《锅炉原理》
(Part 1)
教案
卢平
南京师范大学动力工程学院
2008年12月
第一章 绪 论
§1-1 锅炉在国民经济中的重要性
一、锅炉是国民经济中重要的供汽、供热设备：
1. 电力、机械、冶金、化工、纺织、造纸、食品等工业生产工艺的供汽、供热设备。
2. 工业生产、民用建筑的采暖供热热源。
二、现代电力工业规模巨大，其中火力发电厂约占80%：
1. 电站锅炉是火力发电厂三大主机之一。
2. 电站锅炉容量大、蒸汽参数高：h t D /2050~1000=;a Mp p 2.25~1.17=。
三、现代机械制造、化工、纺织、造纸、冶金工业规模比较大，都建有自备电站：
企业自备电厂（热电联产）规模也很大，锅炉容量、蒸汽参数与电站锅炉相差不大。
四、工业锅炉容量小、蒸汽参数低，锅炉结构与电站锅炉相差很大。
§1-2 锅炉及辅助设备的工作过程
一、锅炉的工作过程：
1. 燃料的燃烧过程—燃料由燃料系统输送到燃烧设备（燃烧器），进入炉膛着火后，与空气混合燃烧产生火焰和高温烟气。
2. 介质间的传热过程—炉内的火焰和高温烟气与受热面之间，通过辐射、对流及热传导的传热方式，将热量传递给受热面管内的水和蒸汽。
3. 工质水的加热与汽化—受热面管内的水在一定压力下，吸收管壁的热传导及水的对流放热热量使水加热，以至蒸发汽化、过热。
二、锅炉辅助设备的工作过程：（如图1—1所示）
1. 燃煤系统：
原煤由原煤仓依次经过煤闸门、电磁铁、电子秤后，燃煤进入直吹式制粉系统─由给煤机送入磨煤机，经过磨煤机将煤磨制成一定细度的煤粉，再引用一次风（排粉风机送入的热风）干燥、混合成气粉混合物被输送到燃烧器喷入炉膛着火燃烧。 2. 送风系统：
送风机将冷空气送入再生式空气予热器（空气侧）加热，再将加热后的热空气分别送至排粉风机、燃烧器。
⑴排粉风机将热风(一次风)送入磨煤机，干燥煤粉，同时将干燥的煤粉输送到燃烧器喷入炉膛着火燃烧。
⑵热风由燃烧器引入炉膛，提供煤粉完全燃烧所需要的空气量。 3. 烟系统：
⑴煤粉在炉内着火后，与空气混合燃烧产生火焰和高温烟气（燃烧中心烟温高达13000C ～14000C ），同时辐射放热被炉膛辐射受热面（水冷壁）吸热冷却，至炉膛出口处被冷却到～10000C 。
⑵高温烟气离开炉膛依次流经屏式过热器（辐射式过热器）、高温对流过热器、低温对流过热器、省煤器、再生式空气予热器（烟气侧）与其受热面进行对流换热，经过静电除尘器除尘后，由引风机抽吸至烟囱排出。 4. 锅炉的汽水系统：
⑴锅炉的工质—水是经过化学水处理的除盐水，在汽轮机车间的给水回热加热系统中，经过低压加热器、除氧器、除氧水再经过给水泵加压送入高压加热器加热—锅炉给水。
⑵锅炉给水进入省煤器加热，引入锅筒（汽包）与锅水混合。锅水由下降管进入水冷壁下集箱，再由下集箱将锅水均匀分布给每根水冷壁管（上升管）。锅水在水冷壁管内吸收炉内辐射换热热量，锅水加热、蒸发汽化—汽水混合物，汽水混合物进入锅筒（汽包）经过汽水分离—干饱和蒸汽。
⑶干饱和蒸汽由锅筒（汽包）上方引入炉顶顶棚过热器及后包墙管过热器，再依次流经低温对流过热器、屏式过热器（辐射式过热器）、最后经高温对流过热器加热到额定的蒸汽参数。
§1-3 锅炉型号、分类及系列
一、锅炉按燃烧方式分类： 二、锅炉按燃料分类：
⒈燃煤炉 ⒈层燃炉 ⒉燃油炉 ⒉室燃炉 ⒊燃气炉 ⒊沸腾炉
三、锅炉按水循环方式分类：
⒈自然水循环锅炉 ⒉强制循环锅炉 ⒊直流锅炉
四、锅炉按蒸汽参数分类：
⒈低压锅炉Mp p 45.2=; ⒋超高压锅炉a Mp p 7.13=; ⒉中压锅炉a Mp p 82.3=; ⒌亚临界压力锅炉a Mp p 8.16=; ⒊高压锅炉a Mp p 8.9=; ⒍临界压力锅炉p ≥a Mp 9.22.
