热工设备修改版Word文件下载.docx
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2、锅炉的基本受热面——汽包、水冷壁、过热器、省煤器等的结构组成与作用；
汽包
结构：
由钢板制成的长园筒形容器。
（一方面与下降管、上升管连接，组成蒸汽回路，另一方面又接受省煤器来的给水及向过热器送出饱和蒸汽）
作用：
是加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽和大致分界点
具有一定的蓄热能力能较快地适应外界负荷变化
内部装置可以提高蒸汽品质
外接附件保证锅炉工作安全
水冷壁（辐射蒸发受热面）
吸收炉膛高温辐射热量，使其中一部分水蒸发成蒸汽
保护炉墙不该烧坏和浸蚀
降低锅炉蒸发受热面的金属总耗量和造价（由于辐射传热强度比对流换热强度大，因而用它代替对流蒸发受热面可以大大减少受热面积）
对流蒸发受热面
一般均采用上、下双汽包结构，对流蒸发管束两端分别写上、下汽包连接，并组成一个水循环系统管束中间用耐火砖把烟道分隔成几个流程，同时各流程的烟气通流截面积随烟气温度降低而逐渐小，以保持足够高的烟气流速。
下汽包充满水，相当于水冷壁的下联箱。
在这种水循环系统中无设的下降管，管束中受热强的为上升管，受热弱的作下降管，整个对流管束布置在炉膛出口的烟道中。
生产饱和蒸汽的低压锅炉，除了在炉膛中布置水冷壁作为辐射蒸发受热面外，还设置对流蒸发受热面，以满足汽化热的需要。
蒸汽过热器
过热器是将饱和蒸汽加热到额定温度的部件。
它布置在高温烟道区，工质温度高加之蒸汽的传热性能较差，管壁温度高，最高处几乎接近材料的最高允许工作温度。
过热器分为对流过热器、辐射过热器、半辐射过热器
（1）对流过热器
一般布置在炉膛进口的水平烟道中。
按烟气与蒸汽的相对流动方向，过热器可以布置成顺流、逆流、双逆流和混合流等四种形式。
（2）半辐射式过热器
半辐射式过热器多为单列管圈的挂屏型式，习惯上称为屏式过热器；
屏式过热器悬挂在炉膛上部的炉膛烟气出口处，既接受辐射热量，又接受烟气对流放热。
屏式过热器在炉膛中受炉膛火焰的直接热辐射，热负荷比较大，故常用作过热器低温段，而采用较高的蒸汽质量流速，以免管壁温度过高。
喷水减温器
汽温调节，利用喷水减温的办法来调节过热蒸汽温度。
通过控制喷入的水量使汽温降到额定值。
省煤器（利用烟气余热加热给水的部件）
节省燃料
降低排烟温度，提高锅炉效率
改善汽包工作条件
降低锅炉造价
空气预热器（利用烟气余热加热燃烧所需空气的受热面）
进一步降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料
改善燃料的着火点与燃烧条件，降低不完全燃烧热损失，进一步提高锅炉热效率
节约金属，降低造价
改善引风机工作条件
（1）管式空气预热器
（2）回转式空气预热器
3、锅炉的运行——锅炉的启动与停炉，锅炉的运行调节、燃烧调节等；
启动
锅炉启动有冷态启动和热态启动
母管系统中的自然循环锅炉冷态启动过程（启动前检查、进水、锅炉点火、升温升压、暖管和并汽）
运行调节
（1）给水调节——维持汽包水位在允许范围内的波动
（2）蒸汽温度调节——蒸汽温度波动一般应控制在额定值+5摄氏度范围内
（3）燃烧调节——调节燃料量、送风量和引风量
燃烧调节任务
（1）投入适当的燃料量，以适应外界负荷的需要，维持一定蒸汽压力
（2）保持燃烧的稳定性，提高燃烧的经济性，并防止烟气侧锅炉受热面的腐蚀和污染
（3）维持炉膛一定的负压（对负压燃烧锅炉而言）
4、锅炉型号，省煤器有哪些形式，锅炉用换热器性能的评判。
锅炉型号
省煤器的形式
按省煤器使用的材料，省煤器可分为铸铁省煤器和钢管省煤器两种；
若按出口工质状态，省煤器可分为沸腾式省煤器和非沸腾式省煤器。
通常省煤器中水温每升高1℃，烟气温度大约可降低2-3℃，给水温度每升高6-7℃，可节约燃料1％左右。
安装省煤器后，一般可节约燃料约5-10％。
换热性能评判
温度效率，热效率，传热系数，气体的阻力损（烟气流路上气体阻力损失，预热气体流路上气体阻力损失）
燃气发生炉
1、床层
若是在一个圆筒形的容器内安装一个多孔的水平分布板,并将固体颗粒堆放在分布板上,形成一层固体层,工程上称为“床层”,简称“床”.
