用有：
保护炉墙
防止侧墙粘渣结瘤，确保炉排上煤的横向均布
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 89
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
2,链条炉排结构
1） 炉排通风截面比,炉排通风孔隙总截面积与炉排有效
面积的百分比 。
2） 结构型式
鳞片式,p58
链 带式,p59
3,链条炉燃烧层结构及其特性
(1) 煤在链条炉排层面上, 燃料燃烧层的各个燃烧阶段分界面与
炉排面有一定的倾斜角 。
(2) 煤在排层面上的燃烧过程分四个燃烧区段：
Ⅰ — 新煤预热, 干燥区 (距煤闸门 200~300mm范围内 )；
Ⅱ — 挥发份逸出着火, 焦炭形成区；
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 90
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
Ⅲ — 焦炭燃烧区,Ⅲ a— 焦炭氧化燃烧区； Ⅲ b— 焦炭燃烧还原区；
Ⅳ — 灰渣形成, 余燃, 冷却区 （ 在挡渣器尖端之前 400~500mm范
围内 ） 。
(3) 新煤进入炉内呈, 单向引火,, 燃用低挥发份的煤, 必须借
助于 炉拱加强着火, 其煤种适应能力差 。
单面引火：
双面引火：
机械化操作：
(4) 机械化连续上煤, 克服了手烧炉间断上煤的周期性；
(5) 沿炉排有效长度方向的上方空间气体成分变化情况 （ 呈不均
匀的变化 ） 。
4,链条炉燃烧改善措施：
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 91
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
1） 分段送风：
a-b— 曲线为统仓送风时炉内空气量分布情况；
c-d— 曲线为链条炉燃烧理论空气量分布情况；
1-4 为链条炉分段送风后各个燃烧区段实际空气量分布情况 。
4,链条炉燃烧改善措施：
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 92
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
注：链条炉燃用高挥发份优质烟煤时，一般采用开式炉膛。
褐 煤 烟煤 无 烟 煤
h1 1400～ 2200mm 1600～ 2600mm 1600～ 2600 mm
α1 (0.3～ 0.4)l (0.1～ 0.2)l (0.1～ 0.25)l
h2 800～ 1100 mm 800～ 1100 mm 900～ 1300 mm
α2 (0.25～ 0.35)l (0.25～ 0.35)l (0.6～ 0.7)l
h 400～ 550 mm 400～ 550 mm 400～ 550 mm
α 12°～ 18° 12°～ 18° 8°～ 10°
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 93
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
(2) 链条炉炉拱的作用
链条炉前拱 （ 点火拱 ） 主要将炉内火焰和高温烟气的辐射
热聚集于炉排前端的新煤区, 加速新煤着火前的热力准备阶段及
挥发份逸出着火形成的完成；并和后拱形成喉口, 加速炉内高温
烟气的扰动 。
链条炉后拱主要利用炉膛负压, 有效地将炉排后端上方空间的
高温烟气流和过量空气流导向燃烧中心, 在喉口形成高速旋涡流
,将烟气中灼热的焦炭粒子抛撒到新煤层面上, 形成, 火雨, 加
速新煤的引燃；同时, 使烟气中的焦炭粒子和 CO延长了在炉内
的燃烧时间, 与过量氧充分混合完全燃烧 。
(3) 炉拱设置原则
对劣质烟煤：低而长的后拱和高的前拱相结合
对难着火的无烟煤：同上, 且是唯一选择
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 94
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
对挥发分高, 热量高的烟煤和部分褐煤：采用短而较高的前拱对
于难燃煤 （ 无烟煤, 贫煤, 发热量低的劣质煤 ）,除设置前拱外,
还需采用低而长的后拱
3） 增设二次风：
作用, 链条炉二次风 (热空气, 蒸汽 )一般布置在前, 后拱喉口
部位向下倾斜 5~10° （ 严禁二次风在有效射程内直接吹射
到煤的燃烧层面上 ）, 主要用来加速炉内高温烟气的扰动
：使烟气中的焦炭粒子和 CO延长了在炉内的燃烧时间, 与
过量氧充分混合完全燃烧降低, 提高；调节控制炉内高温
烟气流动力场, 改善炉膛充满度, 防止水冷壁局部结渣及
局部烟气短路, 造成升高, 增大 。
② 当燃用低挥发份优质烟煤时, 二次风一般布置在后拱, 除加速
炉内高温烟气的扰动外, 还可以将火焰和高温烟气的辐射热导向
前拱区, 加速新煤着火前的热力准备阶段及挥发份逸出着火 。
① 当燃用高挥发份优质烟煤时，二次风一般布置在前拱，除加速
炉内高温烟气的扰动外，还可以将火焰和高温烟气的辐射热导向燃
烧中心，防止前拱区的新煤提前着火、引燃；
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 95
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
二次风的风压一般为 2000～ 4000Pa；
二次风的风量及风速：
褐 煤 烟 煤 无 烟 煤
占总给风量（％） 8 7 5
出口风速 （ m/s） 65 60～ 65 50～ 60
二次风的布置方法和原则,
前墙布置 —— 产生旋转 四角切园
5,链条炉的运行
1） 燃料性质对链条炉燃烧的影响
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 96
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
5,链条炉的运行
1） 燃料性质对链条炉燃烧的影响
(1) 煤的粒度：堆积, 通风阻力
(2) 煤的粘结性：通风
(3) 水分：与着火燃尽的关系
(4) 灰分：灰熔点
2） 链条炉的燃烧调节
出力主要取决于燃料层厚度, 送风量和炉排速度 。
(1) 燃料层厚度的调节,100～ 150mm
(2) 给料速度
(3) 送风量调节：对适应负荷的变动最为灵敏
当锅炉负荷变化时, 总是先调节送风量, 随即调节炉排速度与之配合
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 97
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
二, 抛煤机链条炉
1,抛煤机链条炉的结构及工作原理
抛煤机链条炉是由炉子前墙布置 2~3台机械, 风力抛煤机, 将煤自前
而后地均匀抛撒在倒转链条炉排上燃烧
2,抛煤机链条炉的燃烧过程及其特点
煤的颗粒大小经抛煤机抛撒, 基本上沿炉膛深度上方空间筛分
均匀, 落到火床上与燃烧层中的焦炭颗粒大小基本相同 。
连续抛落的新煤颗粒总是均匀复盖在炽热的焦炭燃烧层上, 呈, 双
向引火, 着火条件优越, 煤种适应性广；燃烧强烈, 炉子热惯性小
,负荷调节灵敏度高, 不易结渣
在炉排与炽热的焦炭燃烧层之间有 120~150mm的灰渣层, 炉排
的冷却度较好, 提高了炉排热强度 。
煤的燃烧层呈簿煤层的燃烧特点, 火床上方空间的气体成分变化情
况比链条炉均匀,故抛煤机链条炉的分段送风, 相对比链条炉分段送
风分的段数少一些 。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 98
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
3,抛煤机链条炉的炉膛结构及其二次风
（ 1） 由于抛煤机链条炉的着火条件优越, 及其火床上方空间的
气体成分变化情况比较均匀, 一般采用无拱的开式炉膛；由于抛煤
机使烟气中飞灰较大, 为此, 抛煤机链条炉的炉膛比链条炉炉膛高
一些 。
（ 2） 抛煤机链条炉的二次风, 一般布置在抛煤机上方和后墙水
冷壁下方：
布置在抛煤机上方的二次风略向下倾斜一些, 原则上二次风
的有效射程不干扰抛煤行程为上；主要将由抛煤机抛出的 (0~1mm)
细小煤屑压回火床上燃烧, 以此减少飞灰损失；
在后墙水冷壁下方布置的二次风略向上倾斜一些, 主要防止由抛煤
机抛出的大颗粒的煤 (~30mm)抛落时, 会对后墙下部水冷壁管和后
墙等造成磨损或砸坏事故 。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 99
§ 4.3 煤粉炉
一、煤粉炉特点
煤粉炉的燃煤磨制成煤粉, 并与空气混合成雾状气粉混合物喷射
到炉内呈悬浮状态燃烧 。
煤粉炉的容量和燃烧率的提高, 不受炉排面积可见热强度
的限制；
燃烧效率高；
炉膛体积较大 ;
燃烧调节和运行管理易实现自动化 。
(1)
(3)
(2)
(4)
二、煤粉的基本性质
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 100
§ 4.3 煤粉炉
1,煤粉的性质
(1) 由煤粉制备系统磨制成 1000μ m以下 (20～ 50μ m居多 )不规
则的细小颗粒组成；
(2) 刚磨制的煤粉, 有较强的吸附空气的能力, 其流动性便于
管道输送；干煤粉疏松性好, 轻轻堆放时的自然倾角为 25~30°,
堆积重度为 0.45~0.5t/m3；
(3) 煤粉与空气接触面增大了若干倍, 对于高 Vdaf的煤粉与空
气混合成雾状气粉混合物, 一旦遇到火源迅速燃烧, 其体积迅猛扩
展将产生 0.2~0.3MPa的爆炸压力；
(4) 影响煤粉爆炸的因素有：高 Vdaf,过细的煤粉细度 Rx,煤
粉浓度, 雾状气粉混合物的含氧浓度, 及其温度, 流速, 湿度等 。
? 高 Vdaf的煤粉易自燃自爆, 而 Vdaf < 10%的煤粉无爆炸危险
? 煤粉浓度的危险浓度下限：泥煤 0.16~0.18kg/m3,褐煤
0.16~0.25kg/m3,烟煤 0.32~0.4kg/m3； 而煤粉浓度在 1.2~2kg/m3
范围内为爆炸危险浓度；
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 101
§ 4.3 煤粉炉
? 输粉气流的含氧浓度（其体积比）降低到 15%~16%时，一
般不易引起爆炸；
? 煤粉制备系统中煤粉管道应有一定的倾斜角度，使管内的
气粉混合物有适当的流速 16~30m/s,流速过高易引起爆炸；流速过
低易造成气粉分离，煤粉在管内沉积而失去流动性；
? Vdaf高而细度又细的煤粉极易引起爆炸，对 0.1mm细度的烟
煤粉不会引起爆炸；
? Vdaf高的褐煤和烟煤，当煤粉水分稍大于固有水分时，一
般不会自燃自爆。
2,煤粉的细度
1) 煤粉细度 Rx
将磨制的煤粉用标准筛孔尺寸的筛子进行筛分，筛分后残留在
筛面上粗煤粉的重量与煤粉筛分前总重量的百分比：
%1 00??? ba aR x
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 102
§ 4.3 煤粉炉
式中,x— 标准筛孔的内边长度 μ m；
a— 残留在筛面上的粗煤粉重量,g；
b— 通过标准筛孔筛分后的细煤粉重量,g；
筛号 每 cm2的筛孔数 筛孔的内边长度 (μ m) 金属丝直径 d(μ m)
30 900 200 130
70 4900 90 55
对于磨矿产品, 汽颗粒分布符合分布：
nbx
x eR ?? 1 0 0
式中,b—— 反映颗粒粗细程度, 在相同 n条件下, b越大, Rx越小
n—— 均匀性系数, n越大, 煤粉越均匀, n=0.8~1.3
2) 煤粉的均匀度
煤粉颗粒的品质特性只用煤粉细度表示还不够全面, 还应以煤
粉的均匀度表述 。 如：有甲, 乙两种煤粉, 其 R90值相等, 但甲种煤
％
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 103
§ 4.3 煤粉炉
粉留在筛面上的煤粉中较粗的颗粒比乙种煤粉要多，而通过标准筛
孔的煤粉中较细的颗粒也比乙种煤粉多，则甲种煤粉就不均匀。粗
颗粒多不完全燃烧热损失大；细颗粒多，磨制时的电耗和金属消耗
增大，故均匀性不好的煤粉燃烧和煤粉制备时的经济性差。
煤粉的均匀性一般以煤粉颗粒的均匀性指数 n表示,n值一般接近
于 1,n值越大，煤粉的均匀性就越好。
90
200
lg
100
lnlg
100
lnlg
90200 RRn
?
?
3) 煤的经济细度
经济细度：与所对应的煤粉的细度 。
褐煤的经济细度,R90=40%~60%；
烟煤的经济细度,R90=25%~40%
无烟煤的经济细度,R90=6%~14%。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 104
§ 4.3 煤粉炉
三、煤粉的燃烧过程（以 D=670t/h煤粉炉为例）
1,煤粉由运载它的空气（一次风）喷入炉膛后，受到炉内火
焰和高温烟气的辐射热的加热，一般在喷入炉膛 300~500mm处完成
着火前的热力准备阶段及挥发份逸出着火，到 1~2m处大部分挥发份
逸出燃尽，而无烟煤要在离燃烧器喷口 4m处；
2,在挥发份逸出燃尽的同时，高温的焦炭颗粒在二次风的及
时混合下，一般到 10~20m处才燃烧完全或接近完全燃烧；
3,无烟煤在 20m处已达到 97%，到炉膛出口 28m处燃尽率增加不
到 1%；褐煤和烟煤在一半火焰长度上燃尽率可达 98%，
4,煤粉气流中一次风量只要能把煤粉受热析出的挥发份燃烧
完即可。因此,一次风量应近似地等于干燥无灰基中的挥发份含量
Vdaf：
1001
dafVr ?
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 105
§ 4.3 煤粉炉
不同煤种煤粉燃烧的一次风率 r1
煤 种 Vdaf (％ )
一次风率 r1(%)
直流燃烧器 旋流式燃烧器
无烟 煤 2~8 15~20
贫 煤 8~19 15~20
烟 煤
20~30 25~30
30~40 ≈ 30 30~40
褐 煤 40~50 35~40
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 106
§ 4.3 煤粉炉
四, 磨煤机
其工作性能 对煤粉细度, 煤粉出力, 磨煤电耗, 磨煤机金属耗
量和干燥煤粉的能力等有影响 。
破碎机理：压碎, 击碎和研碎
1,竖井式磨煤机
750~1500rpm,多排高速旋转的重锤, 其粗粉分离主要靠转子
上方的竖井 。 产生微弱的通风力,与阻力小的燃烧器配合, 多用
于中小型锅炉,锤头磨损很快, 即使用耐磨合金钢制造或耐磨合
金堆焊, 一般寿命都不到 600h。
2,风扇式磨煤机
750~1500rpm,风扇式磨煤机本身就是排粉机, 其叶轮很厚, 叶
轮和外壳护板都用锰钢制成；能产生 1500~3500Pa的压头, 因此
它既能磨煤粉又能克服煤粉系统的阻力, 完成输送煤粉及一次
风的任务,适合磨制高水份, 高挥发份的褐煤和高可磨度 (Kkm)的
烟煤 。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 107
§ 4.3 煤粉炉
3,球磨机 （ 低速磨煤机 ）,
1) 筒式球磨机是中间储仓式煤粉制备系统中主要设备, 其筒体内
壁装设波浪形铸钢护板, 内径 Dn=2~4m,筒长 l=3~8m,筒内装有
d=30~60mm的锻钢球 。
2 ) 筒式球磨机转速随筒体直经的不同而变化, 转速一般为
16~25rpm。 转速过快时, 钢球在离心力作用下会紧贴筒壁运动而
不下落, 起不到磨煤的作用 。 因此, 筒式球磨机的工作转速必须小
于临界转速 。ljn
⑴ 临界转速,
⑵ 最佳转速,, 一般取 。
3) 影响磨煤出力的主要因素：
(1) 筒体的直径和长度愈大, 单位时间内磨出的合格煤粉
愈多, 磨煤出力愈大 。
(2) 钢球装载量和钢球直径的影响：
ljn Dnlj
3.42? ? ?min/r
ljn ? ? ljzj nn ?? %80~%70 nn zj ?? %76
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 108
§ 4.3 煤粉炉
五, 煤粉燃烧器
煤粉燃烧器设计的基本要求：
出口处燃料分配均匀, 配风合理, 保证及时着火与燃烧
组织良好的空气动力场, 有利于空气和燃料的混合
良好的调节性能, 煤种适应性强
流动阻力小
1,旋流煤粉燃烧器
1） 双蜗壳旋流煤粉燃烧器：
2） 单蜗壳 — 扩锥型燃烧器：
2,直流煤粉燃烧器
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 109
§ 4.3 煤粉炉
六, 煤粉制备系统
1,直吹式制粉系统
2,中间储仓式制粉系统
乏气送粉和温风送粉系统
乏气,由细分分离器流出的含有大量水蒸气和细煤粉的气体
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 110
§ 4.3 煤粉炉
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 111
§ 4.3 煤粉炉
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 112
§ 4.4 煤气燃烧原理
一、煤气的分类
1,高热值煤气 (天然气 )：,
惰性气体 (CO2,N2)含量少
3,/4 5 0 0 0~1 6 0 0 0 NmKJQ arpn e t ??
2．低热值煤气 (高炉气 )：,
惰性气体含量多。
3,/1 0 0 0 0~6 0 0 NmKJQ arpn e t ??
由于煤气的种类不同，其性质差异的存在，所以在燃烧器的结构
和原理有根本的不同
1,预混型燃烧 (动力燃烧 )
煤气与空气着火前在燃烧器内部均匀混合的燃烧方式，其燃烧
速度主要取决于化学反应的强烈程度和火焰的加热
二、扩散型燃烧和预混型燃烧
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 113
§ 4.4 煤气燃烧原理
2,扩散型燃烧
煤气与空气在燃烧器外部的燃烧过程中，相互扩散均匀混合的燃
烧方式，其燃烧速度主要取决于气流扩散与混合速度
⑴ 预混型燃烧的火炬长度比同样管径的扩散型燃烧的火炬长度要
短一些, 因为整个动力燃烧过程完全燃烧时间比扩散型燃烧过程完
全燃烧时间缩短了许多
⑵ 当 Re比较大时，湍流混合和传热越强烈，燃烧速度就越快，
火炬长度随喷出速度 w0的提高而延长的趋势就越减弱
三、回火、吹熄和火焰的传播速度
1,火焰的传播速度 — 在可燃的混合气体中, 当部分气体被点燃后
,将产生一个球形火焰面, 并于一定的速度向周围部分未着火的
气体扩展的速度 。
2,回火 — 当燃烧器出口的混合气流局部流速低于混合气流火焰的
传播速度时, 火焰迅速向燃烧器内部扩展的现象 。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 114
§ 4.4 煤气燃烧原理
3,当的予混可燃气体的火炬长度
1,燃烧室容积热负荷 —— 燃烧室每单位容积每小时燃料燃烧所产生
的热量 kW/m3。
2,火炬长度的影响因素：
⑴ 预混型燃烧比扩散型燃烧的火炬长度要短一些；
⑵ 燃烧器喷口直径 do较小时, 火炬长度较短 。
⑴ 火炬的着火区长度：
⑵ 火炬的湍流燃烧区及燃尽区长度：
则予混型火炬完全燃烧所需要的长度：
? ?? ?? ?184.034.020 3 0 5.06.0 ????? ooozh uuwl
? ?
? ?? ?
3
1
7.0
184,034.00 0 6 5.0
6.4 ?
?
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oo
or uu
dwdl
rzhhj lll ??
??m
??m
??m
四, 火炬长度与燃烧室的容积热负荷
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 115
§ 4.4 煤气燃烧原理
4,燃烧室容积热负荷, VQBq pn etarv ???? ? ?3/mKW
五、点燃条件及火焰稳定问题
1,预混气流的点燃
要求各个因素综合起来, 达到一定条件：预混气流以一定气体成分
,过量空气系数, 速度 w0,温度 T0和点火温度才能实现 。
⑴ 高温点燃板：预混气流在一定条件下, 流经高温点燃板壁面温度
Tb,使贴近壁面气流温度 Tb大于 T0,并且沿流动方向贴近壁面气流
温度 Tb的厚度不断增厚, 直到一定位置 (Th, Tb)被点燃, 产生火焰
面, 并向离开点燃板方向扩展, 火焰向点燃板传热, 维持高温 。
⑵ 燃烧道中回流点燃：予混气流由直径 d0的喷口，以射流形式喷
入截面突增的燃烧道中（ dsh, d0）,在射流作用下，予混气流喷出
后，在喷口到一定距离的死角形成负压回流区卷吸火焰外缘的高温
燃烧产物的气流回流到射流根部，使刚喷出的予混气流的温度 T0急
剧上升至 Th而点燃形成火焰面。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 116
§ 4.4 煤气燃烧原理
2,火焰的稳定及稳定方法
预混气流能否稳定的点燃, 取决于高温燃烧产物的温度 Th,回流区
的大小及长度 。
⑴ 火焰稳定器 — 在喷燃器的出口端装置圆盘或圆锥形的钝体, 加强
予混气流的喷燃回流区, 借以维持气流的稳定点燃 。
锅炉燃烧设备常用的煤气燃烧器在设计良好, 运行正常时, 常取用
，, 一般不会吹熄 。
⑵ 增设低速小火焰再点燃区 — 在主火焰附近设置低速辅助小火炬
以形成连续的再点火区，向主火焰提供一定的着火能量，使主火焰
稳定。
15.1~05.1?? smhq /1 3 0??
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 117
§ 4.5 重油燃烧原理
一、重油的一般特性
重油的发热量与原油的发热量较接近,,
且 Mar和 Aar的含量很少 。
重油较煤粉运输方便, 经济；除了一个加热系统外, 省却了
庞大的燃料系统, 煤粉制备系统和灰渣处理系统, 并且容易实现
DCS控制管理系统 。
kgkjQ pn e tar /4 1 8 0 0???
1,粘度
⑴ 恩格尔粘度 E— 在实验室温度下, 200 ml的重油流经恩氏粘度
计的时间与 20℃, 200 ml的蒸馏水流经恩氏粘度计的时间
之比 。
⑵ 运动粘度 v与恩氏粘度 E的关系：
二, 重油的特性指标
EE
0631.00731.0 ???
x? 20?
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 118
§ 4.5 重油燃烧原理
2,密度 —— 是一个无量纲数值, 即 20℃ 的燃油与 4℃ 的水在
同样体积下的质量比 。 其中重油的 ；
3,闪点,表示油质易燃程度, 即当火焰接近燃油表面时, 产生短
暂的蓝色火焰时 （ 一闪即逝 ）, 燃油的最低温度 。
4,燃点,当火焰接近燃油表面层时, 即油蒸气与空气混合物时,
使燃油点燃着火, 并持续 5秒钟以上的最低油温 。 重油的燃点一般
比闪点高 10～ 30℃ 。
5,凝固点,盛有重油的试管或玻璃器皿在倾斜 45° 时, 其油表面
在 1分钟内不发生任何位移的油温 。
⑴ 重油的凝固点取决于石蜡含量的多少；
⑵ 国产重油的凝固点一般在 15℃ 以上
204?
0.1~9.0?204?
三、燃油燃烧特点及燃烧过程
1．燃油的燃烧特点
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 119
§ 4.5 重油燃烧原理
三、燃油燃烧特点及燃烧过程
1．燃油的燃烧特点
燃油在蒸气状态下, 与空气充分混合后完全燃烧；
重油通过雾化器雾化后的油滴直径 d=100~300μ m,使油
滴气化表面积增大至上万倍；
雾化后的细小油滴在炉内不断吸收气化热，使细小油滴表
面温度升高到气化饱和温度
2,燃油的燃烧过程
（ 1） 燃油的燃烧阶段
一般分,⑴ 油滴； ⑵ 油蒸发气化区； ⑶ 油蒸气与空气相互扩散区； ⑷ 外层空气区 。
（ 2） 燃油的燃烧过程：三个同时发生的连续过程
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 120
§ 4.5 重油燃烧原理
1) 燃油的雾化, 加热气化；
2) 油蒸气与空气相互扩散, 充分混合成可燃混合物；
3) 可燃混合物的着火, 燃烧 。
3,燃烧特点
(1) 燃油蒸发气化, 首先是低分子烃在 250℃ 开始气化, 在着
火, 燃烧的同时, 为其高分子烃分解成低分子烃创造了有利条件
(2)燃油的燃烧过程非常迅速而强烈 。
4,组织重油燃烧过程时的注意事项
(1) 使部分空气送入重油火炬根部, 防止或减轻火焰根部因
高温缺氧而产生热裂解, 造成不完全燃烧 。
(2) 使重油火炬根部区域的温度适当降低 ( ℃ ),低
温下的热裂解可使难以燃烧的重碳氢化合物减少 。
400?hyt
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 121
§ 4.5 重油燃烧原理
（ 3） 尽量使燃油雾化的油滴细而均匀，油滴受热迅速蒸发气
化，并与空气的混合扩散速度加快，以避免高温缺氧区大。
5,提高燃烧效率和强化重油火炬燃烧的措施：
(1) 选用合适的重油系统及重油喷嘴，保证雾化质量良好，使
其雾化炬分布均匀；
(2) 使空气与重油滴迅速混合, 采用旋流和紊流方法促使火
炬扰动, 加强混合, 使其在高温区混合以保证着火；以高温烟气
回流与火炬根部接触, 加热油滴的雾状气流, 直至着火；
(3) 使重油与空气予热, 保证重油更好地雾化和蒸发气化；
(4) 采用合适的调风装置, 合理配风, 并采用各种稳定火焰的
燃烧措施：
① 使油雾和空气的混合物形成旋转气流 —— 旋流燃烧器；
② 采用圆盘或圆锥形钝体 —— 火焰稳定器
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 122
§ 4.5 重油燃烧原理
四、重油的雾化
1,衡量重油雾化质量的主要指标,
1) 雾化细度：雾化后油滴直径 d的大小, 常用油滴体面积平均直
径表示 d=0~200μ m；
2) 雾化角：雾化炬投影面两切线的夹角；
α x—— 条件雾化角；
雾化角的大小取决于喷嘴出口处的切向速度与轴向速度之比
3) 流量密度：单位时间内流过单位面积的油量；
要求雾化器出口流量密度沿圆周方向分布均匀, 以利于
均匀配风和油气混合；
雾化锥的中心处流量密度较小, 使得该处形成适当的回流
区 4)影响雾化质量的主要因素：
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 123
§ 4.5 重油燃烧原理
4) 影响雾化质量的主要因素：
① 燃油种类：油的恩氏粘度；
② 运行条件：油压、油温及负荷高、低
③ 雾化器类型及其加工精度。
2,重油雾化器：
1) 机械雾化器 (离心式 )：借助于油压来实现重油雾化
简单压力式离心喷油嘴 — 主要依靠油的高压 ( )
将油雾化
回油式喷油嘴：在简单压力式离心喷油嘴的旋流室底部开有回
流孔，并接上回油管道，进入喷油嘴的油流量 Q0分成两股流出
即：喷油量 Q1和回油量 Q2
aMpp 5.2~0.2?