五、锅炉按容量分类：
⒈小型锅炉()h t s kg D /130/11.36<; ⒉中容量锅炉()h t s kg D /220/11.61=; ⒊大容量锅炉D ≥()h t s kg /410/9.13;
六、锅炉按用途分类：
⒈工业锅炉 ⒉热水锅炉
⒊电站锅炉（动力锅炉）
§1-4 锅炉基本特性的表示方法
一、锅炉容量（出力）：
⒈蒸汽锅炉的蒸发量D—蒸汽锅炉每小时所生产的蒸汽流量()h
t/。
⒉蒸汽锅炉的额定蒸发量D—蒸汽锅炉在设计燃料、给水温度、额定蒸汽参数和保证一定锅炉热效率下，每小时最大连续蒸发量()h
t/。
⒊最大蒸发量D—蒸汽锅炉在实际运行工况下，每小时最大连续蒸发量()h
t/。二、锅炉蒸汽参数()t p：
⒈工业锅炉蒸汽参数—指工业锅炉出口的饱和蒸汽压力。
⒉动力锅炉蒸汽参数—指动力锅炉过热器出口的过热蒸汽压力（过热蒸汽温度）。
三、锅炉热效率:
η—锅炉输出有效利用热量与输入锅炉总热量的百分比。
⒈锅炉热效率
gl
η—锅炉输出有效利用热量扣除锅炉自耗汽和自用电后与输入锅⒉锅炉净热效率
j
炉总热量的百分比。
四、锅炉型号的表示方法：
⒈工业锅炉型号的表示方法：Y
.2
10型锅炉
45
/
S Z S-
-145
⒉电站锅炉型号的表示方法：2
-型锅炉
HG-
8.9/
220M
§1—5 国内外锅炉技术发展方向（见ppt）
第二章 燃料及燃烧产物
§2-1 锅炉燃料及我国能源政策
燃料是锅炉的基本能源，锅炉燃料有固体燃料、液体燃料、气体燃料。我国煤炭资源丰富，储量巨大，锅炉燃料以煤为主，尤其是电站锅炉。我国能源政策是锅炉燃料以煤为主，因地制宜。一些液体燃料、气体燃料产地和能源生产单位的锅炉大多燃油、燃气。目前现代化大都市环境保护的要求，地方政府规定工业锅炉燃油或燃气。
§2-2 煤的成分及煤的分类
一、煤的化学元素成份及其性质
⒈ 碳（C ）—主要的可燃成份，约占20～70％，Q ar net p ＝32700 kj/kg ,燃点高，燃烧速度缓慢。
⒉ 氢（H ）—重要的可燃成份，约占3～6％，Q ar net p ＝120370kj/kg ,燃点低，燃烧速度迅猛，易燃易爆。
⒊ 硫（S ）—有害的可燃成份，可燃硫约占1～1.5％，Q ar net p ＝9050kj/kg ； ⑴ 22SO O S =+； 322222SO O SO =+；污染空气和环境，对人体和生物有害。 ⑵ 3222SO H O H SO =+ ； 4223SO H O H SO =+；其中3SO 引起的硫酸蒸汽接触尾部受热面管壁冷却形成烟气露点，对锅炉尾部受热面产生低温酸性腐蚀和严重损坏。 ⒋ 氧(O ) —不可燃元素成份，约占1～2％，除游离氧可以助燃外，化合氧是不可燃杂质的成份。
⒌ 氮(Ｎ) —不可燃元素成份，约占0.5～2.5％，在高温下形成氮氧化物NO ｘ—有害物质。NO ｘ与碳氢化合物一起在紫外线照射下，会产生一种雾状光化学氧化剂破坏大气臭氧层，形成地球温室效应有害人类生存环境。 ⒍水份(Ｍ)—主要杂质成份之一，约占5～50％,
⑴ 水份在炉内吸收汽化热量汽化，降低了Q ar net p 及l ?，对燃烧不利。
⑵ 水份在烟气中呈水蒸汽状态，增大了锅炉排烟容积，使排烟热损失增加。
⑶ 水蒸汽与SO 2、SO 3化合成硫酸蒸汽，当排烟达到露点时，对尾部受热面产生低温酸性腐蚀。
⒎ 灰份(А) —主要杂质成份之一，约占3～35％，
⑴ 灰份(А) 多，可燃成份少，降低了Q ar net p 及l ?，着火燃烧困难；灰渣量大，运行操作繁重；飞灰多、飞尘污染环境严重。
