電廠鍋爐培訓(xùn)教材

1、海滿熱電鍋爐培訓(xùn)教案2008年1月第一章 發(fā)電廠整體認(rèn)識(shí)火力發(fā)電廠的三大主機(jī)是鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)鍋爐用燃料燃燒釋放出來的熱能將水加熱成具有一定壓力和溫度的蒸汽，然后蒸汽沿管道進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)一起高速旋轉(zhuǎn)，從而發(fā)出電能整個(gè)過程中存在三種能量轉(zhuǎn)換過程：鍋爐 : 燃料的化學(xué)能 轉(zhuǎn)換成 熱能汽輪機(jī) : 熱能 轉(zhuǎn)換成 機(jī)械能發(fā)電機(jī) : 機(jī)械能 轉(zhuǎn)換成 電能第二章 鍋爐整體認(rèn)識(shí)一、 鍋爐設(shè)備的作用及構(gòu)成1、作用：鍋爐是發(fā)電廠最重要的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備之一，它的任務(wù)就是：通過燃燒將給水進(jìn)行加熱，制造出合格品質(zhì)的過熱蒸汽，供汽輪機(jī)使用。2、構(gòu)成：鍋爐本體由“鍋”和“爐”兩部分組成“鍋”: 就是鍋爐的

2、汽水系統(tǒng)由 省煤器、汽包、下降管、水冷壁、過熱器、再熱器等組成過程：給水由給水泵打入省煤器以后，逐漸吸熱，并蒸發(fā)成為飽和蒸汽；飽和蒸汽在汽包中經(jīng)分離、清洗后，引入過熱器，逐漸過熱到規(guī)定溫度，成為合格的過熱蒸汽，然后送到汽輪機(jī)；過熱蒸汽在汽輪機(jī)高壓缸中膨脹做功后，汽溫汽壓均下降，在高壓缸出口由導(dǎo)管將蒸汽引入鍋爐再熱器中再次進(jìn)行加熱成為高溫再熱蒸汽，送往汽輪機(jī)中/低壓缸繼續(xù)膨脹做功?！盃t” ：就是鍋爐的燃燒系統(tǒng)包括：由爐膛、煙道、噴燃器、空氣預(yù)熱器等組成過程：送風(fēng)機(jī)空預(yù)器制粉系統(tǒng)噴燃器爐膛各受熱面除塵器引風(fēng)機(jī)煙囪 密封風(fēng)、三次風(fēng) 二次風(fēng)鍋爐爐膛具有較大的空間，煤粉在爐膛內(nèi)懸浮燃燒，爐膛周圍墻壁上布

3、置有密集排列的水冷壁管，管內(nèi)有水和蒸汽通過，既能吸收爐膛的輻射熱，又能保護(hù)爐墻不致被燒壞。燃燒中心具有1500或更高的溫度，但在上部爐膛出口處，煙氣溫度要低于煤灰的熔點(diǎn)，以免融化的灰渣粘結(jié)在煙道內(nèi)的受熱面上。煤粉燃燒所生成的較大灰粒將至爐膛底部的冷灰斗中，逐漸冷卻和凝固，并落入排渣裝置，由排渣機(jī)排走。大量較細(xì)的灰粒隨煙氣離開爐膛，流經(jīng)一系列的受熱面，逐漸冷卻，最后由引風(fēng)機(jī)經(jīng)煙囪排入大氣。排煙溫度一般為150左右。為了減少排煙所帶出的飛灰污染環(huán)境，離開鍋爐的煙氣先流經(jīng)除塵器使絕大部分飛灰被捕捉下來，最后只有極少量的細(xì)微灰粒排入大氣。二、 鍋爐的類型劃分可以按燃燒方式分、按蒸氣參數(shù)分、按水循環(huán)特性

4、分、按燃煤爐的排渣方式分、按燃用燃料分、按鍋爐容量分1) 鍋爐按照燃燒方式分為（1）層燃爐（2）室燃爐（3）旋風(fēng)爐（4）沸騰爐2) 鍋爐按蒸氣參數(shù)分為（1）低壓鍋爐（2）中壓鍋爐（3）高壓鍋爐（4）超高壓鍋爐（5）亞臨界壓力鍋爐（6）超臨界壓力鍋爐 蒸汽壓力MPa蒸汽溫度給水溫度額定蒸發(fā)量t/h機(jī)組容量MW中壓3.8高壓9.8100超高壓13.7140540/540240670200亞臨界壓力16.71701工程大氣壓=1kgf/cm2=9.80665*1043) 鍋爐按水循環(huán)方式不同可分為（1）自然循環(huán)鍋爐 （2）強(qiáng)制循環(huán)鍋爐（3）直流鍋爐（4）復(fù)合循環(huán)鍋爐4) 鍋爐按燃煤爐的排渣方式分為（

5、1）固態(tài)排渣爐 （2） 液態(tài)排渣爐5) 鍋爐按燃用燃料分（1）燃煤爐 （2） 燃?xì)鉅t （3）燃油爐此外還有 按照布置方式等進(jìn)行劃分的 ： T N 塔 等。三、鍋爐型號(hào)表示方法第一段用兩個(gè)漢語拼音字母代表鍋爐生產(chǎn)廠家；第二段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示蒸發(fā)量及額定壓力；第三段阿拉伯?dāng)?shù)字表示主再熱汽溫；HG-2008/186-MDG-670/140-540/540-8第三章 燃料、燃燒、熱平衡一、 燃料1能源、一次能源、二次能源能源從詞義來講就是能量的來源。工程上所講的能源是指具有各種能量的對象。如太陽能、風(fēng)水海洋能、地?zé)崮堋⒌V物能、核能、生物能等。 一次能源是指以原有形式存在于自然界中的能源，如煤、石油、天

6、然氣、水力、風(fēng)力、草木燃料、地?zé)?、核能、直接的太陽輻射等?二次能源是指由一次能源直接或間接轉(zhuǎn)換為其它種類和形式的人工能源，如電能、熱能、各種石油制品、煤氣、液化氣、沼氣、余熱、火藥、酒精等等。2燃料、燃料的基本條件 所謂燃料是指在空氣中易于燃燒，并能放出大量熱量，且在經(jīng)濟(jì)上值得利用其熱量的物質(zhì)。這里需要強(qiáng)調(diào)的是：不能簡單的把可燃物統(tǒng)稱為燃料，比如，紙張、棉布、糧食及食用油等都是可燃物，但不能把它們當(dāng)作燃料。 由于工程上、生活上對燃料的需求量極大，作為燃料的物質(zhì)應(yīng)具備下列基本條件：（1） 易于獲取；（2） 容易燃燒、發(fā)熱量高且價(jià)格低謙；（3） 貯藏、運(yùn)輸、處理比較簡便；（4） 使用過程中沒有大

7、的危險(xiǎn)性；（5） 燃燒產(chǎn)物對大氣、水質(zhì)等環(huán)境不會(huì)造成嚴(yán)重污染。3燃料的分類 燃料的分類方法很多，類別也就較多。通常以燃料的形態(tài)分類，有如下幾種：（1） 固體燃料 包括煤、油頁巖、木柴等到。電站鍋爐使用的固體燃料主要是煤。（2） 液體燃料 包括石油及其制品、酒精等到。電站鍋爐點(diǎn)火用油一般為柴油，作為主燃料時(shí)為重油或渣油。（3） 氣體燃料 包括天然氣、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、城市煤氣、沼氣、液化氣等。根據(jù)地域不同，電站鍋爐可能燃用部分焦?fàn)t氣或高爐煤氣。而其它氣體燃料是不提倡作為鍋爐燃料的，這些燃料用于其它方面可能更合理。二、煤1 煤的元素分析成分與工業(yè)分析成分 通過元素分析方法得出的煤的主要組成成分，

