热力学传热学基础知识Word文档格式.docx

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于引风机的抽力和烟筒的引力，将烟气引向烟道内的过

热器，省煤器，空气预热器等进行对流换热。

（3）水的受热和汽化过程

软化水经锅炉给水泵加压进入省煤器预热，然后进入汽

包，汽包的水经受热较弱的对流管束流至水包，水包的

水经墙外的下降管流到锅炉底部集箱（左、右、前、后集箱），由于炉膛水冷壁管，部分对流管束受热较强工质的密度小就向上流动，而对流管束受热较弱的水密度大就向下流动，锅炉就形成了自然循环，上升管中的汽水混合物进入汽包，经汽水分离后，蒸汽进入过热器加热成为过热蒸汽，分离下的水继续循环。

三、锅炉的组成

（一）炉本体设锅备

1、汽水系统:

汽水系统既所谓“锅”它的任务是吸收燃料燃烧放

出的热量，它由汽包，水包，下降管，联箱，水冷

壁，过热器，省煤器等组成。

（1）汽包:

上部是蒸汽、下部是水，它接受省煤器的

来水。

汽包与下降管，水包，水冷壁，联箱共同

组成水循环回路，并将水冷壁中产生的饱和蒸汽

供给过热器。

（2）下降管:

它是水冷壁的供水管，即汽包中的水流

入水包再流入水冷壁的下联箱然后均匀地分配到

水冷壁的各上升管中去。

（3）水冷壁:

是布置在燃烧室内四周墙上的管子。

它

的任务是吸收燃烧室中的辐射热，使管内的水汽

化，它是产生蒸汽的主要受热面。

（4）过热器:

利用烟气的热量，将饱和蒸汽加热成一

定温度的过热蒸汽。

（5）省煤器:

利用烟气的热量，将锅炉给水，以提高

锅炉给水温度，降低排烟温度，节省燃煤。

2、燃烧系统

燃烧系统:

燃烧系统即所谓“炉”，它的任务是使燃

料在炉内良好地燃烧放出热量。

它由燃

烧室、炉排、空气预热器等组成。

（1）燃烧室:

也叫炉膛，它是由炉墙和水冷壁围

成的空间，是供燃料燃烧的地方。

它的作用

是保证燃料着火燃烧。

使产生的烟气与空气

混合充分燃烧，尽可能地放出热量给炉膛

四侧水冷壁，然后把烟气引向烟道。

（2）炉排:

炉排的作用是支持燃料层使煤在炉排

上稳定燃烧。

（3）空气预热器的作用:

利用烟气的余热来加热

空气。

空气经过预热后，对于煤的燃烧，提

高炉膛温度都是有利的。

（二）锅炉的辅助设备:

锅炉的辅助设备由通风设备，燃料输送设备，给水设

备，除尘除灰设备及锅炉一些附件等组成。

1、通风设备:

包括鼓风机，引风机，风道，烟筒等

组成。

鼓风机作用:

供给燃料燃烧所需要的空气，引风机排出

燃料燃烧所生成的烟气。

2、燃料输送设备的作用:

将燃料从煤场输送至锅炉煤

仓。

3、给水设备:

由给水泵、给水管道等组成，任务是向

锅炉供水。

4、除尘除渣设备:

除尘设备是清除烟气中携带的飞灰，

除渣设备是清除燃料燃烧后从燃

烧室落下的灰渣。

5、锅炉附件:

由汽包上的水位计、安全门、吹灰器、热工仪表自动控制装置以及一些汽水管道和阀门等组成。

四、锅炉的主要特性参数

1、锅炉容量:

锅炉容量（额定出力）:

锅炉在正常，经济运行条件下的最大连续蒸发量叫做锅炉容量，也称为额定（设计）蒸发量或额定出力。

单位是T/小时。

锅炉供热量:

热水锅炉在额定压力下，供水、回水温度和规定的循环水量下，每小时出水的有效热量。

2、锅炉蒸汽参数:

锅炉蒸汽参数一般是指锅炉过热器出

2过热蒸汽的压力和温度，压力的单位公斤/厘米口处，蒸汽温度单位是?