21 QQQ o ??
特点：主要通过回油调节阀来控制喷油量 Q1适用于负荷的变化
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 124
§ 4.5 重油燃烧原理
2) 双流体式雾化器：如蒸汽雾化喷油嘴 —— 以高速蒸汽的动能实
现重油的雾化。
特点,
① 蒸汽使油温提高, 降低了燃油粘度, 同时提高了燃油的雾化
质量；
② 调节性能好；
③ 蒸汽消耗量比较大。
3) 纯蒸汽雾化喷油嘴：油压低, 汽耗大, 噪音大, 容量小 。
4) 蒸汽机械喷油嘴 (Y型喷油嘴 )：汽耗小 (0.3%D),噪音小，容量
大。
① 油压,比机械喷嘴低；
② 汽压,比纯蒸汽喷嘴低；
ay pp 65 10~105 ??
aq pp 65 10~106 ??
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 125
§ 4.5 重油燃烧原理
③ 负荷调节比可达 1,6；
④ 额定油压为 1.5MPa； 额定汽压为 1.0MPa； 平
均雾化颗粒直径为 20~30μ m。
5) 蒸汽机械混合式喷油嘴
3,配风器
1） 作用 —— 对燃油供应适量的空气, 形成有利的空气动力场, 达
到着火燃烧 。
2） 应满足的要求：
需将空气分成一次风和二次风
一次风旋转, 形成回流区, 保证着火
前期的油气混合强烈
后期的油气扩散也要强烈, 保证炭黑和焦粒燃尽
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 126
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
主要型式,鼓泡床, 湍动床, 快速床, 循环流化床等
应用领域,石油, 化工, 冶金, 能源, 环保等
主要优点, 燃料适应性广；
低温燃烧, NOx排放低
可实现炉内脱硫；
燃烧效率高
强化燃烧和传热
一, 流态化基本原理
流态化过程：固体粒子与气体或液体接触而转变为类似流体状态
的过程
沸腾燃烧 （ 流化燃烧 ）,将流态化过程用于燃料燃烧
沸腾炉 （ 流化床炉 ）,燃烧设备
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 127
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
1,固定床
流速较低时，颗粒静止不动，流体只在颗粒之间的缝隙中通过
料层高度不变
实际流速线形增长
通风阻力随风速的平方关系增大
2,流化床
颗粒不再由布风板所支持, 而全部由流体的磨擦力所承托 。 此
时, 对于单个颗粒来讲, 可在床层中自由运动；就整个床层
而言, 具有了许多类似流体的性质 — 流态化 。 此时：
料层膨胀, 床高增加
颗粒间实际空气流速保持不变
料层阻力变化不大, 由托起的颗粒质量决定
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 128
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
空截面气流速度 w,以布风板界面积作为计算截面的气流速度
临界流化速度 wlj,颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低
速度 。
极限流化速度 wjx,颗粒床层从流态化状态转变为气力输送时的
最低速度。
二、床内颗粒的运动规律
1,颗粒的受力分析
1） 重力 2） 浮力
3） 流体阻力 4） 颗粒旋转时的 Magnus升力
5） 颗粒间的碰撞力 6） 湍流脉动力
2,宽筛分颗粒流化时的流体动力特性
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 129
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
2,宽筛分颗粒流化时的流体动力特性
⑴ 在任一高度的静压近似于在此高度以上单位床截面内固体颗粒
的重量；
⑵ 无论床层如何倾斜, 床表面总是保持水平, 床层的形状也保持
容器的形状；
⑶ 床内固体颗粒可以像流体一样从底部或侧面的孔口中排出；
⑷ 密度高于床层表观密度的物体在床内会下沉, 密度小的物体会
浮在床面上；
⑸ 床内颗粒混合良好，因此，当加热床层时，整个床层的温度基
本均匀。
3,流化风速 —— 运行时的空截面气流速度，一般为 3.5~4.5wlj
三、流化床的燃烧与传热
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 130
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
1,流化床的燃烧
1) 保持很厚的灼热料层, 相当于一个很大的蓄热池, 新煤 (约
5%)加入后很快与灼热的炉料混合, 迅速达到着火温度 —— 具有极
好的着火条件
2) 颗粒与气流相对速度较大, 扰动强烈, 混合较完善, 燃烧温
度低 —— 燃烧好
3) 上部始终有过剩氧存在, 无明显还原区
4) 料层高度对上层烟气成分无明显影响
5) NOx生成减少, 可以加入石灰石脱硫
2,流化床的传热
1) 具有良好的扰动和混合, 床温很均匀, 传热系数高；
2) 埋管表面不积灰, 吸热比一般辐射受热面强 4～ 5倍, 达
230~350kW/cm2.℃ ；
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 131
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
3) 热负荷均匀，对水循环等有利。
四, 流化床的型式与结构
1,链带式流化床
2,鼓泡式流化床
1) 给煤 2) 布风板 3) 风室 4) 炉膛 5) 埋管
3,循环流化床
4,流化床燃烧设备的常用类型
常压鼓泡流化床锅炉：流化速度 1~2.5m/s； 截面热负荷 1.5MW/m2
常压循环流化床锅炉：流化速度 3.5~5m/s； 截面热负荷 5MW/m2
增压鼓泡流化床锅炉：流化速度 0.9~1m/s； 截面热负荷
10~17MW/m2
压循环流化床锅炉：流化速度 3.5~5m/s； 截面热负荷 20~50MW/m2
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 132
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
五、循环流化床的原理和特点
1,组成
炉膛, 加料 （ 含石灰石加料 ）, 排渣, 高温除尘, 返料, 布风板
等
2,循环流化床的原理
不同气流速度下固体颗粒床层的流动状态是不同的：随着气流速
度的增加, 固体颗粒分别呈现固定床, 鼓泡流化床, 湍流流化床
,快速流化床和气力输送状态 。 循环流化床的上升段通常运行在
快速流化床状态下 。 快速流态化流体动力特性的形成对循环流化
床是至关重要的, 此时, 固体颗粒被速度大于单颗物料的终端速
度的气流所流化, 以颗粒团形式上下运动, 产生高度的返混 。 颗
粒团向各个方向运动, 而且不断形成和解体 。 在这种流体状态下
,气流还可携带一定数量的大颗粒, 尽管其终端速度远大于截面
平均气流速度 。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 133
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
3,循环流化床的特点
⑴ 不再有鼓泡流化床那样清晰的界面, 固体颗粒充满整个上升段空
间；
⑵ 有强烈的物料返混, 颗粒团不断形成和解体, ；并且向各个方向
运动
⑶ 颗粒与气体之间相对速度大, 而且与床层空隙率和颗粒循环流量
有关；
⑷ 运行流化速度为鼓泡流化床的 2~3倍；
⑸ 床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化；
⑹ 颗粒横向混合良好；
⑺ 强烈的颗粒返混, 颗粒的外部循环和良好的横向混合, 使整个上
升段内温度分部均匀；
⑻ 改变上升段内的存料量, 固体物料在床内的停留时间可在几分
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 134
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
钟到数小时范围调节；
⑼ 流化气体的整体性状呈塞状流；
⑽ 流化气体 (二次风 )根据需要可在反应器的不同高度加入。
五, 循环流化床锅炉的特点
1,循环流化床锅炉的主要工作条件
项 目 数 值 项 目 数 值
温 度 (℃ ) 850~950 床层压降（ kPa） 11~12
流化速度（ m/s） 4~6 炉内颗粒浓度
(kg/m3 )
炉膛上部,150~600
床料粒度 (μ m) 100~700 炉膛下部,10~40
床料密度 (kg/m3) 1800~2600 Ca/S摩尔比 1.5~4
燃料粒度 (mm) <12 壁面传热系数
W/(m2.K)
210~250
脱硫剂粒度 (mm) 1左右
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 135
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
2,循环流化床锅炉的特点
循环流化床锅炉可分为两个部分组成：第一部分由炉膛 (快速流化
床 )、气固物料分离设备、固体物料再循环设备和外置热交换器 (有些
循环流化床锅炉没有该设备 )等组成，上述部件形成了一个固体物料
循环回路。第二部分为对流烟道、布置有过热器、再热器、省煤器
和空气予热器等，与常规火炬燃烧相近。循环流化床锅炉的特点如
下：
1) 低温的动力控制燃烧；
炉内温度水平因受脱硫最佳温度的限制，一般 850℃ 左右，低于一
般煤的灰熔点，免去了灰熔化带来的种种烦恼。可以组织炉内廉价
而高效的脱硫工艺，使氮氧化物生成量低。从燃烧反应动力学角度
看，循环流化床锅炉内的燃烧反应控制在动力燃烧区及扩散燃烧区
（过度燃烧区）内，其燃烧速率主要取决于化学反应速率 — 温度水
平。循环流化床锅炉内燃料燃尽度很高，性能良好的循环流化床锅
炉燃烧效率可达 98~99%以上。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 136
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
2) 高速度, 高浓度, 高通量的固体物料流态化循环过程；
循环流化床锅炉内固体物料 (燃料、残炭、脱硫剂和惰性床料
等 )参与了外循环和内循环两种循环运动，整个燃烧过程以及脱硫
过程都是在这两种循环运动的动态过程中逐步完成的。
3) 高强度的热量, 质量和动量传递过程 。
在循环流化床锅炉中，大量固体物料在强烈的湍流下通过炉膛
，通过人为操作可改变物料的循环量，并可改变炉内物料的分布
规律，以炉膛适应不同的燃烧工况。由于炉内热量、质量和动量
传递过程是十分强烈，使得整个高度的温度分布均匀。
4) 循环流化床锅炉的优点
1）燃料适应性广
2）燃烧效率高：燃烧效率通常在 97.5%～ 99.5%范围内。
3）高效脱硫：循环流化床锅炉的脱硫比鼓泡流化床锅炉更加有
效。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 137
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
4） 氮氧化物低：循环流化床锅炉的 NOx排放范围为
50~150ppm或 40~120mg/MJ。
5） 其 它污染物排放低：循环流化床锅炉其它污染物如 CO
,HCl,HF等的排放也很低 。
6 ） 燃烧强度, 炉 膛 截 面 积 小, 截 面 热 负 荷 为
3.5~4.5MW/m2,接近或高于煤粉炉 。
7） 给 煤点少
8） 燃 料预处理系统简单：循环流化床锅炉的给煤粒度一
般小于 12
9） 易 于实现灰渣综合利用
10） 负荷调节范围大, 负荷调节快 负荷调节比可达 (3～ 4)
,1
11） 床内不布置埋管受热面
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 138
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
12） 投资和运行费用适中：投资和运行费用略高于常规煤粉
炉，比配置脱硫装置的煤粉炉低 15~20%。
3,尚待进一步研究的问题
物料的分离
床内固体浓度的确定
受热面布置和温度控制
返料装置
磨损问题
尾部尾部受热面布置
六、洁净煤技术（ clean coal technology） 简介
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 139
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
烟气脱硫、除尘
劣质煤的有效利用
蓄热式节能燃烧器
煤气化
循环流化床反应器
燃煤飞灰的有效利用
六、洁净煤技术（ clean coal technology） 简介
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 140
第五章 锅炉本体布置及热力计算
§ 5.1 锅炉蒸汽参数对锅炉各受热面布置的影响
§ 5.2 炉膛辐射蒸发受热面的结构布置
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
§ 5.4 对流受热面的结构及其布置
返 回
§ 5.5 对流受热面的传热计算
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 141
§ 5.1 锅炉蒸汽参数对锅炉各受
热面布置的影响
第五章
锅炉本体包括：炉膛, 对流烟道, 各种受热面 。
根据热力计算目的不同分为：
设计计算：根据指定的燃料, 蒸发量和蒸汽参数等, 用于设计锅炉
校核计算：因燃料, 蒸发量和蒸汽参数等改变, 用于对原有锅炉的改
造 。 热力计算的理论基础 —— 传热学理论 （ 传导, 对流, 辐射 ）
水冷壁 —— 以辐射传热为主,省煤器, 空气预热器 —— 以对流传热为
主
一, 锅炉热力特性
1,锅炉沿烟气流程各受热面之间的热量分配原则：
(1) 根据工程热力学中的 T— S图可知：给水在锅炉中总吸热
量可分为三部分热量, 即：预热热 Qyr,汽化热 Qqh和过热热 Qgr；
(2)锅炉给水温度及蒸汽参数的不同, 其三部分热量的分配比例
也各不相同 。
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 142
§ 5.1 锅炉蒸汽参数对锅炉各受
热面布置的影响
2,锅炉各受热面结构布置及位置的设计原则：
1） 给水在锅炉中总吸热量的分配比例, 随给水温度, 蒸汽参数的
变化而变化, 三部分热量的分配比例的变化, 对锅炉各受热面结
构的设计将产生很大的影响：
① 低参数小容量锅炉因炉膛体积小, 在确保燃料的燃烧温度条
件下,, 则炉内水冷壁 (辐射蒸发受热面 )的吸热量
满足不了蒸发量所需的汽化热 Qqh要求 。 必须在对流烟道中布置一
定量的锅炉管束 (对流蒸发受热面 ),才能满足蒸发量所需的汽化热
= 。
② 中参数小容量锅炉因炉膛体积适中, 炉内水冷壁的吸热量满
足了蒸发量所需的汽化热 Qqh要求, 即,。 又确保燃料的
燃烧温度；由于有一定量的预热热 Qyr和过热热 Qgr要求, 则在对流
烟道中布置适量的省煤器, 过热器以满足 Qyr和 Qgr。
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 143
§ 5.1 锅炉蒸汽参数对锅炉各受
热面布置的影响
③ 高参数大容量锅炉因炉膛体积大，其,而
若要对流传热量 Qdl满足 Qyr和 Qgr时，则在对流烟道中省煤器，过
热器布置面积相当大，一般在锅炉设计和结构布置上很困难，而
且金属消耗量增大；为此，在炉膛出口处或炉膛顶部布置半辐射
式过热器或辐射式过热器，吸收部分辐射热以满足过热热 Qgr的需
求,；同时，增大省煤器受热面积,并与空气
预热器交叉布置以满足予热热 Qyr的需求。
④ 超高参数大容量锅炉, 在高参数大容量锅炉的基础上, 一般在
尾部对流烟道中布置一定数量的再热器, 以满足再热热 Qgr。
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2） 锅炉燃料特性的影响
① 高 Vdaf的燃料, 炉膛体积较大, 炉膛高度较低；低 Vdaf而含碳量
Car较高的燃料, 炉膛体积较小, 炉膛高度较高, 热空气温度较高,
空气预热器受热面面积布置的较大；
② 高水分 Mzs的燃料, 基本上同低 Vdaf的燃料；
③ 高灰分 Azs的燃料, 基本上同低 Vdaf的燃料 。
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 144
§ 5.2 炉膛辐射蒸发受热面的结
构布置
一、水冷壁的结构布置及种类：
1,水冷壁的作用
保护炉墙
强化换热,
降低锅炉金属耗量与造价，应合理布置，不要适得其反，造成炉
膛温度过低
2,光管水冷壁：
① 低压锅炉,；
② 中压锅炉,； ； 。
③ 高压锅炉,；
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3,鳍片管水冷壁 (膜式水冷壁 ),；其有效辐射角
系数,。1?x
5.1~3.1/ ?ds
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 145
§ 5.2 炉膛辐射蒸发受热面的结
构布置
二, 炉膛几何特性尺寸的确定
基本步骤：
(1) 根据锅炉容量, 蒸汽参数, 燃料特性及燃烧方式, 确定 B和
(2) 选定 qR,qv或 qf,qv,再确定,R,Vl或 F,Vl及 Hl；
(3)最后确定：炉膛宽度和炉膛深度, 制定炉膛几何特性尺寸 。
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1,炉膛容积 Vl—— 炉子火床表面至出口烟窗间的容积
底部 —— 火床表面
炉膛出口截面 —— 出口烟窗第一排水管中心线所在表面
四周及顶部
2,炉膛周界面积 Fl—— 包围炉膛容积的所有周界封闭面积的总和
火床面积 R ; 全部水冷壁面积 Fi=bili
炉墙面积：前后墙, 侧墙, 炉顶 ; 出口烟窗面积 RFF bzl ??
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 146
§ 5.2 炉膛辐射蒸发受热面的结
构布置
三, 辐射蒸发受热面的结构布置
1,有效辐射受热面的面积,iif xFH ???
2,炉内辐射换热计算中的系数：
1） 有效辐射角系数：
火焰投射到受热面上的热量 Q/投射到炉壁上的热量 Qt；
2） 沾污系数 — 管壁灰污反方向辐射因子, 。
受热面吸热量 Qf /火焰投射到受热面上的热量 Q；
3） 热有效系数,受热面吸热量 Qf/投射到炉壁上的热量
Qt= 。
① 平均热有效系数,；
② 对未设置水冷壁的区域,。
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 147
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
一, 炉内辐射换热计算方程
1,传热学斯蒂芬 — 波尔茨曼定律：
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2,烟气侧热平衡方程：
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1） 炉膛有效吸热量：
(kJ/kg)
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2） 空气带入炉内的热量：
① 热空气带入炉内的热量,(kJ/kg)
② 冷空气带入炉内的热量,(kJ/kg)
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 148
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
3）理论燃烧温度,假定燃料燃烧时放出的热量未向外界传
热而使烟气所能达到的最高温度，它与有效放热量 Ql相关。
aT
因为, (kJ/kg)
则,(℃ ); 即,(K)。
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4） 烟气平均热容量：
因为,
则：
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二, 炉膛黑度
1,物理意义：
炉膛黑度,火焰投射黑度，表示火焰与炉壁之间的辐射换热关
系
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 149
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
⑴ 高温火焰辐射到水冷壁上的热量, 由于水冷壁不是绝对黑体,
沾污的水冷壁自身具有一定的辐射能力, 所以火焰辐射到水冷壁
上的热量并没有全部被吸收, 因此火焰黑度 不能直接应用到炉
内辐射传热计算 。
⑵ 将炉内火焰与水冷壁之间的辐射换热关系, 看成灰体包壳空腔
与凸形灰体组成的封闭系统的辐射换热关系：
由传热学知道,；
引出,。
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 150
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
代入斯蒂芬 — 波尔茨曼定律得：
因为：
将上两式联解得,；
① 水冷壁 (辐射蒸发受热面 )吸热量：
② 水冷壁管壁之间相互辐射换热量：
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 151
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
则：
又因为,；
则,； 即,；
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三, 室燃炉炉膛黑度
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层燃炉炉膛黑度：
⑴ 由于火床上的火焰和炉膛的火焰同时与炉壁有辐射换热关系；
⑵ 火床对炉壁的辐射角系数,； RF RFR
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 152
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
火床辐射换热量：；
式中 相当于室燃炉炉膛黑度中的, (室燃 炉
的 R=0)；
则：层燃炉炉膛黑度,。
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四, 火焰黑度 ahy— 表示火焰的辐射能力：
1,影响火焰辐射能力的主要因素：
⑴ 介质浓度,
① 固体燃料：三原子气体, 灰粒子, 焦炭粒子；
② 液体, 气体燃料：三原子气体, 碳黑粒子 。
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 153
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
⑵ 燃料的种类, 燃烧方法及燃烧工况等 。
由传热学知道, 火焰被认为是灰体, 则； spkhy e ????? 1?
式中,k—— 火焰辐射减弱系数, 即火焰中各介质成分的辐射减弱
系数代数和；
p—— 炉膛压力, (微负压锅炉,)
s—— 有效辐射层厚度, (m) 。
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2,固体燃料燃烧时的火焰黑度：
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1） 三原子气体辐射减弱系数：
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 154
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
三原子气体总容积份额：
三原子气体分压力,（ Mpa）
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OH
y
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V
V
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2） 灰粒子辐射减弱系数：
烟气密度：
烟气中灰粒子平均直径：
层燃炉,；煤粉炉 (筒式球磨机 ),。
灰粒子无因次浓度：
每公斤燃料燃烧生成的烟气重量：
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 155
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
3） 焦炭粒子辐射减弱系数：
,— 煤种, 燃烧方式分别对焦炭粒子浓度的影响系数；
液体, 气体燃料燃烧时的火焰黑度：
式中,m— 与锅炉容积热负荷有关的系数
— 发光火焰的黑度：
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炉膛高度上的辐射传热热负荷的计算：
式中,— 在某一高度上的辐射传热热负荷, 。
— 高度上辐射传热热负荷分配不均匀系数 。
— 炉膛中辐射受热面的总和, 。
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 156
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
五, 炉膛出口烟温,
1,的计算：
[℃ ]
式中,M — 炉膛火焰中心位置系数 。
2,的选择范围,
1） 燃用固体燃料时：
① 要求 ℃ ；由此, 其高限一般取 ℃ 。
② 为了保证燃料的燃烧温度, 其低限一般取 ℃ 。
2） 燃用液, 气体燃料时：因, 其高限一般可取
℃
3） 为炉膛出口处凝渣管或屏式过热器之前的烟温, 若凝渣管
时, 为凝渣管之后的烟温 。
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 157
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
4）《锅炉机组热力计算标准方法》规定,的计算误差范围为
℃ 。100" ???
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 158
§ 5.4 对流受热面的结构及其布置
对流受热面包括：锅炉管束, 过热器, 省煤器和空气预热器, 受
烟气直接冲刷并通过对流换热 。
一, 锅炉管束的结构及布置
1,烟管
2,锅炉管束
二, 过热器的结构及布置
1,过热器的布置方式
2,对流式过热器的结构
3,对流式过热器的布置型式
顺流式 逆流式 混流式
4,气温调节及减温器的布置
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 159
§ 5.4 对流受热面的结构及其布置
4,气温调节及减温器的布置
作用：保证过热器的安全工作, 避免过热器汽温高出允许值 。
过热汽温升高的原因：
蒸汽负荷增加, 燃料量增加
过量空气系数增加, 烟气流速增加
给水温度变化
路那运行状况变化
燃料变化
面式减温器：是利用给水作为冷却介质来降低气温的换热器, 通
过介质流量变化达到调节汽温的目的 。 布置方式有三种：
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 160
§ 5.4 对流受热面的结构及其布置
过热器的入口端：对过热器及后管道没有保护作用, 汽温调节
不灵敏；
过热器的出口端：气温调节灵敏, 过热器保护作用差
两级过热器之间：既有一定的灵敏度, 又能保护过热器 。
三, 尾部受热面的结构及布置
1,省煤器的结构及布置
分类：
2,空气预热器的结构及布置
3,尾部受热面的低温腐蚀
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 161
§ 5.5 对流受热面的传热计算
一, 对流受热面传热计算的基本公式
1,热平衡方程式：
1) 烟气侧,(kJ/kg)
2) 工质侧,(kJ/kg)
空气预热器工质侧：
(kJ/kg)
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2,传热方程式：
(kJ/kg)
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二, 对流传热系数 K的计算
影响因素：烟气, 积灰, 管壁, 结垢和工质, 包括对流, 辐射和传
导三种基本传热方式 。
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 162
§ 5.5 对流受热面的传热计算
211
11
1
11
1
??
?
???
?
?
?
?
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?
??
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h
h
hsgsg
sg
b
b
h
h
h
K
? ?Cmkw o?2/
式中,与 难以测定，在计算中一般以,, 来
考虑灰污对管壁传热的影响。
h1
1
? h
h?? ? '? ?
1,灰污系数 —— 表示灰污引起的传热热阻的增加 。
⑴
则：
?
112121
11111111
??
?
?????
?
?? ??????
?
???
? ???????
h
h
hh
h
hokk
21
11
1
?
?
?
??
?K ? ?
Cmkw o?2/
⑵ 只对燃用固体燃料的错列管束考虑灰污对管壁传热的影响 。
① 对流管束, 省煤器：因为, 所以,；? ?Cmkw o?? 22 /23~9? 01
2
??
?
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 163
§ 5.5 对流受热面的传热计算
② 过热器：因为 很小，所以 很大；
1
2
1
21
1111
1
???
?
??? ???
?
???
? ??
?
??
?K
2?
2
1
?
⑶ 错列管束横向冲刷时,与,,灰粒子分散度有关；
由图表分别查出,, 和 按下式计算：
??? ??? osfd CC WCm o /2 ?
? y? ds /1
o? dC sfC ??
2,有效系数 —— 表示受热面有灰污与无灰污时的传热系数之比
⑴ 在缺 计算数据时；
① 燃用固体燃料的顺列管束；
② 燃用重油和气体燃料室, 所有受热面 (顺列管束, 错列管束 )；
③ 小型锅炉的锅炉管束 。
?