8、稱元素分析成分。它包括碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、灰分（A）、水分（M）。其中碳、氫、硫是可燃成分。硫燃燒后要生成SO2 ，及少量SO3 ，故它是有害成分。煤中的水分和灰分也都是有害成分。 通過元素分析成分可以了解煤的特性及實(shí)用價(jià)值，有關(guān)燃燒計(jì)算也都使用元素分析數(shù)據(jù)。但元素分析方法較為復(fù)雜。發(fā)電廠常用較為簡便的工業(yè)分析方法得到工業(yè)分析成分，用它可以基本了解煤的燃燒特性。煤的工業(yè)分析是把煤加熱到不同溫度和保持不同的時(shí)間而獲得水分、揮發(fā)分、固定碳、灰分的百分組成。2煤中水分由哪幾部分組成、煤中水分的危害 通常所說的煤中水分是指全水分Mt,由表面水分Mf 和內(nèi)在水分Minh組成

9、。內(nèi)在水分也稱固有水分Minh，它是生成煤的植物中的水分及煤生成過程中進(jìn)入的水分，不能用自然風(fēng)干的方法除去，必須通過加熱才能除掉。它的含量對于一定煤種是穩(wěn)定的。 表面水分是在開采、儲(chǔ)運(yùn)過程中進(jìn)入的，又稱外在水分，通過自然風(fēng)干即可除去。表面水分的含量，受自然條件影響較大，故其數(shù)值變化較大。不同煤種的全水分在不同條件下差別較大，少的只有百分之幾，多的可達(dá)40%50%。水分的存在不僅使煤種的可燃成分相對減少，發(fā)熱量下降，而且影響燃料的著火燃燒。燃用高水分的煤，使燃燒溫度偏低，煙氣容積增大，使鍋爐效率下降，還會(huì)加劇鍋爐尾部受熱面的低溫腐蝕和堵灰。煤中水分高，使煤的運(yùn)輸、磨制也會(huì)發(fā)生困難。3煤中灰分的危

10、害灰分是煤中的害雜質(zhì)，含量在5%40%之間。煤中灰分越高，可燃成分相對降低，發(fā)熱量減小，且影響煤的著火與燃燒，使燃燒效率下降。燃燒后灰分可在受熱面上形成結(jié)渣與積灰，影響傳熱，使鍋爐熱效率下降。隨煙氣流動(dòng)的飛灰，磨損受熱面，使鍋爐受熱面使用壽命降低。為了清除灰渣與飛灰，使除灰塵設(shè)備復(fù)雜化。隨煙氣排入大氣的飛灰，造成對環(huán)境的污染。4煤中硫分的危害硫在煤中以三種形式存在，即有機(jī)硫、硫鐵礦硫（黃鐵礦和白鐵礦硫等形態(tài)存在的硫）和硫酸鹽硫。前兩種可以燃燒，通常稱為可燃硫。最后一種硫酸鹽硫不可燃燒，只轉(zhuǎn)化為灰的一部分。硫在煤中含量變化范圍也較大，一般約為0.1%-5%。硫雖能燃燒放熱，但它卻是極為有害的成分

11、。硫燃燒后生成二氧化硫（SO2 ）及少量三氧化硫（SO 3），排入大氣能污染環(huán)境，對人體和動(dòng)植物以及地面建筑物均有害。同時(shí)，SO2 、SO3 也是導(dǎo)致辭鍋爐受熱面煙氣側(cè)高溫腐蝕、低溫腐蝕和堵灰的主要因素。5、揮發(fā)份將煤加熱到一定溫度時(shí)，煤中的部分有機(jī)物和礦物質(zhì)發(fā)生分解并逸出，逸出的氣體（主要是H2,CmHn,CO,CO2等）產(chǎn)物稱為煤的揮發(fā)份。揮發(fā)份是煤在高溫下受熱分解的產(chǎn)物，數(shù)量將隨加熱溫度的高低和加熱時(shí)間的長短而變化。通常所說的揮發(fā)份是指煤在特定條件下加熱有機(jī)物及礦物質(zhì)的氣體產(chǎn)率。即經(jīng)干燥的煤在隔絕空氣下加熱至900±10，恒溫7分鐘所析出的氣體占干燥無灰基成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，稱干

12、燥無灰基揮發(fā)份V。揮發(fā)份是煤中氫、氧、氮、硫和一部分碳的氣體產(chǎn)物，大部分是可燃?xì)怏w。揮發(fā)份含量高，煤易于著火，燃燒穩(wěn)定。因此，揮發(fā)份是表征燃燒特性的重要指標(biāo)，從而也對鍋爐工作帶來多方面的影響，如，需要根據(jù)揮發(fā)份大小考慮爐膛容積及形狀；揮發(fā)份含量影響燃燒器的型式及配風(fēng)方式的選用，影響磨煤機(jī)型式及制粉系統(tǒng)型式的選擇。同時(shí)，揮發(fā)份也是煤進(jìn)行分類的重要指標(biāo)之一。三、煤的特性1、發(fā)熱量發(fā)熱量：單位物量（1kg或1m3）的燃料完全燃燒時(shí)，所放出的熱量稱發(fā)熱量，也稱熱值。以符號(hào)Q表示，單位是kJ/kg或kJ/m3高位發(fā)熱量：燃料燃燒時(shí)，水分要蒸發(fā)為蒸汽，氫燃燒后也要生成水蒸汽。在確定發(fā)熱量時(shí)，如果把煙氣中水

13、蒸汽的汽化潛熱計(jì)算在內(nèi)，稱為高位發(fā)熱量。低位發(fā)熱量: 如果汽化潛熱不計(jì)算在內(nèi)，則稱為低位發(fā)熱量。煙氣離開鍋爐時(shí)，蒸汽仍以氣態(tài)排出，汽化潛熱沒被利用。故我國在鍋爐計(jì)算中多以低位發(fā)熱量為基礎(chǔ)，歐美等國也有用高位發(fā)熱量作為鍋爐計(jì)算基礎(chǔ)的。高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量的區(qū)別，就在于是否計(jì)入煙氣中水蒸汽的汽化潛熱.2、標(biāo)準(zhǔn)煤規(guī)定收到基的低位發(fā)熱量Q =29310 kJ/kg（即7000kcal/kg）的燃料為標(biāo)準(zhǔn)煤。標(biāo)準(zhǔn)煤實(shí)際是不存在的。只是人為的規(guī)定，提出標(biāo)準(zhǔn)煤的主要目的是把不同的燃料劃規(guī)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，便于分析比較熱力設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。不同種類的煤具有不同的發(fā)熱量，有時(shí)差別甚大。比如發(fā)熱量最低的煤只有8000kJ

14、/kg，發(fā)熱量最高的煤可達(dá)30000 kJ/kg。相同容量、相同參數(shù)的鍋爐，在相同工況下運(yùn)行，燃用不同發(fā)熱量的煤，燃煤量也就不同，但我們不能僅僅根據(jù)燃煤量多少來分析判斷鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。如果把不同的燃煤量，都折算為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)煤，那就很容易判斷哪一臺(tái)鍋爐的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量低，哪臺(tái)鍋爐的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性就好。發(fā)電廠的發(fā)電煤耗與供電煤耗都是按標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算的。3、灰的熔融特性（1） 變形溫度DT 錐尖開始變圓或彎曲時(shí)的溫度。（2） 軟化溫度ST 錐體彎曲至錐頂觸及托盤或錐體變成球形和高度等于底邊的半球時(shí)的溫度。（3） 熔化溫度FT 錐體熔化成液體或展開成高度在1.5mm以下薄層時(shí)的溫度。為了防止?fàn)t膛出口的對流受熱面

