第一节煤的成分及性质
煤是由有机化合物和无机矿物质等组成的一种复杂物质，属有机原料，来源于古代植物。由于地壳变迁，地面上的植物残骸被长期埋在地层深处，在合适温度与高压及缺氧条件下，原始有机物不断分解化合，最终边形成了煤。煤既然由植物形成，组成植物的有机质元素，主要是碳、氢、氧和少量的氮、硫，便是煤的主要元素。另外，在煤的形成、开采和运输过程中，加入的水分和矿物质（燃烧后成为灰分），也成为煤的组成成分。
煤是复杂的高分子碳氢化合物，煤的化学组成和结构十分复杂，但作为能源使用，只要了解它与燃烧有关的组成，例如元素分析成分组成工业分析成分组成，就能满足电厂锅炉燃烧技术和有关热力计算等方面的要求。
一、煤的元素分析成分及其性质
煤中的化学元素可达30多种。一般把燃料中不可燃烧矿物质成分综合在一起统称为灰分。这样用元素分析法测定煤的组成成分时包括七项：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五种元素和水分（M）、灰分（A）两种成分。其中碳、氢和部分硫是可燃成分，其余都是不可燃成分。这些成分呈复杂的化合物存在于煤中。煤的各种成分的性质如下。
1.碳(C)
碳是煤中的主要可燃元素，其含量一般为50%~60%（指收到基含量，下同），1kg的碳完全燃烧生成二氧化碳CO2，能放出32700KJ的热量，其反应式为
C+O2→CO2+32700，KJ/kgC （2—1）如果1kg的碳不完全燃烧生成一氧化碳CO，只能放出9270KJ的热量，即
2C+O2→2CO+9270，KJ/kgC (2—2) 煤中的碳以两种状态存在。其主体形成晶格，也就是苯核。晶格中也有一些硫、氮原子。另一部分碳与氢、硫、氮、氧形成侧链。侧链靠键链接在晶格的边缘上。当在缺氧环境下受热时，键断裂，侧链呈气态逸出，这就是挥发分。煤的挥发分是由各种碳氢化合物、一氧化碳、硫化氢等可燃气体，二氧化碳和氮等不可燃气体及少量的氧气所组成。煤的挥发分与煤的地质年代有密切的关系。地质年代愈短，它受地热而热解的愈少，侧链保存的很多，所以挥发分愈高。挥发分是煤受热裂解的产物，而不是煤中固有的成分，所以不应该挥发分含量。以晶格状态存在的碳被称为固体碳。固体碳的燃烧特点是不易着火，燃烧缓慢，火苗短。所以，一般含固体碳越多的煤，其着火和燃烧就越困难。
2.氢（H）
氢是煤中可燃元素之一，其含量约为1%-6%，但发热量比碳高得多。1kg氢完全燃烧生成水H2O，能放出120000KJ的热量（扣除水的汽化潜热后剩余的热量），其化学反应式为
2H2+O2→2H2O+12*104，kj/kgH2 (2—3) 氢的燃烧特点是极易着火，燃烧迅速，火苗也长。因此，含氢越多的煤月容易着火燃烧。
3.硫（S）
煤中硫的含量一般不超过2%，但个别煤种高达8%--10%。煤中
的硫以三种形态存在：）有机硫（与C、H、O）等元素组成的复杂化合物黄铁硫矿（FeS2）及硫酸盐硫（与Ca、Mg、Fe等元素组成的盐类）。前两种硫可以燃烧放热统称为可燃硫（Sr）。硫酸盐硫（S ly）不能燃烧而并入灰分中。硫酸盐硫的含量很少，常以全硫代替可燃硫作燃烧计算。1kg硫完全燃烧生成二氧化硫SO2，能放出9040KJ的热量,其化学反应式为S+O2→SO2+9040，kj/kgS （2—4）
4.氧(O)和氮(N)
氧和氮都是煤中的不可燃元素，不能燃烧。
煤中氧的含量变化很大，碳化程度深的煤中氧含量很少，如无烟煤氧含量仅有1%--2%；碳化程度浅的煤可达40%左右。煤中的氧由两部分组成：一部分为游离态存在的氧，它能助燃；另一部分为化合物（如CO2、H2O等）中存在的氧,当这部分氧多时，表述与它化合而不能燃烧的C、H也多，这将使煤的发热量降低。
氮的含量较少，仅为0.5%--2.5%，但它是有害元素。在氧气供应充分、高温和含氮量高的燃烧过程中易生成氮氧化物（NOx）,污染大气,对人体和职务都十分有害。
5.水分（M）
水分是煤中主要不可燃成分,也是一种有害杂质。各种煤的水分含量差别很大，少的仅有2%左右，多的可达50%--60%。煤中水分由表面（外在）水分Mf和内在水分M ad组成. 表面水分是在开采、储运过程中受雨露冰雪影响而进入煤中的，在温度（20±1）℃、相对湿度为（65±1）%的空气中自然风干后失去的水分；固有水分也叫内在水分，靠自然干燥不能除去，必须把煤加热到105—110℃左右，并保持一定的时间才能除去。外在水分和内在水分的总和成为全水分。
6.灰分（A）
煤中的各种矿物杂质，在燃烧后形成灰分。但燃烧后的灰分与燃烧前煤中的矿物质在性质上和数量上都不相同。
灰分既是煤中主要不可燃成分，又是很有害的杂质。各种煤中灰分含量变化很大，多在10%--50%之间。煤中灰分由内在灰分和外在灰分组成。内在灰分来自古代植物自身所含的矿物质；外在灰分来自煤形成期间从外界带入的矿物质以及在开采、运输中混入的矿物杂质。
以上为煤的元素分析成分及其性质，各成分含量是指质量百分含量。煤的元素分析是锅炉燃烧等计算的依据，同时也是煤的分类和研究煤的特性的依据。但煤的元素分析相当繁杂，需要复杂的设备、较高的技术和较长的分析时间，所以，发电厂从运行角度出发一般采用简单的工业分析法。
二、煤的工业分析成分及其性质
在煤的着火、燃烧过程中，煤中各种成分的变化情况是：将煤加热到一定温度时，首先水分被蒸发出来；再加热，煤中的氢、氧、氮、硫及部分碳所组成的有机化合物分解，年成气体挥发出来，这些气体成为挥发分；挥发分析出后，剩下的是焦炭，焦炭就是固定碳和灰分的组合。
煤的工业分析成分就是测定煤中的水分（M）、挥发分（V）、固定碳（FC）和灰分（A）的质量百分含量。根据工业分析数据，可以了解煤在燃烧方面的某些特性，以便正确的进行燃烧调整，改善燃烧工况，提高运行经济性。
煤的工业分析成分就是按煤的燃烧过程来分析煤的成分。工业分析成分的测定是在实验室中进行的。按照国家标准GB/T211---1996《煤中全水分的测定方法》及GB/T212---2001《煤的工业分析方法》的规定，测定方法有多种，这里介绍最常用的方法。
1.煤中全水分的测定
用已知质量的干燥、清洁的浅盘称取颗粒度为13mm的试样
500g(称准到0.5g)，并均匀地摊平，然后放入预先鼓风并加热到105—110的干燥箱中。在鼓风的条件下，烟煤干燥2h，无烟煤干燥3h，从干燥箱中取出浅盘，趁热称重，然后每30min 进行一次检查性恒重试验，直到煤样的减重不超过0.5g为止。计算公式为
(2—5) 式中Mt——煤样的全水分，%；
M——煤样的质量，g;
m1_干燥后煤样减少的质量，g。
2.空气干燥煤样水分的测定
在预先干燥并已称量过的称量瓶内称取粒度小于0.02mm的空气干燥煤样，称准至0.0002g，平摊在称量瓶中，打开称量瓶盖，放进预先鼓风并已加热到105---110的干燥箱内，在一直鼓风的条件下，烟煤干燥1h，无烟煤干燥1---1.5h，从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放入干燥器中冷却至室温（约20min）后称量。进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥煤样的质量减少不超过0.001g或质量增加时为止。在后一种情况下，采用质量增加前一次的质量为计算依据。水分在2.00%以下时，不必进行检查性干燥。根据煤样的质量损失计算出水分的质量分时如下：
（2—6）式中M ad——空气干燥煤样的水分，%；
m——称取的空气干燥煤样的质量，g；
m1——煤样干燥后市区的质量，g。
3.煤中灰分的测定
在预先灼烧至质量恒定的灰皿中，称取粒度小于0.2mm的空气干燥基煤样（1±0.1）g，称准至0.0002g，均匀摊平在灰皿中，使其每平方厘米的质量部超过0.15g。将盛有煤样的灰皿送入炉温不超过100℃的马弗炉恒温区中，关上炉门，并使炉门留有15mm左右的缝隙.在不少于30min内使炉温升至500℃，并在此温度下保持30min。然后继续升温至（815±10）℃,并在此温度下灼烧1h，取出稍冷，然后放在干燥器内冷却至室温(约20min)后称量，进行检查性灼烧，每次20min，直至恒重(两次质量之差不超过0.001g)为止。灰皿中残留物占原试样质量的百分数即为煤样的空气干燥基灰分质量分数。
（2—7）式中A ad——空气干燥煤样的灰分，%；
m——称取的空气干燥煤样的质量，g；
m1——灰皿中残留物的质量，g。
4.煤中挥发分的测定
在预先于900温度下灼烧至质量恒重的带盖的坩锅中，放进粒度小于0.2mm的空气干燥基煤样（1±0.01）g，称准至0.0002g，将坩埚轻轻震动，使其中的煤样铺平后加盖，放入预先加热到920的马弗炉中，关闭炉门，使坩埚连续准确加热7min。坩埚及架子放入后，要求炉温在3min内恢复至（900±10）℃，直至试验结束(否则试验作废)。加热时间包括温度恢复时间在内。从炉中取出坩埚，放入空气中冷却5min左右，放入干燥器内冷却到室温后称量，按下式计算其空气干燥基挥发分质量分数V ad：
（2—8）式中m1——空气干燥基煤样加热后减轻的质量，g；
m——空气干燥煤样质量，g；
M ad——空气干燥基水分，%。
5、固定碳的计算
空气干燥基固定碳计算公式为
FC ad=100-（M ad+A ad+V ad）（2—9）式中FC ad——空气干燥基固定碳质量分数，%；
M ad——空气干燥基水分质量分数，%；
A ad——空气干燥基灰分质量分数，%；
V ad——空气干燥基挥发分质量分数，%。
原煤析出挥发分后的残留物便是焦炭，此时煤中的灰分也残存在焦炭中。各种煤的焦炭的物理性质差别很大，有的比较松脆，有的则结成不同硬度的焦块。焦结性是煤的一个重
要特性，它对锅炉工作有一定影响。例如，在煤粉炉中,烧强焦结性煤时，易引起颅内结渣，且形成坚硬的焦粒，使焦粒内部很难与空气接触，燃烧发生困难.所以煤的焦结性对煤的燃烧有影响。
焦炭特性可根据其外形、强度分成以下八类。
（1）粉状。没有互相黏着的颗粒。
（2）黏着状。用手指轻压，基本上是粉状。