'?
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 164
§ 5.5 对流受热面的传热计算
⑵ 因为,； 则：
① 锅炉管束, 省煤器：因为 很大, 所以 。 则
② 值可由查取 。
3,利用系数 —— 表示受热面实际传热系数与无灰污并冲刷完全
时的传热系数 比值
⑴ 空气预热器对流传热计算中, 常用 考虑有灰污和冲刷不完
全对管壁传热的影响 。
⑵ 因为,；则：
⑶ 的计算：
oK
K?'?
2
1
1
21
1
'
11
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o?2/
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'oK
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'
oK
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21'
??
????
??? oKK ? ?CmW o?2/
1?
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 165
§ 5.5 对流受热面的传热计算
除空气予热器外，其它对流受热面考虑烟气冲刷不均匀或气
流冲刷有局部短路时； ? ?
fd ???? ??1 WCm
o /2 ?
4．当受热面吸收来自炉膛辐射热量 和烟气对流热量 时：
⑴ 对流蒸发受热面：因为,
则,；或 ；
⑵ 对于布置在炉膛出口烟窗后的对流受热面，接收来自炉膛辐射
热量
式中,— 炉膛出口烟窗部位的热流密度分布不均匀系数：
① 炉膛出口烟窗布置在整片炉墙上部时, ；
② 炉膛出口烟窗布置在炉墙一侧, 并沿整片炉墙高度上时,
'fQ dQ
01
2
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QK ? ?
CmW o?2/
ch?
6.0?ch?
6.0?ch?
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 166
§ 5.5 对流受热面的传热计算
— 炉膛高度上的辐射传热热负荷, ；
— 管束有效辐射角系数
fq
gs?
2/ mkw
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 167
§ 5.5 对流受热面的传热计算
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 168
第六章 锅炉设备的空气动力计算
§ 6.1 通风的作用和方
式§ 6.2 通风阻力计算的原理及基本方法
§ 6.3 烟道阻力计算
§ 6.4 风道阻力计算
返 回
§ 6.5 烟囱的计算
§ 6.6 风机的选择
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 169
§ 6.1 通风的作用和方式
第六章
一,锅炉通风作用
1,锅炉通风过程
在锅炉燃烧过程中，必须连续的将燃烧所需的空气送入炉内，
同时将炉内的燃烧产物不断引出炉外过程
2,锅炉空气动力计算的任务
计算锅炉通风过程的流动阻力，选择合适的通风装置，确保燃
烧及时换热过程安全正常的进行
一,通风方式
1,自然通风
利用烟囱中热烟气与外界冷空气的密度差所形成的自生凤引力来
克服锅炉风、烟道的流动阻力。如立式水管锅炉
2,机械通风
1）负压通风 ---利用风机的抽力来克服锅炉烟风道的流动阻力
2)利用风机的压头来克服锅炉烟风道的流动阻力
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 170
§ 6.1 通风的作用和方式
缺点：炉膛和全部烟道在正压下工作，炉墙和门孔需密封
优点,提高了炉膛燃烧热强度，同等锅炉体积较小
3）平衡通风 ---利用风机分别克服锅炉风、烟道的流动阻力,确保
炉及及烟道处于微负压运行工况，炉膛出口真空度为 20~30Pa。
送风机：从风道吸入口到进入炉膛的全部风道阻力, 空预器,
燃烧设备
引风机：从炉膛出口到烟囱出口的全部烟道阻力, 管束, 省
煤器, 空预器, 除尘器, 烟囱等
优点,① 炉膛和全部烟道在负压下运行, 锅炉房的安全和卫生
条件好
② 与负压通风相比漏风量较小, 保持较高的经济性
第六章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 171
§ 6.2 通风阻力计算的原理及基本
方法
第六章
由
沿程摩擦阻力
组成
横向冲刷阻力
局部阻力
一、计算原理
由流体力学中的伯努利方程知，烟气或空气在烟、风道任意两截
面间有：
slhgZ
wPgZwP ???????
2
22
21
21
1 22 ?
???
0)(2 )( 12212212 ??????? slhZZgwwPP ??
经过适当变换, 可得任意两截面间的总压降为：
zssdsl
ksl
hhh
ZZgwwhH
?????
???????? )()(2 )( 12
2
1
2
2 ???
1,流动水力阻力,
沿程摩擦阻力
横向冲刷阻力
局部阻力
slh?
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 172
第六章
2,速度损失, —— 是由于介质速度变化而引起的阻力损失sdh?
通道截面变化 —— 局部阻力
介质温度变化 ——
2
)( 2122 wwh
sd
??? ?
jbh?
3,自生通风力, —— 介质在竖直通道内流动时, 由于密度差
所产生的抽力
zsh?
)()( 12 ZZgh kzs ???? ??
气流向上时为正, 可以用来克服流动阻力, 有助于气流流动
气流向下时为负，要消耗外界压头，阻碍气流流动。
二, 阻力计算
1,沿程阻力计算
1） 气流在等截面通道内流动, 包括纵向冲刷管束的阻力 (除空
气预热器烟气侧外 ),一般为等温流动状态
§ 6.2 通风阻力计算的原理及基本
方法
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 173
第六章
2
2w
d
lh
dl
mc
????
1） 气流在等截面通道内流动, 包括纵向冲刷管束的阻力 (除空
气预热器烟气侧外 ),一般为等温流动状态
2） 气流在等截面通道内流动, 同时进行热交换的非等温状态
2
2
)
1
2(
2 ?
??
T
T
w
d
lh
bdl
mc
??
其中,—— 沿程阻力系数
① 一般烟风道：
② 空预器烟气侧：
K —— 通道的绝对粗糙度 (mm)
—— 动压头 （ 查图 ）
?
2
2w?
25.0)
Re
68(11.0 ??
dld
K?
14.017.0 Re)(335.0 ??
dld
K?
Pa
Pa
§ 6.2 通风阻力计算的原理及基本
方法
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 174
第六章
3）空气预热器烟气侧
Pa
式中,—— 为每米长度的空预器管子的沿程摩擦阻力
lchh imcmc ?????
imch?
2,横向冲刷管束阻力
Pa
1） 横向冲刷光滑管顺列管束
式中,—— 每一排管子的阻力系数, 与管束布置特性和 Re
有关
—— 烟气流方向管子排数
2） 横向冲刷光滑管错列管束 （ 图 8-9）
2
2wh
hx
????
iZ ?? 2?
i?
2Z
iZ ?? )1( 2 ??
§ 6.2 通风阻力计算的原理及基本
方法
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 175
第六章
3） 斜向冲刷光滑管 （ 图 8-10）
阻力系数同样按横向冲刷的公式和线图计算, 流速应根据斜向管
子截面计算, 当 时, 无论顺列或错列, 都先按纯横向冲
刷的计算, 对其结果再乘以系数 1.1。
4） 方型鳍片铸铁省煤器
?75??
25.0 Z??
3,局部阻力
动压头由图查取 （ 根据流速和气流温度 ）
阻力系数由图表查取, 具体由以下三种情况：
1） 通道截面变化引起的局部阻力
2） 转弯的阻力
3）三通的阻力
2
2wh
jb
????
BCk zy?? ??
§ 6.2 通风阻力计算的原理及基本
方法
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 176
第六章
式中,—— 转弯的原始阻力；
—— 考虑管壁粗糙度影响的系数
B—— 与弯头角度有关的系数
C—— 考虑弯头截面形状的系数
BCk zy?? ??
zy?
?k
§ 6.2 通风阻力计算的原理及基本
方法
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 177
§ 6.3 烟道阻力计算
第六章
一、计算原则
1,烟道阻力计算根据锅炉热力计算的结果 （ 额定负荷 D,烟
气
流速 wy,烟气温度 ） 及有关烟道有效截面几何尺寸进行
的
n 2,wy,在计算中一律以平均值进行计算
3,锅炉平衡通风时, 烟道为微负压, 计算时仍以大气压为
0.1MPa为计算压力
4,凡是线算图计算的烟道阻力, 都应进行烟气密度, 烟气压
力, 气流中灰分浓度的修正
5,锅炉对流烟道中各受热面积灰修正, 根据表进行
6,计算顺序按锅炉出口真空度, 氧烟道流程对各受热面烟道
分别计算气阻力系数, 最后求得烟道全压降
y?
y?
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 178
§ 6.3 烟道阻力计算
第六章
二, 烟道系统阻力计算
1,锅炉管束
1） 凝渣管
当, 且 时, 其阻力忽略不计
当, 且 时, 按横向冲刷计算器阻力
52 ?Z
52 ?Z
smw /10?
smw /10?
2） 锅炉管束
① 其阻力为横向冲刷, 纵向冲刷及局部阻力之和
② 横向冲刷管排只按一半管排数计算, 纵向冲刷取假想中
心间距离
③ 隔板的考虑方法
④ 部分顺列, 部分错列的管排, 应分别计算相加
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 179
§ 6.3 烟道阻力计算
第六章
2,过热器
是由小直径的管子组成的蛇形管束 。 主要包括横向冲刷, 纵向冲
刷和烟气 90o转弯的阻力 。
3,省煤器
（ 前面已有介绍 ）
4,管式空预器
可看作为纵向冲刷管子, 包括管内摩阻力和进出口局部阻力：
Pa
为局部阻力系数, 由图确定
2)(
2whh
mc
??? ????????
?? ???,
5,烟道
烟道阻力是指空气预热器, 除尘器, 引风机, 烟囱之间连接烟道
的阻力
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 180
§ 6.3 烟道阻力计算
第六章
烟道阻力是指空气预热器, 除尘器, 引风机, 烟囱之间连接烟道的阻
力
① 尾部受热面 到 除尘器：按锅炉热力计算的排烟温度和排烟量计
算
② 除尘器 到 引风机及以后：按引风机处的烟气温度和烟气量计算
1） 引风机处烟气量：
m3/h
2） 引风机处烟气温度：
℃
3） 确定烟道几何尺寸时, 烟气流速按表 8-4选取, 水平烟道烟气流速
不小于 7~8m/s,烟道的高宽比取 1.2:1。
4） 烟道摩阻和局部阻力损失计算见 p205~206。
2 7 3
2 7 3)( 0 ???? yf
kpyjyf VVBV
??
??
???
??
???
py
lkpy
yf
t
6,除尘器 —— 由产品说明书提供
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 181
§ 6.3 烟道阻力计算
第六章
7,烟囱
1） 沿程摩擦阻力
式中,i—— 烟囱的锥度, 通常为 0.02~0.03
w2—— 为出口处烟气流速
2） 出口阻力
28
2
2w
ih mc
????
2
2
2wh
jb
????
三, 自生通风力的计算
)()( 12 ZZgh kzs ???? ?? Pa
如果周围空气温度为 20℃, kg/m3,则烟道的自生通风
力为：
Pa
式中 H—— 所计算烟道初, 终截面间的高度差, 当烟气向
上流动时取正 。 烟气向下流动时取负
)2 7 32 7 32.1( 0
y
yyzs Hgh ?? ????
2.1?k?
yzsyzs hH ???
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 182
§ 6.3 烟道阻力计算
第六章
四, 烟道总压降
1,炉膛出口真空度
Pa
自然通风时为 40~80Pa； 机械通风时为 20~40Pa。
2,烟气流动水力总阻力
Pa
gHh ???? 95.0)40~20("1
yzsysly HHhH ????? "1
y
yy
sl bhhH
1 0 1 3 2 5
293.1])1([
0
21 ?????????
??
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 183
§ 6.3 烟道阻力计算
第六章
式中：
—— 炉膛出口到除尘器的烟道总阻力,Pa
—— 除尘器以后的烟道总阻力,Pa
—— 飞灰质量浓度,, kg/kg （ 灰分浓度修正 ）
—— 烟气密度, （ 密度修正 ）
—— 烟气压力,, Pa,（ 烟气压力修正 ）
当不大于 3000Pa时,
当海拔高度不高于 200米时, by=101325Pa
y
yy
sl bhhH
1 0 1 3 2 5
293.1])1([
0
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y
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VA 00 306.101.01 ?? ???
0100
yy
fh
y
V
aA
?? ?
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 184
§ 6.4 风道阻力计算
第六章
一, 风道全压降：
二, 风道流动总阻力：
'lkzskslk hHHH ????? ? ?aP
k
ksl
bhH
101325???? ? ?aP
当 时, ；
当 时,, （ 海拔高度 时 ） 。
aPh 3 0 0 0??
aPh 3000?? bbk ? 2 hbbk ????
mH 200? ? ?aP
1,冷风道阻力：
① 冷风 流量：
② 当 时, ； 当 时, 不计 。
③ 计算同烟道阻力计算 。
? ? 273273" lkkyzfllokjlk tVBV ???????? ????
jbyc hhh ?????
smlk /10?? lhh iycyc ???? smlk /10?? ych?
jbh?
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 185
§ 6.4 风道阻力计算
第六章
2,管式空气预热器连通箱的 计算：
3,热风道阻力：
① 热风流量：
② 层燃炉流动热风道阻力：
炉排及煤的燃烧层的阻力：
风道及风室的阻力：
③ 室燃炉二次风总阻力：
三, 风道自生通风力
四, 空气进入炉膛处的真空度
jbh?
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锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 186
§ 6.5 烟囱的计算
第六章
一, 自然通风烟囱高度的计算
烟囱的自生风 —— 利用烟窗内热烟气与外界空气的密度差, 使
烟囱产生的升力
自然通风时, 烟道的全部压降依靠烟囱的自生风克服, 此时烟囱
高度必须满足：
式中,—— 锅炉烟道总阻力 （ 不包括烟囱本身的自生风和烟
囱的总阻力 ）
Δ hyz—— 烟囱的总阻力 （ 包括摩擦阻力和出口阻力 ）
由上两式可得烟囱高度为：
)273 273273 273()( 00
yz
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锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 187
§ 6.5 烟囱的计算
第六章
烟囱内烟气平均温度的确定
1,烟气在烟道中的温度降
2,烟气在烟囱中温度降
—— 烟气在烟囱中每米高度的温度降, 采用近似计算方法获
得 。
3,烟囱出口烟气温度
4,烟囱中烟气平均温度
3600
'
cV
Q
yf
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"'2 ???? ????? py
2
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锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 188
§ 6.5 烟囱的计算
第六章
二, 机械通风烟囱高度的确定
1,烟囱的作用
不是用来产生引力, 而是将烟气排放到高空
使排放的烟气通过高空大气扩散, 满足环保要求
2,烟囱高度的确定原则
根据锅炉房容量, 按表 8－ 6规定执行
高出周围最高建筑物 3m以上
锅炉房总容量大于 40t/h,烟囱不得低于 45m
有害物质扩散条件确定, 符合规定
三, 烟囱直径的计算
i—— 烟囱锥度, 0.02~0.03
2
2
2 78 5.027 336 00
)27 3(
w
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21 ??
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 189
§ 6.6 风机的选择
第六章
送风机, 引风机
一, 风机的选择计算
1,风机的计算流量：
式中,—— 流量储备系数, 送风机 引风机
V —— 风机的额定空气 （ 烟气 ） 流量, 。
2,风机的计算压头
式中,—— 压头储备系数, 送风机 引风机
bVQ j
1 01 32 5
1 ?? ? ? ?hm /3
05.11 ??1? 1.11 ??
HH j ??? 2?
2? 1.12 ?? 2.12 ??
3,风机的折算压头：
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 190
§ 6.6 风机的选择
第六章
3,风机的折算压头：
风机制造厂设计的 介质与参数：是在标准大气压下, 以干空气为
介质 。 送风机 ℃ （ 引风机 ℃ ） 的情况中进行的 。 所以 选择风机时
应将计算压头折算成生产厂家设计的 介质参数下的 压头：
式中：送风机,引风机：
— 介质 绝对温度, ；
— 生产厂取用的干空气绝对温度, 。
jP HKH ?? ? ?aP
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锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 191
§ 6.6 风机的选择
第六章
二, 风机所需的电动机功率：
1,风机功率
式中,— 全压降下风机效率：一般风机 高效风机
— 风机机械传动效率,。
2,电动机功率
式中,— 电动机 备用系数, 送风机 引风机
— 电动机效率, 。
j
jj
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3?
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15.13 ?? 3.13 ??
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锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 192
第七章 锅炉受压元件的强度计算
§ 7.1 锅炉受压元件计算的规
定§ 7.2 圆筒形元件应力分析及第三强度理论
§ 7.3 锅筒、集箱、管子及管道的强度计算
§ 7.4 承受内压力的凸形封头及平端盖的强度计算
返 回
§ 7.5 孔的加强计算
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 193
§ 7.1 锅炉受压元件计算的规定
第七章
1,锅炉受压元件 —— 在锅炉本体中承受内压力的汽水系统元件
2,受压元件强度 —— 锅炉在受压元件寿命期内及正
常工作条
件下, 不发生塑性, 蠕变, 脆性, 低周期疲劳极
限的破裂
及各种类型的腐蚀破坏的能力 。
3,国家强度计算标准计规定 —— 劳人锅 （ 1987） 4号文
⑴ GB922— 88,水管锅炉受压元件强度计算, ；
⑵ JB3622— 84,锅壳式锅炉 受压元件强度计算, ；
⑶, 蒸汽锅炉安装技术监察规程, ；
⑷, 中低压锅炉焊接管孔尺寸, 机械工业部 1984；
4,确保锅炉安全可靠运行的措施
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 194
§ 7.1 锅炉受压元件计算的规定
第七章
4,确保锅炉安全可靠运行的措施
1） 根据国家或有关法规, 对现有锅炉进行受压元件的检
测
及强度校核计算；
2） 根据强度计算结果及经济性, 合理的选用材质计合理
的
壁厚；
3） 根据以上条件确定锅炉安全可靠运行的工作条件
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 195
§ 7.2 圆筒形元件应力分析及
第三强度理论
第七章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 196
§ 7.3 锅筒、集箱、管子及管道
的强度计算
第七章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 197
§ 7.4 承受内压力的凸形封头及
平端盖的强度计算
第七章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 198
§ 7.5 孔的加强计算
第七章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 199
第八章 锅炉水循环及汽水分离
§ 8.1 锅炉水循环的基本概念
§ 8.2 汽水分离
返 回
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 200
§ 8.1 锅炉水循环的基本概念
第八章
一, 锅炉水力系统及循环方式
1．锅炉水力系统 —— 工质 (水 )从进入锅炉到离开锅炉的流动系统
1） 加热系统 —— 从过冷水到饱和水
2） 蒸发系统 —— 从饱和水到饱和蒸汽
3） 过热系统 —— 从饱和蒸汽到过热蒸汽
2,水循环方式
锅炉水循环 —— 水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面回路中的循
环流动
自然水循环
强制水循环根据蒸发系统工质流动的动力不同分为
1） 自然水循环
自然水循环：依靠不受热的下降管和受热的上升管间工
质的密度差作为水循环的动力
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 201
§ 8.1 锅炉水循环的基本概念
第八章
自然水循环：依靠不受热的下降管和受热的上升管间工
质的密度差作为水循环的动力
自然水循环的回路,由锅筒, 下降管, 下集箱, 上升管
,上集箱, 引出管组成的密闭回路
2） 强制水循环 —— 依靠水泵扬程使工质在受热面内流
动的蒸发系统
二、水动力方程式
下集箱 A-A面两边作用力相等
Pa
Pa
因为：
整理得：
xjqsgxj PgHHPP ?????? ?)(
ssqqsgss PgHgHPP ?????? ??
ssxj PP ?
ssxjqq PPgH ?????? )( ??
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 202
§ 8.1 锅炉水循环的基本概念
第八章
1,运动压头 —— 由下降管和上升管中工质密度差引起的压头差
2,有效压头 —— 用于克服下降管阻力 的压头
)( qqyd gHS ?? ???
xjssydssqqyx PPSPgHS ?????????? )( ??
xjP?
3,影响回路水循环特性的因素
1） 锅炉工作压力
2） 上升管热负荷
3） 回路的重位高度
4） 循环回路的阻力
三, 水循环的可靠性指标
1,循环流速 w0—— 循环回路中水进入上升管时的速度
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 203
§ 8.1 锅炉水循环的基本概念
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 204
§ 8.1 锅炉水循环的基本概念
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 205
§ 8.1 锅炉水循环的基本概念
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 206
§ 8.1 锅炉水循环的基本概念
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 207
§ 8.2 汽水分离
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 208
§ 8.2 汽水分离
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 209
§ 8.2 汽水分离
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 210
§ 8.2 汽水分离
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 211
§ 8.2 汽水分离
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 212
§ 8.2 汽水分离
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 213
第九章 锅炉化学水处理
§ 9.1 水中杂质及水质指标
§ 9.2 钠离子交换软化
§ 9.3 离子交换除碱
§ 9.4 给水除氧及锅炉的排污
返 回
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 214
§ 9.1 水中杂质及水质指标
第九章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 215
§ 9.2 钠离子交换软化
第九章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 216
§ 9.3 离子交换除碱
第九章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 217
§ 9.4 给水除氧及锅炉的排
污
第九章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 218
第十章 锅炉房设备及其布置
§ 10.1 运煤、除灰系统及设
备§ 10.2 供热锅炉烟气除尘和脱硫
§ 10.3 锅炉房锅炉型号及台数的选择
§ 10.4 锅炉房汽水系统（热力系统）
返 回
§ 10.5 锅炉房布置
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 219
§ 10.1 运煤、除灰系统及设备
第十章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 220
§ 10.2 供热锅炉烟气除尘和脱
硫
第十章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 221
§ 10.3 锅炉房锅炉型号及台数的
选择
第十章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 222
§ 10.4 锅炉房汽水系统（热力系
统）
第十章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 223
§ 10.5 锅炉房布置
第十章
锅炉及锅炉房设备
锅炉及锅炉房设备
南
京
师
范
大
学
动
力
工
程
学
院
二oo
四
年
二
月
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 2
第一章 基本知识
第二章 燃料及燃烧计算
第三章 锅炉热平衡
第四章 燃烧原理及燃烧设备
第五章 锅炉本体布置及热力计算
第六章 锅炉设备的空气动力计算
第七章 锅炉受压元件的强度计算
第八 章 锅炉水循环及汽水分离
退 出
锅炉及锅炉房设备 1～ 5章
第九章 锅炉化学水处理
第十章 锅炉房设备及其布置
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 3
§ 1.1 概述
§ 1.2 锅炉的基本结构及其工作过程
§ 1.3 锅炉基本特性
§ 1.4 锅炉房设备的组成
§ 1.5 锅炉发展简史
返 回
第一章 基本知识
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 4
§ 1.1 概述
发
电
厂
锅
炉
部
分
示
意
图
第一章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 5
§ 1.1 概述
一, 什么是锅炉
生产蒸汽或热水的换热设备
任务：燃料 （ 煤, 油, 天然气等 ） 的化学能转化为热能
二, 锅炉的重要性
1,锅炉及锅炉房是供热系统中热源产生的主要设备
2,锅炉是化工, 石化, 冶金, 轻纺, 造纸等工矿企业主要动
力及供热设备
3,锅炉是能源工业发展的主要组成部分 —— 火力发电站三大主机
之一
第一章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 6
§ 1.1 概述
4,锅炉及锅炉房设备在节能, 环保等科技改造及研究方面具有重
要地位
三, 锅炉的分类
1,根据用途的不同分为：
电站锅炉 —— 在火电厂, 蒸汽驱动汽轮机组发电
工业锅炉 —— 用于工业及采暖
动力锅炉 —— 驱动蒸汽动力装置
2,按载热工质的不同分为：
蒸汽锅炉
热水锅炉
第一章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 7
§ 1.1 概述
3,按能源分为：
燃煤锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉 废热锅炉 太阳能锅炉
4,按燃烧方式分； 5,按出口介质压力分；
6,按锅炉容量大小分； 7,按介质流动方式分；
8,按组装方式分； 9,按换热方式分 ……
四, 锅炉工业的研究方向及本专业的学习重点
节能降耗, 提高效率
防止和降低环境污染, 开发新的洁净燃烧技术
合理有效地利用地方燃料,提高机械化, 自动化水平
重点在于基本原理的理解和学习，方法的应用
第一章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 8
§ 1.2锅炉的基本结构及其工作过程
一, 基本结构
1,锅炉本体
构成锅炉的基本组成部分称为锅炉本体，由汽锅、炉子及安全附
件组成。
1） 汽锅 —— 锅炉本体中汽水系统, 高温燃烧产物烟气通过受热
面将热量传递给汽锅内温度较低的水, 水被加热, 沸腾汽化
,生成蒸汽 。
2） 炉子 —— 锅炉本体中燃烧设备, 燃烧将燃料的化学能转化为
热能
3） 安全附件 —— 水位计, 压力表, 安全阀
2,锅炉金属钢架及平台楼梯
二, 锅炉的工作过程
1,燃料的燃烧过程
第一章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 9
§ 1.2锅炉的基本结构及其工作过程
定义：燃料在炉内 （ 燃烧室内 ） 燃烧生成高温烟气, 并排出灰
渣的过程
高温烟气
给煤斗
燃料 （ 煤 ） 炉排面 （ 燃烧室 ） 除渣板 （ 入灰渣斗 ）
空气
在一定的燃烧烧设备内, 正常燃烧应具备的条件：
高温环境
必需的空气量及空气与燃料的良好混合
燃料的供应机灰渣和烟气的排放
第一章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 10
§ 1.2锅炉的基本结构及其工作过程
2,烟气向水 (汽等工质 )的传热过程
辐射 辐射 +对流 对流
高温烟气 水冷壁 过热器 （ 凝渣管 ） 对流管束
对流
尾部受热面 (省, 空 ) 除尘 引风机 烟囱
3,工质 (水 )的加热和汽化过程 —— 蒸汽的生产过程
1） 给水：水 省煤器 汽锅
2） 水循环：汽锅 下降管 下集箱 水冷壁
3） 汽水分离
第一章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 11
§ 1.3 锅炉基本特性
一, 锅炉容量
1,蒸发量 （ 产热量 ）, 锅炉每小时所产生的蒸汽 （ 热水 ） 流量
2,额定蒸发量 （ 产热量 ）, 锅炉在额定参数 (压力, 温度 _和保
证一定热效率下, 每小时最大连续蒸发量 (产热量 ),符号 D(Q)
,单位 t/h（ kJ/h,MW） 。
二, 蒸汽 (热水 )参数
1,蒸汽参数
锅炉出口处蒸汽的额定压力 (表压 )和温度, 符号 p(t)； 单位
MPa,℃ 。
2,热水参数
锅炉出口处热水的额定压力 (表压 )和温度及回水温度 。
第一章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 12
§ 1.3 锅炉基本特性
三, 受热面蒸发率, 受热面发热率
1,受热面蒸发率
每 m2蒸发受热面每小时所产生的蒸汽量, 符号 D/H； 单位
kg/m2·h
2,受热面发热率
每 m2受热面每小时所产生的 (热水 )热量, 符号 Q/H； 单位
kJ/m2·h
四, 锅炉热效率
每小时送进锅炉的燃料 （ 全部完全燃烧时 ） 所能发出的热量
中有有百分之几被用来产生蒸汽或加热水, 以符号或表示 。
第一章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 13
§ 1.3 锅炉基本特性
五, 锅炉型号表示方法
锅炉型号由三部分组成, 各部分之间用短横线相连 。
第一部分：表示锅炉型式, 燃烧方式和蒸发量, 共分三段：
第一段用两个汉语拼音字母代表锅炉本体型式；
第二段用一个汉语拼音代表燃烧方式；
第三段用阿拉伯数字表示蒸发量 。
第一章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 14
§ 1.3 锅炉基本特性
第二部分：表示蒸汽 (或热水 )参数, 共分两段, 中间一斜线分开 。
第一段用阿拉伯数字表示额定蒸汽压力或允许工作压力；
第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽 (或热水 )温度, 饱和蒸汽二段
第三部分：表示燃料种类, 以拼音字母和罗马字分别代表燃料
类别和分类 。
举例：
,双锅筒横置式链条炉排锅炉, 额定蒸发量为
10t/h,额定 压力为 1.25MPa,出口过热蒸汽温度为饱和温度, 燃
用 Ⅱ 类烟煤 。
,强制循环室燃锅炉, 额定热 功率为
120MW,允许工作压力为 0.8MPa,出水温度 130℃, 进水温度为
80℃, 燃料为油 。
YQ XS ?? 80/130/8.0120
AHL ?? 3.110
第一章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 15
§ 1.4 锅炉房设备的组成
一, 锅炉房设备
包括锅炉本体及其辅助设备 。
锅炉本体设备包括：汽锅, 炉子, 蒸汽过热器, 省煤器和空气预
热器 。
锅炉附加受热面：蒸汽过热器, 省煤器和空气预热器
锅炉尾部受热面：省煤器和空气预热器
二, 锅炉房辅助设备
1,运煤, 除灰系统
2,送引风系统
3,水, 汽系统 (包括排污系统 )
4,仪表控制系统
第一章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 16
§ 1.4 锅炉房设备的组成
第一章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 17
§ 1.5 锅炉发展简史
锅炉沿着两个方向发展：
a) 在锅筒内部增加受热面, 形成烟管锅炉系列；
b) 在锅筒外部发展受热面, 形成水管锅炉系列 。
—— 锅炉发展的一大飞跃
一, 烟管锅炉
二, 水管锅炉
三, 快装锅炉
第一章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 18
§ 2.1 燃料的化学成分及其性质
§ 2.2 煤的燃烧特性
§ 2.3 锅炉燃料
§ 2.4 燃料的燃烧计算
返 回
第二章 燃料及燃烧计算
§ 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应用
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 19
§ 2.1 燃料的化学成分及其性质
第二章
一, 燃料的化学成分及其性质
燃料 （ s,l,g）
可燃基：高分子化合物, 成分 C,H,O,N,S
惰性基：多种矿物质 灰分
1,碳 (C),主要的燃烧成分, 约占 50~95%,kJ/kg。 纯
碳燃点高, 燃烧缓慢 。 燃料中的碳多以化合物形式存在
2,氢 (H),重要的燃烧成分, 煤中约占 2~8%,kJ/kg。
十分容易着火, 燃烧迅速, 易爆 。 液体和气体燃料氢含量较高约
占从百分之十几到几十不等, 燃烧室易析出碳黑而冒黑烟 。
3．硫 (S),是燃料中的有害成分，约占可燃成分的～ 8%,kJ/kg
,燃烧后的产物是
125600?ydwQ
3 3 7 0 4?ydwQ
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 20
§ 2.1 燃料的化学成分及其性质
?