①固定床：
气流速度不致使固体颗粒的相对位置发生变化,即固体颗粒处于固定状态,床层高度基本上维持不变.
②流化床：
气流速度提高,固体颗粒全部浮动起来,但是仍逗留在床层中不被流体带出.
③气流床：
进一步提高流速,固体颗粒不能继续逗留在床层中,开始被流体带出容器外,固体颗粒和分散流动与气体质点的流动类似.
①固定床（移动床）气化炉
原料：
6~50㎜块煤或者煤焦
加料方式：
上部加料
排灰方式：
固态或者液态
灰渣和煤气出口温度：
不高
炉内情况:
煤焦与产生的煤气、气化剂与灰渣都进行逆向热交换
②流化床气化炉
3~5mm
固态排渣
接近炉温
悬浮沸腾
③气流床气化炉
粉煤（70％以上通过200目）
下部与气化剂并流加料
液态排渣
煤与气化剂在高温火焰中反应
流化床与气流床气化炉的主要区别
2、代表性气化炉的特点与区别
固定床-加压液态排渣鲁奇气化炉
（1）基本原理
仅向炉内通入适当的水蒸气量，控制炉温度在灰熔点之上，使灰渣以熔融态自气化炉内排出（消除了结渣对炉温的影响）
（2）主要特点：
灰渣呈熔融液态排出；
特殊的排灰机构
炉体为钢制外壳（内砌耐火砖，再衬碳化硅）；
喷嘴外部设水夹套；
排渣口材质为硝基硅酸盐或碳化硅（抗熔渣侵蚀）；
（3）优点：
a.气化炉生产能力提高3～4倍；
b.水蒸气分解率大为提高，后系统的冷凝液量大为减少；
c.煤气带出物减少；
煤气出口温度低；
d.煤气中CO和H2组分提高25%左右，煤气热值提高；
e:
降低了煤耗；
f:
改善了环境污染；
（4）缺点：
a炉衬材质要求高；
b:
熔渣池结构和材质技术性强；
c:
氧耗高。
流化床-温克勒气化炉
常压流化床
直接使用小颗粒碎煤（0~10mm）为原料，并可利用褐煤等高灰劣质煤。
它又称为沸腾床气化，把气化剂（蒸气和富氧空气或氧气）送入气化炉内，使煤颗粒呈沸腾状态进行气化反应。
常压（温克勒）气化炉
①组成：
流化床（下部的圆锥部分）
悬浮床（上部的圆筒部分，为下部的6~10倍）
②操作特点
a:
原料的加入：
由螺旋加料器加入圆锥部分腰部。
排灰：
矸石灰（30%左右）自床层底部排出；
其余飞灰由气流从炉顶夹带而出。
温克勒气化工艺的优缺点
优点：
单炉生产能力大；
气化炉结构简单；
可气化细颗粒煤（0~10mm）;
出炉煤气基本上不含焦油；
运行可靠，开停车容易。
缺点：
气化温度低（防止结渣）；
气化炉设备庞大（）；
热损失大（煤气出炉温度高）；
带出物损失较多（气流中夹带碳颗粒）；
粗煤气质量较差（）。
高温温克勒（HTW）气化法
提高气化炉生产能力；
碳的转化率上升，提高了煤气质量
气流床-Texaco、SHELL炉（德士古煤气化炉）
由于采用高温加压操作，因此①气化强度高；
②生成气压力较高，节省后续工序的动力；
③原料适应性广，既可采用不同的煤种，也可使用煤加氢液化后的残渣；
④把固体煤制成水煤浆流体输送，简化了加压进料装置；
⑤废水中不含焦油和酚，环境污染不严重。
⑴工艺技术特点
●加压气流床粉煤气化，以干煤粉进料，纯氧做气化剂，液态排渣；
●火焰中心温度：
1600~2200℃；
●出炉煤气温度约为：
1400~1700℃；
●干煤气中有效成分CO和H2可达90%以上，CH4含量很低。
●主要工艺技术特点：
①煤种适应广（干法粉煤、气流床）
②能源利用率高（高温、加压热效率高；
碳转化率高）
③设备单位产气能力高（加压、设备单位容积产气能力高）
④环境效益好（富产物少，属洁净煤工艺）
三种类型气化炉工作特性的比较
3、热平衡计算方法；
4、秸秆气化炉的类型，秸秆大规模利用的途径。
类型：
固定床（上吸式、下吸式、横吸式、开心式）