（3）弱黏结。用手指轻压即碎成小块。
（4）不熔融黏结。以手指用力压才裂成小块，焦渣上表面无光泽，
下表面稍有银白色光泽。
（5）不膨胀黏结。焦渣成饼状，焦粒界线不易分清，表面呈银白
色金属光泽，焦渣下表面光泽尤甚。
（6）微膨胀熔融黏结。用手指压不碎，在焦渣上、下表面均有银
白色金属光泽，且焦渣上表面有微小膨胀泡。
（7）膨胀熔融黏结。焦渣上、下表面均有银白色金属光泽，且明
显膨胀，但膨胀高度不高于15mm。
（8）强膨胀熔融黏结。焦渣上、下表面均有银白色金属光泽，膨
胀高度大于15mm。
三、煤的成分计算基准
由上述分析可知，燃煤由碳、氢、氧、氮、硫五种元素及水分、灰分等组成，这些成分都以质量分数计算，其总和为100%。
因为煤中水分和灰分（质量分数）容易受外界条件的影响而发生变化，水分或灰分(质量分数)变化了,其他元素成分的质量分数也会随之而变化.为了使用或研究工作的需要,在计算煤的各成分质量分数时,可将某种成分(例如水分或灰分)不计算在内.这样按不同的“成分组合”计算出来的各成分质量分数就会有较大的差别.这种根据煤存在的条件或坩埚需要而规定的“成分组合”成为基准。如果所用的基准不同，同一种煤的同一成分的质量分数结果便不一样。
常用的煤的成分分析基准有以下四种：
（1）收到基（旧称应用基）.以收到状态的煤为基准计算煤中
全部成分的组合成为收到基.对进厂原煤或炉前煤斗应按收到基计算各项成分.收到基以下角标ar表示。
C ar+H ar+O ar+N ar+S ar+A ar+M ar=100% （2—10）上式中C ar、M ar...诸项都指带数学符号%的质量分数，如Car=10%，但在工业使用上习惯于把%也视作该物理量的单位，这时Car就理解成10。下文中均按此习惯书写。
（2）空气干燥基（旧称分析基）。以与空气温度达到平衡状态
的煤为基准，即供分析化验的煤样在实验室一定温度条件下，自然干燥失去外在水分，其余的成分组合便是空气干燥基。空气干燥基以下脚标ad表示。
C ad+H ad+O ad+N ad+S ad+M ad=100% (2—11)
（3）干燥基（旧称干燥基）。以假想无水状态的煤为基准，用
下脚标d表示。干燥基中因无水分，故灰分不受水分变动的影响，灰分只能两分数相对比较稳定。
C d+H d+O d+N d+S d+A d=100% (2—12)
（4）干燥无灰基（旧称可燃基）。以假想无水、无灰状态的煤
为基准，以下脚标daf表示。
C daf+H daf+O daf+N daf+S daf=100% ( 2—13)
干燥无灰基因无水、无灰，故剩下的成分便不受水分、灰分变动的影响，是表示碳、氢、氧、氮、硫成分质量分数最稳定的基准，挥发分和燃料发热量也常用干燥无灰基表示，并作为燃料分类的依据。
四、煤的计算基准的换算
由于煤质分析所使用的煤样是空气干燥基煤样，故分析结果的计算是以空气干燥基为基准得出的，但在锅炉设计计算时，是按实际进入锅炉的炉前煤，即收到基进行计算的。换算公式为
x=Kx0 （2—14）
表2—4 不同基准的换算系数K
收到基空气干燥基干燥基干燥无灰基收到基 1 100-M ad/100-M ar100/100-M ar100/100- M ar-A ar 空气干燥基100-M ar/100-M ad 1 100/100-M ad100/100- M ad-A ad 干燥基100-M ar/100 100-M ad/100 1 100/100-A d
干燥无灰基100-M ar-A ar/100 100-M ad-A ad/100 100-A d/100 1
第二节煤的特性
一、发热量
发热量是煤的重要特性之一。单位质量的煤完全燃烧时所放出的热量成为煤的发热量，单位是kj/kg。煤的发热量常用三种规定值表示。
1.弹筒发热量Q b
单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧产物组成
为氧气、氮气、二氧化碳、硝酸和我硫酸、液态水以及固态灰时放出的热量称为弹筒发热量。
弹筒发热量是在实验室中用氧弹式量热计测定的实测值。氧弹式量热计如图2—2所示，其主要部件氧弹见图2—3所示。
测定方法是：将约1g的煤样置于氧弹中，氧弹内充满压力为2.8—3.0MPa的氧气，点火燃烧，然后使燃烧产物冷却到煤的原始温度（约20—50℃），在此条件下单位质量的煤所放出的热量即为弹筒发热量。此时，煤样中碳完全燃烧生成二氧化碳；氢燃烧生成的水全部冷却成液态水；氧弹内燃烧时瞬时温度可达1500℃以上，煤中的硫、氮燃烧生成的二氧化硫、二氧化氮，与过剩氧作用进一步氧化成SO3和NO X，并溶于水中形成硫酸和硝酸。生成酸的反应要放出热量，因而，弹筒发热量要比实际煤的放热量高，故实测的弹筒发热量要换算成以下两种发热量后才能使用。
2.高位发热量Qgr
煤在常压下燃烧时，硫只能氧化成SO2，氮则转化为游离态的氮，
因此燃烧产物与氧弹中的生成物不同。煤在氧弹内燃烧产生的热量（即弹筒发热量）减去硫和氮生成酸的校正值后所得的热量，称为高热发热量。高位发热量是煤在空气中完全燃烧时所放出的热量。
低位发热量Q net
3.
实际上在锅炉中能利用的热量要比高位发热量低。这是因为煤燃
烧的生成产物水要吸收汽化潜热变成水蒸气。在锅炉运行中时，为了避免尾部受热面的低温腐蚀，排烟温度一般在110—180℃之间，此温度下，烟气中的水蒸气不可能凝结成水而放出汽化潜热，即这部分汽化潜热不可能被锅炉利用。从高位发热量中减去煤样中水的汽化潜热后的发热量，称为低位发热量，用符号Q net表示。我国锅炉技术中一般采用低位发热量作为计算依据。
二、各种发热量之间的换算
我国在锅炉设计和计算中，采用低位发热量。但煤的发热量又由弹筒式量热计中实测得来，测得的是弹筒发热量，因此要经过换算。
由弹筒发热量换算成高位发热量的公式，即
Q ad,gr=Q ad,b-(94.1S ad,b+aQ ad,b) (2—15）式中Q ad,gr——空干基煤样的高位发热量，kj/kg；
Q ad,b——空干基煤样的弹筒发热量，kj/kg；
S ad,b——由弹筒洗液测得的含硫量，%；
a——硝酸生成热的比例系数。
a值与Q ad,b有关，当Q ad,b<16700kj/kg时，a=0.001；当16700kj/kg25100kj/kg时，a=0.0016。
由高位发热量换算公式为低位发热量公式，即
Q ar,net=Q ar,gr—206H ar—23M ar （2—16）由空气干燥基高位发热量Q ar,gr换算成收到基高位发热量Q ar,gr的公式为
Q ar,gr= Q ar,gr×(100-M ar)/100-M ad （2—17）
三、标准煤和这算成分
（1）标准煤。在工业上，为核算企业对能源的消耗量，统一计算
标准，便于比较和管理，采用标准煤的概念。GB3775—1989《煤质及煤分析有关名词术语》中规定，标准煤即收到基低位发热量为29270kj/kg（7000kcal/kg）的煤。火力发电厂的煤耗就是按每发1kwh的电，所消耗标准煤的kg（或g）数来计算的。
（2）折算成分。为了比较煤中各种有害成分（水分、灰分和硫分）对锅炉工作的影响，更好地鉴别煤的性质，引入折算成分的概念。规定把相对于每4182kj/kg即（1000kcal/kg）收到基低位发热量的煤所含的收到基水分、灰分和硫分，分别称为折算水分、折算灰分和这算硫分，其计算公式为
折算水分M ar,zs=M ar/Q ar,net×4182 （2—18）折算灰分A ar,zs=A ar/Q ar,net×4182 (2—19) 折算硫分S ar,zs=S ar/Q ar,net×4182 （2—20）
四、高温下煤灰的熔融性
灰的熔融性对锅炉运行的经济性和安全性有很大影响。对于固态排渣煤粉炉，燃用灰融点低的煤时，容易引起受热面结渣。结渣不仅影响传热，降低锅炉热效率，而且还会影响锅炉正常运行甚至被迫停炉。对于液态排渣煤粉炉，当燃用灰熔点高的煤时，容易造成炉底排渣口流渣困难，影响锅炉正常运行甚至被迫停炉。
1.煤灰的熔融性及其四个特征温度的测定
取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样，按GB212—1991规定将其
完全灰化，然后研细至0.1mm以下，制成正三角锥体，锥体高度为20mm，底面的边长为7mm，锥体的一侧面垂直于底面，置于温度可调节并充有适量还原性气体的电炉中逐渐加热，根据灰锥的状态变化，记录以下几个温度数值，如图2—4所示。
（1）变形温度DT：锥体尖端或棱开始变圆或弯曲时的温度；
（2）软化温度ST：灰锥弯曲至锥尖触及托板或灰锥变成球状时的温度；
（3）半球温度HT：灰锥形变至近似半球形，即高约等于底长的一半时的温度；
（4）流动温度FT：灰锥熔化展开成高度在1.5mm以下的薄层时的温度。
通常用DT、ST、HT和FT这四个特征温度来表示灰的熔融特性。在锅炉技术在多用软化温度ST作为熔融性指标（或称灰熔点）。
DT和FT的温度间隔大小对实际工作很有意义。如果温度间隔很大，就意味着固相和
液相共存的温度区间很宽，灰渣的黏度随温度变化就很慢，这样的灰渣称为短渣。一般认为DT和FT温度之差为200—400℃时为长渣，而DT和FT温度差为100—200℃时为短渣。长渣在冷却时可长时间保持一定黏度，渣块凝固时较易调整形状，消除内应力，造成渣块牢固，不易脱落，故在炉膛中易于结渣；而短渣在冷却时其黏度增加很快，一般说来不易结渣。
2.影响煤灰熔融性的因素分析
影响灰熔融性的因素，主要是煤灰的化学组成成分、灰所处环境
介质的性质，前者是内因，后者是外因，但两者又是相互影响。
(1)煤灰的化学组成。灰的成分比较复杂，一般可以分为酸性氧化
物和碱性氧化物两种。酸性氧化物如SiO2、Al2O3和TiO3，碱性氧化物则有FeO、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O和K2O等。