15、結(jié)渣，爐膛出口煙溫必須低于軟化溫度。四、煤的分類依據(jù)揮發(fā)份含量將煤分成如下四類： （1） 無煙煤 揮發(fā)份V<10%。無煙煤揮發(fā)份含量低，析出溫度高，著火較困難，燃盡也不易。它含固定碳高，一般發(fā)熱量Q =2000032500kJ/kg。無煙煤表面呈明亮的黑色光澤，質(zhì)地堅(jiān)硬，相對密度也較大。 （2）貧煤 揮發(fā)份V = 10%20%。它是介于煙煤與無煙煤之間的煤種。貧煤表面灰黑，無光澤，不易點(diǎn)燃，火苗也較短，發(fā)熱量常比煙煤低。 （3）煙煤 揮發(fā)份V= 20%40%。是一個(gè)非常廣泛的煤種，表面呈灰黑色，有光澤，質(zhì)地較松軟。煙煤含碳量較高，發(fā)熱量Q =1400029000kJ/kg，它易于著火，火

16、焰較長，各種煙煤的焦結(jié)性差別很大。 （4） 褐煤 揮發(fā)份V >40%。其碳化程度較淺，揮發(fā)份的析出溫度低，易于點(diǎn)火，灰分、水分含量較高，發(fā)熱量低，一般Q=800017000kJ/kg。褐煤表面呈棕褐色，少數(shù)呈黑色，質(zhì)脆易風(fēng)化，不易儲(chǔ)存，也不宜長途運(yùn)輸。 煤揮發(fā)份越高越容易著火，褐煤的著火點(diǎn)只有370五、油1、燃料油的組成成分及特性燃料油的組成成分和固體燃料一樣，也表示為碳、氫、氧、氮、硫、灰分和水分。其中主要是可燃成分碳和氫，碳含量約占8487%，氫含量約占1114%，氧、氮、硫三種元素含量約為12%，灰分含量不大于1%，水分含量也不大于2%。燃料油中由于碳?xì)浜亢芨?，所以，它的發(fā)熱量也

17、較高，一般Q =3768143960kJ/kg（900010500kcal/kg）。燃料油中氫含量高，與碳組成多種碳?xì)浠衔?，使燃料油易于著火，燃燒穩(wěn)定、完全。2、鍋爐常用燃料油分類（1） 原油：是從地下開采出來，經(jīng)過脫水處理，未經(jīng)煉制的石油。原油可以煉制出多種油品及其它產(chǎn)物，直接作為燃料是極不合理的。（2） 重油：是由裂解重油、減壓重油、常壓重油或臘油按不同比例調(diào)制而成，有一定牌號(hào)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。（3） 渣油：石油煉制過程中的剩余物，可不經(jīng)過處理直接供給鍋爐作燃料，習(xí)慣上稱為渣油或殘?jiān)?。重油和渣油是發(fā)電用液體燃料的主要品種，共同特點(diǎn)是：相對密度和粘度較大；沸點(diǎn)和閃點(diǎn)較高，不易揮發(fā)。（4） 柴油

18、：柴油是柴油機(jī)的燃料，作為鍋爐燃料是極不經(jīng)濟(jì)的。柴油一般用作煤粉鍋爐的點(diǎn)火用油和低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定燃燒的助燃油。3、油的主要特性閃點(diǎn)：隨著溫度的升高，燃油表面上蒸發(fā)的油氣增多，當(dāng)油氣與空氣的混合物達(dá)到一定濃度，以明火與之接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生短暫的閃光（一閃即滅），這時(shí)的油溫稱為閃點(diǎn)。測定閃點(diǎn)的方法有開口杯法和閉口杯法兩種，開口杯法測定的閃點(diǎn)要比閉口杯法低1525，閃點(diǎn)的高低與油的分子組成及油面上壓力有關(guān)，壓力高，閃點(diǎn)高。閃點(diǎn)是防止油發(fā)生火災(zāi)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在敞口容器中，油的加熱溫度應(yīng)低于閃點(diǎn)10；在壓力容器中加熱則無此限制。燃點(diǎn)：當(dāng)油面上油氣與空氣的混合物濃度增大時(shí)，遇到明火可形成連續(xù)燃燒（持續(xù)時(shí)間不

19、小于5秒）的最低溫度稱為燃點(diǎn)。燃點(diǎn)高于閃點(diǎn)。從防火角度考慮，希望油的閃點(diǎn)、燃點(diǎn)高些，兩者的差值大些。而從燃燒角度考慮，則希望閃點(diǎn)、燃點(diǎn)低些，兩者的差值也盡量小些。凝固點(diǎn)：燃料油是各種烴類的復(fù)雜混合物，它不像純凈的單一物質(zhì)具有固定的凝固點(diǎn)，而是隨著溫度的逐漸降低，變得越來越粘稠，直到完全喪失流動(dòng)性。燃料油喪失流動(dòng)性時(shí)的溫度稱為凝固點(diǎn)。測定時(shí)是將油灌入試管內(nèi)逐漸降溫，當(dāng)試管傾斜45°經(jīng)過1分鐘油面保持不變時(shí)的溫度，定為該油的凝固點(diǎn)。不同產(chǎn)地的石油，凝固點(diǎn)差別很大。不同類別的石油制品，凝固點(diǎn)也有很大差別。凝固點(diǎn)的高低，關(guān)系著油的流動(dòng)性能。低溫下輸送凝固點(diǎn)高的油時(shí)必須加熱。粘度：粘度是表示油

20、的流動(dòng)性和霧化難易程度的指標(biāo)。通常用恩氏粘度來表示，粘度越大，流動(dòng)性越差，霧化越困難。油的粘度是隨著溫度而變化的，溫度升高，粘度降低。一般，重油加熱約在80110六、燃燒原理及燃燒設(shè)備1、燃燒、完全燃燒、不完全燃燒 燃燒：是指燃料中的可燃物與空氣中的氧發(fā)生強(qiáng)烈放熱的化學(xué)反應(yīng)過程。實(shí)質(zhì)上燃燒是可燃物與氧的氧化反應(yīng)，只是這種氧化反應(yīng) 強(qiáng)烈到發(fā)光放熱的程度。完全燃燒：燃燒后的燃燒產(chǎn)物中不再含有可燃物質(zhì)，即灰渣中沒有剩余的固體可燃物，煙氣中沒有可燃?xì)怏w存在時(shí)，稱完全燃燒。不完全燃燒：燃燒后的燃燒產(chǎn)物中還有剩余的可燃物存在時(shí)，稱為不完全燃燒。2、自燃、點(diǎn)燃自燃：就是可燃物與空氣的混物，由于溫度升高或其它

21、條件變化，在沒有明火接近的情況下，而自動(dòng)著火燃燒。例如，儲(chǔ)煤場的堆煤、煤粉倉內(nèi)的煤粉有時(shí)就會(huì)自燃。在大氣溫度下，煤也能進(jìn)行緩慢地氧化，析出少量熱量，如果散熱條件不好，溫度逐漸升高。溫度的升高，促進(jìn)氧化過程的加強(qiáng)，析出的熱量更多，溫度升高更快，當(dāng)達(dá)到足夠高的溫度時(shí)，而自動(dòng)著火燃燒，這就是自燃形成的過程。出現(xiàn)自燃時(shí)的溫度，稱自燃溫度或自燃點(diǎn)，也叫著火溫度。點(diǎn)燃：是利用明火將可燃物與空氣的混合物引燃。是著火的另一種方式，鍋爐的燃燒都是點(diǎn)燃的。3、燃燒的三要素1) 必須有可燃物質(zhì)燃料2) 具有能使可燃物著火燃燒的溫度3) 與氧氣結(jié)合4、燃燒速度 燃燒速度反映單位時(shí)間燒去可燃物的數(shù)量。由于燃燒是復(fù)雜的物