3、锅炉效率

锅炉效率:

是指锅炉有效输出的热量占输入锅炉的热

量的百分数。

锅炉的净效率:

在锅炉的输出热量中扣除锅炉辅助设

备自用能量折算出的热量之后所得出的效率称为锅

炉的净效率。

五、燃料（煤）

1、燃料:

是指可以燃烧并能放出热量的物质。

2、煤的组成:

包括碳、氢、氧、氮、硫五种元素以及水

分份和灰份。

3、煤的各种成分的性质如下:

（1）碳:

碳是煤的最基本的组成成分。

它是主要的

可燃元素，其含量一般在40-93%。

1公斤碳完

全燃烧时放出7850大卡的热量。

煤含碳量越多

煤的热值越高，煤的着火和燃烧时间越长。

（2）氢:

氢极易着火，燃烧。

1公斤氢完全燃烧生成

水蒸汽时实际能放出约28600增大卡的热量，

氢是煤的各种成分中单位发热量最高的元素，

但含量不多,一般为3-6%，煤中的氢一部分与氧

结合稳定的化合物不能燃烧，另一部分则存在

于有机物中，加热时发挥出来，能够燃烧放出

热量。

（3）氧:

氧是煤中的杂质，它不能燃烧放热。

煤中

的氧有两部分。

一部分是游离氧，它能助燃，

另一部分与碳，氢以化合物的状态存在，不能

助燃。

（4）氮:

氮也是煤中的杂质，它既不能燃烧也不能

起助燃作用。

煤中含量一般在0.5-2%，在燃烧

过程中部分氮转化为氧化氮，会污染大气。

（5）硫:

煤中的硫包括三种形态，有机硫，黄铁矿

硫，硫酸盐硫，前两钟硫能挥发燃烧，称为可

燃硫。

后一种硫不能燃烧。

可燃硫燃烧能放出

一些热量约2160大卡/公斤，但燃烧产物二氧化

硫或三氧化硫能与烟气中凝结的水蒸汽化合成

亚硫酸或硫酸，对锅炉受热面金属有腐蚀作用。

煤中的硫是一种有害的元素。

（6）水份:

水份也是煤中的杂质，也是一种有害的

成分。

由于它的存在，不仅使煤的可燃元素含

量减少而且煤燃烧时水份蒸发还要吸收热量使

煤的实际发热量降低。

水份多的煤不易引燃，

链条炉燃煤一般水份控制在9-10%左右。

（7）灰份:

灰份是煤中的主要杂质，煤的灰份一般

为10-35%左右。

六、燃烧基本知识

1、燃烧:

燃料中的可燃成份与空气中的氧发生剧烈地

化学反应并放热和发光的现象称为燃料的燃烧

2、燃烧过程大致分为三个阶段:

（1）着火前的热力准备阶段

煤进入炉内首先被加热、干燥、当其温升到100?

时，水份迅速汽化直至完全烘干。

对于层燃炉，煤的预热干燥热量主要来源于火焰炽热的炉墙的辐射热，高温烟气的对流放热与燃烧燃料接触传热。

煤预热热所需时间长短与煤的含水份大小，炉内温度等因素有关，煤的水份越大，预热所需的热量越多，干燥的时间越长，提高炉温或采用预热空气都有利于煤的预热干燥。

（2）挥发物与焦碳的燃烧阶段

煤随着温度继续升高，水分烘干后，挥发份开始析出，挥发份是由碳氢化合物、氢、一氧化碳等组成的可燃气态物质。

当析出的挥发物达到一定温度和浓度时，马上着火燃烧，发光发热，此时放出的热量一部分被锅炉受热面所吸收，另一部分则用来提高燃料自身温度。

挥发物多的燃料着火温度较低，挥发物少的燃料着火温度较高，褐煤着火温度为

左右，无烟煤的着火温度为600-700?

。

350-400?