灰中的不同成分具有不同的熔点，有些难熔（即熔点高），有些易熔（即熔点低），如表2—2所示。一般来说灰中酸性氧化物越多，灰的熔点也越高；相反，碱性氧化物越多，灰的熔点也越低。但是，也有本身是高熔点成分的氧化物，当它与其他成分结合成共晶体或共晶体混合物时，会使灰熔点大大降低。如CaO本身熔点为2521℃，当它与Fe2O3组成CaOFe2O3共晶体混合物时，其熔点会降到1249℃，这是由于CaO具有助熔作用。
表2-2 煤灰中常见化合物的融化温度
名称熔化温度名称熔化温度
SiO21716 K2 SiO2997
Al2O32043 Al2O3 Na2O 6SiO21099
CaO 2521 Fe SiO21143
MgO 2799 2FeO SiO21065
Na2O 800—1000 CaO Fe2O31249
K2O 800—1000 Ca MgO 2SiO21391
Fe3O41597 Ca SiO21540
Fe2O31566 CaO FeO SiO21100
FeO 1377 3Al2O3 2SiO21800
TiO31837 CaO Al2O31605
Na2 SiO2877 CaO Al2O3 Si 2O31170
(2)灰所处环境介质(气氛)的性质。当灰所处环境介质的性质发生
改变时，会使灰的熔点发生变化。例如，当介质存在有CO、H2等还原气体时，这些气体与灰中的高价氧化铁（Fe2O3）相遇，就会使高价氧化铁还原成低熔点的氧化亚铁（FeO），而FeO又与SiO2结合成共晶体并进而形成共晶体混合物，从而使灰熔点大大降低，即Fe2O3+CO→2FeO +CO2↑(2—21)
Fe2O2+H2→2FeO + H2O↑ (2—22)
在实际运行的锅炉中，炉内烟气总难免有些还原性气体如CO等，通常把这种含有少量还原性气体的烟气称为半还原性气氛或弱还原性气氛。为了使实验室测出的灰熔点与炉内实际情况比较接近，故一般在保持弱还原性气氛的电炉中测定灰的熔融特性。
第三节煤中某些成分对锅炉工作的影响
煤的常规特性表征了煤的基本性质，可以作为分析煤的着火、燃烧和对锅炉工作影响的依据。但因为在锅炉的燃烧过程中，除部分碳及游离氢外，都不是单个元素在燃烧反应，所以，在分析煤的常规特性对锅炉工作的影响时，主要从工业分析以及其他有较明显显著影响的特性进行分析，主要包括挥发分、水分、灰分、焦炭、硫分以及灰渣熔融性等几个方面。
一、挥发分的影响
挥发分是煤的重要成分特性，它可以作为煤分类的重要依据。同时，挥发分对煤的着火、燃烧有很大的影响。
挥发分越多的煤，愈容易着火，燃烧也容易完全。这是因为：挥发分主要是气体可燃物，其着火温度较低，着火容易；挥发分多，相对来说，煤中难燃的固定碳的质量分数便少，使煤易于燃烧完全，大量挥发分析出，着火燃烧后可以放出大量热量，造成炉内高温，有助于固定碳的迅速着火和燃烧，因而，挥发分多的煤也易于燃烧完全；挥发分是从煤的内部析出的，析出后使煤具有孔隙性，挥发分愈多，煤的孔隙愈多、愈大，使煤和空气的接触面增大，即增大了反应表面积，使反应速度加快，也使煤容易燃烧完全。
二、水分的影响
燃煤中水分含量对锅炉工作的影响很大。水分多，燃料燃烧时放出的有效热量便减少；同时会增加找火热，使着火推迟，降低炉内温度，着火困难，燃烧也不易完全，机械和化学不完全燃烧热损失会增加。煤中水分会吸热变成水蒸气并随同烟气排除炉外，增加烟气量而使排烟热损失增大，降低锅炉热效率；同时，使风机电耗增大；也为低温受热面的积灰、腐蚀创造了条件；水分增大，对过热气温也有影响，一般经验数据为：水分每增加1%，过热气温会升高1.5℃。此外，原煤中水分过多，会给煤粉制备增加困难，也会造成原煤仓、给煤机及落煤管中的黏结性堵塞以及磨煤机出力下降等不良后果。
三、灰分的影响
煤中灰分是有害成分。灰分含量增加，煤中可燃成分便相对减少，
降低了发热量。当煤燃烧时，煤中矿物质转化成灰分，并会熔融，它要吸收热量，并由排渣带走大量的物理显热。灰分还促进水分的影响，因为灰分增多时煤的发热量降低，也使折算水分增大。灰分多，使理论燃烧温度降低，而且煤粒表面往往形成灰分外壳，阻碍煤中可燃质和氧气接触，使煤不易燃尽，增加机械不完全燃烧热损失；灰分多，还会使炉膛温度下降，燃烧不稳定，也增加不完全燃烧热损失；灰分多，当灰粒随烟气流过受热面时，如果烟速高，会磨损受热面；如果烟速低，会造成受热面积灰，降低传热效果，并使排烟温度升高，增加排烟热损失，降低锅炉热效率；灰分多，也会产生炉内结渣，同时也会腐蚀管壁金属；灰分多，增加煤粉制备的能量消耗，灰分还是造成环境污染的根源。燃煤会分的增减，对过热汽温也有影响，一般经验是：灰分每变化±10%，过热汽温就相应变化±5℃。
四、灰渣熔融性的影响
灰渣在高温下的熔融性对锅炉的设计、运行有着严重的影响，因为它是造成炉膛结渣和高温对流受热面沾污和结渣的主要根源。炉内水冷壁的结渣不仅影响传热，而且破坏谁循环的安全性。高温对流受热面的沾污和结渣，可能堵塞烟气通道，妨碍通风，增加引风机的电耗，从而降低锅炉的出力；严重时会使冷灰斗堵塞或在炉墙上及燃烧器周围结成大块渣瘤，迫使停炉；熔化的灰渣对炉膛耐火衬砖也哟很大的侵蚀性。为了避免对流受热面的结渣，通常要控制炉膛出口烟温要低于灰的变形温度DT50—100℃。炉膛结渣的与否，通常认为与灰的软化温度ST关系更大。实践表明，对于固态排渣煤粉炉，当ST<1350℃，就有结渣的可能性；若ST>1350℃，结渣的可能性就不大。
五、硫分的影响
燃煤含硫的最大影响，是会产生硫酸蒸汽冷却后会形成硫酸，对低温受热面形成低温腐蚀，以及伴随而来的堵灰和烟道堵塞问题；而过热器、再热器的高温腐蚀和沾污，也与含硫有直接关系。
可燃硫在燃烧过程中会被氧化二生成SO2和少量的SO3，硫酸盐也会受热分解出自由SO3（其数量更少）。烟气中SO2对受热面的腐蚀和沾污没有明显的影响。但烟气中SO3含量虽然很少，由于它与烟气中的水蒸气化合，生成硫酸蒸汽，会显著提高烟气的酸露点温度，
从而会在低温受热面上凝结，造成低温腐蚀和沾污。在实际锅炉是哪个，烟气中的SO3的质量分数达到0.001%，烟气的酸露点即可达到120—140℃。
煤中含硫对着火和燃烧无明显的影响，但随着含硫量的增加，煤粉自燃的倾向增大，长辉引起煤粉仓内煤粉温度自行升高，而当有空气进入时，甚至会自燃。因此，在燃用高硫煤时，仓内煤粉不宜久存。
第四节煤的分类
煤时重要的一次能源，但煤的种类很多，为了合理地开发、利用煤炭资源，有效地进行科学管理，应将煤进行分类。我国煤的分类是综合考虑了煤的形成以及各种特性、用途等确定的，包括了全部褐煤、烟煤和无烟煤的工业技术分类标准。此外，在电力工业中卫了便于选用动力煤，又有发电用煤的分类，对商品煤又有煤炭产品的分类方法。
我国以煤的干燥无灰基挥发分Vdaf作为分类指标，将煤分为三大类：褐煤、烟煤和无烟煤。Vdaf≤10%的煤为无烟煤，Vdaf在10%--37%之间的煤为烟煤，Vdaf>37%的煤为褐煤。
1.无烟煤
无烟煤为碳化程度最深的煤，碳的质量分数最多，一般大于50%，最高可达95%；灰分不多，Aar=6%--25%；水分较少，Mar=1%--5%；发热量很高，可达25000—32500kj/kg；挥发分少，而且挥发分析出温度较高；其焦炭没有黏结性，着火和燃尽比较困难。无烟煤燃烧时无烟，火焰呈青蓝色。表面有明亮的黑色光泽，力学强度高。储藏时稳定，不易自然。无烟煤再综合依据干燥无灰基V daf和干燥无灰基H daf可分为三小类，即无烟煤1号、无烟煤2号和无烟煤3号，见表2—3。
表2—3 无烟煤的分类
类别符号分类指标
V daf(%) H daf(%) 无烟煤1号WY1 0~3.5 0~0.2
无烟煤2号WY2 >3.5~6.5 >20.~3.0
无烟煤3号WY3 >6.5~10.0 >3.0
第六章循环流化床锅炉
第一节循环流化床锅炉的工作原理和主要特点
一、循环流化床燃煤锅炉炉内工作原理
循环流化床燃煤锅炉基于循环流态化的原理组织煤的燃烧过程，以便携带燃料的大量高温固体颗粒物料的循环燃烧为重要特征。固体颗粒充满整个炉膛，处于悬浮并强烈掺混的燃烧方式。但与常规煤粉炉中发生的单纯悬浮燃烧过程相比，颗粒在循环流化床燃烧室内的浓度远大于煤粉炉，并且存在显著的颗粒成团和床料的颗粒回混，颗粒与气体间的相对速度大，这一点显然与基于气力运输方式的煤粉悬浮燃烧过程完全不同。
循环流化床锅炉的燃烧与烟风流程示意见图6—1。
预热后的一次风（流化风）经风室由炉膛底部穿过布风板送入，使炉膛内的物料处于快速流化状态，燃料在充满整个炉膛的惰性床料中燃烧。较细小的颗粒被气流夹带飞出炉膛，并由飞灰装置分离收集，通过分离器下的回料管与飞灰回送器（返料器）送回炉膛循环燃烧；燃料在燃烧系统内完成燃烧和高温烟气向工质的部分热量传递过程。烟气和未被分离器捕集的细颗粒排入尾部烟道，继续与受热面进行对流换热，最后排除锅炉。
在这种燃烧方式下，燃烧室密相区的温度水平受到燃煤过程中的高温结渣、低温结焦和最佳脱硫温度的限制，一般维持在850℃左右。这一温度范围也恰与最佳脱硫温度吻合。由于循环流化床锅炉较煤粉炉炉膛的温度水平低的特点，带来了低污染物排放和避免燃煤过程中结渣等问题的优越性。
二、循环流化床锅炉的工作过程
图6--2为典型电站用循环流化床锅炉工作的工作系统，其基本工作过程如下：煤由煤场经抓斗和运煤皮带等传输设备被送入煤仓，然后由煤仓进入破碎机被破碎成粒径小于10mm的煤粒后送入炉膛。于此同时，用于燃烧脱硫的脱硫剂----石灰石也由石灰石仓送入炉膛，参与煤粒燃烧反应。此后，随烟气流出炉膛的大量颗粒在旋风分离器中与烟气分离。分离出来的颗粒可以直接回到炉膛，也可经外置式换热器再进入炉膛参与燃烧过程。由旋风分离器分离出来的烟气则被引入锅炉尾部烟道，对外置在尾部烟道中的过热器、省煤器和空气预热器中的工质进行加热，从空气预热器出口流出的烟气经布袋除尘器除尘后，由引风机排入烟囱，排向大气。
在汽水系统方面，循环流化床锅炉和煤粉炉基本相似。给水由给水泵压入省煤器，吸热后流入汽包，经下降管和下联箱汇集，重新分配给布置在炉膛四周的水冷壁管中。工质在水冷壁管中吸热汽化后再返回汽包，在汽包内进行汽水分离，饱和蒸汽流入位于对流烟道的过热器，并在其中进一步被烟气加热到规定的温度和压力的过热蒸汽。随后，过热蒸汽流入汽轮机，推动汽轮机转动，并带动同轴的发电机组发电。