22、理化學(xué)過程，燃燒速度的快慢，取決于可燃物與氧的化學(xué)反應(yīng)速度以及氧和可燃物的接觸混合速度。前者稱化學(xué)反應(yīng)速度，也稱化學(xué)條件；后者稱物理混合速度，也稱物理?xiàng)l件?；瘜W(xué)反應(yīng)速度與反應(yīng)空間的壓力、溫度、反應(yīng)物質(zhì)濃度有關(guān)，且成正比。對于鍋爐的實(shí)際燃燒，影響化學(xué)反應(yīng)速度的主要因素是爐內(nèi)溫度，爐溫高，化學(xué)反應(yīng)速度快。燃燒速度除與化學(xué)反應(yīng)速度有關(guān)外，還取決氣流向碳粒表面輸送氧氣的快慢，即物理混合速度。而物理混合速度取決于空氣與燃料的相對速度、氣流擾動(dòng)情況、擴(kuò)散速度等?；瘜W(xué)反應(yīng)速度、物理混合速度是相互關(guān)聯(lián)的，對燃燒速度均起制約作用。例如，高溫條件下應(yīng)有較高的化學(xué)反應(yīng)速度，但若物理混合速度低，氧氣濃度下降，可燃物得

23、不到充足的氧氣供應(yīng)，結(jié)果燃燒速度也必然下降。因此，只有在化學(xué)條件和物理?xiàng)l件都比較適應(yīng)的情況下，才能獲得較快的燃燒速度。5、完全燃燒的必備條件 （1）相當(dāng)高的爐膛溫度 溫度是燃燒化學(xué)反應(yīng)的基本條件，對燃料的著火、穩(wěn)定燃燒、燃盡均有重大影響，維持爐內(nèi)適當(dāng)高的溫度是至重要的。當(dāng)然，爐內(nèi)溫度太高時(shí)，需要考慮鍋爐的結(jié)渣問題。 （2）適量的空氣供應(yīng) 適量的空氣供應(yīng)，是為燃料提供足夠的氧氣，它是燃燒反應(yīng)的原始條件?？諝夤?yīng)不足，可燃物得不到足夠的氧氣，也就不能達(dá)到完全燃燒。但空氣量過大，又會(huì)導(dǎo)致爐溫下降及排煙損失增大。 （3）良好的混合條件 混合是燃燒反應(yīng)的重要物理?xiàng)l件。混合使?fàn)t內(nèi)熱煙氣回流對煤粉氣流進(jìn)行加

24、熱，以使其迅速著火。混合使?fàn)t內(nèi)氣流強(qiáng)烈擾動(dòng)，對燃燒階段向碳粒表面提供氧氣，向外擴(kuò)散二氧化碳，以及燃燒后期促使燃料的燃盡，都是必不可少的條件。 （4）足夠的燃燒時(shí)間 燃料在爐內(nèi)停留足夠的時(shí)間，才能達(dá)到可燃物的高度燃盡，這就要求有足夠大的爐膛容積。爐膛容積與鍋爐容量成正比。當(dāng)然爐膛容積也與燃料燃燒特性有關(guān)，易于燃燒的燃料，爐膛容積可相對小些。比如相同容量的鍋爐，燃油爐的爐膛容積要比煤粉爐的小，而燒無煙煤的爐膛容積要比燒煙煤的爐膛容積稍大些。6、燃燒階段(1) 著火前準(zhǔn)備階段 從燃料入爐至達(dá)到著火溫度這一階段稱準(zhǔn)備階段。在這一階段內(nèi)，要完成水分蒸發(fā)，揮發(fā)份析出、燃料與空氣混合物達(dá)到著火溫度。顯然，這

25、一階段是吸熱過程，熱量來源是火焰輻射及高溫?zé)煔饣亓?。影響?zhǔn)備階段時(shí)間長短的因素除燃燒器本身外，主要是爐內(nèi)熱煙氣為煤粉氣流提供熱量的強(qiáng)弱，煤粉氣流的數(shù)量、溫度、濃度、揮發(fā)份含量及煤粉細(xì)度等。(2) 燃燒階段 當(dāng)達(dá)到著火溫度后，揮發(fā)份首先著火燃燒，放出熱量，使溫度升高，焦炭被加熱到較高溫度而開始燃燒。燃燒階段是強(qiáng)烈的放熱過程，溫度升高較快，化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)烈，這時(shí)碳粒表面往往會(huì)出現(xiàn)缺氧狀態(tài)。強(qiáng)化燃燒階段的關(guān)鍵是加強(qiáng)混合，使氣流強(qiáng)烈擾動(dòng)，以便向碳粒表面提供氧氣，而將碳粒表面的二氧化碳擴(kuò)散出去。（3）燃盡階段 主要是將燃燒階段未燃盡的碳燒完。燃盡階段剩余的碳雖然不多，但要完全燃盡卻很困難，主要是存在著諸多不

26、利于完全燃燒的因素，如少量的固定碳被灰包圍著；氧氣濃度已較低；氣流的擾動(dòng)漸趨衰減；爐內(nèi)溫度在逐步降低。如果燃料的揮發(fā)份低、灰分高、煤粉粗、爐膛容積小，完全燃盡將更困難。據(jù)試驗(yàn)，對細(xì)度R90=5%的煤粉，其中97%的可燃物可在25%的時(shí)間內(nèi)燃盡，而其余3%的可燃物卻要75%的時(shí)間才能燃盡。這也是實(shí)際鍋爐中不可能使可燃物徹底燃盡的基本原因。7、煤粉爐的一次風(fēng)、二次風(fēng)、三次風(fēng)一次風(fēng)是通過管道輸送煤粉進(jìn)爐膛的那部分空氣。它可以是熱空氣，也可以是制粉系統(tǒng)的乏氣。它的作用除了維持一定的氣粉混合物濃度以便于輸送外，還要為燃料在燃燒初期提供足夠的氧氣。二次風(fēng)是通過燃燒器的單獨(dú)通道送入爐膛的熱空氣，進(jìn)入爐膛后才

27、逐漸和一次風(fēng)相混合。二次風(fēng)為碳的燃燒提供氧氣，并能加強(qiáng)氣流的擾動(dòng)，促進(jìn)高溫?zé)煔獾幕亓?，促進(jìn)可燃物與氧氣的混合，為完全燃燒提供條件。三次風(fēng)，在燃用不易著、燃燒穩(wěn)定性差的無煙煤、貧煤或其它高水分煤時(shí)，制粉系統(tǒng)的乏氣通過單獨(dú)的管道與噴口，直接噴送到爐膛稱為三次風(fēng)。三次風(fēng)內(nèi)約含10%左右的細(xì)煤粉，風(fēng)量約占總風(fēng)量的15%左右。某些鍋爐因某種用途，通過專用噴口入爐膛的熱風(fēng)，也稱三次風(fēng)。8、火焰中心在鍋爐爐膛中，燃料燃燒放熱的同時(shí)，還進(jìn)行著熱量的傳遞。由于不同部位處于不同的燃燒階段，放熱強(qiáng)度不一樣，致使?fàn)t膛各部位的溫度也不相同。在爐膛中的最高溫度點(diǎn)，稱為 火焰中心，也稱燃燒中心?；鹧嬷行脑跔t膛中的正確位置，

28、一般應(yīng)在燃燒器平均高度所在平面的幾何中心處。火焰中心位置會(huì)因人為原因及其它因素而發(fā)生變化，火焰中心位置的變動(dòng)，對鍋爐傳熱及鍋爐安全工作均有影響。火焰中心位置太低時(shí)，可能引起冷灰斗處結(jié)渣；火焰中心位置太高，使?fàn)t膛出口煙溫升高，導(dǎo)致爐膛出口對流受熱面結(jié)渣及過熱器壁溫升高；火焰中心在爐膛內(nèi)偏向某一側(cè)時(shí)，會(huì)引起該側(cè)爐墻的結(jié)渣。當(dāng)然，有時(shí)為了調(diào)節(jié)蒸汽溫度的需要，還可人為地改變火焰中心位置。9、強(qiáng)化煤粉氣流燃燒（1） 適當(dāng)提高一次風(fēng)溫度 提高一次溫可減小著火熱需要量，使煤粉氣流入爐后迅速達(dá)到著火溫度。當(dāng)然，一次風(fēng)溫的高低是根據(jù)不同煤種來定的，對揮發(fā)份高的煤，一次風(fēng)溫就可以低些。（2） 適當(dāng)控制一次風(fēng)量 一