?
?
?
?
??
?
?
?
s
pt
S
SS
硫酸盐中硫
硫铁矿中硫
无机硫
有机硫
全硫
SO2,SO3,与水蒸汽相遇会生成亚硫酸和硫酸 。
1） SO2,SO3排放造成大气污染
2） 锅炉尾部受热面造成低温腐蚀
4,氧和氮
氧和氮是不可燃成分 。 约占 ~40%,含氧量随煤化程度增高而明
显减少 。
氮主要以有机氮形态存在, 约占 0.5~2%。 高温燃烧生成 NOx,有
害 。
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 21
§ 2.1 燃料的化学成分及其性质
5,水分 (Water,Moisture),燃料中的主要杂质, 约占 5~60%。
1） 水分进入炉内吸热汽化成水蒸汽, 对燃烧不利；
2） 在烟气露点时, 水蒸气与 SO2,SO3生成亚硫酸和硫酸, 造
成低温腐蚀；
3）
6,灰分 (Ash)
燃料中主要不可燃的矿物杂质成分, 与成煤条件, 开采方式,
运输条件
1） 可燃物减少,, 着火困难, 灰渣量增加, 运行操作繁
重；
2）, 炉内易结渣, 使受热面传热恶化,
3）
????? lydwQW ?
???????? 2qVVW pyy
?A ?ydwQ
?? 2tA 且 ??D
??
???
???
??
DKw
wwA
y
y
y,，传热系数对流受热面及灰、堵灰
对流受热面磨损严重，烟气流速
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 22
§ 2.1 燃料的化学成分及其性质
二, 燃料成分分析数据的基准及换算
1,燃料成分表示方法
1） 应用基 —— 以进入锅炉房准备燃烧的煤为分析基准, 以次为
100%
燃料的应用基成分是锅炉燃用燃料的实际应用成分, 用于锅炉的
燃烧, 传热, 通风和热工试验的计算 。
2） 分析基 —— 在实验室条件下 （ 室温 20℃, 相对湿度 60%）,
风干后的煤样作为分析基准
3） 干燥基 —— 除去全部水分后的煤作为分析基准
4） 可燃基 —— 将变化较大, 对燃烧不利的杂质灰分和水分除去后
的煤作为分析基准 aaa
%100??????? yyyyyyy AWNOSHC
%100??????? fffffff AWNOSHC
%100?????? gggggg ANOSHC
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 23
§ 2.1 燃料的化学成分及其性质
4） 可燃基 —— 将变化较大, 对燃烧不利的杂质灰分和水分除去后
的煤作为分析基准
燃料的可燃基成分不再受水分和灰分变化的影响, 是 — 种稳定的
组成成分, 常用于判断煤的燃烧特性和进行煤的分类的依据, 如
可燃基挥发分 Vr。 煤矿提供的煤质成分, 通常也是可燃基各组成
成分 。 上述基准的换算关系如图 2-1
2,燃料成分各种表示方法之间的换算
1） 换算方法
2） 换算系数 k,见平衡 4表 2-1
3,全水分计算方法
全水分是分析基水分和应用基风干水分之和, 由于其基准不同,
需换算,% 或 %1 0 01 0 0 yffyfy WWWW ??? 1 0 01 0 0 wfwy WWWW ???
换算系数已知基准成分欲求基准成分 ??
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 24
§ 2.2 煤的燃烧特性
煤的燃烧特性
一, 煤在炉内加热燃烧过程
1,预热和干燥 2,挥发物的逸出
3,焦炭的形成 4,灰渣的形成
二, 煤的工业分析
1,水分 (Wy) 内在水分 外在水分
2,挥发分 (Vr)—— 失去水分的干燥煤样, 在隔绝空气的条件下,
加热到一定温度时, 析出的气态物质的百分含量 。
1） 挥发 分主要有 C-H化合物, H2,CO,H2S等可燃气体和
少量 O2,CO2和 N2组成；
2) 挥发分时煤分类的主要依据 ℃
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 25
§ 2.2 煤的燃烧特性
煤 种 Vr 逸出温度（ ℃ ） 着火温度（ ℃ ）
褐 煤 >40 130~170 250~450
烟 煤 20~40 170~320 400~500
贫煤 10~20 370~390 600~700
无烟煤 <10 380~400 >700
3) 煤中挥发分逸出后，如与空气混合不良，在高温缺氧条件下
易化合成难以燃烧的高分子复合烃，产生碳黑，造成大量黑烟，
3,灰分 (Ag)—— 焦炭燃烧后的残留物质
4,固定碳 (Cgd)—— 焦炭中的可燃物质，焦炭燃烧主要是固定碳
的燃烧
?3q
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 26
§ 2.2 煤的燃烧特性
三、焦炭的性质 —— 焦结性
焦炭 —— 煤在隔绝空气加热时, 水分蒸发, 挥发分析出后固体残
余物质 。
焦结性 —— 由于煤种不同, 焦炭的物理性质, 外观等各不相同焦
结性状
1,焦炭结构特征
1） 粉状 2） 粘结
3） 弱粘结 4） 不熔融粘结
5） 不膨胀熔融粘结 6） 微膨胀熔融粘结
7） 膨胀熔融粘结 8） 强膨胀熔融粘结
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 27
§ 2.2 煤的燃烧特性
2,焦结性对层燃炉燃烧过程的影响
1） 粉状焦炭 —— 堆积紧密, 妨碍空气流动
① 烟气流速过大, 易被气流携带, 形成火床火口；
② 烟气流速过小, 燃烧通风不畅, 易从通风孔隙中漏入灰坑
2） 强焦结性煤 —— 挥发分逸出后, 焦炭呈熔融状态, 粘结成片
① 内部固定碳难于空气接触而燃尽；
② 燃烧层通风不畅
四, 灰分的熔融特性 —— 灰熔点
灰分：焦炭燃烧后的残留物质 。
灰分的组成,SiO2,Al2O3,各种氧化铁, CaO,MgO,K2O、
Na2O等, 不是单一物质, 无固定熔点, 采用角锥法测定特征温度
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 28
§ 2.2 煤的燃烧特性
t1—— 变形温度：测试角锥开始变园或弯曲时的温度
1,t2—— 软化温度：灰锥顶弯曲道平盘上或呈半球形时的温度
t3—— 流动温度：灰锥熔融倒在平盘上，并开始流动时的温度
易熔性灰分 ——
2,可熔性灰分 ——
难熔性灰分 ——
3,为避免炉膛出口结渣, 要求锅炉设计或运行时, ℃
12002 ?t
1 4 2 5~1 2 0 02 ?t
14252 ?t
1002" ?? tl?
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 29
§ 2.2 煤的燃烧特性
五、煤的可磨性 —— 衡量煤的机械强度的特性
可磨性系数：以风干状态下的硬质标准煤（一般以难磨的无烟煤
Kkm=1为基准）与待磨煤在相同颗粒度的情况下，磨制成相同细度
的煤粉，各自电耗量之比。
为易磨煤
为难磨煤
六, 发热量
1．燃料的发热量 Q,单位质量的固体、液体燃料，在完全燃烧时
所放出的热量 (kJ/kg)； 单位容积的气体燃料在完全燃烧时所发出的
热量（ kJ/Nm3）
2,高位发热量, 每公斤燃料完全燃烧后所放出的热量，含所生
产水蒸汽汽化潜热,(kJ/kg)
x
bzkm
E
EK ?
6.1?kmK
2.1?kmK
gwQ
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 30
§ 2.2 煤的燃烧特性
3．低位发热量,每公斤燃料完全燃烧后所放出的热量，扣除
随烟气带走的水蒸汽的汽化潜热的热量,(kJ/kg)
水分来自,① H与氧的反应； ② 燃料中的含水量 Wy
4,各成分分析的高, 低位发热量间的关系
1）
2）
3）
4）
5,发热量的测定
采用氧弹测热仪 p16图 2-2
6,发热量的计算
dwQ
)25226)1001009(2 5 1 2 yyyqwyyyqwydw WHQWHQQ ?????? kJ/kg
)252 2 6 fffqwfdw WHQQ ???? kJ/kg
)2 2 6 ggqwgdw HQQ ??? kJ/kg
)226 rrqwrdw HQQ ??? kJ/kg
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 31
§ 2.2 煤的燃烧特性
1) 门捷列夫经验计算公式
kJ/kg
2） 煤碳科学研究院 （ p16 式 2-12）
3） 计算值与实测值的误差
当 时, kJ/kg
当 时, kJ/kg
7,标准煤 —— 国际上法定的能量折算单位, 即 kJ/kg
kg/h
8,折算灰分和折算水分
在讨论杂质 (水分, 灰分 )对锅炉工作的影响时,使用其折算值更合理
yyyyyydw WSOHCQ 25)(1091030339 ?????
WAWAWkOkSkHkCkQ yyyyyyyyydw 25)10100 100(10010054321 ??????????
%25?gA
%25?gA
600?? ydwQ
800?? ydwQ
29308?ydwQ
29308
ydw
b
BQB ?
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 32
§ 2.2 煤的燃烧特性
1） 折算水分 —— 煤低位应用基发热量中每 4186.8kJ热量
所对应的水分 。
%； 为高水分燃料
2） 折算灰分 —— 煤低位应用基发热量中每 4186.8kJ热量
所对应的灰分
%； 为高灰分燃料
3） 折算硫分 —— 煤低位应用基发热量中每 4186.8kJ热量
所对应的硫分
%； 为高硫分燃料
y
dw
y
y
dw
y
y
zs Q
W
Q
WW 8.4186
8.4186
??
%8?yzsW
y
dw
y
y
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y
y
zs Q
A
Q
AA 8.4 1 8 6
8.4 1 8 6
?? %4?y
zsA
y
dw
yy
zs Q
SS 8.4 1 8 6? %2.0?
yzsS
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 33
§ 2.2 煤的燃烧特性
9．发热量作为煤种细分类的依据之一
挥发分和应用基低位发热量
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 34
§ 2.3 锅炉燃料
二, 燃料油
锅炉燃用的液体燃料主要是重油和渣油 。
重油 —— 是石油提炼汽油, 煤油和柴油后的剩余物,
渣油 —— 是进一步提炼后的剩余物 。
1,重油
重油的成分与煤一样, 也是由碳, 氢, 氧, 氮, 硫和灰分, 水
分组成 。 它的主要元素成分是碳和氢, 其含量甚高 (Cr=81~87%，
Hr=11~14%),而灰分, 水分的含量很少, 其发热量高而稳定,通常
一, 煤炭
分类见 § 2.2,介绍各种煤的特性
1,褐煤 2.烟煤
3,贫煤 4.无烟煤
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 35
§ 2.3 锅炉燃料
= 40600~43100kJ/kg。
特点：
1) 氢含量多，发热量高，极易着火与燃烧，
2) 可以方便地实现管道输送，便于运行调节，贮存和管理都较简
便。
3) 由于重油的灰含量甚低，既不需装置除渣设备，锅炉受热面也
很少积灰和腐损。
4) 由于重油中氢含量高，燃烧后会生成大量水蒸汽，容易在尾
部受热面的低温部位凝结，这样使重油中所含硫分要比煤中含等量
硫分对锅炉受热面的低温腐蚀更为有害。
5) 在贮存和燃用重油时，必须重视防火、防爆，避免意外事故。
2．燃料油的特性指标
1）粘度
ydwQ
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 36
§ 2.3 锅炉燃料
粘度是液体对其自身流动具有的阻力，是表征流动性能的特性
指标。粘度大，流动性能差，在管内输送时阻力就大，装卸和雾化
都会发生困难。
恩氏粘度 —— 是以 200ml试验重油在温度为 t℃ 时，从恩氏粘度计
中流出的时间与 200ml温度为 20℃ 的蒸馏水从同一粘度计中流出的
时间之比，即
式中 为粘度计常数或 K值,=51± l s。
(1)重油的粘度和它的成分、温度、压力有关。加热温度愈高，
重油的粘度愈小。因此，重油在运输、装卸和燃用时都需要预热。
(2) 通常要求油喷嘴前的重油温度在 100~C以上，粘度不大于 4
2） 闪点和燃点
闪点 —— 在大气压下，重油表面油气和空气的混合物在标准条件
下接触明火时，发生短暂的闪光 (一闪即灭 )现象的最低油温。
EE tt ?
20?
??
20?20?
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 37
§ 2.3 锅炉燃料
燃点 —— 当油面上的油气与空气的混合物遇明火能着火持续燃烧 (
持续时间不少于 5s)的最低油温。
重油的上闪点为 80~130℃, 燃点比闪点高 10～ 30℃ 。
闪点是防止油发生火灾的一个重要指标，因此燃料油的预热温度
必须低于闪点。对于敞口容器中的油温至少应比闪点低 10℃,对于
封闭的压力容器和管道内的油温则可不受此限。
3）凝固点 —— 重油在倾斜 45o的试管中，经过 1min不发生流动变
化的最低温度。
重油凝固点与所含石蜡含量有关,含蜡量越高,油的凝固点越高 。
三, 气体燃料
1,气体燃料的种类
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 38
§ 2.3 锅炉燃料
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
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?
?
?
?
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?
?
?
?
?
?
?
?
可燃气体在微生物作用下产生的空气的条件下发酵，并—各种有机物质在隔绝—生物气（沼气）
等、主要组分
厂催化裂化气中提取。加工过程中获得。炼油—从油、气开采或石油—液化石油气
的副产气—冶金企业炼铁、炼钢—高炉煤气和转炉煤气
气或缓冲气用重油或渣油，作掺混工制成的燃气总称。采—用石油系原料经热加—油制气
压力气化水煤气、发生炉煤气、反应所生产的燃气。如—煤在高温下与气化剂—气化煤气
对煤进行干馏而得到—利用焦炉、炭化炉等—干馏煤气
人工燃气
—从井下煤层抽出—煤矿矿井气
—含石油轻质馏分—凝析气田气
来—伴随石油一起开采出—石油伴生气石油气
—从气井开采出来—纯天然气气田气
天然气
6383
)(
)(
HCHC
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 39
§ 2.3 锅炉燃料
2,气体燃料的主要成分
1） 天然气
甲烷约占 80~98%,其次是烷属重碳氧化合物和 H2S,还含有少量
N2,CO2,H2O和矿物杂质, 发热量很高, = 33490~37680kJ/Nm3。
天然气是一种优质燃料, 也是优质的重要化工原料 。
2） 高炉煤气
是炼铁的副产品, 产量大 。 可燃气体 CO约占 20~30%,H2约占
5~15%；惰性气体 CO2约占 5~15%,N2约占 45~55%,=4200~6300
kJ/Nm3。
含量高达 60~80g/Nm3； 通常作为工业炉或锅炉掺加燃料 。
3） 焦炉煤气
是冶金企业炼焦的副产品, H2月占 46~61%,CH4=21~30%，
N2=7~8%,CO2=2~3%,=16300~17200 kJ/Nm3。
yA
ydwQ
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 40
§ 2.3 锅炉燃料
4） 液化石油气
3,气体燃料的发热量
kJ/Nm3
式中 等为气体成分低位发热量，见表 2-9（ p24）
)]([01.0 22 22 nmHCHCOSHydw HCQHQCOQSHQQ nm?????
SHQ2
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 41
§ 2.4 燃料的燃烧计算
基本假设：
1, 空气, 烟气均为理想气体, 每 kmol体积等于 22.4Nm3；
2, 空气中只有 O2和 N2成分, 其容积比为,；
3, 每 kg燃料都是在完全燃烧的条件下计算 。
79.0 21.022 ?NO
一,理论空气量及过量空气系数
1,理论空气量 的计算
100
55.5
100
7.0
100
866.1
4.2224.22016.22;4.224.2232;4.224.2212
22;; 2222222
yyy HSC
kgkgKg
OHOHSOOSCOOC
燃料每
每
每摩尔：
kg
5,551k g0,71k g1,86 61k gkg
??
??????
0kV
kgNmOHSCV yyyyO /1007.010055.51007.0100866.1 30
2
????
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 42
§ 2.4 燃料的燃烧计算
kgNmOHSC
OHSCV
yyyy
yyyy
k
/0333.0265.0)375.0(0889.0
)1007.010055.51007.0100866.1(21.0 1
3
0
????
????
理论空气量的经验计算公式,pp26
2,过量空气系数, 实际空气量和漏风系数
1） 过量空气系数 —— 燃烧时实际供给空气量与理论空气量之比
。
炉膛出口处过量空气系数 为平均值，与燃烧设备、燃料种类
、燃烧方式等有关。层燃炉 ；室燃炉
0kkV
V??
"l?
4.1~3.1" ?l? 1.1~05.1" ?l?
2） 实际空气量, Nm3/kg0kk VV ??
3） 漏风系数
锅炉运行时, 炉中处于负压工作状态, 炉外冷空气从炉墙, 门孔几
个受热面贯穿墙处漏入炉内, 使炉内过量空气系数烟烟气流程逐
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 43
§ 2.4 燃料的燃烧计算
渐增大，其值为：
??? ??????
各受热面漏风量,Nm3/kg VVV kk )(0 ??? ????????
二, 燃烧生成烟气量
完全燃烧时烟气成分是,CO2,SO2,H2O,O2,N2
1,理论烟气量的计算 (α =1)—— 不含有 O2
)375.0(01866.01007.0100866.1
222
yyyySOCORO SCSCVVV ?????? Nm3/kg
whk
yy
whk
yy
OH
GVWH
GVdWHV
24.10 1 61.00 1 24.0111.0
24.124.1100293.110018 4.221001.11
0
00
2
????
?????
Nm3/kg（ 四个来源 ）
ykykN NVNVV 008.079.010018 4.2279.0 000
2
???? Nm3/kg
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 44
§ 2.4 燃料的燃烧计算
whk
yyyyy
OHgyNOHROy
GVNWSCH
VVVVVV
24.18061.0008.00124.0)375.0(01866.0111.0 0
000
2
0
222
???????
?????
理论烟气量的经验计算公式,pp.27~28
2,实际烟气量的计算 (α >1)—— 含有过量 O2
1） 过量空气中氧容积,Nm3/kg 0)1(21.02 kO VV ?? ?
2） 过量空气中氮容积,Nm3/kg 00 )1(79.022 kNN VVV ??? ?
3） 过量空气中水蒸汽容积,Nm3/kg 00 )1(0161.022 kOHOH VVV ??? ?
4） 实际烟气量 —— 理论烟气量与过量空气之和
OHONROky
kkykyy
VVVVVV
VVVVVV
2222
00
00000
)1(0161.1
)1(0161.0)1(79.0)1(21.0
???????
???????
?
???
Nm3/kg
三、空气和烟气的焓
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 45
§ 2.4 燃料的燃烧计算
1．理论空气的焓 —— 每 kg固体 (液体 )燃料燃烧时所需理论空气
量，在等压下，从 0℃ 加热到 ℃ 所需要的热量，单位 kJ/kg?
)(00 ?cVI kk ?? kJ/kg （ 查表 2－ 10）
2．理论烟气的焓 —— 每 kg固体 (液体 )燃料燃烧后所生成理论烟气量
，在等压下，从 0℃ 加热到 ℃ 所需要的热量，单位 kJ/kg?
OHOHNNROROy cVcVcVI 222222 )()()( 000 ??? ?????? kJ/kg
式中 等由表 2-10查取（ pp.29） OHNRO ccc 222 )()()( ???,、
3,实际烟气焓
1） 烟气中过量空气的焓,kJ/kg 0)1( kk II ??? ?
2） 实际烟气的焓,kJ/kg fhkykyy IIIIII ??????? 000 )1(?
fhfhfh ca
AI )(
1 0 0 ??
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 46
§ 2.4 燃料的燃烧计算
afh—— 入炉燃料灰分随烟气带出的灰分重量比，称飞灰份额，层燃
炉 afh＝ 0.2~0.3,煤粉炉 afh＝ 0.85~0.9。 只有当燃料中灰分很大时，才
需加以考虑，即：
43.11 0 0 0 ?y
dw
y
fh
Q
Aa
例题：
作业,2,3,5
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 47
§ 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应
用
一, 烟气分析的目的
在锅炉运行时，通过烟气取样分析，计算出 CO、,, 从
而了解和掌握锅炉实际燃烧情况，便于制定合理的燃烧调整及燃烧
设备的改进方案，从而提高燃烧效率和锅炉热效率。
炉膛出口过量空气系数 有一最佳值：
???
"l?
qmin=q2+q3+q4
????? 2qV y?
??
?
?
???