外置式换热器中的被加热工质可以是给水或蒸汽。这些工质在外置式换热器中吸热后仍回到锅炉的汽水系统。
燃烧机布风需要的一次风和二次风通常由冷空气在空气预热器（布置在后部烟道的省煤器后面，图中未示出）中预热后分别从炉膛底部及炉膛侧墙送入。
三、循环流化床锅炉的特点
循环流化床锅炉的循环流化燃烧方式与其他燃烧方式的锅炉相比具有以下特点。
1.可燃用的燃料范围宽
循环流化床锅炉炉膛中存在大量由固体颗粒构成的床料。这些炽热的固体颗粒可以是沙子、砾石、石灰石及煤灰。加入的燃料按质量分数计算只占床料总量的1%--3%。
循环流化床是快速床，在炉膛形成一个中心区气流与细颗粒向上运动而四周近壁环形
区颗粒团向下沉降的强烈内循环运动。加上随烟气流出炉膛的高温固体颗粒被分离捕集后再次送回炉膛的外循环作用，使炉膛内传热和传质过程得到显著强化。炉膛内温度能均匀地保持在850℃左右，加入炉膛的燃料颗粒迅速加热到炉膛温度并战火燃烧。因而循环流化床锅炉可以不需要辅助燃料，而燃用各种固体燃料，从低挥发分的无烟煤到高硫烟煤乃至灰分含量高达40%--60%的高灰煤均可满意地燃烧。此外，这种锅炉还能燃用石油焦、页岩等其他固体燃料，其燃料使用范围十分宽广。
2.燃烧效率高
循环流化床燃烧时，虽然其燃料颗粒比煤粉粗数十倍乃至上百倍，但在设计和运行良好的情况下，其燃烧效率可以达到煤粉炉的水平。
循环流化床锅炉能保持燃烧效率高的主要原因如下：首先新鲜燃料颗粒进入炉膛迅速与大量炽热床料混合，可立即着火燃烧，而且炉内气固混合强烈，燃烧速率高；此外，在这种锅炉中，燃烧区域扩展到整个炉膛，随气流流出炉膛的未燃尽颗粒会被旋风分离器分离后再送回炉膛循环燃烧，因而使燃料燃烧时间大为延长，有利于燃料燃尽；当然，也有一些细颗粒未被旋风分离器收集，并随烟气流入锅炉尾部受热面烟道，造成一些不完全燃烧损失。为了降低这部分燃烧损失，可以在锅炉尾部烟道底部收集这些细颗粒并送回炉膛参加燃烧。
3.脱硫效果好
煤粉炉的主要缺点之一即为排烟中含有在燃烧过程中产生的大量SO2气体。含有SO2的烟气排入大气后将严重污染环境，为了减少烟气中的SO2含量，并使之达到环保要求，往往需要采用价格昂贵的烟气脱硫装置，或在燃烧过程中加入脱硫剂（吸收剂）。常用的脱硫剂为石灰石（CaCO3）和白云石（CaCO3MgCO3）。
在循环流化床锅炉中，脱硫剂在炉膛中是在最佳反应温度腺癌进行脱硫，炉膛中燃料和物料的内循环和分离设备、回送设备造成的外部循环使脱硫剂在炉膛内平均停留时间可长达数十分钟，因而，脱硫过程可充分进行。在采用石灰石作脱硫剂，Ca/S=2的情况下，其脱硫效率可高达90%以上，脱硫剂利用率可打50%以上。排入大气的烟气中SO2含量（标准状态）小于200mg/m3，符合国家环保标准，可不必采用昂贵的烟气脱硫装置。
4.氮氧化物NOx排放量低
锅炉排烟中另一种危害环境的物质为氮氧化物NOx。烟气中的NOx按其生成机理可分为热力型NOx、快速型NOx和燃料型NOx三类。
热力型NOx是燃烧用空气中所含的N2在高温时氧化生成的；快速型NOx是燃料燃烧分解时所产生的中间产物与N2反应生成德；燃料型NOx是燃料中所含有机氮化合物在燃烧时氧化生成的。
在燃煤锅炉中，快速型NO x占总NO x含量的比例较小，一般在5%以下。因此排烟中氮氧化物主要为热力型NO x和燃料型NO x。研究表明，燃料型NO x和热力型NO x均与燃烧温度密切相关。燃烧温度愈高则这两种类型的NOx含量愈大，反之则愈小。特别是热力型NOx 受燃烧温度影响更明显。循环流化床锅炉的炉膛温度为850℃左右，此时热力型NOx生成量已较少，一般只占NOx总排放量的10%以下。加上循环流化床锅炉燃烧所需空气采用分段给入方式，一次风从布风板下送入，其量低于燃烧所需氧量，因而析出的燃料氮不能充分与氧反应生成氧化氮。二次风在炉膛下部还原区以上送入炉膛，此时燃料析出的氮已成为分子氮，因而也不易形成NOx。由于合理组织了分段送风分段燃烧，可以有效地减少燃料型NOx的生成。因而循环流化床uolu烟气中的NOx排放范围为（50—150）ppm，可以满足我国的环保法规要求。
5.炉膛截面热负荷高，有利于发展大容量锅炉
循环流化床锅炉的炉膛内气流速度是鼓泡流化床锅炉的3—5倍，炉内混合强、传热快，其炉膛截面热负荷也远大于鼓泡流化床锅炉，一般为3—5MW/m2，可达到与煤粉锅炉闲荡
的水平。
6. 锅炉出力调节范围逛，调节速度快
在循环流化床锅炉中，可以通过减少进入外置式换热器的循环量是炉温升高。这样，就可补偿在低负荷时，因燃料量和空气量的下降而引起的炉温降低，使炉温仍保持在最佳炉温运行工况。因而可使锅炉出力调节范围较宽，一般在锅炉正常出力的25%--30%下仍可稳定运行。此外，由于炉膛气速高、传热快，因而其出力调节速率较快，可达到4%/min的程度。
7.灰渣可进行多种综合利用
由于低温燃烧和燃烧效率高，是循环流化床锅炉排出的灰渣未经熔化过程且含碳量小。但由于采用加入脱硫料的炉内脱硫技术，其固体灰渣排出量一般是同容量煤粉锅炉的1.5—2倍。并且灰渣中含有大量的氧化钙和硫酸钙，不像煤粉锅炉灰渣以氧化硅为主。其灰渣可用于水泥掺合料、建筑材料和砖瓦生产等方面的综合利用。
循环流化床锅炉的一系列特点已使其逐渐发展为使用燃料范围广、高效低污染的燃煤锅炉，不仅适用于工业锅炉，也适用于大型电站锅炉，具有宽广的应用和发展前景。
一、名词解释： 1、锅炉容量D 2、锅炉额定蒸发量D e 3、锅炉最大连续蒸发量MCR 4、锅炉额定蒸汽压力 5、锅炉额定蒸汽温度 6、锅炉热效率 7、锅炉连续运行时数 8、锅炉事故率 9、锅炉可用率 二、填空题： 1、电站锅炉设备一般是由____________和_____________组成的。 2、火力发电厂中三大主机是___________、_____________、____________。 3、锅炉按燃烧方式分有__________、__________、__________和___________。 4、煤粉炉按排渣方式分有______________和______________锅炉。 5、锅炉按工质在蒸发受热面内的流动方式分有____________、_____________、 ____________和____________锅炉。 6、锅炉型号DG－670/13.7－540/540－8中，分别表示___________，___________， __________，____________，____________，______________。 7、锅炉按蒸汽参数分为____________、____________、___________、__________、 和___________。 8、我国目前的主力发电机组是____________，目前最大机组是___________，相应 的锅炉容量是___________。 9、我国300MW和600MW机组锅炉蒸汽压力多为___________，锅炉蒸汽温度多 限制在__________以内。 10、国外火电机组的锅炉多为____________，参数多为__________或____________， 温度由___________到___________。国外最大的电厂锅炉容量为____________，一般单台火电机组容量为____________。 三、问答题： 1、画出电站锅炉本体的简图，并简述锅炉本体的组成。 2、简述锅炉设备的工作过程。 3、锅炉设备的主要辅助设备有哪些？ 4、锅炉额定蒸发量D e和锅炉最大连续蒸发量MCR之间的差别是什么？
《锅炉原理》习题库参考答案 第一章 基本概念 1. 锅炉容量：指锅炉的最大长期连续蒸发量，常以每小时所能供应蒸汽的吨数示。 2. 层燃炉：指具有炉箅（或称炉排），煤块或其它固体燃料主要在炉箅上的燃料层内燃烧。 3. 室燃炉：指燃料在炉膛空间悬浮燃烧的锅炉。 4. 旋风炉：指在一个以圆柱形旋风筒作为主要燃烧室的炉子，气流在筒内高速旋转，煤粉气流沿圆筒切向送入或由筒的一端旋转送入。较细的煤粉在旋风筒内悬浮燃烧，而较粗的煤粒则贴在筒壁上燃烧。筒内的高温和高速旋转气流使燃烧加速，并使灰渣熔化形成液态排渣。 5. 火炬―层燃炉：指用空气或机械播撒把煤块和煤粒抛入炉膛空间，然后落到炉箅上的燃烧方式的炉子。 6. 自然循环炉：指依靠工质自身密度差造成的重位压差作为循环推动力的锅炉。 7. 多次强制循环炉：指在循环回路中加装循环水泵作为主要的循环推动力的锅炉。 8. 直流锅炉：指工质一次通过蒸发受热面，即循环倍率等于一的锅炉。 9. 复合制循环炉：指在一台锅炉上既有自然循环或强制循环锅炉循环方式，又有直流锅炉循环方式的锅炉。 10. 连续运行小时数：指两次检修之间运行的小时数。 11. 事故率＝%100?+事故停用小时数 总运行小时数事故停用小时数； 12. 可用率＝ %100?+统计期间总时数备用总时数运行总时数； 13. 钢材使用率: 指锅炉每小时产生一吨蒸汽所用钢材的吨数。
一、基本概念 1. 元素分析：指全面测定煤中所含全部化学成分的分析。 2. 工业分析：指在一定的实验条件下的煤样，通过分析得出水分、挥发分、固定碳和 灰分这四种成分的质量百分数的过程。 3. 发热量：指单位质量的煤在完全燃烧时放出的全部热量。 4. 结渣：指燃料在炉内燃烧时，在高温的火焰中心，灰分一般处于熔化或软化状态， 具有粘性，这种粘性的熔化灰粒，如果接触到受热面管子或炉墙，就会粘结于其上，这就称为结渣。 5. 变形温度：指灰锥顶变圆或开始倾斜； 6. 软化温度：指灰锥弯至锥底或萎缩成球形； 7. 熔化温度：指锥体呈液体状态能沿平面流动。 二、问答题 1. 煤的元素分析成分有哪些？ 答：煤的元素分析成分包括：碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分。 2. 煤的工业分析成分有哪些？ 答：煤的元素分析成分包括：水分、挥发分、固定碳和灰分。 3. 挥发性物质包括一些什麽物质？ 答：挥发性物质主包括：各种碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢等可燃气体组成，此外，还有少量的氧、二氧化碳、氮等不可燃气体。