挥发份析出后，煤就形成焦碳，焦碳内有很多空隙，

氧气就扩散到焦碳内部发生氧化反应进行燃烧，焦

碳是燃料中释放热量的主要成分，另一方面，焦碳

燃烧后外面包灰层，氧气很难扩散进去，所以焦碳

燃烧时间较长，灰包裹着的焦碳也很难烧尽，最后

落进灰斗造成机械不完全燃烧热损失，为了使这一

阶段焦碳尽量燃烧完全，除保持炉内高温外，更重

要的是必须提供充足适量的空气与焦碳有良好的接

触，加快氧的扩散，以提高燃烧的反应速度。

（3）燃尽阶段:

此阶段，焦碳外层披上一层较厚

的灰层，氧很难扩散到焦碳内部，燃烧十分

缓慢，最后烧不尽的焦碳落至灰斗造成机械

不完全燃烧热损失。

为了减少此项热损失，

在此阶段应让灰渣在高温条件下延长在炉内

停留时间，在炉排尾部设置的老鹰铁，就是

减少灰渣含碳损失的一种措施。

3、完全燃烧:

当燃料燃烧所生成的烟气中不存在可燃质时称为完全燃烧。

4、完全燃烧:

当燃料燃烧所生成的烟气中存在有可燃质

称为不完全燃烧。

5、燃料迅速完全燃烧的必要条件

1）相当高的炉内温度（

（2）合适的空气量

（3）煤与空气的良好混合

（4）充足的燃烧时间

6、燃烧效率:

表示燃料在燃烧设备中的燃烬程度称为燃

烧效率。

公式为:

效率=100-Q-Q34

7、燃烧的化学反应

（1）碳的燃烧:

碳完全燃烧时，碳与氧的化学反应式

为:

C+O=CO22

不完全燃烧时的化学反应式为2C+O=2CO2

a）氢的燃烧:

氢完全燃烧时的化学反应式为

2H+O=2HO222

b）硫的燃烧:

硫完全燃烧时的化学反应式为

S+O=SO22

8、理论空气量:

单位数量的燃料完全燃烧时所需要的空气

量称为理论空气量。

9、实际空气量:

单位数量的燃料燃烧时，实际供给的空气

量。

10、过剩空气系数:

实际空气量与理论空气量之比称为过剩

空气系数。

用α表示

11、烟气的组成

1、碳和硫完全燃烧的生成物CO及SO22

2、燃料和空气中的N2

3、过剩空气中未被利用的氧

4、氢燃烧生成的，空气带入的以及燃料含水分蒸发而成

的水蒸汽

七、锅炉热平衡

1、锅炉的输入热量为:

yQr=Qɑ+Iwi+QWn大卡/公斤

式中:

Qr:

锅炉输入的热量

yQɑ:

燃料应用基低位发热量大卡/公斤

Iwi:

燃料物理热量大卡/公斤

QWn:

蒸汽带入的热量

1、锅炉输出的热量为:

Q+Q+Q+Q+Q+Q大卡/公斤123456

Q:

对应于一公斤燃料的有效利用的热量大卡/公斤1

对应于一公斤燃料的排烟损失热量大卡/公斤2

对应于一公斤燃料的不完全燃烧损失的热量大卡/3

公斤

对应于一公斤燃料的机械不完全燃烧损失的热量4

大卡/公斤

对应于一公斤燃料散热量大卡/公斤5

对应于一公斤燃料的炉渣物理损失热量大卡/公斤6

2、锅炉热平衡公式

锅炉输入的热量等于锅炉有效利用的热量加上各项损失

的热量公式为:

Q=Q+Q+Q+Q+Q+Qr123456

八、锅炉热损失

1、机械不完全燃烧热损失:

包括飞灰，炉渣和炉排漏煤机

械不完全燃烧热损失。

机械不完全燃烧热损失是锅炉热

损失中的主要项目之一，影响机械不完全燃烧热损失

Q的主要因素:

燃烧方式，燃料性质，炉膛结构，锅炉4

负荷与运行工况，以及操作水平等。

2、化学不完全燃烧热损失:

化学不完全燃烧热损失称为可

燃气体不完全燃烧热损失。

是指燃烧过程中的可燃气体

（CO、H、CH等）未能完全燃烧而随烟气排出炉外所224

造成的热损失。

影响化学不完全燃烧热损失的主要因

素，过剩空气系数，燃料挥发分含量，炉膛温度和炉内

空气动力工况等。

3、排烟热损失:

烟气离开锅炉排入大气所带走的热量损

失，叫做排烟热损失，它是锅炉热损失中最大的一项损

失。

影响排烟热损失的主要因素是:

排烟温度和排烟容

积，排烟温度越高排烟容积越大，则排烟热损失Q就越2

大。

对于近代大型锅炉，排烟温度通常为110-160?