流化床（单流化床、循环流化床、双流化床、携带床）
旋转床
按气化剂分类：
干馏气化、氧气气化、空气气化、水蒸气气化、氢气气化
利用途径：
秸秆能源、秸秆饲料、秸秆肥料、秸秆原料、秸秆基料
5、气化和燃烧的区别
用煤气发生炉制取煤气技术,与传统的煤炭燃烧方式相比
1、从节能观点出发，在正常生产正常操作的情况下，两种燃料炉的耗能比是燃煤炉：
煤气发生炉=1：
0.95，即使用发生炉煤气与直接烧煤相比可节能5%。
2、使用煤气发生炉煤气有利于采用小能量的烧嘴，便于通过烧嘴的布置调节窑内温度，从而提高制品的一级品率。
3、污染物排放较传统的煤炭燃烧少。
4、煤气完全燃烧所需的空气量近于理论需要的空气量，空气过剩系数1.05，比烧油、烧煤少，容易调整火焰，减少不完全燃烧带来的热损失，由于过剩空气量的减少，废烟气的量减少，由废烟气带出的热损失将减少，从而提高了整套设备的热利用率。
6、常压温克勒气化炉通入二次气化剂的作用？
其在接近灰熔点的温度下操作，使气流中夹带碳粒得到充分的气化。
气化剂（氧气或空气；
水蒸汽）
一次气化剂（60~70%）由炉箅下部供入；
二次气化剂（30~40%）由气化炉中部送入。
7、不同炉型对煤质的要求？
气化用煤的性质包括反应活性、粘结性、结渣性、热稳定性、机械强度、粒度组成、以及煤的水分、灰分和硫分等。
⑴煤的反应活性
这是指在一定的条件下，煤炭与不同气化介质（如二氧化碳、氧、水蒸气和氢）相互作用的反应能力。
反应活性又称为反应性。
反应性的强弱直接影响煤在气化时的有关指标：
产气率、灰渣或飞灰含碳量、氧耗量、煤气成分及热效率等。
不论何种气化工艺，煤活性高总是有利的。
⑵结渣性
煤中矿物质，在气化和燃烧过程中，由于灰分软化熔融而变成炉渣的性能称为结渣性。
对移动床气化炉，大块的炉渣将会破坏床内均匀的透气性，严重时炉篦不能顺利排渣，需用人工破渣，甚至被迫停炉。
另外炉渣包裹了未气化的原料，使排出炉渣的含碳量增高。
对流化床来说，即使少量的结渣，也会破坏正常的流化状况；
在炉膛上部的二次风区的高温，会使熔渣堵塞气体出口处等。
通常用煤灰熔点（T2）来判断煤炭是否容易结渣，灰熔点越低的煤，越易结渣。
气化用煤要求T2>
1250℃。
由于灰渣的物理状态和化学组成均不同于煤中的灰分，因此仅以灰熔点来判断有时并不可靠。
⑶煤的粘结性
煤受热后会相互粘结一起。
对于移动床煤气化方法，若煤料在气化炉上部粘结成大块，将破坏料层中气流的分布，严重时会使气化过程不能进行；
对流化床气化法，若煤粒粘结成大颗粒或块，则会破坏正常的流化状态。
适用的气化用煤是不粘结或弱粘结性煤。
由于气流床气化炉内，煤粒之间接触甚少，故可使用粘结性煤。
焚烧炉
1、固定床焚烧炉及工艺，焚烧炉热工制度，焚烧炉热平衡计算
机械炉排式焚烧炉、旋起气流式焚烧炉、回转窑是焚烧炉（熔渣型、非熔渣型）
2、焚烧炉与气化炉、锅炉的异同
3、垃圾焚烧技术的发展方向
尾气净化技术，二恶英等污染物的消除；
余热综合利用技术进一步完善；
焚烧技术向着烟气净化、残渣与废水处理以及废热回收等设备整体化方向发展
4、垃圾焚烧的环境问题
虽然净化了环境，但有时产生的烟气会造成对环境的二次污染。
因而，在设计焚烧炉的同时，根据国家污染物排放标准，也要考虑设置烟气污染控制装置，其中包括减少灰尘及酸性气体，尤其是二恶英的排放量
汽轮机
1、汽轮机原理及构造，汽缸、轴封、叶片、凝气设备的构造及作用；
冲动式：
具有一定压力和温度的蒸汽进入喷管，在喷管内膨胀而做加速运动，成为动能很大的汽流射入叶片与叶片之间形成的通道。