第一章测试 1 【判断题】(20分) 锅炉容量有两种表示方式，一种是额定蒸发量，一种是最大连续蒸发量。 A. 对 B. 错 2 【判断题】(20分) 室燃炉的煤粉是完全随气流流动，是气力输送状态，所以又称沸腾炉。 A. 对 B. 错 3 【判断题】(20分) 钢材使用率是单位锅炉容量所耗用钢材的吨数，可以表征锅炉的制造成本。 A. 错 B. 对
4 【判断题】(20分) 电厂锅炉与工业锅炉相比，还具有容量大、参数高、热效率高、自动化程度高的特点。 A. 对 B. 错 5 【判断题】(20分) 随着锅炉工业的发展，电厂锅炉越造越大，以往的大型锅炉目前只能算中型或小型锅炉。 A. 对 B. 错 第二章测试 1 【判断题】(20分) 折算成分可以科学分析燃料中有害成分对锅炉工作的影响。
A. 对 B. 错 2 【判断题】(20分) 煤对金属磨煤部件的磨损越强烈，也就是该煤的磨损性越大，这样的煤越难磨。 A. 对 B. 错 3 【判断题】(20分) 某一段烟道的过量空气系数是炉膛出口过量空气系数与该烟道之前各烟道的漏风系数之和。 A. 对 B. 错
4 【判断题】(20分) 我们用元素符号表示各成分占干烟气的容积百分数，但是在用奥氏分析仪分析烟气成分时，由于烟气试样和溶液充分接触，烟气试样不再是干烟气了，那么就不能用元素符号来表示奥氏分析仪测出的各烟气成分的容积百分数。 A. 错 B. 对 5 【判断题】(20分) 烟气焓等于理论烟气焓、过量空气焓和飞灰焓三部分之和。 A. 对 B. 错 第三章测试 1 【判断题】(20分) 最合理的过量空气系数应该为q2、q3、q4之和最小的过量空气系数，我们称为锅炉的最佳过量空气系数。 A. 错
锅炉基础知识及锅炉结构 第一章锅炉基础知识 第一节锅炉概述 锅炉由“锅”和“炉”两个部分组成； “锅”是锅炉中盛水和汽的部分，他的作用是吸收“炉”放出来的热量，使水加热到一定的温度和压力（热水锅炉），或者转变为蒸汽（蒸气锅炉）。 “炉”是锅炉中燃烧燃料的部分，他的作用是尽量地把燃料的热能释放出来，传递给锅内介质，产生热量供“锅”吸收。 锅炉的分类方法，大体有以下几种： 1、按用途分类： 有电站锅炉，工业锅炉和生活用锅炉等； 2、按输出介质分类： 有蒸汽锅炉、热水锅炉和汽水两用锅炉等； 3、按使用燃料分类： 有燃油锅炉、燃煤锅炉和燃气锅炉等； 4、按蒸发量分类： 有 小型锅炉（蒸发量小于20吨/时） 中型锅炉（蒸发量20~75吨/时） 大型锅炉（蒸发量大于75吨）等； 5、按压力分类： 有 低压锅炉（工作压力小于等于2.5MPa） 中压锅炉(工作压力大于等于3.8MPa，小于5.3MPa) 高压锅炉(工作压力大于等于5.3MPa)等 6、按锅炉结构形式分类： 有 水管锅炉（火包水） 火管锅炉（水包火）等 第二节锅炉参数 表示锅炉工作特性的基本参数，主要有锅炉的出力、压力和温度三项。 1、锅炉出力 锅炉出力又称锅炉容量，蒸汽锅炉用蒸发量表示，热水锅炉用供热量表示。
1.1 蒸发量 蒸汽锅炉连续运行时每小时所产生蒸汽的数量。用符号“D”表示， 常用单位：吨/小时（t/h）。锅炉马力（BHP），千瓦（Kw）； 1吨/时=64马力=628Kw 1.2 供热量 热水锅炉连续运行时每小时出水有效带热量，用符号Q“表示”， 常用单位：万大卡/时（104kal/h），千瓦（Kw），英热单位/时Btu/h； 1万大卡/时=0.01163 Kw=39.7英热单位/时 2、压力 垂直均匀作用在物体表面上的力，称为压力。用符号“F”表示，单位是牛顿； 垂直作用在物体单位面积上的压力，称为压强，用符号“P”表示，单位是兆帕（MPa）。在习惯上，常把压强称为压力，在工程技术上所提到的压力，实际上压强。测量压力有2种标准：一种是以压力等于0作为测量起点，称为绝对压力；另一种是以当时当地的大气压作为测量起点，也就是压力表测出的压力数值，称为表压力或相对压力。绝对压力等于表压力加上当时当地的大气压力（大气压力一般取近似值0.1MPa）。 即：P绝=P表+0.1MPa P表=P绝-0.1MPa 锅炉内的压力是怎样产生的 蒸汽锅炉是因为锅内的水吸收热量后,由液体状态变为气体状态，其体积增大很多，例如在一个绝对大气压力下，其体积将增大1650倍。由于锅炉是密闭的容器，因而限制了水汽的自由膨胀，结果就使锅炉个受压部件受到了水汽压力的作用。 热水锅炉内压力的产生分2种情况，自然循环采暖系统的热水锅炉，其压力来自于高水位形成的静压力；强制循环采暖系统的热水锅炉，其压力来自于循环泵的压力。 锅炉产品铭牌上标示的压力，是这台锅炉的设计工作压力，单位是MPa（表压力）。表示锅炉内部水或汽的最大允许压力值。 锅炉设计工作压力又称为额定出口压力。对有过热蒸汽的锅炉，是指过热器出口处的蒸汽压力；对无过热器的蒸汽锅炉，是指锅筒主汽阀出口处的蒸汽压力，对热水锅炉，是指锅炉出口出的水压力。 3、温度 标志物体冷热的程度，称为温度，用符号“t”表示。温度是物体内部所拥有能量的一种体现方式，温度越高，能量越大。因此，在同一压力下，过热蒸汽就比饱和蒸汽能够做出更多的功。 要了解物体温度的高低，需用温度计来测量。温度计上的刻度常用摄氏温标来表示，即在一个标准大气压下，把水开始结冰的温度（冰点）定为零度，把水沸腾时的温度（沸点）
第一章：绪论1，电厂锅炉划分为：制粉和燃烧系统，烟风系统，汽水系统。2，锅炉容量：锅炉容量用蒸 发量表示，即锅炉在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃烧时，每小时的最大连续蒸发量。3，事故率：事故停用小时数/总运行小时数+事故停用小时数*100%。4，可用率：运行总时数+备用总时数/统计期间总时数*100%。锅炉效率：锅炉每小时的有效利用热量（即水和蒸汽所吸收的热量）占输入锅炉全部热量的百分数。5，n =锅炉有效利用热量/输入锅炉总热量。6，按燃烧方式分锅炉可分为：层燃炉，室燃炉，旋风炉，流化床锅炉。7,按蒸发受热面的工质流动方式分：自然循环，控制循环，直流式。第二章,1，元 素分析：对煤进行分析，分别测岀碳氢氧氮硫及灰分水分的成分含量的分析方法，通常用质量百分数表示。2,碳：一部分是有机物，一部分为固定碳。煤的地质年代越长碳化程度越深，含碳量就高，但含碳量高不易着火，燃烧缓慢。3，氧和氮：氧化合使可燃元素的量减少，氮是有害元素。4,硫：以有机硫、黄铁矿 （前两为可燃和挥发硫）、硫酸盐硫三种形式存在。有害成分造成酸雨，腐蚀金属，只能加制粉困难，易造成炉内结渣。5，灰分：煤燃烧后剩下的不可燃矿物杂质。灰分含量增加可燃物含量相对减少，降低了发热量。灰分熔融吸热，增加了排渣损失，降低了理论燃烧温度。灰分妨碍煤中可燃质和氧气接触，增加了机械不完全燃烧损失。灰分降低炉膛温度增加化学不完全燃烧损失。灰分会磨损受热面，形成传热面积灰， 影响传热效果，会产生炉内结渣，腐蚀金属。灰分烟温上升，增加排烟损失，造成环境污染。6，水分：含 量虽地质年代延长而减少。水分上升发热量下降，着火推迟，着火困难，增加机械和化学不完全燃烧损失，水随烟气排出，增加了排烟损失，增大引风机耗能，为低温受热面的积灰，腐蚀创造了条件。水分上升，造成煤粉制备困难，易造成给煤机或落煤管的粘结堵塞，及磨煤机岀力下降。7,工业分析：计算煤中水分， 挥发分，固定碳和灰分四种成分的质量百分数。8,高位发热量：1kg煤完全燃烧所放岀的热量其中包括燃 烧产物中水蒸气凝结成水所放岀的汽化潜热。9,低位发热量：1kg煤完全燃烧时所放岀的热量其中不包括 水蒸气凝结成水所放出的潜热。由于排烟温度高于水的沸点，故低位发热量更有现实意义。10,标准煤： 统一规定以收到基低位发热量为29310kj/kg （7000kcal/kg ）的燃料。11,煤灰熔融特性的测定：熔融特 性：煤灰没有明确的融化温度，定在一定的高温区间内逐渐熔化。变形温度DT,软化温度ST,流动温度FT。，ST v 1200C用液态排渣。其他通常用固态排渣。对于固态排渣煤粉炉，为了避免炉膛出口附近的受热面结渣，应使炉膛出口烟温比灰的变形温度DT低50?100C。12,根据煤的干燥无灰基挥发分含量V daf大小分类：V daf < 10% 无烟煤，10%v V daf v 20% 贫煤，20%w V daf < 40% 烟煤，V daf > 40% 褐煤。13,理论空气量：1kg（或标况下1m 3）收到基燃料完全燃烧而没有剩余氧存在时所需空气量。14,过量空气系数：实际供给 空气量与理论空气量之比。15,漏风系数：某一受热面的漏风量厶V与理论空气量V为该级受热面的漏风系数。16，理论烟气组成成分：CQSQNHO他们的容积为理论烟气容积。17,实际烟气容积除理论烟气 容积外还增加了过量空气（a - 1）V0和随这部分空气带入的水蒸气。18,完全燃烧时烟气只生成CQ, SQ, HQ, N2, C2o ,19,实际不完全燃烧时，烟气有CQ CQ , SQ, HQ, Q。奥式烟气分析仪中，三个吸收
电厂锅炉原理及设备期末考试试卷一．选择题（包含多项选择题）（2x10=20分） 1. 锅炉的蒸汽参数是指锅炉（）处得蒸汽温度和压力。 A.过热器出口； B.凝渣管出口； C.省煤器出口； D.空气预热器出口； 2. 煤的分析基包括（）。 A.收到基； B.空气干燥基； C.干燥基； D.干燥无灰基； 3. 电厂用煤根据V daf，分为以下几类（）。 A.无烟煤； B.贫煤； C.烟煤； D.褐煤； 4. 煤的工业分析包括（）等项目的分析。 A.水分，灰分，挥发分，发热量； B.水分，灰分，挥发分，固定碳； C.水分，灰分，固定碳，全硫含量； D.C，H，O，S，N； 5. 影响煤粉经济细度的因素有（）。 A.干燥无灰基挥发分V daf； B.磨煤机； C.粗粉分离器； D.细分分离器； 6. 旋流式燃烧器常采用的布置方式有（）。 A.前墙 B.两面墙； C.炉底； D.炉顶； 7. 汽包的作用有（）。 A.与受热面和管道连接； B.增加锅炉水位平衡和蓄热能力； C.汽水分离和改善蒸汽品质； D.保证锅炉安全； 8. 减轻水冷壁高温腐蚀的措施有（）。 A.改进燃烧； B.避免出现局部温度过高； C.保持管壁附近为氧化性气氛； D.采用耐腐蚀材料；