4、散热损失:

在锅炉运行中，汽包、联箱、管道、构架、

炉墙和其它附件等的温度均高于周围空气的温度，因

此，有一部分热量回散失到空气中，而造成锅炉的散热

损失。

影响散热损失的主要因素:

炉墙结构，周围空气

温度锅炉负荷变化等。

5、炉渣物理热损失;

炉渣排出炉外时，由于它具有较高的

温度而带走的热量损失，称为炉渣物理热损失。

影响炉

渣物理热损失的主要因素:

燃料中的灰分含量，排渣方

式等。

九、锅炉热效率技算方法

锅炉热效率的计算方法，有正平衡法和反平衡法两种:

1、正平衡法:

锅炉有效利用的热量与输入锅炉的热量之比

Q1η=×

100%Qy

2、反平衡法:

锅炉输入的热量为100（%），然后减去锅炉

各项热损失，公式为:

η=100-（Q+Q+Q+Q+Q）12345

3、正平衡与反平衡热效率的特点:

正平衡热效率计算简单，随时能算出锅炉热效率。

缺点是，反映不出锅炉各项热损失大小，不能提供提高热效率的依据。

反平衡热效率计算复杂，优点是通过计算后，能反映出锅炉各项热损失大小，可提供提高锅炉热效率的依据。

十、锅炉的水循环

1、锅炉的水循环:

水和汽水混合物在锅炉蒸发设备的循环

回路中连续流动的过程，称为锅炉的水循环。

2、自然循环:

利用工质的重度差所造成的水循环称为自然

循环。

3、循环回路:

锅炉中的水或汽水混合物在这个回路中，循

着一定的路线不断地流动着，流动的路线构成周而复始

的回路称为循环回路。

4、强制循环:

依靠水泵的推动作用强迫锅炉水的循环叫强

制循环。

5、循环流速:

一般规定上升管入口处的水流速称为循环流

速。

循环流速大，管内工质从管壁带走的热量多，管壁

的冷却条件较好管子金属不会超温。

当循环流速过小

时，管壁将得不到良好的冷却，容易造成管子金属过热

烧坏。

十一、锅炉排污

1、连续排污的作用:

将较高浓度的锅水连续不断地排出，

降低锅水的含盐量和碱度以及排除锅水表面的油脂和

泡沫。

2、定期排污:

排除锅内形成的水渣以及沉淀物，定期排污

还能迅速调节锅水浓度，以补充连续排污量的不足。

3、排污率:

锅炉排污量占锅炉蒸发量的百分数叫排污率，

Q污P=×

100%

Q汽

P-锅炉排污率%

Q污-锅炉排污量t/h

Q汽-锅炉蒸发量t/h

十二、前后拱的作用

前拱:

位于炉排上方的前墙下部，主要作用是吸收高温烟气

中的热量，再反射到炉排前部，加速新煤的着火燃烧。

后拱:

位于炉排上方的后拱墙下部，主要作用是将燃尽区的高温烟气和过剩的空气引导到炉膛中部延长烟气流程，促进新煤引燃及提高后部温度使灰渣中的固定碳燃尽。

十三、锅炉安全附件

1、压力表的作用:

显示锅炉汽水系统内介质压力的大小。

2、安全阀工作原理:

当锅炉压力超过安全阀定压时，安全

阀自动开启，迅速放出足够多的蒸汽或水，使锅炉压力

下降直至降到工作压力自动关闭，停止排汽或水3、水位表的作用:

显示汽包内水位的高低，提醒操作人员

调节锅炉进水，避免发生缺水和满水。

4、高低水位警报器的作用:

显示汽包内水位的高低，提醒

操作人员调节锅炉进水，避免发生缺水和满水。

十四、二次风的作用:

1、搅动烟气，使烟气与空气很好混合，减少可燃气体的未

完全燃烧热损失。

2、造成烟气旋涡，延长烟气流程使烟气可燃物质在炉膛内

的停留较长时间，得到充分燃烧。

3、依靠旋涡的分离作用，把未燃尽的碳粒甩回火床，减少

锅炉排尘浓度。

4、补充一次风量不足，促使完全燃烧。

十五、集中供热调节方法

1、质调节:

整个供暖期间，随室外温的变化，在热源处只

改变网路的供水温度，而网路的循环流量维持设计值不

变的一种调节方法叫集中质调节。

优点:

管理简单，操

作方便，是目前应用最多的一种调节方法。

2、量调节:

在整个供暖期间，网路供水温度始终维持设计

值不变，随室外温的变化在热源处，不断改变网路循环

流量以适应热负荷变化的一种调节方法叫集中量调节。

缺点:

操作复杂，难以管理，目前在国内很少采用。

3、分阶段流量的质调节:

把整个供暖期，按室外温度高低

分成几个阶段。

在室外温度较低的阶段中保持较大的流

量，而在室外温度较高的阶段中，保持较小的流量，在

每一阶段内网路均采用一种流量并保持不变。

同时采用

不断改变网路供水温度的质调节，这种调节方法叫分阶

段流量的质调节。

是一种比较经济的调节方法，得到了

较高的应用。

4、间歇调节:

在室外温度升高时，不改变网路的循环流量

和供水温度，而只减少每天的供暖小时数，这种调节方

法叫间歇调节。

一般在室外温度较高的初寒期和末寒期

采用，作为一种辅助的调节措施。

十六、热水锅炉防止结水垢的办法

1、锅炉补给水的硬度?

0.6mmOi/L2、控制系统失水，尽量减少补给水量

3、向锅内投碱性药剂，使水垢在碱性水中形成疏松的水

渣，易通过排污办法除掉。

十七、热水锅炉防腐蚀的办法

1、在运行中组织好锅炉的水循环，保持一定的水流速，使

析出的氧气被及时带走。

2、经常从锅炉和系统网路排气阀排出气体，防止腐蚀。

3、向锅水中投加碱性药物，保持锅水PH值8.5-104、利用临近蒸汽锅炉连续排污的碱性水，除去水渣后作为

热水锅炉补给水，是一种既经济又可靠的防腐方法。

5、系统水氧含量控制在?

0.1?

/L

十八、热水锅炉防止积灰的办法:

1、要求回水温度不低于60?

2、减少烟气停滞区，并尽量不在此区布置冷水管3、锅炉运行时，受热面要定期吹灰，停炉后要及时清扫4、适当提高烟气速度，增强对流传热，以利冲刷受热面。

十九、防止停泵水击事故的办法:

1、在循环泵进出口间装设逆止阀的旁路管。

其工作原理是

正常运行时循环泵出水压力高于回水管压力，逆止阀关

闭。

当突然停泵瞬间，水流动能变为压能使水泵入口压

力增高，出水管压力降低。

此时旁路管上的逆止阀开启，

使回水绕过循环泵经旁路管流至循环泵出水管，消除停

泵水击。

2、在循环泵入口水管上安装安全阀。

当由于突然停泵回水

管压力升高时，安全阀自行开启，泄水降压消除停泵水

击。

二十、钠离子交换及再生原理

（一）钠离子交换原理

当含有钙、镁离子的原水流经钠离子交换树脂层时，水中的钙镁等离子就会与离子交换树脂中的钠离子进行交换，从而硬水得到软化，其离子反应为:

2+CɑCɑR2

++2R,+2NɑNɑ

2+MgMgR2

（二）再生原理:

当钠离子罐出水硬度超过标准时，停止交换罐运行，用盐水（NɑCL）溶液对树脂进行再生还原，使树脂重新恢复交换能

力，其再生还原反应为:

CɑRCɑcL22

+2NɑcL?