3
4
q
q
气体不完全燃烧
固体不完全燃烧?
二、理论上烟气分析成分
1,每 kg燃料完全燃烧时产生的烟气成分,RO2,N2,H2O；1??
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 48
§ 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应
用
2,燃料完全燃烧时产生的烟气成分,RO2,N2,H2O,O2；
1??
3,燃料不完全燃烧时产生的烟气成分,RO2,N2,H2O,O2
,CO；
1??
三, 烟气分析仪器及测定
1,烟气分析仪
1） 奥氏分析仪
KOH或 NaOH溶液吸收 RO2, (%)
焦性没食子酸的苛性钾溶液吸收 O2及 RO2,（ %）
氯化亚铜氨溶液吸收 CO及 O2,（ %）
COOHONROy VVVVVV ????? 2222
COONROgy VVVVV ???? 222
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 49
§ 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应
用
2） 色谱层析仪
3） 红外线烟气分析仪
2．测定：（由锅炉实验完成）
四、烟气成分测定的计算
1,； 2.
3,； 4.
%1 0 022 ??
gy
RO
V
VRO %1 0 02
2 ??
gy
O
V
VO
%1 0 022 ??
gy
N
V
VN %1 0 0??
gy
COVVCO
%100222 ???? COONRO
五, 烟气分析结果的应用
1,烟气量的计算
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 50
§ 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应
用
CORO
SCV yy
gy ?
??
2
)3 7 5.0(8 6 6.1 Nm3/kg
2,烟气中 CO含量的计算
1）燃料特性系数 —— 只与燃料的可燃成分有关，与燃料的水分、
灰分无关，也不随应用基、分析基、干燥基即可燃基等而变化。
yy
yy
SC
OH
375.0
126.035.2
?
???
2）不完全燃烧方程式
21)(605.0 222 ????? COROCOORO ?
3） CO含量的计算
?
?
?
????
6 0 5.0
)()21( 222 OROOCO %
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 51
§ 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应
用
4） 不完全燃烧 RO2的计算
?
?
?
????
1
])605.0([21 2
2
COORO %
5）完全燃烧方程式 21)1( 22 ??? ORO?
6） 在理论空气下完全燃烧时,,, 则
%
02 ?O 0?CO m ax22 RORO ?
??? 1
21m ax
2RO
3,过量空气系数的计算
1）不完全燃烧时 α 的计算
)(10 0
5.076.31
1
22
2
COORO
COO
???
????
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 52
§ 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应
用
2）完全燃烧时 α 的计算
)(10 076.31
1
22
2
ORO
O
???
??
3） 完全燃烧时 α 的近似计算
在锅炉实际运行时,CO的含量一般都不高，可是为完全燃烧
，而干烟气中的氮气接近 79%，即 N2=79%,则：
22
2
2 21
21
7921
791
1
21
791
1
OO
N
O ?????????
2
m ax
2
22
1
21
1
21
21
21
RO
RO
OO
?
?
?
??
?
?
?
??
在锅炉实际运行中，常采用 O2和 RO2表监控
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 53
§ 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应
用
习题课：
1,成分分析基准
2,燃烧计算
3,温焓表
作业,7,8
第二章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 54
§ 3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
§ 3.2 固体不完全燃烧热损失
§ 3.3 气体不完全燃烧热损失
§ 3.4 排烟热损失
返 回
第三章 锅炉热平衡
§ 3.5 散热损失
§ 3.6 其它热损失
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 55
§ 3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
第三章
锅炉热平衡 是研究燃料的热量在锅炉中利用的情况, 有多少被有
效利用, 有多少变成了热量损失, 这些损失又表现在哪些方面以
及它们产生的原因 。 研究的目的是为了有效地提高锅炉热效率
热效率 是锅炉的重要技术经济指标, 它表明锅炉设备的完善程度
和运行管理的水平 。 提高锅炉热效率以节约燃料, 是锅炉运行管
理的一个重要方面 。
为了全面评定锅炉的工作状况, 必须对锅炉进行测试, 这种试验
称为 锅炉的热平衡 (或热效率 )试验 。 通过测试进行分析概括了解
锅炉热效率的影响因素得出较先进的运行经验数据, 作为设计锅
炉和改进运行的可靠依据 。
一, 锅炉热平衡
1,锅炉热平衡方程式
锅炉热平衡是以 lkg固体燃料或液体燃料 (气体燃料以 1Nm3)为单位
组成热量平衡的 。 1kg燃料带入炉内的热量及锅炉有效利用热量和
损失热量之间的关系可参考图
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 56
§ 3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
锅炉热平衡的公式可写为：
654321 QQQQQQQ r ?????? kJ／ kg (3-la)
Qr—— 每公斤燃料带入锅炉的热量,kJ/kg；
Q1—— 锅炉有效利用热量 kJ/kg；
Q2—— 排出烟气带走的热量, 称为锅炉排烟热损失, kJ/kg
Q3—— 未燃完可燃气体所带走的热量, 称为气体不完全燃烧热损
失 （ 化学不完全烧热损失 ）, kJ/kg；
Q4—— 未燃完的固体燃料所带走的热量, 称为固体不完全燃烧热
损失 （ 机械不完全燃烧热损失 ）, kJ/kg；
Q5—— 锅炉散热损失, kJ/kg；
Q6—— 灰渣物理热损失及其他热损失,kJ/kg。
Qr
Q5
Q2
Q6
Q3 Q4
Q1
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 57
§ 3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
如果在等式 (3-la)两边分别除以 Qr,则锅炉热平衡就以带入热量的
百分数来表示，即：
6543211 0 0 qqqqqq ??????
2,燃料带入锅炉的热量 Qr
它由以下几个部分组成：
wlzqrarvn e tr QQiQQ ????,,
1） 燃料的物理显热 ir
rarr tCi ?（ 1） 固体燃料应用基比热：
dararar C
MMC
1 0 0
1 0 0
1 0 01 8 7.4
??? kJ/kg?℃
（ 2） 液体燃料应用基比热,rar tC 0025.0738.1 ?? kJ/kg?℃
2） 蒸汽带入热 Qzq—— 当用蒸汽雾化重油或喷入锅炉蒸汽时考虑
)2500( ?? zqzqzq iGQ
式中 2500—— 排烟中蒸汽焓近似值, kJ/kg
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 58
§ 3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
3） 外来热量 Qwl—— 当用锅炉范围以外的废气, 废热等来预热空
气时考虑 )( 00
lkrkwl IIQ ??? ?
一般情况下,arvnetr QQ,,?
二, 锅炉热效率
1,锅炉正平衡热效率 %1 0 0
1 ??
r
gl Q
Q?
1） 锅炉有效利用热量 Qgl
2） 锅炉每小时有效利用热量 Qgl
B
QQ gl?
1 kJ/kg
)(10)(10 33 gspspsgsqgl iiDiiDQ ?????? kJ/h
（ 1） 饱和蒸汽焓,100rWiiq ????
（ 2）热水锅炉每小时有效利用热量 Qgl
r--汽化潜热, kJ/kg
W--蒸汽湿度
??
?
? %1
%5~1
电站锅炉
工业锅炉
)(10 123 iiGQ gl ??? kJ/h
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 59
§ 3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
1） 锅炉有效利用热量 Qgl
2） 锅炉每小时有效利用热量 Qgl
B
QQ gl?
1 kJ/kg
)(10)(10 33 gspspsgsqgl iiDiiDQ ?????? kJ/h
（ 1） 饱和蒸汽焓,100rWiiq ???? r--汽化潜热, kJ/kgW--蒸汽湿度
??
?
? %1
%5~1
电站锅炉
工业锅炉
)(10 123 iiGQ gl ??? kJ/h
i?
式中 igs,ips—— 锅炉给水和排污水焓, kJ/kg；
—— 干饱和蒸汽的焓, kJ/kg；
i1,i2—— 锅炉进, 出热水的焓, kJ/kg； 所以,
i?
y
dw
gspspsgsq
gl BQ
iiDiiD )(10)(10 33 ???????
2．锅炉反平衡热效率
)(100%100 6543211 qqqqqqQQ
r
gl ??????????
%
锅炉正平衡只能求得锅炉的热效率, 不能据此研究和分析影响锅
炉热效率的种种因素, 以寻求提高热效率的途径 。 而反平衡则是
依据对各种热损失的测定来计算其锅炉热效率 。
对小型锅炉而言, 一般以正平衡为主, 反平衡为辅 。 对于大型锅
炉, 由于不易准确测定燃料消耗量, 其锅炉热平衡主要靠反平衡
求得 。
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 60
§ 3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
r--汽化潜热, kJ/kg
W--蒸汽湿度
??
?
? %1
%5~1
电站锅炉
工业锅炉
热平衡试验在精度上有一定要求：
(1) 只进行正平衡试验, 要求应进行两次测试偏差在 4%以内
(2)同时进行正, 反平衡实验时, 两种方法测试偏差应在 5%
以内
(3)只以反平衡法进行测定时, 两次测试偏差应在 6%以内
gl?
j?
3,锅炉的毛效率及净效率
锅炉的毛效率 —— 通常所指的锅炉效率都是毛效率
锅炉的净效率 —— 是在毛效率基础上扣除锅炉自用汽和电能消
耗后的效率 。 ??? ???
glj
%1002930010)( 3 ?????? y
dw
zgsqz
BQ
bNiiD?
式中 —— 自用汽和自用电能消耗所相当的锅炉效率降低值
Dz—— 自用汽消耗量, t/h； Nz—— 自用电耗量, kWh/h
b—— 生产每度电的标准煤, kg/kWh,取 0.407 kg/kWh
??
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 61
§ 3.2 固体不完全燃烧热损
失
一, 形成
灰渣损失,未参与燃烧或未燃尽的碳粒与灰渣一同落入
灰斗所造成的损失 。
漏煤损失,部分燃料经炉排落入灰坑造成的损失 。 对于
煤粉炉, 则
飞灰损失, —— 未燃尽的碳粒随烟气带走所造成的损失
hzQ4
lmQ4
fhQ4
04 ?lmQ
二, 影响因素
1,燃料特性对 q4的影响
当燃用灰分含量高和灰分熔点低的煤时, 它的固态可燃物被灰
包裹, 难以燃尽, 灰渣损失大 。 当燃用挥发物低而焦结性强的煤
时, 燃烧过程主要集中在炉排上, 燃烧层温度高, 较易形成熔渣
,阻碍通风, 既加重司炉拨火的工作量, 又增加灰渣损失 。 当燃
用水分低, 焦结性弱而细末又多的煤时, 特别是在提高燃烧强度
而增强通风的情况下, 飞灰损失就增加 。
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 62
§ 3.2 固体不完全燃烧热损
失
2,燃烧方式对 q4的影响：
不同燃烧方式的 q4数值差别很大, 如机械威风力抛煤机炉的飞灰损失
就较链条炉大 。 煤粉炉没有漏煤损失, 但它的飞灰损失却比层燃炉大
得多 。 沸腾炉在燃用石煤或煤矸石时, 飞灰损失将更大 。
3,炉子结构对 q4的影响
层燃炉的炉拱, 二次风以及炉排的大小, 长短和通风孔隙的大小
等对燃烧都有影响 。 如炉排的通风孔隙较大面又燃用细末多的燃料
时, 漏煤损失就会有较大的增加 。 煤粉炉炉膛的高低, 燃烧器布置
的位置等也对燃烧有影响 。 如炉膛尺寸过小, 烟气在炉内的流程及
停留时间过短, 燃料来不及燃尽而被烟气带走, 使飞灰损失增大 。
4,锅炉运行工况对 q4的影响
运行时锅炉负荷增加, 相应地穿过燃料层和炉膛的气流速度迅速增
加, 以致飞灰损失也加大 。 此外, 层燃炉运行时的煤层厚度, 链条炉
炉排速度以及风量分配, 煤粉炉运行时的煤粉细度及配风操作等对 q4
也有影响 。 过量空气系数对 q4也有影响, 如 太低, q4会增加, 而随
稍增, 则 q4会有所降低 。
"l? "l?
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 63
§ 3.2 固体不完全燃烧热损
失
三, 固体不完全燃烧热损失的测定和计算
1,测定数据
在锅炉正常运行工况下, 定时收集：,, （ kg/h）
取样分析,(1)可燃物百分数,Rhz,Rlm,Rfh (%)；
(2) 可燃物的发热量,（ kJ/kg） 3 2 7 0 0??? fhlmhz QQQ
hzG fhG lmG
2．计算公式 （ kJ/kg）
%
B
GRQQ hzhz
hzhz 1004 ?
BGRQQ lmlmlmlm 1 0 04 ?
B
GRQQ fhfh
fhfh 1 0 04 ?
)(1003 2 7 0 04444 fhfhlmlmhzhzfhlmhz RGRGRGBQQQQ ??????
fhlmhz
r
qqqQQq 44444 1 0 0 ?????
（ kJ/kg）
（ kJ/kg）
（ kJ/kg）
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 64
§ 3.2 固体不完全燃烧热损
失
3,灰平衡方程
热平衡试验中, 飞灰量很难准确测定, 一般通过灰平衡方法解决
灰平衡,进入炉内燃料的总灰量应等于灰渣、漏煤及飞灰之和
100
100
100
100
100
100
100 fhfhlmlmhz
y RGRGR h zGBA ??????
令：,y hzhzhz BA RGa )1 0 0( ?? y lmlmlm BA RGa )100( ??
y
fhfhfh BA RGa )100( ??
则：灰平衡方程为：
1??? fhlmhz aaa lmhzfh aaa ???
上式两边分别乘以 yBA100
y
fhfh
y lmlmy hzhz BA
RG
BA RGBA RG
)100()100()100(1 ??????
lmhzfh aaa ???1
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 65
§ 3.2 固体不完全燃烧热损
失
fh
y
fh
fh R
BAaG
?? 1 00
hz
y
hz
hz R
BAaG
?? 1 0 0
lm
y
lm
lm R
BAaG
?? 1 0 0
)100100100(1003 2 7 0 04
fh
fhfh
lm
lmlm
hz
hzhzy
R
Ra
R
Ra
R
RaAQ
??????
1 0 044 ??
rQ
Qq %
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 66
§ 3.3 气体不完全燃烧热损失
q3
一、气体不完全燃烧热损失的形成
q3是由于部分 CO,H2,CH4等可燃气体未燃烧放热就随烟气排出
所造成的。
二、影响因素
1,炉子结构的影响
炉膛高度不够或炉膛体积太小, 烟气流程过短, 使烟气中一些可燃
气体未能燃尽而离开炉子, 增大 q3损失 。 当炉内水冷壁布置过多时
,会使炉膛温度过低, 不利于燃烧反应, 也会增大 q3损失 。
2,燃料特性的影响
一般挥发份高的燃料，在其它条件相同时,q3损失相对要大一些。
3,燃烧方式的影响
炉子的过量空气系数, 二次风的引入和分布以及炉内气流的混合
与扰动等都影响 q3的大小 。 a取得过小； a取得过大； 层燃炉燃料层
过厚；当负荷增加时 ……
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 67
§ 3.3 气体不完全燃烧热损失
q3
三, 气体不完全燃烧热损失的测定及计算
1,测定
用烟气分析方法测出 （ Nm3/kg燃料 ）42 CHHCO VVV,、
2,计算公式
)1001)(2.3581084.126(
)1001)(358201080012640
4
42
4
3 42
qCHHCOV
qVVVQ
gy
CHHCO
????
????
10033 ??
rQ
Qq %
CORO SCV
yy
gy ??? 2 )375.0(866.1式中：, Nm
3/kg燃料
：是考虑固体不完全燃烧的修正；实际燃烧的燃料量
CO2,H2,CH4, 干烟气中 CO,H2,CH4的容积百分数,
由热平衡试验通过验器分析仪测得 。 由于实际运行中, 烟气中 H2
,CH4的含量极少, 可忽略不计, 计算简化：
)1001( 4q?
)1001(375.09.235)1001(4.126 4
2
43 qCOCORO SCqC O VQ yygy ????????
100)1001(375.09.235%100 4233 ????????? qCOCORO SCQQQq yyrr
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 68
§ 3.3 气体不完全燃烧热损失
q3
3．缺少元素成分资料时
)1 0 01(2.3 43 qCOq ???? ?
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 69
§ 3.4 排烟热损失
排烟热损失,是指由排烟所带走的热量损失，烟气离开锅炉排入
大气时，其温度比进入锅炉的空气温度高很多。
一, 形成及其影响因素
影响排烟热损失的主要因素是排烟温度和排烟容积
1,排烟温度
排烟温度越高, 排烟热损失越大 。 一般排烟温度每提高 12~15℃,
q2将提高 1%。 排烟温度过低经济上是不合理的, 甚至技术上是不
允许的 。
（ 1） 因尾部受热面处于低温烟道, 烟气与工质的 传热温差小,
传热较弱, 若排烟温度降得过低, 传热温差也就更小, 换热所需
金属受热面就大大增加 。
（ 2） 为了避免尾部 受热面的腐蚀, 排烟温度也不宜过低 。 当然
用含硫分较高的燃料时, 排烟温度相应要高一些 。
因此必须根据燃料与金属耗量进行技术经济比较来合理确定排烟
温度 。 供热锅炉的排烟温度在 150~200℃ 范围内 。
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 70
§ 3.4 排烟热损失
2,排烟容积
影响排烟容积大小的因素有炉膛出口过量空气系数，烟道各处漏
风量及燃料所含水分。如炉墙及烟道漏风严重，过量空气系数大
，燃料水分高，则排烟容积就大，排烟损失就增加。为了 — 减少
排烟损失，必须尽力设法减少炉墙烟道各处的漏风，在锅炉安装
施工时应重视炉墙，烟道等砌筑的严密性。
3,锅炉最佳过量空气系数的确定
炉膛出口过量空气系数的大小, 应注意到它不仅与 q2有关, 还与
q3,q4有关 。 减小出口过量空气系数, q2可以降低, 但 q3,q4会增
加 。 所以合理的值应使 q2,q3,q4三项热损失的总和最小, 即：
所对应的 出口过量空气系数
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 71
§ 3.4 排烟热损失
经验公式, % 1 0 0)1 0 01)(( 43 lkpypy tqnmq ???? ??
二, 计算公式
)1001]()([)1001)(( 40402 qctVIqIIQ lkkpypykpypy ?????? ??
10022 ??
rQ
Qq %
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 72
§ 3.5 散热损失
一, 形成
(1) 炉墙砌制质量及保温材料的性能
(2) 层燃炉操作情况, 如拨火, 观火, 清炉, 投煤等
二, 影响因素
(1) 炉体表面积
(2) 炉体表面温度
(3) 炉墙结构形式 （ 光管式比水膜式大 ）
(4) 炉墙保温层性能
(5) 周围环境温度
(6) 锅炉负荷大小
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 73
§ 3.5 散热损失
三, 计算公式
1,计算
B
ttFQ lksss )(
5
?? ?
式中,—— 锅炉散热表面积, m2；
—— 锅炉散热表面的放热系数, W/m2?℃
—— 锅炉散热表面的温度, ℃
sF
s?
st2,查图
当锅炉实际蒸发量与额定量相差超过 25%时, 实际散热损失为：
%
其中,—— 查图值, %
D,D’—— 锅炉的额定蒸发量和实际蒸发量, t/h
D
Dqq ??
5
'
5
5q
3,推荐值 p101表 2-20
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 74
§ 3.5 散热损失
四, 保温系数
保温系数 —— 表示烟气在烟道中的放热量有多少被烟道中的受热
面所吸收, 也就是说烟气在烟道中的放热量和保温系数的乘积等
于烟道受热面的吸热量 。
5
5
51
1 1
q
q
Q
?????? ?? 烟气在烟道中放热量
烟道中受热面吸热量
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 75
§ 3.6 其它热损失
一、组成 %lqhz qqq
666 ??
二, 灰渣物理显热损失 hzq6
由于锅炉中排出的灰渣及漏煤的温度一般在 600~800℃ 造成的热损
失 。
层燃炉,℃ ；
煤粉炉：固态排渣当, ℃, 液态排渣,；
沸腾炉,℃
kJ/kg
%
8 0 0~6 0 0?hz?
%10?yzsA 600?hz? 1000?hz?
800?hz?
100))(100
100
100
100(
6
y
hz
lm
lm
hz
hz
Ac
RaRaQ ?????
1 0 066 ??
rQ
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 76
§ 3.6 其它热损失
三, 冷却热损失 lqq
6
是锅炉冷却部件所用的冷却水未进入锅炉汽水系统时造成的热损
失 。
%
式中,Hlq,面向炉膛的水冷面积； m2；
116× 103,无测定数据时, 假定每 m2水冷面积所吸收
的热量, W/m2
Qgl,锅炉每小时有效吸热量, W。
10010116%100
3
6
6 ?
????
gl
lq
r
lq
lq
Q
H
Q
第三章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 77
第四章 燃烧原理及燃烧设备
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
§ 4.2手烧炉,链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特
点§ 4.3 煤粉炉
§ 4.4 煤气燃烧原理
返 回
§ 4.5 重油燃烧原理
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技术
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 78
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
第四章
锅炉燃烧是个复杂的化学 — 物理过程，其影响因素很多。
一、燃烧设备的分类
1.层燃炉 —— 固体燃料被层铺在炉排上进行层状燃烧的炉子,
如：手烧炉, 链条炉, 抛煤机炉等；
2.室燃炉 —— 燃料呈雾状细颗粒随空气喷入炉内呈悬浮状燃烧
的炉子, 如：煤粉炉, 油炉, 气炉等；
3.沸腾炉 —— 燃料被气流托起携带呈上下翻滚沸腾状燃烧的炉
如：流化床, 鼓泡床, 循环流化床, 增压流化床等；
二, 固体燃料的燃烧过程
1,燃料燃烧的几个阶段：
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 79
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
着火前的热力准备阶段；
挥发份着火与焦炭的燃烧阶段；
灰渣形成及燃尽阶段 。
二, 固体燃料的燃烧过程
1,燃料燃烧的几个阶段：
2,燃料完全燃烧的必备条件
保持一定的高温环境；
供给足够而适度的空气量, 并确保燃料与空气有良好
的接触和充分混合的氛围；
燃料要有一定的燃烧时间及燃烧空间；
及时排出低温燃烧产物 （ 如：低温烟气和灰渣 ） 。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 80
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
三, 燃料的燃烧反应速度
锅炉燃烧过程 是个复杂的化学 — 物理过程, 燃烧速度取决于化学
条件和物理条件 。
反应速度 —— 单位时间内, 单位体积中反应物消耗或产物生成的
摩尔数, mol/(m3?s)。 燃烧技术中常采用炉膛容积热强度 qv和面积
热强度 qf来表征燃烧反应速度 。
1,化学条件：燃料氧化反应的化学反应速度, 其影响
因素有：温度, 反应物质的浓度及反应空间的压力等；在锅炉
燃烧技术中, 其影响因素主要是温度 。
2.物理条件：燃烧空气与燃料的相对速度, 气流扩散
速度及热量传递速度等；在锅炉燃烧技术中, 起主要作用的是
气流扩散速度, 包括氧气向碳粒表面的扩散和燃烧产物的反向
扩散 。单相反应；多相反应 （ 异相反应 ）
对单相反应, 反应速度为,DCBA ???? ??? ?? ][][ BAKw ?
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 81
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
影响反应速度的因素：
反应物质 （ 燃料 ） 的特性, E降低, 反应速度提高；
温度, 温度提高, 分子平均动能增加, 碰撞机会增加 。
浓度：提高, 碰撞机会增加
压力：提高, 单位体积分子数增加, 碰撞机会增加
l 其中温度是最重要的燃烧反应影响因素，
1,温度对燃烧速度的影响
遵循阿累尼乌斯定律：
式中,K—— 表征化学反应速度的常数； K0—— 频率因子；
R—— 通用气体常数, R＝ 8.314kJ/(mol.K)；
E—— 化学反应活化能, T─绝对温度, K。
RT
E
o eKK
??
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 82
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
2,气流扩散能力对燃烧速度的影响
气流扩散能力决定于氧气浓度, 遵循如下关系式：
? ?jtqlk CCDM ??
M—— 表征气流扩散速度的量；
Dk—— 扩散速度常数, 主要取决于气流速度；
Cql,Cjt,—— 气流和焦炭表面的氧气浓度 。
温度和气流扩散速度在燃料燃烧不同区段有着不同的影响 。 由此
燃料的燃烧过程可以分成三种不同的燃烧区域：
燃烧速度取决于温度亦即取决于化学反应速度的工
况，动力燃烧工况所在的燃烧区域为动力燃烧区动力燃烧区,
扩散燃烧区,
过渡燃烧区,
燃烧速度取决于气流的扩散速度的工况，扩散燃烧
工况所在的燃烧区域为扩散燃烧区
动力燃烧区及扩散燃烧区之间的区域为过度燃烧区
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 83
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
层燃炉 燃烧 d＝ 15～ 25mm的煤块时，温度只需达到 1000
～ 1100℃ 左右，燃烧即处于扩散燃烧区，在保证火床稳
定的情况下，必须加强送风，提高空气与焦炭颗粒之间
的相对速度即可。
煤粉炉,由于煤粉颗粒很小 (d＝ 100μm),温度达到
1700℃ 以上，燃烧才能进入扩散燃烧区。只有在燃烧中
心区的粗颗粒煤粉才能处于扩散燃烧区，在燃烧中心以
外，特别是在炉膛出口处，煤粉均处于过度燃烧区甚至
动力燃烧区中燃烧。所以，强化燃烧必须同时提高炉膛
温度和加强燃料与空气的混合。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 84
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
四, 着火
1,链式着火：
是由于燃烧链锁反应的分支, 使活化中心浓度迅速增加, 导致反
应速度急剧加速
2,热力着火：
是指由于系统内热量积聚, 引起化学反应速度按阿累尼乌斯指数
函数关系迅速猛增 。
在实际燃烧过程中, 不可能有单纯的支链着火或热力着火, 往往是
两种同时存在, 并相互促进 。 一般说来, 在高温下, 热力着火是引
起着火的主要因素；而在低温时, 支链着火则起主导作用 。
五, 混合
扩散 ; 自由射流 ; 平行射流 ;
相交射流 ; 旋转射流 ;一次风和二次风
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 85
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
六、燃烧设备特性的主要参数
1,层燃炉
⑴ 炉排面积可见热强度：单位面积的炉排，在单位时间内所燃烧
的煤的放热量
⑵ 炉膛容积可见热强度：单位面积的炉膛, 在单位时间内所燃烧
的煤的放热量 kw/m2
kw/m2
R
QBq arvn e t
R
..??