9. 影响蒸汽温度变化的原因中蒸汽侧吸热工况的改变有（）。 A.锅炉负荷的变化； B.饱和蒸汽湿度的变化； C.给水温度的变化； D.减温水量或水温的变化； 10. 以下哪些因素的变动对锅炉运行存在影响（）。 A.锅炉负荷的变动； B.给水温度的变动； C.过量空气系数的变动； D.燃料性质的变动 二．填空题（2x10=20分） 1. 火力发电厂的三大主机是（），（）和（）。 2. 煤的成分分析有（）和（）两种。 3. 锅炉效率可以通过（）和（）两种方法求得。 4. 煤粉制备系统有（）和（）两种形式。 5. 固体燃料燃烧过程可能处于（），（）和（）三个不同区域。 6. 锅炉中吸收火焰和烟气的热量，使水转化为饱和蒸汽的受热面为（）。 7. 自然循环锅炉内介质的流动的推动力是（）。 8. 直流锅炉与汽包锅炉最大的差异是（）。 9. 影响锅炉内受热面的热偏差的因素有（），（）和（）。 10. 电厂锅炉的启动与停运有（）和（）两种类型。 三．计算题（10x2=20分） 1. 对某煤种进行元素分析得到：M ar=4.0%，A ar=8.33%，C daf=83.21%，H daf=5.87%，O daf=5.22%，N daf=1.90%，现将各元素分析的干燥无灰基成分换算成收到基成分。 2. 链条炉排锅炉用阳泉无烟煤作为燃料，其收到基元素分析的成分为M ar=8.0%， A ar=19.02%，C ar=65.65%，H ar=2.64%，O ar=3.19%，N ar=0.99%，S ar=0.51%，该锅炉炉膛出口处的过量空气系数为1.45，试计算： 1）. 此煤完全燃烧时的理论空气量V0； 2）. 理论烟气容积V y0； 四．问答题（10x4=40分） 1. 简述型号BG-670-13.7-540/540-M8 各数字所表示的锅炉参数？
电厂锅炉原理与设备思考题答案 1-1、火力发电厂中存在哪三种能量转换过程？分别对应哪些主要设备? 答：锅炉：燃料化学能→蒸汽的热能 汽轮机：蒸汽的热能→机械能 发电机：机械能→电能 1-2、锅炉的作用是什么？ 答：锅炉的作用是使燃料在炉内燃烧放热，并将锅内工质由水加热成具有足够数量和一定质量（汽温、汽压）的过热蒸汽，供汽轮机使用。 1-3、电厂锅炉容量一般如何定义？ 答：锅炉容量一般是指锅炉在额定蒸汽参数（压力、温度）、额定给水温度和使用设计燃料时，每小时的最大连续蒸发量。 1-4、锅炉蒸汽参数是指哪个部位的参数？ 答：锅炉蒸汽参数是指锅炉出口处的蒸汽温度和蒸汽压力。 1-5、电厂锅炉的型号如何表示？例如：HG-1025/17.4-YM28 答：电站锅炉工厂代号—蒸发量/压力—过热蒸汽温度/再热蒸汽温度——燃料代号×—设计序号。HG-1025/17.4-YM28表示哈尔滨锅炉厂制造、锅炉容量1025t/h，锅炉出口过热蒸汽压力为17.4MPa，设计燃料为油、煤，设计序号为28。 2-1、煤的元素分析包括哪些成分？其中哪些是有害的？哪些是可燃的？ 答：煤的元素分析：C、H、O、N、S、无机物水分M、灰分A。N、S、灰分A是有害的，C、H、S是可燃的。 2-2、煤的工业分析包括哪些成分？ 答：煤的工业分析：水分M(Mf、Minf)、挥发分V、固定碳FC、灰分A 2-3、什么是煤的低位发热量？ 答：低位发热量：1kg煤完全燃烧时所放出的热量，其中不包括燃烧产物中的水蒸气凝结成水所放出的汽化潜热。 2-4、煤的熔融特性用哪三种温度表示？ 答：变形温度DT、软化温度ST、流动温度FT。 2-5、煤的分类及其主要特点。 答：煤按干燥无灰基挥发分含量（Vdaf）的大小来分： 无烟煤：Vdaf≤10%，无烟煤着火困难也不宜燃尽，但其发热量很高，储存过程中不易风化和自燃。 贫煤（劣质烟煤）：10%＜Vdaf≤20%，贫煤不太容易着火，燃烧时不易结焦。 烟煤：20%＜Vdaf≤40%，烟煤含碳量低，易点燃，燃烧快，燃烧时火焰长，发热量较高，具有弱焦结性。 褐煤：40%＜Vdaf，褐煤挥发含量高，表面呈棕褐色，质脆易风化，也很容易自燃，不
发电厂热力设备及系统 07623班参考资料 :锅炉设备及系统 1有关锅炉的组成（本体、辅助设备） 锅炉包括燃烧设备和传热设备； 由炉膛、烟道、汽水系统以及炉墙和构架等部分组成的整体，称为锅炉本体； 供给空气的送风机、排除烟气的引风机、煤粉制备系统、给水设备和除灰除尘设备等一系列设备为辅助设备。 2 A燃料的组成成份 化学分析：碳（C）、氢（H ）、氧（0）、氮（N ）、硫（S）五种元素和水分（M ）、灰分（A）两种成分。 B水分、硫分对工作的影响； 硫分对锅炉工作的影响：硫燃烧后形成的SO3和部分SO2,与烟气中的蒸汽相遇， 能形成硫酸和亚硫酸蒸汽，并在锅炉低温受热面等处凝结，从而腐蚀金属；含黄铁矿硫的 煤较硬，破碎时要消耗更多的电能，并加剧磨煤机的磨损。 水分对锅炉工作的危害：（1）降低发热量（2）阻碍着火及燃烧（3）影响煤的磨制及煤粉的输送（4）烟气流过低温受热面产生堵灰及低温腐蚀。 C水分、灰分、挥发分的概念： 水分：由外部水和内部水组成；外部水分，即煤由于自然干燥所失去的水分，又叫表面水分。失去表面水分后的煤中水分称为内部水分，也叫固有水分。 挥发分：将固体燃料在与空气隔绝的情况下加热至850摄氏度，则水分首先被蒸发 出来，继续加热就会从燃料中逸出一部分气态物质，包括碳氢化合物、氢、氧、氮、挥发性硫和一氧化碳等气体。 灰分：煤中含有不能燃烧的矿物杂质，它们在煤完全燃烧后形成灰分。 D挥发分对锅炉的影响： 燃料挥发分的高低对对燃烧过程有很大影响。挥发分高的煤非但容易着火，燃烧比较稳定，而且也易于燃烧安全；挥发分低的煤，燃烧不够稳定，如不采取必要的措施来改 善燃烧条件，通常很难使燃烧安全。 E燃料发热量：发热量是单位质量的煤完全燃烧时放出的全部热量。煤的发热量分为高位发热量和低位发热量。1kg燃料完全燃烧时放出的全部热量称为高位发热量；从高 位发热量中扣除烟气中水蒸气汽化潜热后，称为燃料的低位发热量。 F标准煤：假设其收到基低位发热量等于29270kj/kg的煤。（书88页） G灰的性质：固态排渣煤粉炉中，火焰中心气温高达1400~1600摄氏度。在这样的 高温下，燃料燃烧后灰分多呈现融化或软化状态，随烟气一起运动的灰渣粒，由于炉膛水冷壁受热面的吸热而同烟气一起冷却下来。如果液态的渣粒在接近水冷壁或炉墙以前已经 因温度降低而凝结下来，那么它们附着到受热面管壁上时，将形成一层疏松的灰层，运行 中通过吹灰很容易将它们除掉，从而保持受热面的清洁。若渣粒以液体或半液体粘附在受热面管壁或炉墙上，将形成一层紧密的灰渣层，即为结渣。 H灰分对锅炉工作的危害：（1）降低发热量（2）阻碍着火及燃烧（3）烟气携带飞灰流过受热面产生结渣、积灰、磨损、腐蚀等有害现象。 3热平衡： 输入锅炉的热量=有效利用热量（输出锅炉的热量）+未完全燃烧的热损失+其它热损失
《锅炉原理》习题库参考答案 第一章 基本概念 1. 锅炉容量：指锅炉的最大长期连续蒸发量，常以每小时所能供应蒸汽的吨数示。 2. 层燃炉：指具有炉箅（或称炉排），煤块或其它固体燃料主要在炉箅上的燃料层内燃烧。 3. 室燃炉：指燃料在炉膛空间悬浮燃烧的锅炉。 4. 旋风炉：指在一个以圆柱形旋风筒作为主要燃烧室的炉子，气流在筒内高速旋转，煤粉气流沿圆筒切向送入或由筒的一端旋转送入。较细的煤粉在旋风筒内悬浮燃烧，而较粗的煤粒则贴在筒壁上燃烧。筒内的高温和高速旋转气流使燃烧加速，并使灰渣熔化形成液态排渣。 5. 火炬―层燃炉：指用空气或机械播撒把煤块和煤粒抛入炉膛空间，然后落到炉箅上的燃烧方式的炉子。 6. 自然循环炉：指依靠工质自身密度差造成的重位压差作为循环推动力的锅炉。 7. 多次强制循环炉：指在循环回路中加装循环水泵作为主要的循环推动力的锅炉。 8. 直流锅炉：指工质一次通过蒸发受热面，即循环倍率等于一的锅炉。 9. 复合制循环炉：指在一台锅炉上既有自然循环或强制循环锅炉循环方式，又有直流锅炉循环方式的锅炉。 10. 连续运行小时数：指两次检修之间运行的小时数。 11. 事故率＝ %100?+事故停用小时数总运行小时数事故停用小时数； 12. 可用率＝%100?+统计期间总时数 备用总时数运行总时数； 13. 钢材使用率: 指锅炉每小时产生一吨蒸汽所用钢材的吨数。 第二章 一、基本概念 1. 元素分析：指全面测定煤中所含全部化学成分的分析。 2. 工业分析：指在一定的实验条件下的煤样，通过分析得出水分、挥发分、固定碳和灰分这四种成分的质量百分数的过程。
3. 发热量：指单位质量的煤在完全燃烧时放出的全部热量。 4. 结渣：指燃料在炉内燃烧时，在高温的火焰中心，灰分一般处于熔化或软化状 态，具有粘性，这种粘性的熔化灰粒，如果接触到受热面管子或炉墙，就会粘结于其上，这就称为结渣。 5. 变形温度：指灰锥顶变圆或开始倾斜； 6. 软化温度：指灰锥弯至锥底或萎缩成球形； 7. 流动温度：指锥体呈液体状态能沿平面流动。 二、问答题 1. 煤的元素分析成分有哪些？ 答：煤的元素分析成分包括：碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分。 2. 煤的工业分析成分有哪些？ 答：煤的元素分析成分包括：水分、挥发分、固定碳和灰分。 3. 挥发性物质包括一些什麽物质？ 答：挥发性物质主包括：各种碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢等可燃气体组成，此外，还有少量的氧、二氧化碳、氮等不可燃气体。 第三章 一、基本概念 1. 理论空气量:1kg燃料完全燃烧时所需要的最低限度的空气量称为理论空气量。 2. 过量空气系数:实际空气量和理论空气量之比。 3. 理论烟气量：当实际参加燃烧的湿空气中的干空气量等于理论空气量，且1kg 的燃料完全燃烧时产生的烟气量称为理论烟气量。 4. 实际烟气量：供给的空气量大于理论空气量，且使1kg燃料完全燃烧时产生的 烟气量。 5. 理论空气、烟气焓：在定压条件下，将1kg 燃料所需的空气量或所产生的烟气 量从0加热到t℃时所需要的热量。 6. 锅炉有效利用热：指水和蒸汽流经各受热面时吸收的热量。 7. 正平衡法：直接确定输入锅炉的热量和锅炉的有效利用热，然后利用锅炉热效 率定义式计算锅炉热效率的方法。 8. 反平衡法：通过确定锅炉的各项热损失，计算锅炉热效率的方法。