29、次風(fēng)量小，可減小著火熱需要量，利于煤粉氣流的迅速著火。但最小的一次風(fēng)量也應(yīng)滿足揮發(fā)份燃燒對氧氣的需要量，揮發(fā)份高的煤一次風(fēng)量要大些。（3） 合適的煤粉細(xì)度 煤粉越細(xì)，相對表面積越大，本身熱阻小，揮發(fā)份析出快，著火容易于達(dá)到完全燃燒。但煤粉過細(xì)，要增大廠用電量，所以應(yīng)根據(jù)不同煤種，確定合理的經(jīng)濟(jì)細(xì)度。（4） 合理的一、二次風(fēng)速 一、二次風(fēng)速對煤粉氣流的著火與燃燒有著較大影響。因?yàn)橐?、二次風(fēng)速影響熱煙氣的回流，從而影響到煤粉氣流的加熱情況；一、二次風(fēng)速影響一、二次風(fēng)混合的遲早，從而影響到燃燒階段的進(jìn)展；一、二次風(fēng)速還影響燃燒后期氣流擾動(dòng)的強(qiáng)弱，從而影響燃料燃燒的完全程度。因此，必須根據(jù)煤種與燃燒器

30、型式，選擇適當(dāng)?shù)囊?、二次風(fēng)速度。（5） 維持燃燒區(qū)域適當(dāng)高溫 適當(dāng)高的爐溫，是煤粉氣流著火與穩(wěn)定燃燒的基本條件。爐溫高，煤粉氣流被迅速加熱而著火，燃燒反應(yīng)也迅速，并為保證完全燃燒提供條件。故在燃燒無煙煤或其它劣質(zhì)煤時(shí)，常在燃燒區(qū) 設(shè)衛(wèi)燃燒帶或采取其它措施，以提高爐溫。當(dāng)然，在提高爐溫時(shí)，要考慮防止出現(xiàn)結(jié)渣的可能性。（6） 適當(dāng)?shù)臓t膛容積與合理的爐膛形狀 爐膛容積大小，決定燃料在爐內(nèi)停留時(shí)間的長短，從而影響其完全燃燒程度，故著火、燃燒性能差的燃料，爐膛容積要大些，這種燃料還要求維持燃燒區(qū)域高溫，故常需要選用爐膛燃燒區(qū)域斷面尺寸較小的瘦高型爐膛。（7） 鍋爐負(fù)荷維持在適當(dāng)范圍內(nèi) 鍋爐負(fù)荷低時(shí)，爐內(nèi)

31、溫度下降，對著火、燃燒均不利，使燃燒穩(wěn)定性變差。鍋爐負(fù)荷過高時(shí)，燃料在爐內(nèi)停留時(shí)間短，出現(xiàn)不完全燃燒。同時(shí)由于爐溫的升高，還有可能出現(xiàn)結(jié)渣及其它問題。因此，鍋爐負(fù)荷應(yīng)盡可能地在許可的范圍內(nèi)調(diào)度。七、燃燒計(jì)算1、理論空氣量單位數(shù)量每千克或每立方米燃料完全燃燒所需的最小空氣量，稱為理論空氣量。2、實(shí)際空氣量 燃料燃燒時(shí)，實(shí)際供給的空氣量稱為實(shí)際空氣量。為了盡可能地使可燃物都能燒掉，實(shí)際供給燃料燃燒的空氣量要大于理論空氣量，以使燃料中的可燃成分在燃燒過程中都有機(jī)會(huì)得到氧氣，而達(dá)到完全燃燒。3、過量空氣系數(shù)、過量空氣量燃料燃燒時(shí)，實(shí)際供給的空氣量與理論空氣量之比稱過量空氣系數(shù)。=21/(21-O2)實(shí)

32、際空氣量與理論空氣量的差值，稱為過量空氣量。4、煙氣的成分燃料的燃燒，是可燃成分與空氣中的氧進(jìn)行的化合反應(yīng)，在已知燃料成分和空氣成分的情況下，就可根據(jù)所進(jìn)行的氧化反應(yīng)，確定其燃燒產(chǎn)物-煙氣的成分。例如：固體、液體燃料完全燃燒時(shí)，碳與氧化合生成二氧化碳，氫與氧化合生成水蒸汽，硫與氧化合生成二氧化硫。除此之外，燃料中的水分汽化成水蒸汽，還有空氣中剩余的氮?dú)饧斑^量空氣中的氧氣等。綜上所述，燃料完全燃燒時(shí)，煙氣的成分是：CO2、SO2、H2O、N2、和O2等。燃料不完全燃燒時(shí)，一部分碳生成一氧化碳，還可能生成少量的氫氣及碳?xì)浠衔顲mHn，所以，燃料在不完全燃燒時(shí)，煙氣成分除了CO2、SO2、H2O、

33、N2、和O2 外，還有少量的CO、H2、CmHn等。此外，煙氣中尚有微量SO3和NOx它們都對環(huán)境造成污染。其中SO3 還是低溫腐蝕的主要因素。5、漏風(fēng)系數(shù)漏入爐膛或煙道中的空氣量與理論空氣量的比值，稱漏風(fēng)系數(shù)或漏風(fēng)率。就是出口與進(jìn)口過量空氣系數(shù)之差八、鍋爐熱平衡1、鍋爐機(jī)組熱平衡鍋爐機(jī)組熱平衡，是指在穩(wěn)定工況下，輸入鍋爐機(jī)組的熱量與鍋爐機(jī)組輸出熱量之間的平衡，即輸入熱量與輸出熱量相等。QR = Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6 kj/kgQ1 鍋爐有效利用熱量Q2 排煙損失Q3 化學(xué)不完全燃燒損失氣體Q4 機(jī)械不完全燃燒損失固體Q5 散熱損失Q6 灰渣物理熱損失用方程式表示這種輸

34、入與輸出熱量的平衡，稱為熱平衡方程式。熱平衡是以1kg燃料為計(jì)算基礎(chǔ)的。如果將上式兩邊均除以輸入熱量Qr，則熱平衡可用占輸入熱量的百分比來表示。100% = q1+ q2+ q3+ q4+ q5+ q62、輸入熱量相應(yīng)于每千克或每立方米的燃料進(jìn)入爐內(nèi)的熱量，稱輸入熱量。它包括燃料收到基低位發(fā)熱量及其物理顯熱，外來熱源預(yù)熱空氣的熱量等。3、正平衡熱效率與反平衡熱效率鍋爐有效利用熱量與單位時(shí)間內(nèi)所消耗燃料的輸入熱量的百分比，稱為鍋爐熱效率。它表明燃料輸入爐內(nèi)的熱量被有效利用的程度。公式-利用上式計(jì)算出的熱效率正平衡熱效率。也可先求出各項(xiàng)熱損失，從100%中扣除各項(xiàng)熱損失之和，所得熱效率稱反平衡熱效

35、率。公式-目前，發(fā)電廠中較多的采用反平衡法確定熱效率。因?yàn)?，用正平衡法?jì)算熱效率時(shí)，需要準(zhǔn)確測知汽水流量、參數(shù)及燃煤量。當(dāng)前不少鍋爐還沒有測知燃煤量的手段，這就給計(jì)算帶來困難。同時(shí)，計(jì)算出的效率值較大，一旦有誤差，誤差絕對值就較大。另外，從正平衡效率中，也較難看出效率不高的原因何在。利用反平衡效率，各項(xiàng)熱損失數(shù)值較小，引起誤差的絕對值不會(huì)太大，同時(shí)，還可根據(jù)各項(xiàng)熱損失的情況，采取提高效率的措施。4、排煙熱損失 排煙熱損失是由鍋爐排出的煙氣帶走的熱量損失。是各項(xiàng)熱損失中最大的一項(xiàng)，對大、中型鍋爐，q2約為4%8%。 排煙熱損失的大小，主要取決于排煙體積的大小和排煙溫度的高低。5、化學(xué)不完全燃燒損