V
QBq arvnet
V
..??
2,室燃炉
⑴ 炉膛截面可见热强度,kw/m2
⑵ 炉膛容积可见热强度,kw/m2
F
QBq arvn e t
F,?
??
V
QBq arvn e t
V
.???
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 86
§ 4.1 燃料燃烧的基本概念
3,炉膛设计步骤
（ 1） 根据给定参数 （ D,T,P和燃料种类 ）, 估计燃料消耗量
（ 2） 查表选取 qv,qR
（ 3） 利用公式计算炉排面 R和炉膛体积 V
（ 4） 根据炉排面积, 设具体情况选定炉子宽度和深度
（ 5） 确定炉膛高度
（ 6）对室燃炉相应计算
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 87
§ 4.2 手烧炉、链条炉、抛煤机
链条炉及其燃烧特点
一、手烧炉,加煤、拨火和除渣由人工完成 ( <1t/h)
二、手烧炉燃烧特性
1、双面引火
2、周期性变化
炉排长度不超过 2.2m,一般为铸铁
板状炉排 20%~40% 大块高挥发分的烟煤褐煤
条状炉排 8%~12% 低挥发分、低灰熔点的煤
勤、快、少、匀
三、双层炉排结构
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 88
§ 4.2 手烧炉、链条炉、抛煤机
链条炉及其燃烧特点
一、链条炉
1．链条炉的构造
炉排
重力
煤斗
运动
炉排的有效长度
冷却
煤闸门
送风
除渣板（老鹰铁）
升降控制
渣斗
燃烧
1）链条炉排有效长度：煤闸门到除渣板的炉排长度，实际参与燃烧
的炉排有效面积的深度。
2）防焦箱：纵向安装在炉膛两侧，一般嵌入炉墙，一般贴近运动着
的炉排，主要作用有：
保护炉墙
防止侧墙粘渣结瘤，确保炉排上煤的横向均布
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 89
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
2,链条炉排结构
1） 炉排通风截面比,炉排通风孔隙总截面积与炉排有效
面积的百分比 。
2） 结构型式
鳞片式,p58
链 带式,p59
3,链条炉燃烧层结构及其特性
(1) 煤在链条炉排层面上, 燃料燃烧层的各个燃烧阶段分界面与
炉排面有一定的倾斜角 。
(2) 煤在排层面上的燃烧过程分四个燃烧区段：
Ⅰ — 新煤预热, 干燥区 (距煤闸门 200~300mm范围内 )；
Ⅱ — 挥发份逸出着火, 焦炭形成区；
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 90
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
Ⅲ — 焦炭燃烧区,Ⅲ a— 焦炭氧化燃烧区； Ⅲ b— 焦炭燃烧还原区；
Ⅳ — 灰渣形成, 余燃, 冷却区 （ 在挡渣器尖端之前 400~500mm范
围内 ） 。
(3) 新煤进入炉内呈, 单向引火,, 燃用低挥发份的煤, 必须借
助于 炉拱加强着火, 其煤种适应能力差 。
单面引火：
双面引火：
机械化操作：
(4) 机械化连续上煤, 克服了手烧炉间断上煤的周期性；
(5) 沿炉排有效长度方向的上方空间气体成分变化情况 （ 呈不均
匀的变化 ） 。
4,链条炉燃烧改善措施：
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 91
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
1） 分段送风：
a-b— 曲线为统仓送风时炉内空气量分布情况；
c-d— 曲线为链条炉燃烧理论空气量分布情况；
1-4 为链条炉分段送风后各个燃烧区段实际空气量分布情况 。
4,链条炉燃烧改善措施：
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 92
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
注：链条炉燃用高挥发份优质烟煤时，一般采用开式炉膛。
褐 煤 烟煤 无 烟 煤
h1 1400～ 2200mm 1600～ 2600mm 1600～ 2600 mm
α1 (0.3～ 0.4)l (0.1～ 0.2)l (0.1～ 0.25)l
h2 800～ 1100 mm 800～ 1100 mm 900～ 1300 mm
α2 (0.25～ 0.35)l (0.25～ 0.35)l (0.6～ 0.7)l
h 400～ 550 mm 400～ 550 mm 400～ 550 mm
α 12°～ 18° 12°～ 18° 8°～ 10°
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 93
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
(2) 链条炉炉拱的作用
链条炉前拱 （ 点火拱 ） 主要将炉内火焰和高温烟气的辐射
热聚集于炉排前端的新煤区, 加速新煤着火前的热力准备阶段及
挥发份逸出着火形成的完成；并和后拱形成喉口, 加速炉内高温
烟气的扰动 。
链条炉后拱主要利用炉膛负压, 有效地将炉排后端上方空间的
高温烟气流和过量空气流导向燃烧中心, 在喉口形成高速旋涡流
,将烟气中灼热的焦炭粒子抛撒到新煤层面上, 形成, 火雨, 加
速新煤的引燃；同时, 使烟气中的焦炭粒子和 CO延长了在炉内
的燃烧时间, 与过量氧充分混合完全燃烧 。
(3) 炉拱设置原则
对劣质烟煤：低而长的后拱和高的前拱相结合
对难着火的无烟煤：同上, 且是唯一选择
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 94
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
对挥发分高, 热量高的烟煤和部分褐煤：采用短而较高的前拱对
于难燃煤 （ 无烟煤, 贫煤, 发热量低的劣质煤 ）,除设置前拱外,
还需采用低而长的后拱
3） 增设二次风：
作用, 链条炉二次风 (热空气, 蒸汽 )一般布置在前, 后拱喉口
部位向下倾斜 5~10° （ 严禁二次风在有效射程内直接吹射
到煤的燃烧层面上 ）, 主要用来加速炉内高温烟气的扰动
：使烟气中的焦炭粒子和 CO延长了在炉内的燃烧时间, 与
过量氧充分混合完全燃烧降低, 提高；调节控制炉内高温
烟气流动力场, 改善炉膛充满度, 防止水冷壁局部结渣及
局部烟气短路, 造成升高, 增大 。
② 当燃用低挥发份优质烟煤时, 二次风一般布置在后拱, 除加速
炉内高温烟气的扰动外, 还可以将火焰和高温烟气的辐射热导向
前拱区, 加速新煤着火前的热力准备阶段及挥发份逸出着火 。
① 当燃用高挥发份优质烟煤时，二次风一般布置在前拱，除加速
炉内高温烟气的扰动外，还可以将火焰和高温烟气的辐射热导向燃
烧中心，防止前拱区的新煤提前着火、引燃；
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 95
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
二次风的风压一般为 2000～ 4000Pa；
二次风的风量及风速：
褐 煤 烟 煤 无 烟 煤
占总给风量（％） 8 7 5
出口风速 （ m/s） 65 60～ 65 50～ 60
二次风的布置方法和原则,
前墙布置 —— 产生旋转 四角切园
5,链条炉的运行
1） 燃料性质对链条炉燃烧的影响
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 96
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
5,链条炉的运行
1） 燃料性质对链条炉燃烧的影响
(1) 煤的粒度：堆积, 通风阻力
(2) 煤的粘结性：通风
(3) 水分：与着火燃尽的关系
(4) 灰分：灰熔点
2） 链条炉的燃烧调节
出力主要取决于燃料层厚度, 送风量和炉排速度 。
(1) 燃料层厚度的调节,100～ 150mm
(2) 给料速度
(3) 送风量调节：对适应负荷的变动最为灵敏
当锅炉负荷变化时, 总是先调节送风量, 随即调节炉排速度与之配合
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 97
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
二, 抛煤机链条炉
1,抛煤机链条炉的结构及工作原理
抛煤机链条炉是由炉子前墙布置 2~3台机械, 风力抛煤机, 将煤自前
而后地均匀抛撒在倒转链条炉排上燃烧
2,抛煤机链条炉的燃烧过程及其特点
煤的颗粒大小经抛煤机抛撒, 基本上沿炉膛深度上方空间筛分
均匀, 落到火床上与燃烧层中的焦炭颗粒大小基本相同 。
连续抛落的新煤颗粒总是均匀复盖在炽热的焦炭燃烧层上, 呈, 双
向引火, 着火条件优越, 煤种适应性广；燃烧强烈, 炉子热惯性小
,负荷调节灵敏度高, 不易结渣
在炉排与炽热的焦炭燃烧层之间有 120~150mm的灰渣层, 炉排
的冷却度较好, 提高了炉排热强度 。
煤的燃烧层呈簿煤层的燃烧特点, 火床上方空间的气体成分变化情
况比链条炉均匀,故抛煤机链条炉的分段送风, 相对比链条炉分段送
风分的段数少一些 。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 98
§ 4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链
条炉及其燃烧特点
3,抛煤机链条炉的炉膛结构及其二次风
（ 1） 由于抛煤机链条炉的着火条件优越, 及其火床上方空间的
气体成分变化情况比较均匀, 一般采用无拱的开式炉膛；由于抛煤
机使烟气中飞灰较大, 为此, 抛煤机链条炉的炉膛比链条炉炉膛高
一些 。
（ 2） 抛煤机链条炉的二次风, 一般布置在抛煤机上方和后墙水
冷壁下方：
布置在抛煤机上方的二次风略向下倾斜一些, 原则上二次风
的有效射程不干扰抛煤行程为上；主要将由抛煤机抛出的 (0~1mm)
细小煤屑压回火床上燃烧, 以此减少飞灰损失；
在后墙水冷壁下方布置的二次风略向上倾斜一些, 主要防止由抛煤
机抛出的大颗粒的煤 (~30mm)抛落时, 会对后墙下部水冷壁管和后
墙等造成磨损或砸坏事故 。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 99
§ 4.3 煤粉炉
一、煤粉炉特点
煤粉炉的燃煤磨制成煤粉, 并与空气混合成雾状气粉混合物喷射
到炉内呈悬浮状态燃烧 。
煤粉炉的容量和燃烧率的提高, 不受炉排面积可见热强度
的限制；
燃烧效率高；
炉膛体积较大 ;
燃烧调节和运行管理易实现自动化 。
(1)
(3)
(2)
(4)
二、煤粉的基本性质
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 100
§ 4.3 煤粉炉
1,煤粉的性质
(1) 由煤粉制备系统磨制成 1000μ m以下 (20～ 50μ m居多 )不规
则的细小颗粒组成；
(2) 刚磨制的煤粉, 有较强的吸附空气的能力, 其流动性便于
管道输送；干煤粉疏松性好, 轻轻堆放时的自然倾角为 25~30°,
堆积重度为 0.45~0.5t/m3；
(3) 煤粉与空气接触面增大了若干倍, 对于高 Vdaf的煤粉与空
气混合成雾状气粉混合物, 一旦遇到火源迅速燃烧, 其体积迅猛扩
展将产生 0.2~0.3MPa的爆炸压力；
(4) 影响煤粉爆炸的因素有：高 Vdaf,过细的煤粉细度 Rx,煤
粉浓度, 雾状气粉混合物的含氧浓度, 及其温度, 流速, 湿度等 。
? 高 Vdaf的煤粉易自燃自爆, 而 Vdaf < 10%的煤粉无爆炸危险
? 煤粉浓度的危险浓度下限：泥煤 0.16~0.18kg/m3,褐煤
0.16~0.25kg/m3,烟煤 0.32~0.4kg/m3； 而煤粉浓度在 1.2~2kg/m3
范围内为爆炸危险浓度；
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 101
§ 4.3 煤粉炉
? 输粉气流的含氧浓度（其体积比）降低到 15%~16%时，一
般不易引起爆炸；
? 煤粉制备系统中煤粉管道应有一定的倾斜角度，使管内的
气粉混合物有适当的流速 16~30m/s,流速过高易引起爆炸；流速过
低易造成气粉分离，煤粉在管内沉积而失去流动性；
? Vdaf高而细度又细的煤粉极易引起爆炸，对 0.1mm细度的烟
煤粉不会引起爆炸；
? Vdaf高的褐煤和烟煤，当煤粉水分稍大于固有水分时，一
般不会自燃自爆。
2,煤粉的细度
1) 煤粉细度 Rx
将磨制的煤粉用标准筛孔尺寸的筛子进行筛分，筛分后残留在
筛面上粗煤粉的重量与煤粉筛分前总重量的百分比：
%1 00??? ba aR x
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 102
§ 4.3 煤粉炉
式中,x— 标准筛孔的内边长度 μ m；
a— 残留在筛面上的粗煤粉重量,g；
b— 通过标准筛孔筛分后的细煤粉重量,g；
筛号 每 cm2的筛孔数 筛孔的内边长度 (μ m) 金属丝直径 d(μ m)
30 900 200 130
70 4900 90 55
对于磨矿产品, 汽颗粒分布符合分布：
nbx
x eR ?? 1 0 0
式中,b—— 反映颗粒粗细程度, 在相同 n条件下, b越大, Rx越小
n—— 均匀性系数, n越大, 煤粉越均匀, n=0.8~1.3
2) 煤粉的均匀度
煤粉颗粒的品质特性只用煤粉细度表示还不够全面, 还应以煤
粉的均匀度表述 。 如：有甲, 乙两种煤粉, 其 R90值相等, 但甲种煤
％
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 103
§ 4.3 煤粉炉
粉留在筛面上的煤粉中较粗的颗粒比乙种煤粉要多，而通过标准筛
孔的煤粉中较细的颗粒也比乙种煤粉多，则甲种煤粉就不均匀。粗
颗粒多不完全燃烧热损失大；细颗粒多，磨制时的电耗和金属消耗
增大，故均匀性不好的煤粉燃烧和煤粉制备时的经济性差。
煤粉的均匀性一般以煤粉颗粒的均匀性指数 n表示,n值一般接近
于 1,n值越大，煤粉的均匀性就越好。
90
200
lg
100
lnlg
100
lnlg
90200 RRn
?
?
3) 煤的经济细度
经济细度：与所对应的煤粉的细度 。
褐煤的经济细度,R90=40%~60%；
烟煤的经济细度,R90=25%~40%
无烟煤的经济细度,R90=6%~14%。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 104
§ 4.3 煤粉炉
三、煤粉的燃烧过程（以 D=670t/h煤粉炉为例）
1,煤粉由运载它的空气（一次风）喷入炉膛后，受到炉内火
焰和高温烟气的辐射热的加热，一般在喷入炉膛 300~500mm处完成
着火前的热力准备阶段及挥发份逸出着火，到 1~2m处大部分挥发份
逸出燃尽，而无烟煤要在离燃烧器喷口 4m处；
2,在挥发份逸出燃尽的同时，高温的焦炭颗粒在二次风的及
时混合下，一般到 10~20m处才燃烧完全或接近完全燃烧；
3,无烟煤在 20m处已达到 97%，到炉膛出口 28m处燃尽率增加不
到 1%；褐煤和烟煤在一半火焰长度上燃尽率可达 98%，
4,煤粉气流中一次风量只要能把煤粉受热析出的挥发份燃烧
完即可。因此,一次风量应近似地等于干燥无灰基中的挥发份含量
Vdaf：
1001
dafVr ?
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 105
§ 4.3 煤粉炉
不同煤种煤粉燃烧的一次风率 r1
煤 种 Vdaf (％ )
一次风率 r1(%)
直流燃烧器 旋流式燃烧器
无烟 煤 2~8 15~20
贫 煤 8~19 15~20
烟 煤
20~30 25~30
30~40 ≈ 30 30~40
褐 煤 40~50 35~40
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 106
§ 4.3 煤粉炉
四, 磨煤机
其工作性能 对煤粉细度, 煤粉出力, 磨煤电耗, 磨煤机金属耗
量和干燥煤粉的能力等有影响 。
破碎机理：压碎, 击碎和研碎
1,竖井式磨煤机
750~1500rpm,多排高速旋转的重锤, 其粗粉分离主要靠转子
上方的竖井 。 产生微弱的通风力,与阻力小的燃烧器配合, 多用
于中小型锅炉,锤头磨损很快, 即使用耐磨合金钢制造或耐磨合
金堆焊, 一般寿命都不到 600h。
2,风扇式磨煤机
750~1500rpm,风扇式磨煤机本身就是排粉机, 其叶轮很厚, 叶
轮和外壳护板都用锰钢制成；能产生 1500~3500Pa的压头, 因此
它既能磨煤粉又能克服煤粉系统的阻力, 完成输送煤粉及一次
风的任务,适合磨制高水份, 高挥发份的褐煤和高可磨度 (Kkm)的
烟煤 。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 107
§ 4.3 煤粉炉
3,球磨机 （ 低速磨煤机 ）,
1) 筒式球磨机是中间储仓式煤粉制备系统中主要设备, 其筒体内
壁装设波浪形铸钢护板, 内径 Dn=2~4m,筒长 l=3~8m,筒内装有
d=30~60mm的锻钢球 。
2 ) 筒式球磨机转速随筒体直经的不同而变化, 转速一般为
16~25rpm。 转速过快时, 钢球在离心力作用下会紧贴筒壁运动而
不下落, 起不到磨煤的作用 。 因此, 筒式球磨机的工作转速必须小
于临界转速 。ljn
⑴ 临界转速,
⑵ 最佳转速,, 一般取 。
3) 影响磨煤出力的主要因素：
(1) 筒体的直径和长度愈大, 单位时间内磨出的合格煤粉
愈多, 磨煤出力愈大 。
(2) 钢球装载量和钢球直径的影响：
ljn Dnlj
3.42? ? ?min/r
ljn ? ? ljzj nn ?? %80~%70 nn zj ?? %76
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 108
§ 4.3 煤粉炉
五, 煤粉燃烧器
煤粉燃烧器设计的基本要求：
出口处燃料分配均匀, 配风合理, 保证及时着火与燃烧
组织良好的空气动力场, 有利于空气和燃料的混合
良好的调节性能, 煤种适应性强
流动阻力小
1,旋流煤粉燃烧器
1） 双蜗壳旋流煤粉燃烧器：
2） 单蜗壳 — 扩锥型燃烧器：
2,直流煤粉燃烧器
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 109
§ 4.3 煤粉炉
六, 煤粉制备系统
1,直吹式制粉系统
2,中间储仓式制粉系统
乏气送粉和温风送粉系统
乏气,由细分分离器流出的含有大量水蒸气和细煤粉的气体
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 110
§ 4.3 煤粉炉
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 111
§ 4.3 煤粉炉
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 112
§ 4.4 煤气燃烧原理
一、煤气的分类
1,高热值煤气 (天然气 )：,
惰性气体 (CO2,N2)含量少
3,/4 5 0 0 0~1 6 0 0 0 NmKJQ arpn e t ??
2．低热值煤气 (高炉气 )：,
惰性气体含量多。
3,/1 0 0 0 0~6 0 0 NmKJQ arpn e t ??
由于煤气的种类不同，其性质差异的存在，所以在燃烧器的结构
和原理有根本的不同
1,预混型燃烧 (动力燃烧 )
煤气与空气着火前在燃烧器内部均匀混合的燃烧方式，其燃烧
速度主要取决于化学反应的强烈程度和火焰的加热
二、扩散型燃烧和预混型燃烧
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 113
§ 4.4 煤气燃烧原理
2,扩散型燃烧
煤气与空气在燃烧器外部的燃烧过程中，相互扩散均匀混合的燃
烧方式，其燃烧速度主要取决于气流扩散与混合速度
⑴ 预混型燃烧的火炬长度比同样管径的扩散型燃烧的火炬长度要
短一些, 因为整个动力燃烧过程完全燃烧时间比扩散型燃烧过程完
全燃烧时间缩短了许多
⑵ 当 Re比较大时，湍流混合和传热越强烈，燃烧速度就越快，
火炬长度随喷出速度 w0的提高而延长的趋势就越减弱
三、回火、吹熄和火焰的传播速度
1,火焰的传播速度 — 在可燃的混合气体中, 当部分气体被点燃后
,将产生一个球形火焰面, 并于一定的速度向周围部分未着火的
气体扩展的速度 。
2,回火 — 当燃烧器出口的混合气流局部流速低于混合气流火焰的
传播速度时, 火焰迅速向燃烧器内部扩展的现象 。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 114
§ 4.4 煤气燃烧原理
3,当的予混可燃气体的火炬长度
1,燃烧室容积热负荷 —— 燃烧室每单位容积每小时燃料燃烧所产生
的热量 kW/m3。
2,火炬长度的影响因素：
⑴ 预混型燃烧比扩散型燃烧的火炬长度要短一些；
⑵ 燃烧器喷口直径 do较小时, 火炬长度较短 。
⑴ 火炬的着火区长度：
⑵ 火炬的湍流燃烧区及燃尽区长度：
则予混型火炬完全燃烧所需要的长度：
? ?? ?? ?184.034.020 3 0 5.06.0 ????? ooozh uuwl
? ?
? ?? ?
3
1
7.0
184,034.00 0 6 5.0
6.4 ?
?
??
?
?
???? oo
oo
or uu
dwdl
rzhhj lll ??
??m
??m
??m
四, 火炬长度与燃烧室的容积热负荷
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 115
§ 4.4 煤气燃烧原理
4,燃烧室容积热负荷, VQBq pn etarv ???? ? ?3/mKW
五、点燃条件及火焰稳定问题
1,预混气流的点燃
要求各个因素综合起来, 达到一定条件：预混气流以一定气体成分
,过量空气系数, 速度 w0,温度 T0和点火温度才能实现 。
⑴ 高温点燃板：预混气流在一定条件下, 流经高温点燃板壁面温度
Tb,使贴近壁面气流温度 Tb大于 T0,并且沿流动方向贴近壁面气流
温度 Tb的厚度不断增厚, 直到一定位置 (Th, Tb)被点燃, 产生火焰
面, 并向离开点燃板方向扩展, 火焰向点燃板传热, 维持高温 。
⑵ 燃烧道中回流点燃：予混气流由直径 d0的喷口，以射流形式喷
入截面突增的燃烧道中（ dsh, d0）,在射流作用下，予混气流喷出
后，在喷口到一定距离的死角形成负压回流区卷吸火焰外缘的高温
燃烧产物的气流回流到射流根部，使刚喷出的予混气流的温度 T0急
剧上升至 Th而点燃形成火焰面。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 116
§ 4.4 煤气燃烧原理
2,火焰的稳定及稳定方法
预混气流能否稳定的点燃, 取决于高温燃烧产物的温度 Th,回流区
的大小及长度 。
⑴ 火焰稳定器 — 在喷燃器的出口端装置圆盘或圆锥形的钝体, 加强
予混气流的喷燃回流区, 借以维持气流的稳定点燃 。
锅炉燃烧设备常用的煤气燃烧器在设计良好, 运行正常时, 常取用
，, 一般不会吹熄 。
⑵ 增设低速小火焰再点燃区 — 在主火焰附近设置低速辅助小火炬
以形成连续的再点火区，向主火焰提供一定的着火能量，使主火焰
稳定。
15.1~05.1?? smhq /1 3 0??
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 117
§ 4.5 重油燃烧原理
一、重油的一般特性
重油的发热量与原油的发热量较接近,,
且 Mar和 Aar的含量很少 。
重油较煤粉运输方便, 经济；除了一个加热系统外, 省却了
庞大的燃料系统, 煤粉制备系统和灰渣处理系统, 并且容易实现
DCS控制管理系统 。
kgkjQ pn e tar /4 1 8 0 0???
1,粘度
⑴ 恩格尔粘度 E— 在实验室温度下, 200 ml的重油流经恩氏粘度
计的时间与 20℃, 200 ml的蒸馏水流经恩氏粘度计的时间
之比 。
⑵ 运动粘度 v与恩氏粘度 E的关系：
二, 重油的特性指标
EE
0631.00731.0 ???
x? 20?
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 118
§ 4.5 重油燃烧原理
2,密度 —— 是一个无量纲数值, 即 20℃ 的燃油与 4℃ 的水在
同样体积下的质量比 。 其中重油的 ；
3,闪点,表示油质易燃程度, 即当火焰接近燃油表面时, 产生短
暂的蓝色火焰时 （ 一闪即逝 ）, 燃油的最低温度 。
4,燃点,当火焰接近燃油表面层时, 即油蒸气与空气混合物时,
使燃油点燃着火, 并持续 5秒钟以上的最低油温 。 重油的燃点一般
比闪点高 10～ 30℃ 。
5,凝固点,盛有重油的试管或玻璃器皿在倾斜 45° 时, 其油表面
在 1分钟内不发生任何位移的油温 。
⑴ 重油的凝固点取决于石蜡含量的多少；
⑵ 国产重油的凝固点一般在 15℃ 以上
204?
0.1~9.0?204?