2NɑR+,2

MgRMgcL22

（二）浮动床运行注意事项:

1、浮动床运行一定周期后，浮动床树脂阻力增

大，树脂必须进行冲洗，把树脂层内的杂质清

洗掉。

2、软化罐再生时，应检查运行软化罐的盐水阀门

是否关严，严防盐水进入罐内影响出水质量。

3、浮动床启床流速不能太快，避免启床速度快损

坏内部配水装置。

4、树脂应防风干，冬季应防冻结损坏树脂。

（三）树脂扑捉器的作用

软化罐在运行过程中，有可能软化罐滤水网损坏而造成大量树脂漏出，在软化罐出水管上安装树脂扑捉器就可截留树脂，避免软化罐运行中大量跑树脂事故。

二十一、常温过滤式除氧器

（一）海绵铁除氧剂除氧原理:

软化水流经海绵铁滤层时，活化后的铁与水中的

氧迅速发生氧化反应，其反应式为:

2+Fe+H0+0?

Fe+OH22

2+Fe+OH+H0+0?

Fe（OH）?

223

反应生成的氢氧化铁絮状物，在高活性海绵铁除

氧剂表面蓄积，但很容易被反冲洗水冲掉排除，

使除氧剂迅速恢复初始活性。

（二）海绵铁除氧器运行注意事项:

1、新安装的除氧器或新添除氧剂后，应进行彻底

反洗，直到水质达到使用标准。

2、除氧器暂停使用时，应进行反洗，洗后灌满水

密封保养，切不可失水。

3、滤层压降至0.05-0.06MPɑ应进行反洗.二十二、热力除氧工作原理:

热力除氧器工作原理,是根据气体溶解定律（道尔顿亨利定理）当除氧器内水温升高时,气水分界面上水蒸汽分压增大,而氧的分压降低,氧在水中的溶解度将下降而泄出,当水温达到沸点时,气水界面上的水蒸汽压力与外界压力相等,氧的分压降低至零,水中氧的溶解度为零,达到水除氧的目的。

二十三、钠离子交换的软化水特点:

（一）硬度可以降低或消除。

（二）碱度不变，水软化时，由于碳酸盐硬

度等量地转化成了重碳酸钠，不能使

硬水的碱度降低。

（三）含盐量增加，在重金属阳离子忽略不

计时，水软化时，钙镁盐类等量地转

变成了不能生成水垢的钠盐，1mmoi/L

钙硬度被1mmoi/L的钠离子所交换

时，则水中增加盐量2.9mg/L，

1mmoi/L镁硬度被1mmoi/L的钠离子

所交换时，则水中增加盐量为10.84

mg/L，所以盐量增加。

二十四、水质不良对锅炉的危害

1、浪费燃料

锅炉结有水垢后，使受热面的传热性能差，燃料燃烧所

放出的热量不能迅速地传递到炉水中，大量的热量被烟

气带走，造成排烟温度升高，锅炉效率降低造成燃料的

浪费。

2、受热面损坏

结有水垢的锅炉，因为传热性差，受热面两侧的温差增

大，当受热面金属的温度超过正常工作条件的温度时，

受热面过热鼓包，甚至爆破。

3、锅炉出力降低

锅炉结垢，由于受热面传热性差，要达到锅炉额定出力

就需要多耗燃料，而炉膛容积，炉排面积，排烟温度会

受到限制，因此锅炉出力就要降低。

4、影响锅炉使用寿命

锅炉受热面结垢后，必须彻底清除才能保证锅炉安全运

行。

清除的方法，一般采用机械和化学药剂。

对锅炉寿

命都有影响，降低了锅炉使用寿命。

一、热力学传热学基础知识二、锅炉的工作过程

三、锅炉的组成

四、锅炉的主要特性参数五、燃料（煤）

六、燃烧基本知识

七、锅炉热平衡

八、锅炉热损失

九、锅炉热效率计算方法十、锅炉的水循环

十一、锅炉排污

十二、前后拱的作用

十三、锅炉安全附件

十四、二次风的作用

十五、集中供热调节方法十六、热水锅炉防止结水垢的办法十七、热水锅炉防腐蚀的办法十八、热水锅炉防止积灰的办法十九、防止停泵水击事故的办法二十、水处理

二十一、常温过滤式除氧器

二十二、热力除氧工作原理

二十三、钠离子交换