36、失是指燃燒過程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w，如CO H2 CH4等，沒有燃燒放熱就隨煙氣排入大氣所造成的損失。6、機(jī)械不完全燃燒損失 燃料燃燒后，飛灰和灰渣中還有固體可燃物沒有燃盡所造成的熱量損失，稱機(jī)械不完全燃燒熱損失。7、散熱損失鍋爐本體及鍋爐范圍內(nèi)的煙風(fēng)道、汽水管道的表面溫度，都高于周圍環(huán)境溫度。因此，熱量將有一部分通過表面散失到大氣中去，散失的熱量稱散熱損失。散熱損失的大小，與鍋爐表面積的大小、表面溫度、環(huán)境條件、鍋爐容量及鍋爐負(fù)荷有關(guān)。鍋爐表面積大，表面溫度高，散熱損失就大；露天布置的鍋爐比室內(nèi)布置的鍋爐散熱損失大；鍋爐容量增大，燃煤量與其成正比增加，但鍋爐表面的增大相對要慢些，故散熱損失q5將

37、隨鍋爐容量增大而減小；鍋爐在不同負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，總的散熱量變化不大，但相對于1kg燃料的散熱量Q5卻有明顯變化，因此，鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，散熱損失q5將隨之增大。8、灰渣物理熱損失鍋爐排出的灰渣，還具有較高的溫度，它所攜帶的物理顯熱，稱灰渣物理熱損失q6 。9、最佳過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)大小 ，對機(jī)械未完全燃燒熱損失、化學(xué)未完全燃燒熱損失、排煙熱損失均有影響。只要增大過量空氣系數(shù)，排煙熱損失肯定增加；適當(dāng)增大過量空氣系數(shù)，可使q3、q4下降，而過量空氣系數(shù)過大時(shí)將引起爐溫下降，又導(dǎo)致q3、q4增大。因此，必然有一個(gè)最合理的過量空氣系數(shù)存在。最合理的過量空氣系數(shù)，應(yīng)使q2+q3+q4為最小，這個(gè)過

38、量空氣系數(shù)，稱最佳過量空氣系數(shù)。10、燃料消耗量燃煤量：單位時(shí)間內(nèi)鍋爐消耗的燃煤稱為燃煤量B，單位為kg/s、kg/h或t/h計(jì)算燃煤量：通常把扣除機(jī)械未完全燃燒熱損失后的燃煤量稱為計(jì)算燃煤量。11、發(fā)電煤耗、供電煤耗發(fā)電廠每生產(chǎn)1kW.h的電能所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤量，稱為發(fā)電煤耗。 發(fā)電廠生產(chǎn)的電能，自身需要消耗掉一部分，剩余的才供給用戶。發(fā)電廠每供出1kW.h電能所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤量，稱為供電煤耗。第四章 流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)1、 流體一切物質(zhì)都是由分子組成的。在相同的體積中，氣體和液體的分子數(shù)目要比固體少得多，分子間的空隙就比較大，因此，分子之間的內(nèi)聚力小，分子運(yùn)動(dòng)劇烈。這就決定了氣體和液體不能保持固

39、定的形狀而具有流動(dòng)性，所以，我們稱氣體和液體都是流體。在一定溫度下，流體的體積隨壓力升高而縮小的性質(zhì)，稱為流體的可壓縮性。流體壓縮性的大小用壓縮系數(shù)K表示。它的意義是當(dāng)溫度不變時(shí)，單位壓力增量所引起流體體積的相對縮小量。液體的壓縮系數(shù)很小，一般液體是不可壓縮流體。溫度與壓力的改變，對氣體體積影響很大。由熱力學(xué)可知，當(dāng)溫度不變時(shí)，氣體的體積與壓力成反比，即壓力增加一倍，體積縮小為原來的一半。由于壓力變化對氣體體積影響明顯，一般氣體為可壓縮流體。2、流體的粘性與粘度當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，在流體層間產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力具有阻礙流體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，故將這一特性稱為流體的粘性，將內(nèi)磨擦力稱為粘性力。粘性是流體運(yùn)動(dòng)時(shí)間生能

40、量損失的根本原因。液體的粘性大小，用粘度（粘性系數(shù)）表示。粘度有動(dòng)力粘度與運(yùn)動(dòng)粘度兩種。所謂動(dòng)力粘度是指流體單位面積上的粘性力與垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的速度變化率的比值。流體粘性的大小，不僅與流體的種類有關(guān)，且隨流體的壓力和溫度的改變而變化。由于壓力改變對流體粘性影響很小，一般可忽略不計(jì)。溫度是影響粘性的主要因素。溫度對粘度的影響，對液體和氣體是截然不同的。溫度升高時(shí)，液體的粘度迅速降低，而氣體的粘度則隨之升高。這主要是因?yàn)?，液體的粘性力主要是由于分子間吸引力造成的，當(dāng)溫度升高時(shí)，分子距離加大，引力減小，使粘性力減弱，粘度降低。氣體的粘性力主要是由氣體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)引起的分子摻混、碰撞而產(chǎn)生的，溫度升

41、高，分子運(yùn)動(dòng)的速度加快，層間分子摻混、碰撞機(jī)會(huì)增多，使具有不同速度的氣體層間的質(zhì)量與動(dòng)量交換加劇。所以，粘性力加大，粘度升高。液體粘度隨溫度升高而降低的特性，對電廠燃料油的輸送與霧化是有利的。因此，鍋爐燃油在進(jìn)入鍋爐前要加熱到一定溫度以降低其粘度。但這一特性對潤滑油不太有利。因?yàn)闇囟壬呤拐扯冉档?，?huì)妨礙潤滑油膜的形成，引起軸承溫度升高，甚至?xí)龎妮S瓦。因此，一般要控制軸承溫度不超過65。3、流速、流量流體運(yùn)動(dòng)的速度稱為流速。實(shí)際流體在管道中流動(dòng)時(shí)，由于流體本身的內(nèi)磨擦力及流體與管壁之間的磨擦力，使流體質(zhì)點(diǎn)在管道各處的流速是不一樣的，即沿管壁流速最低，管中心流速最高。通常工程上計(jì)算流速時(shí)，都是

42、采用平均流速。在鍋爐上，還常應(yīng)用質(zhì)量流速的概念。所謂質(zhì)量流速，是指單位時(shí)間通過單位流通截面的流體質(zhì)量。單位時(shí)間通過單位流通截面的流體量稱為流體流量，簡稱為流量。流量又有體積流量和質(zhì)量流量之分。4、 液體靜壓力靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)承受的壓力，稱為該點(diǎn)處液體的靜壓力。液體某一點(diǎn)的靜壓力等于液體表面上的壓力加上該點(diǎn)距離液面深度的重位壓頭。5、運(yùn)動(dòng)著的流體具有哪幾部分能量穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的流體，因其具有質(zhì)量、壓力、運(yùn)動(dòng)速度、所處位置相對高度，使其具有三種能量：壓力能、動(dòng)能、位能。6、 連通器所謂連通器，是液面以下相互連通的兩個(gè)或幾個(gè)容器。盛有相同液體、液面上壓力相等的連通器，其液面高度相等。連通器原理在工程上有著

43、廣泛的應(yīng)用。如各種液面計(jì)（水位計(jì)、油位計(jì)等），水銀真空計(jì)，液柱式風(fēng)壓表，差壓計(jì)等，都是應(yīng)用連通器原理制成的。7、 紊流與層流流體在運(yùn)動(dòng)過程中，各質(zhì)點(diǎn)完全沿著管軸方向直線運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)之間互不摻混、互不干擾的流動(dòng)狀態(tài)稱為層狀流動(dòng)，簡稱層流。若運(yùn)動(dòng)著的質(zhì)點(diǎn)不僅沿著管軸方向的直線運(yùn)動(dòng)，還伴有橫向擾動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)之間彼此混雜，流線雜亂無章，這種流動(dòng)狀態(tài)稱為紊流。鍋爐中，實(shí)際流體（如水，蒸汽，煙氣，空氣等）的流動(dòng)狀態(tài)幾乎都是紊流，只有粘性較大的液體（重油，潤滑油）在低速流動(dòng)中才會(huì)出現(xiàn)層狀流動(dòng)。液體的流動(dòng)狀態(tài)，在不同場合會(huì)有不同的利與弊。如流體為紊流狀態(tài)時(shí)，由于分子間擾動(dòng)強(qiáng)烈，對增強(qiáng)傳熱有利。但由于是紊流，必然要增