三、燃油燃烧特点及燃烧过程
1．燃油的燃烧特点
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 119
§ 4.5 重油燃烧原理
三、燃油燃烧特点及燃烧过程
1．燃油的燃烧特点
燃油在蒸气状态下, 与空气充分混合后完全燃烧；
重油通过雾化器雾化后的油滴直径 d=100~300μ m,使油
滴气化表面积增大至上万倍；
雾化后的细小油滴在炉内不断吸收气化热，使细小油滴表
面温度升高到气化饱和温度
2,燃油的燃烧过程
（ 1） 燃油的燃烧阶段
一般分,⑴ 油滴； ⑵ 油蒸发气化区； ⑶ 油蒸气与空气相互扩散区； ⑷ 外层空气区 。
（ 2） 燃油的燃烧过程：三个同时发生的连续过程
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 120
§ 4.5 重油燃烧原理
1) 燃油的雾化, 加热气化；
2) 油蒸气与空气相互扩散, 充分混合成可燃混合物；
3) 可燃混合物的着火, 燃烧 。
3,燃烧特点
(1) 燃油蒸发气化, 首先是低分子烃在 250℃ 开始气化, 在着
火, 燃烧的同时, 为其高分子烃分解成低分子烃创造了有利条件
(2)燃油的燃烧过程非常迅速而强烈 。
4,组织重油燃烧过程时的注意事项
(1) 使部分空气送入重油火炬根部, 防止或减轻火焰根部因
高温缺氧而产生热裂解, 造成不完全燃烧 。
(2) 使重油火炬根部区域的温度适当降低 ( ℃ ),低
温下的热裂解可使难以燃烧的重碳氢化合物减少 。
400?hyt
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 121
§ 4.5 重油燃烧原理
（ 3） 尽量使燃油雾化的油滴细而均匀，油滴受热迅速蒸发气
化，并与空气的混合扩散速度加快，以避免高温缺氧区大。
5,提高燃烧效率和强化重油火炬燃烧的措施：
(1) 选用合适的重油系统及重油喷嘴，保证雾化质量良好，使
其雾化炬分布均匀；
(2) 使空气与重油滴迅速混合, 采用旋流和紊流方法促使火
炬扰动, 加强混合, 使其在高温区混合以保证着火；以高温烟气
回流与火炬根部接触, 加热油滴的雾状气流, 直至着火；
(3) 使重油与空气予热, 保证重油更好地雾化和蒸发气化；
(4) 采用合适的调风装置, 合理配风, 并采用各种稳定火焰的
燃烧措施：
① 使油雾和空气的混合物形成旋转气流 —— 旋流燃烧器；
② 采用圆盘或圆锥形钝体 —— 火焰稳定器
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 122
§ 4.5 重油燃烧原理
四、重油的雾化
1,衡量重油雾化质量的主要指标,
1) 雾化细度：雾化后油滴直径 d的大小, 常用油滴体面积平均直
径表示 d=0~200μ m；
2) 雾化角：雾化炬投影面两切线的夹角；
α x—— 条件雾化角；
雾化角的大小取决于喷嘴出口处的切向速度与轴向速度之比
3) 流量密度：单位时间内流过单位面积的油量；
要求雾化器出口流量密度沿圆周方向分布均匀, 以利于
均匀配风和油气混合；
雾化锥的中心处流量密度较小, 使得该处形成适当的回流
区 4)影响雾化质量的主要因素：
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 123
§ 4.5 重油燃烧原理
4) 影响雾化质量的主要因素：
① 燃油种类：油的恩氏粘度；
② 运行条件：油压、油温及负荷高、低
③ 雾化器类型及其加工精度。
2,重油雾化器：
1) 机械雾化器 (离心式 )：借助于油压来实现重油雾化
简单压力式离心喷油嘴 — 主要依靠油的高压 ( )
将油雾化
回油式喷油嘴：在简单压力式离心喷油嘴的旋流室底部开有回
流孔，并接上回油管道，进入喷油嘴的油流量 Q0分成两股流出
即：喷油量 Q1和回油量 Q2
aMpp 5.2~0.2?
21 QQQ o ??
特点：主要通过回油调节阀来控制喷油量 Q1适用于负荷的变化
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 124
§ 4.5 重油燃烧原理
2) 双流体式雾化器：如蒸汽雾化喷油嘴 —— 以高速蒸汽的动能实
现重油的雾化。
特点,
① 蒸汽使油温提高, 降低了燃油粘度, 同时提高了燃油的雾化
质量；
② 调节性能好；
③ 蒸汽消耗量比较大。
3) 纯蒸汽雾化喷油嘴：油压低, 汽耗大, 噪音大, 容量小 。
4) 蒸汽机械喷油嘴 (Y型喷油嘴 )：汽耗小 (0.3%D),噪音小，容量
大。
① 油压,比机械喷嘴低；
② 汽压,比纯蒸汽喷嘴低；
ay pp 65 10~105 ??
aq pp 65 10~106 ??
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 125
§ 4.5 重油燃烧原理
③ 负荷调节比可达 1,6；
④ 额定油压为 1.5MPa； 额定汽压为 1.0MPa； 平
均雾化颗粒直径为 20~30μ m。
5) 蒸汽机械混合式喷油嘴
3,配风器
1） 作用 —— 对燃油供应适量的空气, 形成有利的空气动力场, 达
到着火燃烧 。
2） 应满足的要求：
需将空气分成一次风和二次风
一次风旋转, 形成回流区, 保证着火
前期的油气混合强烈
后期的油气扩散也要强烈, 保证炭黑和焦粒燃尽
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 126
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
主要型式,鼓泡床, 湍动床, 快速床, 循环流化床等
应用领域,石油, 化工, 冶金, 能源, 环保等
主要优点, 燃料适应性广；
低温燃烧, NOx排放低
可实现炉内脱硫；
燃烧效率高
强化燃烧和传热
一, 流态化基本原理
流态化过程：固体粒子与气体或液体接触而转变为类似流体状态
的过程
沸腾燃烧 （ 流化燃烧 ）,将流态化过程用于燃料燃烧
沸腾炉 （ 流化床炉 ）,燃烧设备
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 127
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
1,固定床
流速较低时，颗粒静止不动，流体只在颗粒之间的缝隙中通过
料层高度不变
实际流速线形增长
通风阻力随风速的平方关系增大
2,流化床
颗粒不再由布风板所支持, 而全部由流体的磨擦力所承托 。 此
时, 对于单个颗粒来讲, 可在床层中自由运动；就整个床层
而言, 具有了许多类似流体的性质 — 流态化 。 此时：
料层膨胀, 床高增加
颗粒间实际空气流速保持不变
料层阻力变化不大, 由托起的颗粒质量决定
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 128
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
空截面气流速度 w,以布风板界面积作为计算截面的气流速度
临界流化速度 wlj,颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低
速度 。
极限流化速度 wjx,颗粒床层从流态化状态转变为气力输送时的
最低速度。
二、床内颗粒的运动规律
1,颗粒的受力分析
1） 重力 2） 浮力
3） 流体阻力 4） 颗粒旋转时的 Magnus升力
5） 颗粒间的碰撞力 6） 湍流脉动力
2,宽筛分颗粒流化时的流体动力特性
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 129
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
2,宽筛分颗粒流化时的流体动力特性
⑴ 在任一高度的静压近似于在此高度以上单位床截面内固体颗粒
的重量；
⑵ 无论床层如何倾斜, 床表面总是保持水平, 床层的形状也保持
容器的形状；
⑶ 床内固体颗粒可以像流体一样从底部或侧面的孔口中排出；
⑷ 密度高于床层表观密度的物体在床内会下沉, 密度小的物体会
浮在床面上；
⑸ 床内颗粒混合良好，因此，当加热床层时，整个床层的温度基
本均匀。
3,流化风速 —— 运行时的空截面气流速度，一般为 3.5~4.5wlj
三、流化床的燃烧与传热
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 130
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
1,流化床的燃烧
1) 保持很厚的灼热料层, 相当于一个很大的蓄热池, 新煤 (约
5%)加入后很快与灼热的炉料混合, 迅速达到着火温度 —— 具有极
好的着火条件
2) 颗粒与气流相对速度较大, 扰动强烈, 混合较完善, 燃烧温
度低 —— 燃烧好
3) 上部始终有过剩氧存在, 无明显还原区
4) 料层高度对上层烟气成分无明显影响
5) NOx生成减少, 可以加入石灰石脱硫
2,流化床的传热
1) 具有良好的扰动和混合, 床温很均匀, 传热系数高；
2) 埋管表面不积灰, 吸热比一般辐射受热面强 4～ 5倍, 达
230~350kW/cm2.℃ ；
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 131
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
3) 热负荷均匀，对水循环等有利。
四, 流化床的型式与结构
1,链带式流化床
2,鼓泡式流化床
1) 给煤 2) 布风板 3) 风室 4) 炉膛 5) 埋管
3,循环流化床
4,流化床燃烧设备的常用类型
常压鼓泡流化床锅炉：流化速度 1~2.5m/s； 截面热负荷 1.5MW/m2
常压循环流化床锅炉：流化速度 3.5~5m/s； 截面热负荷 5MW/m2
增压鼓泡流化床锅炉：流化速度 0.9~1m/s； 截面热负荷
10~17MW/m2
压循环流化床锅炉：流化速度 3.5~5m/s； 截面热负荷 20~50MW/m2
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 132
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
五、循环流化床的原理和特点
1,组成
炉膛, 加料 （ 含石灰石加料 ）, 排渣, 高温除尘, 返料, 布风板
等
2,循环流化床的原理
不同气流速度下固体颗粒床层的流动状态是不同的：随着气流速
度的增加, 固体颗粒分别呈现固定床, 鼓泡流化床, 湍流流化床
,快速流化床和气力输送状态 。 循环流化床的上升段通常运行在
快速流化床状态下 。 快速流态化流体动力特性的形成对循环流化
床是至关重要的, 此时, 固体颗粒被速度大于单颗物料的终端速
度的气流所流化, 以颗粒团形式上下运动, 产生高度的返混 。 颗
粒团向各个方向运动, 而且不断形成和解体 。 在这种流体状态下
,气流还可携带一定数量的大颗粒, 尽管其终端速度远大于截面
平均气流速度 。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 133
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
3,循环流化床的特点
⑴ 不再有鼓泡流化床那样清晰的界面, 固体颗粒充满整个上升段空
间；
⑵ 有强烈的物料返混, 颗粒团不断形成和解体, ；并且向各个方向
运动
⑶ 颗粒与气体之间相对速度大, 而且与床层空隙率和颗粒循环流量
有关；
⑷ 运行流化速度为鼓泡流化床的 2~3倍；
⑸ 床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化；
⑹ 颗粒横向混合良好；
⑺ 强烈的颗粒返混, 颗粒的外部循环和良好的横向混合, 使整个上
升段内温度分部均匀；
⑻ 改变上升段内的存料量, 固体物料在床内的停留时间可在几分
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 134
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
钟到数小时范围调节；
⑼ 流化气体的整体性状呈塞状流；
⑽ 流化气体 (二次风 )根据需要可在反应器的不同高度加入。
五, 循环流化床锅炉的特点
1,循环流化床锅炉的主要工作条件
项 目 数 值 项 目 数 值
温 度 (℃ ) 850~950 床层压降（ kPa） 11~12
流化速度（ m/s） 4~6 炉内颗粒浓度
(kg/m3 )
炉膛上部,150~600
床料粒度 (μ m) 100~700 炉膛下部,10~40
床料密度 (kg/m3) 1800~2600 Ca/S摩尔比 1.5~4
燃料粒度 (mm) <12 壁面传热系数
W/(m2.K)
210~250
脱硫剂粒度 (mm) 1左右
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 135
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
2,循环流化床锅炉的特点
循环流化床锅炉可分为两个部分组成：第一部分由炉膛 (快速流化
床 )、气固物料分离设备、固体物料再循环设备和外置热交换器 (有些
循环流化床锅炉没有该设备 )等组成，上述部件形成了一个固体物料
循环回路。第二部分为对流烟道、布置有过热器、再热器、省煤器
和空气予热器等，与常规火炬燃烧相近。循环流化床锅炉的特点如
下：
1) 低温的动力控制燃烧；
炉内温度水平因受脱硫最佳温度的限制，一般 850℃ 左右，低于一
般煤的灰熔点，免去了灰熔化带来的种种烦恼。可以组织炉内廉价
而高效的脱硫工艺，使氮氧化物生成量低。从燃烧反应动力学角度
看，循环流化床锅炉内的燃烧反应控制在动力燃烧区及扩散燃烧区
（过度燃烧区）内，其燃烧速率主要取决于化学反应速率 — 温度水
平。循环流化床锅炉内燃料燃尽度很高，性能良好的循环流化床锅
炉燃烧效率可达 98~99%以上。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 136
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
2) 高速度, 高浓度, 高通量的固体物料流态化循环过程；
循环流化床锅炉内固体物料 (燃料、残炭、脱硫剂和惰性床料
等 )参与了外循环和内循环两种循环运动，整个燃烧过程以及脱硫
过程都是在这两种循环运动的动态过程中逐步完成的。
3) 高强度的热量, 质量和动量传递过程 。
在循环流化床锅炉中，大量固体物料在强烈的湍流下通过炉膛
，通过人为操作可改变物料的循环量，并可改变炉内物料的分布
规律，以炉膛适应不同的燃烧工况。由于炉内热量、质量和动量
传递过程是十分强烈，使得整个高度的温度分布均匀。
4) 循环流化床锅炉的优点
1）燃料适应性广
2）燃烧效率高：燃烧效率通常在 97.5%～ 99.5%范围内。
3）高效脱硫：循环流化床锅炉的脱硫比鼓泡流化床锅炉更加有
效。
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 137
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
4） 氮氧化物低：循环流化床锅炉的 NOx排放范围为
50~150ppm或 40~120mg/MJ。
5） 其 它污染物排放低：循环流化床锅炉其它污染物如 CO
,HCl,HF等的排放也很低 。
6 ） 燃烧强度, 炉 膛 截 面 积 小, 截 面 热 负 荷 为
3.5~4.5MW/m2,接近或高于煤粉炉 。
7） 给 煤点少
8） 燃 料预处理系统简单：循环流化床锅炉的给煤粒度一
般小于 12
9） 易 于实现灰渣综合利用
10） 负荷调节范围大, 负荷调节快 负荷调节比可达 (3～ 4)
,1
11） 床内不布置埋管受热面
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 138
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
12） 投资和运行费用适中：投资和运行费用略高于常规煤粉
炉，比配置脱硫装置的煤粉炉低 15~20%。
3,尚待进一步研究的问题
物料的分离
床内固体浓度的确定
受热面布置和温度控制
返料装置
磨损问题
尾部尾部受热面布置
六、洁净煤技术（ clean coal technology） 简介
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 139
§ 4.6 流化床及循环流化床燃烧技
术
烟气脱硫、除尘
劣质煤的有效利用
蓄热式节能燃烧器
煤气化
循环流化床反应器
燃煤飞灰的有效利用
六、洁净煤技术（ clean coal technology） 简介
第四章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 140
第五章 锅炉本体布置及热力计算
§ 5.1 锅炉蒸汽参数对锅炉各受热面布置的影响
§ 5.2 炉膛辐射蒸发受热面的结构布置
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
§ 5.4 对流受热面的结构及其布置
返 回
§ 5.5 对流受热面的传热计算
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 141
§ 5.1 锅炉蒸汽参数对锅炉各受
热面布置的影响
第五章
锅炉本体包括：炉膛, 对流烟道, 各种受热面 。
根据热力计算目的不同分为：
设计计算：根据指定的燃料, 蒸发量和蒸汽参数等, 用于设计锅炉
校核计算：因燃料, 蒸发量和蒸汽参数等改变, 用于对原有锅炉的改
造 。 热力计算的理论基础 —— 传热学理论 （ 传导, 对流, 辐射 ）
水冷壁 —— 以辐射传热为主,省煤器, 空气预热器 —— 以对流传热为
主
一, 锅炉热力特性
1,锅炉沿烟气流程各受热面之间的热量分配原则：
(1) 根据工程热力学中的 T— S图可知：给水在锅炉中总吸热
量可分为三部分热量, 即：预热热 Qyr,汽化热 Qqh和过热热 Qgr；
(2)锅炉给水温度及蒸汽参数的不同, 其三部分热量的分配比例
也各不相同 。
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 142
§ 5.1 锅炉蒸汽参数对锅炉各受
热面布置的影响
2,锅炉各受热面结构布置及位置的设计原则：
1） 给水在锅炉中总吸热量的分配比例, 随给水温度, 蒸汽参数的
变化而变化, 三部分热量的分配比例的变化, 对锅炉各受热面结
构的设计将产生很大的影响：
① 低参数小容量锅炉因炉膛体积小, 在确保燃料的燃烧温度条
件下,, 则炉内水冷壁 (辐射蒸发受热面 )的吸热量
满足不了蒸发量所需的汽化热 Qqh要求 。 必须在对流烟道中布置一
定量的锅炉管束 (对流蒸发受热面 ),才能满足蒸发量所需的汽化热
= 。
② 中参数小容量锅炉因炉膛体积适中, 炉内水冷壁的吸热量满
足了蒸发量所需的汽化热 Qqh要求, 即,。 又确保燃料的
燃烧温度；由于有一定量的预热热 Qyr和过热热 Qgr要求, 则在对流
烟道中布置适量的省煤器, 过热器以满足 Qyr和 Qgr。
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 143
§ 5.1 锅炉蒸汽参数对锅炉各受
热面布置的影响
③ 高参数大容量锅炉因炉膛体积大，其,而
若要对流传热量 Qdl满足 Qyr和 Qgr时，则在对流烟道中省煤器，过
热器布置面积相当大，一般在锅炉设计和结构布置上很困难，而
且金属消耗量增大；为此，在炉膛出口处或炉膛顶部布置半辐射
式过热器或辐射式过热器，吸收部分辐射热以满足过热热 Qgr的需
求,；同时，增大省煤器受热面积,并与空气
预热器交叉布置以满足予热热 Qyr的需求。
④ 超高参数大容量锅炉, 在高参数大容量锅炉的基础上, 一般在
尾部对流烟道中布置一定数量的再热器, 以满足再热热 Qgr。
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2） 锅炉燃料特性的影响
① 高 Vdaf的燃料, 炉膛体积较大, 炉膛高度较低；低 Vdaf而含碳量
Car较高的燃料, 炉膛体积较小, 炉膛高度较高, 热空气温度较高,
空气预热器受热面面积布置的较大；
② 高水分 Mzs的燃料, 基本上同低 Vdaf的燃料；
③ 高灰分 Azs的燃料, 基本上同低 Vdaf的燃料 。
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 144
§ 5.2 炉膛辐射蒸发受热面的结
构布置
一、水冷壁的结构布置及种类：
1,水冷壁的作用
保护炉墙
强化换热,
降低锅炉金属耗量与造价，应合理布置，不要适得其反，造成炉
膛温度过低
2,光管水冷壁：
① 低压锅炉,；
② 中压锅炉,； ； 。
③ 高压锅炉,；
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3,鳍片管水冷壁 (膜式水冷壁 ),；其有效辐射角
系数,。1?x
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 145
§ 5.2 炉膛辐射蒸发受热面的结
构布置
二, 炉膛几何特性尺寸的确定
基本步骤：
(1) 根据锅炉容量, 蒸汽参数, 燃料特性及燃烧方式, 确定 B和
(2) 选定 qR,qv或 qf,qv,再确定,R,Vl或 F,Vl及 Hl；
(3)最后确定：炉膛宽度和炉膛深度, 制定炉膛几何特性尺寸 。
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1,炉膛容积 Vl—— 炉子火床表面至出口烟窗间的容积
底部 —— 火床表面
炉膛出口截面 —— 出口烟窗第一排水管中心线所在表面
四周及顶部
2,炉膛周界面积 Fl—— 包围炉膛容积的所有周界封闭面积的总和
火床面积 R ; 全部水冷壁面积 Fi=bili
炉墙面积：前后墙, 侧墙, 炉顶 ; 出口烟窗面积 RFF bzl ??
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 146
§ 5.2 炉膛辐射蒸发受热面的结
构布置
三, 辐射蒸发受热面的结构布置
1,有效辐射受热面的面积,iif xFH ???
2,炉内辐射换热计算中的系数：
1） 有效辐射角系数：
火焰投射到受热面上的热量 Q/投射到炉壁上的热量 Qt；
2） 沾污系数 — 管壁灰污反方向辐射因子, 。
受热面吸热量 Qf /火焰投射到受热面上的热量 Q；
3） 热有效系数,受热面吸热量 Qf/投射到炉壁上的热量
Qt= 。
① 平均热有效系数,；
② 对未设置水冷壁的区域,。
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 147
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
一, 炉内辐射换热计算方程
1,传热学斯蒂芬 — 波尔茨曼定律：
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2,烟气侧热平衡方程：
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1） 炉膛有效吸热量：
(kJ/kg)
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2） 空气带入炉内的热量：
① 热空气带入炉内的热量,(kJ/kg)
② 冷空气带入炉内的热量,(kJ/kg)
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 148
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
3）理论燃烧温度,假定燃料燃烧时放出的热量未向外界传
热而使烟气所能达到的最高温度，它与有效放热量 Ql相关。
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因为, (kJ/kg)
则,(℃ ); 即,(K)。
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4） 烟气平均热容量：
因为,
则：
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二, 炉膛黑度
1,物理意义：
炉膛黑度,火焰投射黑度，表示火焰与炉壁之间的辐射换热关
系
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 149
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
⑴ 高温火焰辐射到水冷壁上的热量, 由于水冷壁不是绝对黑体,
沾污的水冷壁自身具有一定的辐射能力, 所以火焰辐射到水冷壁
上的热量并没有全部被吸收, 因此火焰黑度 不能直接应用到炉
内辐射传热计算 。
⑵ 将炉内火焰与水冷壁之间的辐射换热关系, 看成灰体包壳空腔
与凸形灰体组成的封闭系统的辐射换热关系：
由传热学知道,；
引出,。
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 150
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
代入斯蒂芬 — 波尔茨曼定律得：
因为：
将上两式联解得,；
① 水冷壁 (辐射蒸发受热面 )吸热量：
② 水冷壁管壁之间相互辐射换热量：
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 151
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
则：
又因为,；
则,； 即,；
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三, 室燃炉炉膛黑度
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层燃炉炉膛黑度：
⑴ 由于火床上的火焰和炉膛的火焰同时与炉壁有辐射换热关系；
⑵ 火床对炉壁的辐射角系数,； RF RFR
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第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 152
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
火床辐射换热量：；
式中 相当于室燃炉炉膛黑度中的, (室燃 炉
的 R=0)；
则：层燃炉炉膛黑度,。
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四, 火焰黑度 ahy— 表示火焰的辐射能力：
1,影响火焰辐射能力的主要因素：
⑴ 介质浓度,
① 固体燃料：三原子气体, 灰粒子, 焦炭粒子；
② 液体, 气体燃料：三原子气体, 碳黑粒子 。
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 153
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
⑵ 燃料的种类, 燃烧方法及燃烧工况等 。
由传热学知道, 火焰被认为是灰体, 则； spkhy e ????? 1?
式中,k—— 火焰辐射减弱系数, 即火焰中各介质成分的辐射减弱
系数代数和；
p—— 炉膛压力, (微负压锅炉,)
s—— 有效辐射层厚度, (m) 。
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aMpm
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2,固体燃料燃烧时的火焰黑度：
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1） 三原子气体辐射减弱系数：
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37.011.02.10 6.178.02.10
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2 lOH
q
T
sp
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aMpm ?/1
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 154
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
三原子气体总容积份额：
三原子气体分压力,（ Mpa）
y
OH
y
RO
OHROq V
V
V
Vrrr
22
22
????
qrpp ????
2） 灰粒子辐射减弱系数：
烟气密度：
烟气中灰粒子平均直径：
层燃炉,；煤粉炉 (筒式球磨机 ),。
灰粒子无因次浓度：
每公斤燃料燃烧生成的烟气重量：
22"
4 3 8 5 0
fhl
y
fh dTk ?
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3.1?y? ? ?3/mkg
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md fh ?20? md fh ?13?
y
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yVkgfhkg /
okary VAG ?3 0 6.11 0 01 ??? ? ? kgVkg y /
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 155
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
3） 焦炭粒子辐射减弱系数：
,— 煤种, 燃烧方式分别对焦炭粒子浓度的影响系数；
液体, 气体燃料燃烧时的火焰黑度：
式中,m— 与锅炉容积热负荷有关的系数
— 发光火焰的黑度：
10?jk
1? 2?
hy?
? ? qfghy mm ??? ??? 1
fg? ? ? spkrkfg thqqe ????? 1?
炉膛高度上的辐射传热热负荷的计算：
式中,— 在某一高度上的辐射传热热负荷, 。
— 高度上辐射传热热负荷分配不均匀系数 。
— 炉膛中辐射受热面的总和, 。
? ?
f
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IQBq
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fq
gd?
fH? 2m
2/mkw
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 156
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
五, 炉膛出口烟温,
1,的计算：
[℃ ]
式中,M — 炉膛火焰中心位置系数 。
2,的选择范围,
1） 燃用固体燃料时：
① 要求 ℃ ；由此, 其高限一般取 ℃ 。
② 为了保证燃料的燃烧温度, 其低限一般取 ℃ 。
2） 燃用液, 气体燃料时：因, 其高限一般可取
℃
3） 为炉膛出口处凝渣管或屏式过热器之前的烟温, 若凝渣管
时, 为凝渣管之后的烟温 。
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"l?