第一章绪论 一、名词解释 1.锅炉额定蒸发量：蒸汽锅炉在额定蒸汽参数，额定给水温度，使用设计燃料并保证效率时所 规定的蒸汽产量。 2.锅炉最大连续蒸发量：蒸汽锅炉在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料长期连续运 行时所能达到的最大蒸发量。 3.锅炉额定蒸汽参数：过热器出口处额定蒸汽压力和额定蒸汽温度。 4.、锅炉热效率：锅炉每小时的有效利用热量占输入锅炉全部输入热量的百分数。 二、填空 1、火力发电厂的三大主要设备为、、。 2、锅炉按燃烧方式分有层燃炉、室燃炉、旋风炉、沸腾炉。 3、锅炉按排渣方式分有固态排渣炉、液态排渣炉两种。 4、锅炉按工质流动方式分有自然循环锅炉、强制流动锅炉两种，而后者又可分为直流锅炉、多次强制循环锅炉、复合循环锅炉三种。 5、锅炉型号SG—670/140—540/540中，SG为上海锅炉厂，670为额定蒸发量，140为额定蒸汽压力，分子540为过热蒸汽温度，分母540为再热蒸汽温度。 三、判断题 1、电站锅炉型号中蒸汽压力值常用绝对压力表示。（） 2、电站锅炉型号中蒸发量的值常用最大连续蒸发量表示。（） 3、电站锅炉燃烧的煤粉是由磨煤机制成的。（） 四、问答题 1、电站锅炉本体由哪些部件组成？ 2、电站锅炉的辅助设备主要有哪些？ 答：锅炉的附属设备主要有：送风机、引风机、给煤机、磨煤机、排粉机、除尘器、烟囱、监测仪表及自控装置。 第二章燃料 一、名词解释 1.发热量：单位质量或容积的燃料完全燃烧时所放出的热量。 2.高位发热量：单位量燃料完全燃烧，而燃烧产物中的水蒸汽全部凝结成水时所放出的全部热 量，称为燃料的高位发热量。 3.低位发热量：单位燃料完全燃烧，而燃烧产物中的水蒸汽全部保持蒸汽状态时所放出的全部 热量。 4.折算成分：指燃料对应于每4190kJ/kg收到基低位发热量的成分 5.标准煤：规定收到基低位发热量Qarnet=29270kJ/kg的煤。
1. 连续运行小时数；两次停炉（维修）之间运行的小时数。 2. 锅炉容量；一般指单机蒸发量，为单位时间内锅炉所能供应的 蒸汽质量。 3. 元素分析；也就是煤中元素组成的测定，大多借助于燃烧，并 设法测定燃烧生成物中该元素的含量；或者 4. 工业分析；按规定的条件将煤样进行干燥、加热、燃耗，以测 定煤中的水分、会发分、挥发分、固定碳和灰分的含量。 5. 收到基（应用基）；以进入锅炉房的原煤为基准，各种成分的 收到基以下标ar表示， 6. 空气干燥基；以经过自然干燥，去除外部水分后的煤为基准。 7. 干燥基；以除去了全部水分后的煤为基准。 8. 干燥无灰基；以去除了全部水分、灰分后的煤为基准。 9. 发热量：单位质量或体积的燃料完全燃烧时所放出的热量，称 为发热量或热值。 10. 高位发热量： 11. 低位发热量； 12. 理论烟气焓；生成的理论烟气量在等压（通常为大气压）下从 0℃加热到℃时所需的热量。 13. 理论空气焓；指1Kg燃料燃烧所需的理论空气量 14. 煤的可磨性；是煤被粉碎或研磨成煤粉的难易程度的特征。 15. 冲刷性磨损指数； 16. 钢球充满系数；钢球磨煤机筒体内所装载的钢球量通常用钢球 容积占筒体容积V的份额表示，称为钢球充满系数或充球系数 17. 过量空气系数； 18. 炉膛容积热负荷； 19. 炉膛截面热负荷； 20. 一次风；指携带煤粉的空气，主要作用是输送煤粉和满足燃烧 初期挥发分燃烧对氧气的需要。
21. 二次风；指待煤粉气流着火后再送入的空气，主要作用是补充 煤粉继续燃烧所需的氧气，并起扰动、混合作用。 22. 锅炉热平衡；指其输入的热量和输出热量之间的平衡。 23. 机械不完全燃烧损失；指部分固体燃料颗粒在炉内未能燃尽就 排出炉外而造成的热损失。 24. 化学未完全燃烧损失；也叫可燃气体未完全燃烧热损失，指锅 炉排烟中残留的可燃性气体如CO、、、和重碳氢化合物等未放出其燃烧热而造成的热损失。 25. 第一类传热恶化；因为膜态沸腾引起的传热恶化。 26. 第二类传热恶化；因为含水不足引起的传热恶化。 1. 煤中灰分的存在对锅炉工作有哪些影响？ 答：燃料中的灰分非但不能燃烧，而且还妨碍可燃质和空气的接触，增加燃料着火和燃尽的困难，使燃烧热损失增加。多灰的劣质煤往往着火困难，燃烧不稳定。燃烧中灰分的存在，是炉膛结渣受热面积灰和磨损的根源；。灰分还造成大气的污染。 2. 煤中水分的存在对锅炉工作有哪些影响？ 答：燃料中的水分会降低燃烧温度，不利于燃料燃烧。燃料的水分多时，甚至会使着火和燃尽的困难。燃料燃烧后，燃料中的水分吸热变成水蒸气并随烟气排入大气，使锅炉效率变低。生成的水蒸气增大了烟气的体积，使引风机的电耗增加。水分给低温受热面腐蚀创造了外部条件。水分多的燃煤还会造成原煤仓、给煤机和落煤管堵塞，以及磨煤机出力下降等不良影响。 3. 什么是挥发分？挥发分的存在对锅炉工作有哪些影响？ 答：1、挥发分是指失去水分的煤样，在隔热空气的条件下加热至（90010）℃，使燃料中有机物分解而析出的气体产物，即为挥发分。
1.直流煤粉燃烧器的低燃烧技术？ ①一次风气流浓淡分离技术； ②分级配风； ③在保证锅炉热效率和安全运行的条件下,适当降低炉膛温度； ④在保证锅炉热效率和安全运行的条件下，适当降低氧气浓度； ⑤气体燃料再燃技术。 2.直流煤粉燃烧器的低负荷稳燃技术？ ①提高一次风气流中的煤粉浓度； ②提高煤粉气流初温； ③提高煤粉颗粒细度； ④在难燃媒中加入易燃燃料。 3.煤的常规特性对锅炉工作影响？ ①工业分析成分的影响：水分（降低燃烧温度，增加烟气量）、灰分（吸热，降低燃烧温度，结渣、积灰、 磨损、堵灰）。 ②硫：燃烧生成SO2气体，是高温腐蚀，低温腐蚀气体的主要来源。随着烟气的排放，SO2气体对大气环 境造成污染。 ③发热量：高的煤，煤粉气流火焰的持久性较好。 ④灰熔点：ST高的煤，燃烧过程中不易结渣⑤HGI：HGI高的煤，比较软，磨煤电耗较低。煤粉的较小， 有利于燃尽。 4.煤中水分的存在对锅炉工作有哪些影响？ ①煤中水分的存在，使煤中的可燃质相对减少，降低了煤的低位发热量； ②在燃烧过程中，因水汽化吸热降低了炉膛温度，不利于燃烧，燃烧热损失增大； ③水变成水蒸汽后，增大了排烟容积，使排烟热损失增大，且使引风机电耗增加； ④因烟气中水蒸汽增加，加剧了尾部受热面的积灰与腐蚀； ⑤原煤水分过多，引起煤粉制备工作的困难，易造成煤仓及给煤设备的堵塞现象。 5.煤中灰分的存在对锅炉工作有哪些影响？ （1）煤中灰分的存在，使煤中可燃质减少，降低了煤的低位发热量； （2）在燃烧过程中，灰分防碍了可燃质与氧的接触，不利于燃烧，使燃烧损失增大； （3）燃烧后使烟气中含灰量增大，使受热面积灰、结渣和磨损加剧； （4）原煤含灰量增大，增加了开采、运输和煤粉制备的费用； （5）灰分排入大气，造成对大气和环境的污染。 6.什么是挥发分？挥发分的存在对锅炉工作有哪些影响？ 失去水分的煤样，在规定条件下加热到一定温度后煤中有机质分解而析出的产物称为挥发分。由于挥发分主要是由一些可燃气体组成，所以其含量的大小对燃烧过程的发生和进展有较大的影响。在燃料的着火阶段，首先是挥发分着火，其燃烧放出的热量加热了焦碳，使燃烧迅速；同时，挥发分析出时使焦碳疏松，形成孔隙，增加了与氧接触的面积，有利于燃料的燃烧和燃尽。所以，挥发分常被作为锅炉燃烧设备的设计、布置及运行调整的重要依据，也作为对煤进行分类的主要依据。 7.说明影响q4的主要因素及降低q4的措施有哪些？（固体未完全燃烧损失） 降低的措施：①煤中的水分和灰分越少，挥发分越高，煤粉越细，越小；②在燃料性质相同的条件下，炉膛结构合理，燃烧器的结构性能好，布置适当，使气粉有较好的混合调节和较长的炉内停留时间，则越小； ③炉内过量空气系数适当，炉膛温度较高，则越小。④过量空气系数减小，一般增大；⑤锅炉负荷过高 将使得煤粉不完全燃烧，负荷过低则炉温降低，都将使增大。损失量仅次于排烟热损失。 8.说明影响的主要因素？（排烟热损失） 减少q2热损失：（1）要保持设计排烟温度运行，受热面积灰、结渣等会使排烟温度升高，因此应定期吹灰，及时打渣，经常保持受热面清洁；（2）要减少排烟容积，消除或尽量减少炉膛及烟道漏风，漏风不仅增大排