高速汽顺着叶片的流动，逐渐改变流动的方向，流速逐渐降低，而产生冲动力作用于叶片，于是叶片被推动，转子随之转动。
反动式：
蒸汽不仅在喷管中膨胀，在叶片通道中也膨胀。
叶片在受到汽流冲击作用的同时，还受到汽流在叶片通道中做加速运动时的反作用作用。
气缸构造：
气缸尺寸随气流方向逐渐增大，缸体包括形状不同的进气室、抽气室和排气室、是结构复杂的大铸件。
承受蒸汽压力和温度
轴封作用：
外轴封以限制向外漏气及防止空气露入排气室，内轴封通常用于限制内漏气
叶片有良好的线型，满足强度上的要求，结构合理，并且有良好的工艺性
凝气设备构造：
凝汽器、冷却水泵、凝结水泵抽汽器以及连接这些部件的管道和附件组成
作用：
（1）使汽轮机能在接近于环境温度下排汽放热，使汽轮机获得尽可能高的循环热效率
（2）将汽轮机的排汽凝结下来，用此凝结水做锅炉的给水，以满足锅炉对给水品质日益增高的要求
2、汽轮机运行和特性，汽轮机内效率等评价指标，蒸汽轮机，燃气轮机。
汽轮机组的功率与蒸汽消耗量之间的关系称为汽轮机的消耗特性
汽轮机相对内效率评价指标：
（1）汽轮机机进气机构中的节流损失
（2）排气管中的压力损失
（3）机械损失
燃气轮机
燃气轮机的燃烧室位于压气机和涡轮之间
任务：
使连续喷入高压空气流中的燃料不断燃烧，以生成涡轮做工所需的均匀高温蒸汽。
3、冲动式、反动式
内燃机
1、内燃机热力循环的基本指标，内燃机的组成及性能；
动力性能指标：
（1）平均有效压力Pme和有效功率Pe
（2）有效功率和有效转矩
（3）机械效率和内燃机特性
经济性指标：
（1）燃油量B
（2）热效率
组成：
一个机体、两个机构、五个系统
机体、曲轴连杆机构、配气机构、燃油供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统、启动系统
归纳：
运动部件、固定部件、配齐机构、燃油系统、辅助部件
2、内燃机的发动机类型及工作原理，冲程、二冲程内燃机的联系与区别；
内燃机的工作循环，包括进气、压缩、膨胀（膨胀做功）和排气四个连续交替的过程
四冲程内燃机：
一个工作循环有活塞经历四个冲程完成（进气、压缩、膨胀做工、排气过程）
二冲程内燃机：
一个工作循环有活塞经历两个冲程完成（换气和压缩过程、做功过程）
比较：
（1）在工作容积和转速一定时，在理论上，二冲程内燃机的功率应等于四冲程内燃机的两倍。
或者在相同功率下二冲程内燃机的外形尺寸小，质量轻。
实际功率为四冲程的1.5—1.8倍。
（2）二冲程转动比四冲程均匀、平稳，可以使用较小的飞轮
（3）二冲程内燃机配气机构比四冲程简单，总体结构简单。
因此，维护保养比较容易，且造价低
（4）二冲程内燃机热负荷比较高、
（5）二冲程实现换气良好比较困难，耗气量比较大（曲轴转角四：
410-480二：
130-150）
（6）二冲程汽油机的经济性和HC的排放不如四冲程的汽油机
3、内燃机的启动、运行。
启动前需检查：
（1）机组各处连接是否牢固
（2）水冷式内燃机散热器内冷却水量是否充足
（3）润滑油油位是否正常
（4）内燃机主机和它的启动机的燃料是否充足
（5）电气系统各街头是否连接可靠，蓄电池电量是否充足，是否有漏电现象
（6）各操作手柄、踏板、开关盒按钮等是否处于分离位置
运行时监督：
（1）润滑油压力、温度、冷却水温度、蓄电池电流以及内燃机转速等仪表指示是否在规定范
围内
（2）内燃机的转速是否平稳，是否有带不动负荷的现象。
运转中是否有不正常的音响，以及是否有剧烈的振动。
（3）观察排烟情况，以判断燃烧是否良好
（4）观察是否有漏气、漏油和漏水等密封不良的情况
冷热泵与风机
重点、要点
1、泵的分类及应用