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273
1
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1 4 0 0~1 2 0 0" ?l?
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"l?
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 157
§ 5.3 炉膛辐射受热面的热力计算
4）《锅炉机组热力计算标准方法》规定,的计算误差范围为
℃ 。100" ???
l?
"l?
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 158
§ 5.4 对流受热面的结构及其布置
对流受热面包括：锅炉管束, 过热器, 省煤器和空气预热器, 受
烟气直接冲刷并通过对流换热 。
一, 锅炉管束的结构及布置
1,烟管
2,锅炉管束
二, 过热器的结构及布置
1,过热器的布置方式
2,对流式过热器的结构
3,对流式过热器的布置型式
顺流式 逆流式 混流式
4,气温调节及减温器的布置
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 159
§ 5.4 对流受热面的结构及其布置
4,气温调节及减温器的布置
作用：保证过热器的安全工作, 避免过热器汽温高出允许值 。
过热汽温升高的原因：
蒸汽负荷增加, 燃料量增加
过量空气系数增加, 烟气流速增加
给水温度变化
路那运行状况变化
燃料变化
面式减温器：是利用给水作为冷却介质来降低气温的换热器, 通
过介质流量变化达到调节汽温的目的 。 布置方式有三种：
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 160
§ 5.4 对流受热面的结构及其布置
过热器的入口端：对过热器及后管道没有保护作用, 汽温调节
不灵敏；
过热器的出口端：气温调节灵敏, 过热器保护作用差
两级过热器之间：既有一定的灵敏度, 又能保护过热器 。
三, 尾部受热面的结构及布置
1,省煤器的结构及布置
分类：
2,空气预热器的结构及布置
3,尾部受热面的低温腐蚀
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 161
§ 5.5 对流受热面的传热计算
一, 对流受热面传热计算的基本公式
1,热平衡方程式：
1) 烟气侧,(kJ/kg)
2) 工质侧,(kJ/kg)
空气预热器工质侧：
(kJ/kg)
? ?olkrp IIIQ ????? ?? "'
? ? ''"'
f
j
rp QB
iiDQ ???
? ? ? ?'""'" 2 okokkykokokkky IIIIQ ????????? ????? ???
2,传热方程式：
(kJ/kg)
j
cr B
tHKQ ????
二, 对流传热系数 K的计算
影响因素：烟气, 积灰, 管壁, 结垢和工质, 包括对流, 辐射和传
导三种基本传热方式 。
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 162
§ 5.5 对流受热面的传热计算
211
11
1
11
1
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?
???
?
?
?
?
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h
h
hsgsg
sg
b
b
h
h
h
K
? ?Cmkw o?2/
式中,与 难以测定，在计算中一般以,, 来
考虑灰污对管壁传热的影响。
h1
1
? h
h?? ? '? ?
1,灰污系数 —— 表示灰污引起的传热热阻的增加 。
⑴
则：
?
112121
11111111
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?????
?
?? ??????
?
???
? ???????
h
h
hh
h
hokk
21
11
1
?
?
?
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?K ? ?
Cmkw o?2/
⑵ 只对燃用固体燃料的错列管束考虑灰污对管壁传热的影响 。
① 对流管束, 省煤器：因为, 所以,；? ?Cmkw o?? 22 /23~9? 01
2
??
?
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 163
§ 5.5 对流受热面的传热计算
② 过热器：因为 很小，所以 很大；
1
2
1
21
1111
1
???
?
??? ???
?
???
? ??
?
??
?K
2?
2
1
?
⑶ 错列管束横向冲刷时,与,,灰粒子分散度有关；
由图表分别查出,, 和 按下式计算：
??? ??? osfd CC WCm o /2 ?
? y? ds /1
o? dC sfC ??
2,有效系数 —— 表示受热面有灰污与无灰污时的传热系数之比
⑴ 在缺 计算数据时；
① 燃用固体燃料的顺列管束；
② 燃用重油和气体燃料室, 所有受热面 (顺列管束, 错列管束 )；
③ 小型锅炉的锅炉管束 。
?
'?
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 164
§ 5.5 对流受热面的传热计算
⑵ 因为,； 则：
① 锅炉管束, 省煤器：因为 很大, 所以 。 则
② 值可由查取 。
3,利用系数 —— 表示受热面实际传热系数与无灰污并冲刷完全
时的传热系数 比值
⑴ 空气预热器对流传热计算中, 常用 考虑有灰污和冲刷不完
全对管壁传热的影响 。
⑵ 因为,；则：
⑶ 的计算：
oK
K?'?
2
1
1
21
1
'
11
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o?2/
2? 0
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'oK
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'
oK
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21
21'
??
????
??? oKK ? ?CmW o?2/
1?
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 165
§ 5.5 对流受热面的传热计算
除空气予热器外，其它对流受热面考虑烟气冲刷不均匀或气
流冲刷有局部短路时； ? ?
fd ???? ??1 WCm
o /2 ?
4．当受热面吸收来自炉膛辐射热量 和烟气对流热量 时：
⑴ 对流蒸发受热面：因为,
则,；或 ；
⑵ 对于布置在炉膛出口烟窗后的对流受热面，接收来自炉膛辐射
热量
式中,— 炉膛出口烟窗部位的热流密度分布不均匀系数：
① 炉膛出口烟窗布置在整片炉墙上部时, ；
② 炉膛出口烟窗布置在炉墙一侧, 并沿整片炉墙高度上时,
'fQ dQ
01
2
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'
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CmW o?2/
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6.0?ch?
6.0?ch?
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 166
§ 5.5 对流受热面的传热计算
— 炉膛高度上的辐射传热热负荷, ；
— 管束有效辐射角系数
fq
gs?
2/ mkw
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 167
§ 5.5 对流受热面的传热计算
第五章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 168
第六章 锅炉设备的空气动力计算
§ 6.1 通风的作用和方
式§ 6.2 通风阻力计算的原理及基本方法
§ 6.3 烟道阻力计算
§ 6.4 风道阻力计算
返 回
§ 6.5 烟囱的计算
§ 6.6 风机的选择
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 169
§ 6.1 通风的作用和方式
第六章
一,锅炉通风作用
1,锅炉通风过程
在锅炉燃烧过程中，必须连续的将燃烧所需的空气送入炉内，
同时将炉内的燃烧产物不断引出炉外过程
2,锅炉空气动力计算的任务
计算锅炉通风过程的流动阻力，选择合适的通风装置，确保燃
烧及时换热过程安全正常的进行
一,通风方式
1,自然通风
利用烟囱中热烟气与外界冷空气的密度差所形成的自生凤引力来
克服锅炉风、烟道的流动阻力。如立式水管锅炉
2,机械通风
1）负压通风 ---利用风机的抽力来克服锅炉烟风道的流动阻力
2)利用风机的压头来克服锅炉烟风道的流动阻力
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 170
§ 6.1 通风的作用和方式
缺点：炉膛和全部烟道在正压下工作，炉墙和门孔需密封
优点,提高了炉膛燃烧热强度，同等锅炉体积较小
3）平衡通风 ---利用风机分别克服锅炉风、烟道的流动阻力,确保
炉及及烟道处于微负压运行工况，炉膛出口真空度为 20~30Pa。
送风机：从风道吸入口到进入炉膛的全部风道阻力, 空预器,
燃烧设备
引风机：从炉膛出口到烟囱出口的全部烟道阻力, 管束, 省
煤器, 空预器, 除尘器, 烟囱等
优点,① 炉膛和全部烟道在负压下运行, 锅炉房的安全和卫生
条件好
② 与负压通风相比漏风量较小, 保持较高的经济性
第六章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 171
§ 6.2 通风阻力计算的原理及基本
方法
第六章
由
沿程摩擦阻力
组成
横向冲刷阻力
局部阻力
一、计算原理
由流体力学中的伯努利方程知，烟气或空气在烟、风道任意两截
面间有：
slhgZ
wPgZwP ???????
2
22
21
21
1 22 ?
???
0)(2 )( 12212212 ??????? slhZZgwwPP ??
经过适当变换, 可得任意两截面间的总压降为：
zssdsl
ksl
hhh
ZZgwwhH
?????
???????? )()(2 )( 12
2
1
2
2 ???
1,流动水力阻力,
沿程摩擦阻力
横向冲刷阻力
局部阻力
slh?
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 172
第六章
2,速度损失, —— 是由于介质速度变化而引起的阻力损失sdh?
通道截面变化 —— 局部阻力
介质温度变化 ——
2
)( 2122 wwh
sd
??? ?
jbh?
3,自生通风力, —— 介质在竖直通道内流动时, 由于密度差
所产生的抽力
zsh?
)()( 12 ZZgh kzs ???? ??
气流向上时为正, 可以用来克服流动阻力, 有助于气流流动
气流向下时为负，要消耗外界压头，阻碍气流流动。
二, 阻力计算
1,沿程阻力计算
1） 气流在等截面通道内流动, 包括纵向冲刷管束的阻力 (除空
气预热器烟气侧外 ),一般为等温流动状态
§ 6.2 通风阻力计算的原理及基本
方法
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 173
第六章
2
2w
d
lh
dl
mc
????
1） 气流在等截面通道内流动, 包括纵向冲刷管束的阻力 (除空
气预热器烟气侧外 ),一般为等温流动状态
2） 气流在等截面通道内流动, 同时进行热交换的非等温状态
2
2
)
1
2(
2 ?
??
T
T
w
d
lh
bdl
mc
??
其中,—— 沿程阻力系数
① 一般烟风道：
② 空预器烟气侧：
K —— 通道的绝对粗糙度 (mm)
—— 动压头 （ 查图 ）
?
2
2w?
25.0)
Re
68(11.0 ??
dld
K?
14.017.0 Re)(335.0 ??
dld
K?
Pa
Pa
§ 6.2 通风阻力计算的原理及基本
方法
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 174
第六章
3）空气预热器烟气侧
Pa
式中,—— 为每米长度的空预器管子的沿程摩擦阻力
lchh imcmc ?????
imch?
2,横向冲刷管束阻力
Pa
1） 横向冲刷光滑管顺列管束
式中,—— 每一排管子的阻力系数, 与管束布置特性和 Re
有关
—— 烟气流方向管子排数
2） 横向冲刷光滑管错列管束 （ 图 8-9）
2
2wh
hx
????
iZ ?? 2?
i?
2Z
iZ ?? )1( 2 ??
§ 6.2 通风阻力计算的原理及基本
方法
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 175
第六章
3） 斜向冲刷光滑管 （ 图 8-10）
阻力系数同样按横向冲刷的公式和线图计算, 流速应根据斜向管
子截面计算, 当 时, 无论顺列或错列, 都先按纯横向冲
刷的计算, 对其结果再乘以系数 1.1。
4） 方型鳍片铸铁省煤器
?75??
25.0 Z??
3,局部阻力
动压头由图查取 （ 根据流速和气流温度 ）
阻力系数由图表查取, 具体由以下三种情况：
1） 通道截面变化引起的局部阻力
2） 转弯的阻力
3）三通的阻力
2
2wh
jb
????
BCk zy?? ??
§ 6.2 通风阻力计算的原理及基本
方法
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 176
第六章
式中,—— 转弯的原始阻力；
—— 考虑管壁粗糙度影响的系数
B—— 与弯头角度有关的系数
C—— 考虑弯头截面形状的系数
BCk zy?? ??
zy?
?k
§ 6.2 通风阻力计算的原理及基本
方法
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 177
§ 6.3 烟道阻力计算
第六章
一、计算原则
1,烟道阻力计算根据锅炉热力计算的结果 （ 额定负荷 D,烟
气
流速 wy,烟气温度 ） 及有关烟道有效截面几何尺寸进行
的
n 2,wy,在计算中一律以平均值进行计算
3,锅炉平衡通风时, 烟道为微负压, 计算时仍以大气压为
0.1MPa为计算压力
4,凡是线算图计算的烟道阻力, 都应进行烟气密度, 烟气压
力, 气流中灰分浓度的修正
5,锅炉对流烟道中各受热面积灰修正, 根据表进行
6,计算顺序按锅炉出口真空度, 氧烟道流程对各受热面烟道
分别计算气阻力系数, 最后求得烟道全压降
y?
y?
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 178
§ 6.3 烟道阻力计算
第六章
二, 烟道系统阻力计算
1,锅炉管束
1） 凝渣管
当, 且 时, 其阻力忽略不计
当, 且 时, 按横向冲刷计算器阻力
52 ?Z
52 ?Z
smw /10?
smw /10?
2） 锅炉管束
① 其阻力为横向冲刷, 纵向冲刷及局部阻力之和
② 横向冲刷管排只按一半管排数计算, 纵向冲刷取假想中
心间距离
③ 隔板的考虑方法
④ 部分顺列, 部分错列的管排, 应分别计算相加
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 179
§ 6.3 烟道阻力计算
第六章
2,过热器
是由小直径的管子组成的蛇形管束 。 主要包括横向冲刷, 纵向冲
刷和烟气 90o转弯的阻力 。
3,省煤器
（ 前面已有介绍 ）
4,管式空预器
可看作为纵向冲刷管子, 包括管内摩阻力和进出口局部阻力：
Pa
为局部阻力系数, 由图确定
2)(
2whh
mc
??? ????????
?? ???,
5,烟道
烟道阻力是指空气预热器, 除尘器, 引风机, 烟囱之间连接烟道
的阻力
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 180
§ 6.3 烟道阻力计算
第六章
烟道阻力是指空气预热器, 除尘器, 引风机, 烟囱之间连接烟道的阻
力
① 尾部受热面 到 除尘器：按锅炉热力计算的排烟温度和排烟量计
算
② 除尘器 到 引风机及以后：按引风机处的烟气温度和烟气量计算
1） 引风机处烟气量：
m3/h
2） 引风机处烟气温度：
℃
3） 确定烟道几何尺寸时, 烟气流速按表 8-4选取, 水平烟道烟气流速
不小于 7~8m/s,烟道的高宽比取 1.2:1。
4） 烟道摩阻和局部阻力损失计算见 p205~206。
2 7 3
2 7 3)( 0 ???? yf
kpyjyf VVBV
??
??
???
??
???
py
lkpy
yf
t
6,除尘器 —— 由产品说明书提供
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 181
§ 6.3 烟道阻力计算
第六章
7,烟囱
1） 沿程摩擦阻力
式中,i—— 烟囱的锥度, 通常为 0.02~0.03
w2—— 为出口处烟气流速
2） 出口阻力
28
2
2w
ih mc
????
2
2
2wh
jb
????
三, 自生通风力的计算
)()( 12 ZZgh kzs ???? ?? Pa
如果周围空气温度为 20℃, kg/m3,则烟道的自生通风
力为：
Pa
式中 H—— 所计算烟道初, 终截面间的高度差, 当烟气向
上流动时取正 。 烟气向下流动时取负
)2 7 32 7 32.1( 0
y
yyzs Hgh ?? ????
2.1?k?
yzsyzs hH ???
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 182
§ 6.3 烟道阻力计算
第六章
四, 烟道总压降
1,炉膛出口真空度
Pa
自然通风时为 40~80Pa； 机械通风时为 20~40Pa。
2,烟气流动水力总阻力
Pa
gHh ???? 95.0)40~20("1
yzsysly HHhH ????? "1
y
yy
sl bhhH
1 0 1 3 2 5
293.1])1([
0
21 ?????????
??
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 183
§ 6.3 烟道阻力计算
第六章
式中：
—— 炉膛出口到除尘器的烟道总阻力,Pa
—— 除尘器以后的烟道总阻力,Pa
—— 飞灰质量浓度,, kg/kg （ 灰分浓度修正 ）
—— 烟气密度, （ 密度修正 ）
—— 烟气压力,, Pa,（ 烟气压力修正 ）
当不大于 3000Pa时,
当海拔高度不高于 200米时, by=101325Pa
y
yy
sl bhhH
1 0 1 3 2 5
293.1])1([
0
21 ?????????
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?
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yb
bby ?
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y
kpjy
y V
VA 00 306.101.01 ?? ???
0100
yy
fh
y
V
aA
?? ?
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 184
§ 6.4 风道阻力计算
第六章
一, 风道全压降：
二, 风道流动总阻力：
'lkzskslk hHHH ????? ? ?aP
k
ksl
bhH
101325???? ? ?aP
当 时, ；
当 时,, （ 海拔高度 时 ） 。
aPh 3 0 0 0??
aPh 3000?? bbk ? 2 hbbk ????
mH 200? ? ?aP
1,冷风道阻力：
① 冷风 流量：
② 当 时, ； 当 时, 不计 。
③ 计算同烟道阻力计算 。
? ? 273273" lkkyzfllokjlk tVBV ???????? ????
jbyc hhh ?????
smlk /10?? lhh iycyc ???? smlk /10?? ych?
jbh?
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 185
§ 6.4 风道阻力计算
第六章
2,管式空气预热器连通箱的 计算：
3,热风道阻力：
① 热风流量：
② 层燃炉流动热风道阻力：
炉排及煤的燃烧层的阻力：
风道及风室的阻力：
③ 室燃炉二次风总阻力：
三, 风道自生通风力
四, 空气进入炉膛处的真空度
jbh?
? ? 2 7 32 7 3" rkllokjrk tVBV ???? ??? ?hm /3
8 0 0~4 0 0??h ? ?aP
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k
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Hghh ll 95.0"' ?? ? ?aP
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 186
§ 6.5 烟囱的计算
第六章
一, 自然通风烟囱高度的计算
烟囱的自生风 —— 利用烟窗内热烟气与外界空气的密度差, 使
烟囱产生的升力
自然通风时, 烟道的全部压降依靠烟囱的自生风克服, 此时烟囱
高度必须满足：
式中,—— 锅炉烟道总阻力 （ 不包括烟囱本身的自生风和烟
囱的总阻力 ）
Δ hyz—— 烟囱的总阻力 （ 包括摩擦阻力和出口阻力 ）
由上两式可得烟囱高度为：
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锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 187
§ 6.5 烟囱的计算
第六章
烟囱内烟气平均温度的确定
1,烟气在烟道中的温度降
2,烟气在烟囱中温度降
—— 烟气在烟囱中每米高度的温度降, 采用近似计算方法获
得 。
3,烟囱出口烟气温度
4,烟囱中烟气平均温度
3600
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锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 188
§ 6.5 烟囱的计算
第六章
二, 机械通风烟囱高度的确定
1,烟囱的作用
不是用来产生引力, 而是将烟气排放到高空
使排放的烟气通过高空大气扩散, 满足环保要求
2,烟囱高度的确定原则
根据锅炉房容量, 按表 8－ 6规定执行
高出周围最高建筑物 3m以上
锅炉房总容量大于 40t/h,烟囱不得低于 45m
有害物质扩散条件确定, 符合规定
三, 烟囱直径的计算
i—— 烟囱锥度, 0.02~0.03
2
2
2 78 5.027 336 00
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锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 189
§ 6.6 风机的选择
第六章
送风机, 引风机
一, 风机的选择计算
1,风机的计算流量：
式中,—— 流量储备系数, 送风机 引风机
V —— 风机的额定空气 （ 烟气 ） 流量, 。
2,风机的计算压头
式中,—— 压头储备系数, 送风机 引风机
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3,风机的折算压头：
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 190
§ 6.6 风机的选择
第六章
3,风机的折算压头：
风机制造厂设计的 介质与参数：是在标准大气压下, 以干空气为
介质 。 送风机 ℃ （ 引风机 ℃ ） 的情况中进行的 。 所以 选择风机时
应将计算压头折算成生产厂家设计的 介质参数下的 压头：
式中：送风机,引风机：
— 介质 绝对温度, ；
— 生产厂取用的干空气绝对温度, 。
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锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 191
§ 6.6 风机的选择
第六章
二, 风机所需的电动机功率：
1,风机功率
式中,— 全压降下风机效率：一般风机 高效风机
— 风机机械传动效率,。
2,电动机功率
式中,— 电动机 备用系数, 送风机 引风机
— 电动机效率, 。
j
jj
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锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 192
第七章 锅炉受压元件的强度计算
§ 7.1 锅炉受压元件计算的规
定§ 7.2 圆筒形元件应力分析及第三强度理论
§ 7.3 锅筒、集箱、管子及管道的强度计算
§ 7.4 承受内压力的凸形封头及平端盖的强度计算
返 回
§ 7.5 孔的加强计算
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 193
§ 7.1 锅炉受压元件计算的规定
第七章
1,锅炉受压元件 —— 在锅炉本体中承受内压力的汽水系统元件
2,受压元件强度 —— 锅炉在受压元件寿命期内及正
常工作条
件下, 不发生塑性, 蠕变, 脆性, 低周期疲劳极
限的破裂
及各种类型的腐蚀破坏的能力 。
3,国家强度计算标准计规定 —— 劳人锅 （ 1987） 4号文
⑴ GB922— 88,水管锅炉受压元件强度计算, ；
⑵ JB3622— 84,锅壳式锅炉 受压元件强度计算, ；
⑶, 蒸汽锅炉安装技术监察规程, ；
⑷, 中低压锅炉焊接管孔尺寸, 机械工业部 1984；
4,确保锅炉安全可靠运行的措施
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 194
§ 7.1 锅炉受压元件计算的规定
第七章
4,确保锅炉安全可靠运行的措施
1） 根据国家或有关法规, 对现有锅炉进行受压元件的检
测
及强度校核计算；
2） 根据强度计算结果及经济性, 合理的选用材质计合理
的
壁厚；
3） 根据以上条件确定锅炉安全可靠运行的工作条件
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 195
§ 7.2 圆筒形元件应力分析及
第三强度理论
第七章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 196
§ 7.3 锅筒、集箱、管子及管道
的强度计算
第七章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 197
§ 7.4 承受内压力的凸形封头及
平端盖的强度计算
第七章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 198
§ 7.5 孔的加强计算
第七章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 199
第八章 锅炉水循环及汽水分离
§ 8.1 锅炉水循环的基本概念
§ 8.2 汽水分离
返 回
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 200
§ 8.1 锅炉水循环的基本概念
第八章
一, 锅炉水力系统及循环方式
1．锅炉水力系统 —— 工质 (水 )从进入锅炉到离开锅炉的流动系统
1） 加热系统 —— 从过冷水到饱和水
2） 蒸发系统 —— 从饱和水到饱和蒸汽
3） 过热系统 —— 从饱和蒸汽到过热蒸汽
2,水循环方式
锅炉水循环 —— 水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面回路中的循
环流动
自然水循环
强制水循环根据蒸发系统工质流动的动力不同分为
1） 自然水循环
自然水循环：依靠不受热的下降管和受热的上升管间工
质的密度差作为水循环的动力
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 201
§ 8.1 锅炉水循环的基本概念
第八章
自然水循环：依靠不受热的下降管和受热的上升管间工
质的密度差作为水循环的动力
自然水循环的回路,由锅筒, 下降管, 下集箱, 上升管
,上集箱, 引出管组成的密闭回路
2） 强制水循环 —— 依靠水泵扬程使工质在受热面内流
动的蒸发系统
二、水动力方程式
下集箱 A-A面两边作用力相等
Pa
Pa
因为：
整理得：
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ssqqsgss PgHgHPP ?????? ??
ssxj PP ?
ssxjqq PPgH ?????? )( ??
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 202
§ 8.1 锅炉水循环的基本概念
第八章
1,运动压头 —— 由下降管和上升管中工质密度差引起的压头差
2,有效压头 —— 用于克服下降管阻力 的压头
)( qqyd gHS ?? ???
xjssydssqqyx PPSPgHS ?????????? )( ??
xjP?
3,影响回路水循环特性的因素
1） 锅炉工作压力
2） 上升管热负荷
3） 回路的重位高度
4） 循环回路的阻力
三, 水循环的可靠性指标
1,循环流速 w0—— 循环回路中水进入上升管时的速度
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 203
§ 8.1 锅炉水循环的基本概念
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 204
§ 8.1 锅炉水循环的基本概念
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 205
§ 8.1 锅炉水循环的基本概念
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 206
§ 8.1 锅炉水循环的基本概念
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 207
§ 8.2 汽水分离
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 208
§ 8.2 汽水分离
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 209
§ 8.2 汽水分离
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 210
§ 8.2 汽水分离
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 211
§ 8.2 汽水分离
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 212
§ 8.2 汽水分离
第八章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 213
第九章 锅炉化学水处理
§ 9.1 水中杂质及水质指标
§ 9.2 钠离子交换软化
§ 9.3 离子交换除碱
§ 9.4 给水除氧及锅炉的排污
返 回
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 214
§ 9.1 水中杂质及水质指标
第九章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 215
§ 9.2 钠离子交换软化
第九章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 216
§ 9.3 离子交换除碱
第九章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 217
§ 9.4 给水除氧及锅炉的排
污
第九章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 218
第十章 锅炉房设备及其布置
§ 10.1 运煤、除灰系统及设
备§ 10.2 供热锅炉烟气除尘和脱硫
§ 10.3 锅炉房锅炉型号及台数的选择
§ 10.4 锅炉房汽水系统（热力系统）
返 回
§ 10.5 锅炉房布置
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 219
§ 10.1 运煤、除灰系统及设备
第十章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 220
§ 10.2 供热锅炉烟气除尘和脱
硫
第十章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 221
§ 10.3 锅炉房锅炉型号及台数的
选择
第十章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 222
§ 10.4 锅炉房汽水系统（热力系
统）
第十章
锅炉及锅炉房设备,ppt,05/2003 Page 223
§ 10.5 锅炉房布置
第十章