第一节煤的成分及性质 煤是由有机化合物和无机矿物质等组成的一种复杂物质，属有机原料，来源于古代植物。由于地壳变迁，地面上的植物残骸被长期埋在地层深处，在合适温度与高压及缺氧条件下，原始有机物不断分解化合，最终边形成了煤。煤既然由植物形成，组成植物的有机质元素，主要是碳、氢、氧和少量的氮、硫，便是煤的主要元素。另外，在煤的形成、开采和运输过程中，加入的水分和矿物质（燃烧后成为灰分），也成为煤的组成成分。 煤是复杂的高分子碳氢化合物，煤的化学组成和结构十分复杂，但作为能源使用，只要了解它与燃烧有关的组成，例如元素分析成分组成工业分析成分组成，就能满足电厂锅炉燃烧技术和有关热力计算等方面的要求。 一、煤的元素分析成分及其性质 煤中的化学元素可达30多种。一般把燃料中不可燃烧矿物质成分综合在一起统称为灰分。这样用元素分析法测定煤的组成成分时包括七项：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五种元素和水分（M）、灰分（A）两种成分。其中碳、氢和部分硫是可燃成分，其余都是不可燃成分。这些成分呈复杂的化合物存在于煤中。煤的各种成分的性质如下。 1.碳(C) 碳是煤中的主要可燃元素，其含量一般为50%~60%（指收到基含量，下同），1kg的碳完全燃烧生成二氧化碳CO2，能放出32700KJ的热量，其反应式为 C+O2→CO2+32700，KJ/kgC （2—1）如果1kg的碳不完全燃烧生成一氧化碳CO，只能放出9270KJ的热量，即 2C+O2→2CO+9270，KJ/kgC (2—2) 煤中的碳以两种状态存在。其主体形成晶格，也就是苯核。晶格中也有一些硫、氮原子。另一部分碳与氢、硫、氮、氧形成侧链。侧链靠键链接在晶格的边缘上。当在缺氧环境下受热时，键断裂，侧链呈气态逸出，这就是挥发分。煤的挥发分是由各种碳氢化合物、一氧化碳、硫化氢等可燃气体，二氧化碳和氮等不可燃气体及少量的氧气所组成。煤的挥发分与煤的地质年代有密切的关系。地质年代愈短，它受地热而热解的愈少，侧链保存的很多，所以挥发分愈高。挥发分是煤受热裂解的产物，而不是煤中固有的成分，所以不应该挥发分含量。以晶格状态存在的碳被称为固体碳。固体碳的燃烧特点是不易着火，燃烧缓慢，火苗短。所以，一般含固体碳越多的煤，其着火和燃烧就越困难。 2.氢（H） 氢是煤中可燃元素之一，其含量约为1%-6%，但发热量比碳高得多。1kg氢完全燃烧生成水H2O，能放出120000KJ的热量（扣除水的汽化潜热后剩余的热量），其化学反应式为 2H2+O2→2H2O+12*104，kj/kgH2 (2—3) 氢的燃烧特点是极易着火，燃烧迅速，火苗也长。因此，含氢越多的煤月容易着火燃烧。 3.硫（S） 煤中硫的含量一般不超过2%，但个别煤种高达8%--10%。煤中 的硫以三种形态存在：）有机硫（与C、H、O）等元素组成的复杂化合物黄铁硫矿（FeS2）及硫酸盐硫（与Ca、Mg、Fe等元素组成的盐类）。前两种硫可以燃烧放热统称为可燃硫（Sr）。硫酸盐硫（S ly）不能燃烧而并入灰分中。硫酸盐硫的含量很少，常以全硫代替可燃硫作燃烧计算。1kg硫完全燃烧生成二氧化硫SO2，能放出9040KJ的热量,其化学反应式为S+O2→SO2+9040，kj/kgS （2—4） 4.氧(O)和氮(N) 氧和氮都是煤中的不可燃元素，不能燃烧。
第一章 1简述电厂锅炉的作用、组成及工作过程。 答：现代电站锅炉就是将燃料燃烧，释放热量，并加热给水，以获得规定参数（气温、气压）和品质蒸汽的一种装置。锅炉设备由锅炉本体和辅助设备两大部分组成。锅炉本体是锅炉设备的主体，它包括“锅”本体和“炉”本体。“锅”及汽水系统，它由省煤器、汽包、下降管、联箱、水冷壁、过热器、再热器等组成。“炉”及燃烧系统，它由炉膛、烟道、燃烧器及空气预热器等组成。辅助系统包括：燃料燃烧系统、粉煤制备系统、给水系统、通风系统、除非除尘系统、水处理系统、测量和控制系统等七个辅助系统。锅炉的主要工作过程： 1)燃料燃烧过程：层燃：煤→煤斗→炉排—（完成燃烧）→高温烟气 2)烟气向工质传热过程：高温烟气—（辐射）→水冷壁—（辐射对流）→凝渣管—（辐射对流）→过热、再热管—（对流）→省煤器—（除尘脱硫）→低温烟气排向大气 3)工质的加热器化过程：给水（系统用水补给水）→给水箱→泵→省煤器→锅筒—（下降管）→下集箱→水冷壁管束—（辐射对流汽水混合物）→分离器→饱和蒸汽→过热器→过热蒸汽→用户。 2.锅炉有几种分类方法？各怎样分类？ 答：锅炉分类： （1）用途分：电厂锅炉、工业锅炉、热水锅炉； （2）容量分：大、中、小（发电功率大于或等于300MW为大型）； （3）蒸汽压力分：低压锅炉（出口蒸汽压力不大于 2.45MPa）、中压锅炉（2.94~4.90MPa）、高压锅炉（7.84~10.8MPa）、超高压锅炉（11.8~14.7MPa）、亚临界压力锅炉（15.7~19.6MPa）、超亚临界锅炉（超过临界压力22.1MPa）；（4）燃烧方式分：火床炉、室燃炉、旋风炉，流化床炉； （5）蒸发受热面内工质流动方式：自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉、复合循环锅炉；（6）锅炉排渣相态分：固态排渣锅炉、液态排渣锅炉；（7）燃烧室压力分：负压燃烧锅炉、压力燃烧锅炉。 第二章 煤的碳元素、固定碳、焦炭有何区别？ 答：碳是煤中的主要可燃元素，煤中的碳以两种状态存在，以晶格状态存在的碳被称为国定碳，而煤挥发分析出后，剩下的就是焦炭，焦炭就是固定碳和灰分的组合。 灰的熔融特性如何表示？为防止结渣，炉膛出口应满足什么条件？ 答：通常用DT变形温度、ＳＴ软化温度、ＨＴ半球温度和ＦＴ流动温度这四个特征温度来表示灰的熔融特性。在锅炉技术中多用软化温度ST作为熔融性指标（或称灰熔点）。为了避免对流受热面的结渣，通常要控制炉膛出口烟温低于灰的变形温度ＤＴ以下５０～１００℃。
电厂锅炉工作原理 电厂锅炉是发电厂三大主要设备中重要的能量转换设备。 它的作用是将燃料的化学能转变为热能，并利用热能加热锅内的水使之成为具有足够数量和一定质量（汽温、汽压）的过热蒸汽，供汽轮机使用。现在火力发电厂的锅炉容量大、参数高、技术复杂、机械化和自动化水平高，所以燃料主要是煤，并且煤在燃烧之前先制成煤粉，然后送入锅炉在炉膛中燃烧放热。概括地说，锅炉是主要工作过程就燃料的燃烧、热量的传递、水的加热与汽化和蒸汽的过热等。 整个锅炉由锅炉本体和辅助设备两部分组成。 锅炉本体： 锅炉本体是锅炉设备的主要部分，是由“锅”和“炉”两部分组成的。 “锅”是汽水系统，它主要任务是吸引收燃料放出的热量，使水加热、蒸发并最后变成具有一定参数的过热蒸汽。它由省煤器、汽包、下降管、联箱、水冷壁、过热器和再热器等设备及其连接管道和阀门组成。 (1) 省煤器。位于锅炉尾部垂直烟道，利用烟气余热加热锅炉给水，降低排烟温度，提高锅炉效率，节约燃料。 (2) 汽包。位于锅炉顶部，是一个圆筒形的承压容器，其下是水，上部是汽，它接受省煤器的来水，同时又与下降管、联箱、水冷壁共同组
成水循环回路。水在水冷壁中吸热而生成的汽水混合物汇集于汽包，经汽水分离后向过热器输送饱和蒸汽。 (3) 下降管。是水冷壁的供水管道，其作用是把汽包中的水引入下联箱再分配到各个水冷管中。分小直径分散下降管和大直径集中下降管两种。小直径下降管管径小，对水循环不利。 (4) 水冷壁下联箱。联箱主要作用是将质汇集起来，或将工质通过联箱通过联箱重新分配到其它管道中。水冷壁下联箱是一根较粗两端封闭的管子，其作用是把下降管与水冷壁连接在一起，以便起到汇集、混合、再分配工质的作用。 (5) 水冷壁。位于炉膛四周，其主要任务是吸收炉内的辐射热，使水蒸发，它是现代锅炉的主要受热面，同时还可以保护炉墙。 (6) 过热器。其作用是将汽包来的饱和蒸汽加热上成具有一定温度的过热蒸汽。 (7) 再热器。其作用是将汽轮机中做过部分功的蒸汽再次进行加热升温，然后再送到汽轮机中继续做功。 “炉”是燃烧系统，它的任务是使燃料在炉内良好的燃烧，放出热量。它由炉膛、燃烧器、点火装置、空气预热器、烟风道及炉墙、构架等组成。
锅炉结构及工作原理锅炉结构及工作原理锅：是指锅炉的水汽系统，由汽包、下降管、联箱、水冷壁、过热器和省煤器等设备组成。（1）锅的任务是使水吸热，最后变化成一定参数的过热蒸汽。其过程是：给水由给水泵打入省煤器以后逐渐吸热，温度升高到汽包工作压力的沸点，成为饱和水；饱和水在蒸发设备（炉）中继续吸热，在温度不变的情况下蒸发成饱和蒸汽；饱和蒸汽从汽包引入过热器以后逐渐过热到规定温度，成为合格的过热蒸汽，然后到汽轮机做功。汽包：汽包俗称锅筒。蒸汽锅炉的汽包内装的是热水和蒸汽。汽包具有一定的水容积，与下降管，水冷壁相连接，组成自然水循环系统，同时，汽包又接受省煤器的给水，向过热器输送饱和蒸汽；汽包是加热，蒸发、过热三个过程的分解点。 下降管：作用是把汽包中的水连续不断地送入下联箱，供给水冷壁，使受热面有足够的循环水量，以保证可靠的运行。为了保证水循环的可靠性，下降管自汽包引出后都布置在炉外。 联箱：又称集箱。一般是直径较大，两端封闭的圆管，用来连接管子。起汇集、混合和分配汽水保证各受热面可靠地供水或汇集各受热面的水或汽水混合物的作用。（位于炉排两侧的下联箱，又称防焦联箱）水冷壁下联箱通常都装有定期排污装置。 水冷壁：水冷壁布置在燃烧室内四周或部分布置在燃烧室中间。它由许多上升管组成，以接受辐射传热为主受热面。作用：依靠炉膛的高温火焰和烟气对水冷壁的辐射传热，使水（未饱和水或饱和水）加热蒸发成饱和蒸汽，由于炉墙内表面被水冷壁管遮盖，所以炉墙温度大为降低，使炉墙不致被烧坏。
而且又能防止结渣和熔渣对炉墙的侵蚀；筒化了炉墙的结构，减轻炉墙重量。水冷壁的形式：1.光管式2.膜式 过热器：是蒸汽锅炉的辅助受热面，它的作用是在压力不变的情况下，从汽包中引出饱和蒸汽，再经过加热，使饱和蒸汽成为一定温度的过热蒸汽。 省煤器：布置在锅炉尾部烟道内，利用烟气的余热加热锅炉给水的设备，其作用就是提高给水温度，降低排烟温度，减少排烟热损失，提高锅炉的热效率。 减温装置：保证汽温在规定的范围内。汽温调节：1、蒸汽侧调节（采用减温器）2、烟气侧调节（采用摆动式喷燃器）炉炉就是锅炉的燃烧系统，由炉膛、烟道、喷燃器及空气预热器等组成。工作原理：送风机将空气送入空气预热器中吸收烟气的热量并送进热风道，然后分成两股：一股送给制粉系统作为一次风携带煤粉送入喷煤器，另一股作为二次风直接送往喷煤器。煤粉与一、二次风经喷燃器喷入炉膛集箱燃烧放热，并将热量以辐射方式传给炉膛四周的水冷壁等辐射受热面，燃烧产生的高温烟气则沿烟道流经过热器，省煤器和空气预热器等设备，将热量主要以对流方式传给它们，在传热过程中，烟气温度不断降低，最后由吸风机送入烟囱排入大气。 炉膛：炉膛是由一个炉墙包围起来的，供燃料燃烧好传热的主体空间，其四周布满水冷壁。炉膛底部是排灰渣口，固态排渣炉的炉底是由前后水冷壁管弯曲而形成的倾斜的冷灰斗，液态排渣炉的炉底是水平的熔渣池。炉膛上部是悬挂有屏式过热器，炉膛后上方烟气流出炉膛的通道叫炉膛出口。 空气预热器：是利用锅炉排烟的热量来加热空气的热交换设备。它是装在锅炉尾部的垂直烟道中。