44、大流動(dòng)阻力而增加能量損失。8、流動(dòng)阻力與損失實(shí)際流體在流動(dòng)過程中，其總能量是沿著流動(dòng)方向逐漸減小。這是由于流體本身具有粘性，流動(dòng)時(shí)有內(nèi)摩擦力產(chǎn)生；流道邊界不可能完全光滑，也要產(chǎn)生摩擦力；同時(shí)流動(dòng)過程中還會(huì)有流道的形狀、流動(dòng)方向的變化與其它障礙，這些都會(huì)使流體在流動(dòng)過程中受到阻力。這種阻力稱水力阻力或流動(dòng)阻力。流體流動(dòng)就需克服這些阻力，從而使一部分能量轉(zhuǎn)化為不能做功的熱能而損失掉，使流體總量沿流程逐漸減小。這種由流動(dòng)阻力所引起的能量損失稱為阻力損失。9、流體流動(dòng)阻力有哪幾種形式？（1） 沒程阻力 粘性流體流動(dòng)時(shí)，流體層間內(nèi)磨擦力及流體與流道壁面的磨擦力總是阻滯流體前進(jìn)，這種沿流程出現(xiàn)的磨擦阻力稱

45、為沿程阻力。流體克服沿和阻力而損失的一部分能量，稱為沿程阻力。（2） 局部阻力 流體的流道中會(huì)有閥門、擋板、彎頭、三通等裝置及流通截面突然變化等情況。流體流經(jīng)這些局部位置時(shí)，流速將重新分布，流體質(zhì)點(diǎn)殖民地質(zhì)點(diǎn)之間因慣性而發(fā)生碰撞、產(chǎn)生旋渦等情況，使流體流動(dòng)受到阻礙。這種阻礙發(fā)生在局部區(qū)段，故稱局部阻力。流體為克服局部阻力而損失的能量，稱為局部損失。另外，在鍋爐通風(fēng)系統(tǒng)中，還需要考慮流體橫向沖刷管束時(shí)的阻力。因?yàn)闊煔猓諝猓M向流過受熱面管束時(shí)，會(huì)與管壁產(chǎn)生磨擦以及沿管子繞流，使流體了生渦流而產(chǎn)生阻力。這種橫向沖刷管束時(shí)的阻力，實(shí)質(zhì)上是磨擦力與局部阻力的綜合。在鍋爐通風(fēng)計(jì)算時(shí)應(yīng)單獨(dú)考慮這種阻力。

46、10、自生通風(fēng)壓頭沿?zé)煹溃ɑ驘犸L(fēng)道）高度，由于煙氣（或熱空氣）與外界大氣密度差所產(chǎn)生的壓頭，稱自生通風(fēng)壓頭，也稱自生通風(fēng)力或自撥風(fēng)。自生通風(fēng)壓頭的符號(hào)是這樣規(guī)定的：當(dāng)煙氣（或熱空氣）向上流動(dòng)時(shí)取正號(hào)，向下流動(dòng)時(shí)取負(fù)號(hào)。由于自生通風(fēng)壓頭有方向性，在鍋爐通風(fēng)過程中，如果煙氣（或熱空氣）是向上流動(dòng)，它將成為流動(dòng)的推動(dòng)力；如果向下流動(dòng)，它將成為流動(dòng)的阻力。第五章 金屬材料基本知識(shí)1、 變形及其分類構(gòu)件在外力作用下，發(fā)生尺寸和形狀改變的現(xiàn)象，稱為變形。變形的基本形式有彈性變形、塑性變形（永久變形）和斷裂三種。構(gòu)件在外力作用下發(fā)生變形，外力去除后能恢復(fù)原來形狀和尺寸，材料的這一特性稱為彈性。這種在外力去除

47、后能消失的變形稱為彈性變形。若外力去除后，只能部分的恢復(fù)原狀，還殘留一部分不能消失的變形，材料的這一特性稱為塑性。外力去除后不能消失而永遠(yuǎn)殘留的變形，稱為塑性變形，也稱永久變形。工程上，一般要求構(gòu)件在正常工作時(shí)，只能發(fā)生少量彈性變形，而不能出現(xiàn)永久變形。但對材料進(jìn)行某種加工（如彎曲、壓延、鍛打）時(shí)，則希望它產(chǎn)生永久變形。2、 強(qiáng)度、剛度、韌性材料或構(gòu)件承受外力時(shí)，抵抗塑性變形或破壞的能力稱強(qiáng)度。鋼材在較大外力作用下可能不被破壞，木材在較小外力作用下而可能會(huì)斷裂，我們說鋼材的強(qiáng)度比木材高。材料或構(gòu)件承受外力時(shí)抵抗變形的能力稱為剛度。剛度不僅與材料種類有關(guān)，還與構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式、尺寸等有關(guān)。比如管式

48、空氣預(yù)熱器管箱與鋼管省煤器組件相比，前者抗變形能力要比后者好，我們稱前者的剛度強(qiáng)（好），后者的剛度弱（差）。剛度好的構(gòu)件，在外力作用下的穩(wěn)定性也好。材料抵抗沖擊載荷的能力稱為韌性或沖擊韌性，即材料承受沖擊載荷時(shí)迅速產(chǎn)生塑性變形的性能。鍋爐承壓部件所使用的材料應(yīng)具有較好的韌性。3、 塑性材料、脆性材料在外力作用下，雖然產(chǎn)生較顯著變形而不被破壞的材料，稱為塑性材料。在外力作用下，發(fā)生微小變形即被破壞的材料，稱為脆性材料。材料的塑性和韌性的重要性并不亞于強(qiáng)度。塑性和韌性差的材料，工藝性能往往很差，難以滿足各種加工及安裝的要求，運(yùn)行中還可能發(fā)生突然的脆性破壞。這種破壞往往滑事故前兆，其危險(xiǎn)性也就更大。

49、脆性材料抵抗沖擊載荷的能力更差。4、 應(yīng)力、應(yīng)變和彈性模量材料或構(gòu)件在單位截面上所承受的垂直作用力稱為應(yīng)力。外力為拉力時(shí)，所產(chǎn)生的應(yīng)力為拉應(yīng)力；外力為壓縮力時(shí)，產(chǎn)生的應(yīng)力為壓應(yīng)力。在外力作用下，單位長度材料的伸長量或縮短量，稱為應(yīng)變量。在一定的應(yīng)力范圍（彈性形變）內(nèi)，材料的應(yīng)力與應(yīng)變量成正比，它們的比例常數(shù)稱為彈性模量或彈性系數(shù)。對于一定的材料，彈性模量是常數(shù)，彈性模量越大，在一定應(yīng)力下，產(chǎn)生的彈性變形量越小。彈性模量隨溫度升高而降低。轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的軸與葉輪，要求在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生較小的變形，就需要選用彈性模量較大的材料。5、 應(yīng)力集中由于構(gòu)件截面尺寸突然變化而引起應(yīng)力局部增大的現(xiàn)象，稱為應(yīng)力集中。