按工作原理：
叶片式泵、容积式泵、其他类型泵（喷射泵、真空泵、水锤泵）
按压力：
低压泵、中压泵、高压泵
热泵：
压缩式热泵、离心式热泵
2、泵与风机的结构及主要部件
离心泵：
叶轮、轴、轴承、泵体和填料密封装置
风机：
叶轮、集流器、机壳
3、泵与风机的运行及调节，泵与风机的工作点及串-并联使用；
水泵为例，在开动之前，吸水管和泵内应先充满水，然后再启动原动机带动叶轮高速旋转
调节：
节流调节、变速调节、导流器调节、动叶片调节
并联运行特点：
压头相等，流量增加
串联运行特点：
流量相等，压头相加
热工设备的联合应用
1、热工设备在发电系统的应用：
生物质燃气发电，燃煤蒸汽发电；
热工设备在热电联用系统的应用：
热电联用设备构成及总能分配；
3、热工设备在IGCC多联产系统的应用：
总能系统能量梯度利用。
热工测量基础
1、误差分析
仪器误差：
它是由于设计、制造、装配、检定等的不完善以及仪表使用中元件的老化，机械部件磨损、疲劳等因素，而使仪器设备带有误差（正确选择测量方法和使用测量仪器）
人身误差：
由于测量者感官方面的分辨能力、视觉疲劳、固有习惯等而对测量实验中的现象与结果判断不准确而成误差
影响误差：
各种环境因素与要求不一致
方法误差：
使用测量方法不当，依据理论不严格，计算公式不当简化
2、如何获得精确的数据?
保持测量条件不变，对同一被测量或一组被测量进行多次测量
2、热工参数的常规测量及仪表的校验；
温度计的标定
压力式温度计
设备：
恒温器、标准温度计、冰水共存容器
方法：
将压力式温度计和标准温度计同时置于恒温器或冰水共存容器，调整压力式温度计与标准温度计至相同温度，升温测三点（起点、中点、终点）降温侧三点，制取标定曲线
热电阻式温度计
标准热电阻温度计、加热恒温器、冰水共存容器、标准电位计
主要标定100℃和0℃是电阻值之比R100/R0是否符合国家标准，测试R100和R0是应在沸点校验器和冰水共存容器中个放30min，有标准电位计读数
热电偶温度计
标准铂－铂铑热电偶、可调温管式电炉、冰水共存容器等
将被校验的几只热电偶同放入管式电炉中比较期间的读数
3、测量数据的处理；
经典热工测量
1、温度测量——测温常用仪表及配置
双金属温度计（指针、刻度盘、保护套管、细轴、感温元件、固定端、自由端、紧固装置）压力式温度计（温包、毛细管、单圈弹簧管、拉杆、齿轮传动机构、示值指示针、转轴、刻度盘、上限接点指示针、下线接点指示针、表壳、接线盒）、热电偶、全辐射高温计（物镜、光栏、玻璃泡、热电阻、灰色滤光片、目镜、铂箔、云母片、二次仪表）、热电阻
2、压力测量——弹性、膜片压力表、远传压力表的选用及标定；
3、流量测量——转子流量计、涡轮流量仪及其节流装置；
4、物位测量——直读液位计、差压式水位计、浮球液位计；
5、成分测量：
火力发电厂中，烟气和锅炉水等成分的连续测定方法
奥氏气体分析仪
热工检测新技术
1、激光检测技术：
原理及方法要点
激光载波测温：
采用激光作为载波，用温度信息调制激光，而后把含有温度信息的激光通过空间传播到接受部分，经信号处理达到测量的目的
光纤传感技术：
利用光波调制技术即利用光波参量调制方式实现待测信息的提取
2、超声波检测技术：
原理及要点；
原理：
利用某种待测的非声量与某些描述媒质声学特性的物理量之间存在着的直接或简介的关系，在确定了这些关系之后就可通过测定这些超声物理量来测出待测非声量
过强的超声波会产生许多对测量不利的效应，这些不利的效应称为超声效应
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