50、在等截面構(gòu)件中，應(yīng)力是均勻分布的。若構(gòu)件上有孔、溝槽、凸肩、階梯等，使截面尺寸發(fā)生突然變化時(shí)，在截面發(fā)生變化的部位，應(yīng)力不再是均勻分布，在附近小范圍內(nèi)，應(yīng)力將局部增大。應(yīng)力集中的程度，可用應(yīng)力集中系數(shù)來表示。應(yīng)力集中系數(shù)的大小，只與構(gòu)件形狀和尺寸有關(guān)，與材料無關(guān)。工程上常用典型構(gòu)件的應(yīng)力集中系數(shù)，已通過試驗(yàn)確定。應(yīng)力集中處的局部應(yīng)力值，有時(shí)可能很大，會(huì)影響部件使用奉命，是部件損壞的重要原因之一。為防止和減小這種不利影響，應(yīng)盡可能避免截面尺寸發(fā)生突然變化，構(gòu)件的外形輪廓應(yīng)平緩光滑，必要的孔、槽最好配置在低應(yīng)力區(qū)。另外，金屬材料內(nèi)部或焊縫有氣孔、夾渣、裂紋以及“焊不透”、“咬邊”等缺陷，也會(huì)引起應(yīng)

51、力集中。6、 強(qiáng)度極限、屈服極限強(qiáng)度極限與屈服極限是通過試驗(yàn)確定的。在拉伸試驗(yàn)過程中，應(yīng)力達(dá)到某一數(shù)值后，雖然不再增加甚至略有下降，試件的應(yīng)變還在繼續(xù)增加，并產(chǎn)生明顯的塑性變形，好像材料暫時(shí)失去抵抗變形的能力，這種現(xiàn)象稱為材料的屈服。發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力，稱為材料的屈服極限。當(dāng)試驗(yàn)拉力繼續(xù)升高，試件達(dá)到破壞時(shí)的應(yīng)力，稱為材料的強(qiáng)度極限或抗拉強(qiáng)度。屈服極限和強(qiáng)度極限越大，分別表明材料抵抗破壞和抵抗塑性變形的能力高，即材料強(qiáng)度好。對于一定材料來說，強(qiáng)度極限和屈服極限是隨著工作溫度的升高而降低的。7、 蠕變金屬在一定溫度和一定應(yīng)力作用下，隨著時(shí)間的推移緩慢地發(fā)生塑性變形的現(xiàn)象稱蠕變。材料發(fā)生蠕變的溫

52、度與其性質(zhì)有關(guān)，碳鋼在300350時(shí)，合金鋼在350450時(shí)，在應(yīng)力作用下，就會(huì)出現(xiàn)蠕變。溫度越高，應(yīng)力越大，蠕變速度就越快。8、 金屬材料的疲勞構(gòu)件在長期交變應(yīng)力作用下，雖然它承受的應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的屈服極限，在沒有明顯塑性變形的情況下，發(fā)生斷裂的現(xiàn)象稱為金屬的疲勞。因金屬疲勞發(fā)生的破壞稱為疲勞破壞出現(xiàn)疲勞破壞的原因，是經(jīng)過應(yīng)力多次交替變化后，在應(yīng)力最大或有缺陷部位會(huì)產(chǎn)生微細(xì)的裂紋，裂紋尖端出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中，隨著交變應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋逐漸擴(kuò)大，最后導(dǎo)致破裂 。9、 許用應(yīng)力、安全系數(shù)構(gòu)件實(shí)際工作時(shí)，所允許產(chǎn)生的最大應(yīng)力稱許用應(yīng)力。對鍋爐承壓元件不定來說，許用應(yīng)力是指在工作條件下所允許的

53、最小壁厚及最大壓力時(shí)的應(yīng)力。構(gòu)件工作時(shí)，其內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力既不能達(dá)到屈服極限 ，更不能達(dá)到強(qiáng)度極限，必須遠(yuǎn)小于它們才能保證安全。通常把 和 稱危險(xiǎn)應(yīng)力。危險(xiǎn)應(yīng)力與許用應(yīng)力的比值n稱為安全系數(shù)。N值的大小，不僅反映構(gòu)件的安全程度。N值大，許用應(yīng)力小，比較安全，但消耗材料多，構(gòu)件也笨重；n值許用應(yīng)力大，能節(jié)約材料，但安全程度就差。因此，在確定安全系數(shù)時(shí)，應(yīng)在滿足安全的前提下，充分考慮經(jīng)濟(jì)性的要求。10、熱應(yīng)力構(gòu)件因溫度化不能自由伸縮而產(chǎn)生的應(yīng)力，或部件本身溫度不均勻使伸縮受制約而產(chǎn)生的應(yīng)力，稱為熱應(yīng)力。鍋爐在啟、停過程中，出現(xiàn)的汽包內(nèi)外壁溫差，將會(huì)在汽包壁內(nèi)產(chǎn)生熱應(yīng)力。熱應(yīng)力是由于溫度變化是時(shí)變形受

54、阻而產(chǎn)生。11熱脆性鋼材在某一高溫區(qū)間（如400550）和應(yīng)力作用下長期工作，會(huì)使沖擊韌性明顯下降的現(xiàn)象稱為熱脆性。影響熱脆性的主要因素是金屬的化學(xué)成分。含有鉻、錳、鎳等元素的鋼材，熱脆性傾向較大。加入鉬、鎢、釩等元素，可降低鋼材的熱脆性傾向。12、鋼材的高溫氧化鍋爐某些高溫元件（如過熱器、再熱器管及其支吊架等）與高溫?zé)煔庵械难鯕獍l(fā)生的氧化反應(yīng)，稱高溫氧化。氧化生成的氧化膜如果不能緊緊地包覆在鋼材表面而發(fā)生脫落，則氧化過程會(huì)不斷發(fā)展，層層剝落，最后導(dǎo)致破壞。13鋼材的高溫腐蝕鍋爐受熱面管子，在高溫情況下，煙氣側(cè)和蒸汽側(cè)均有發(fā)生腐蝕的可能性。當(dāng)溫度超過400時(shí)，就有可能發(fā)生蒸汽側(cè)的腐蝕，其化學(xué)反

55、應(yīng)式如下： 3Fe+4H2OFe3O4+4H2反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣如果不能較快地被汽流帶走，它與金屬發(fā)生作用，導(dǎo)致金屬強(qiáng)度下降而產(chǎn)生脆性破壞。煙氣對管壁的高溫腐蝕，主要是灰中的堿金屬在高溫下升華，與煙氣中的SO3生成復(fù)合硫酸鹽，在550710范圍內(nèi)呈液態(tài)凝結(jié)在管壁上，破壞管壁表面的氧化膜，即發(fā)生高溫腐蝕。另外，燃油時(shí)灰中的釩在高溫下升華，并生成V2O5，在550660時(shí)凝結(jié)在管壁上起催化作用，使煙氣中的SO2及O2生成Na2SO4及原子氧（O），對管壁也有強(qiáng)烈的腐蝕作用。高溫腐蝕是反復(fù)進(jìn)行的，它將氧化膜破壞、生成、再破壞，管壁逐漸減薄，最后導(dǎo)致爆管?？刂票跍剡^高，是減輕高溫腐蝕的重要措施。14、鍋爐

56、用鋼材的分類鍋爐用鋼是在高溫條件下工作，部件類別多，工作條件復(fù)雜，使用鋼材類別也很多，但承壓元件所使用的鋼材，基本上可分兩大類： （1）碳素鋼 鍋爐承壓元件用鋼為優(yōu)質(zhì)碳素鋼，且大多屬于低碳鋼（含碳量低于0.25%）,如15號(hào)鋼，20號(hào)鋼。一般用于工作溫度低于450部件。（2）合金鋼 在碳素鋼的基礎(chǔ)上，為了達(dá)到某些特定性能要求，有目的地加入一些元素的鋼，稱合金鋼。被加入的元素稱為合金元素。合金鋼比碳素鋼具有良好的綜合機(jī)械性能和特殊的物理化學(xué)性能，如有較高的強(qiáng)度極限和持久強(qiáng)度、耐磨性、耐蝕性和抗氧化性等。但也有缺點(diǎn)，如：冶煉工藝復(fù)雜，某些加工性能較差，價(jià)格也較昂貴等。因此，一般合金鋼用在工作溫度高于450的零、部件上。15合金鋼中的主要合金元素的作用鋼是以鐵為基本成分的多元素金屬。純鐵有很好的塑性及韌