⑵ 灰份 (А) 多，当灰份的ＳＴ低时，炉内受热面易结渣，严重时传热恶化，使蒸发量D 下降；过热器管结渣易爆管。
⑶ 灰份(А) 多，当烟速过低时，对流受热面管束易积灰，严重堵灰使传热效果差；通风不畅，风机电耗增大；若烟速大时，对管束磨损严重。
二、煤的化学元素分析基准及其换算：
（一）煤的化学元素分析基准：
⒈ 收到基(as received )—即将进入锅炉的煤作为分析基准。 C ar + H ar +O ar + N ar + S ar +A ar +M ar ＝100％
⒉ 空干基(air dry )—将煤样处在200C ，相对湿%60的实验室条件下，空气干燥后（即失去空气干燥水份）的煤样作为分析基准。
C ad +H ad +O ad +N ad +S ad +A ad + M ad ＝100％
⒊ 干燥基(dry )—将煤中变化较大的水份全部去除后作为分析基准。 C d +H d +O d +N d +S d +A d ＝100％
⒋ 干燥无灰基(dry and ash free )—将煤中水份和灰份全部去除后作为分析基准。 C daf +H daf +O daf +N daf +S daf ＝100％ （二）煤的工业分析基准： ⒈收到基(as received )：
M ar +V ar +FC ar +A ar ＝100％ ⒉空干基(air dry )：
M ad +V ad +FC ad +A ad ＝100％ ⒊ 干燥基(dry )：
V d +FC d + A d ＝100％ ⒋ 干燥无灰基(dry and ash free )：
V daf +FC daf ＝100％ （三）基准换算：
所求基准的元素成份＝已知基准的元素成份×换算因子K(式中：换算因子K 见表2—1)。
三、煤的发热量：
⒈ 煤的发热量—单位质量的煤完全燃烧时所放出的热量。
⒉ 高位发热量Q gr —将煤完全燃烧后所产生的水蒸汽的潜热计入的发热量。 ⒊ 低位发热量Q net —将煤完全燃烧后所产生的水蒸汽的潜热扣除后的发热量。 ⑴ 低位发热量Q ar net p 经验计算公式：
Q ar net p ＝339C ar +1030 H ar -109（O ar -S ar ）-25M ar kj/kg ⑵ 计算值与实测值误差允许范围： 当： A d ≤25％时，ΔQ ar net p ≯±600 kj/kg A d >25％时，ΔQ ar net p ≯±800 kj/kg
(一)标准煤—国际能量折算标准单位，即将各种能量折算成为燃料的低位发热量。
Q ar net p ＝29310 KJ/ Kg 标煤耗： 29310
..p n e t
ar b Q B B ?=
[]s kg / (二) 煤的折算成份：
为了科学地比较不同煤的水份、灰份、硫份时，不应用元素成份的百分比含量来比较，而应用发出一定的热量所对应的这些成份的量来比较—煤的折算成份。
p net ar ar
zs Q M M ..10000?
= []MJ g /
p net ar ar
zs Q A A ..10000?
= []MJ g /
p
net ar ar zs Q S S ..10000?
=[]MJ g /
四、煤的分类：
～500
§2-3 煤的燃烧特性
一．水份 M ad
把已经空气干燥的煤样放在105～1100C 的恒温箱中干燥(1小时)，所失去的重量百分比。
二、干燥无灰基挥发份V daf
把失去水份的煤样在封闭的，只有小孔通风的坩埚中，再放到马费炉中加热，并保持炉温900±100C （7分钟），试样所失去的重量百分比。
⒈ 煤的干燥无灰基挥发份是由碳氢化合物、一氧化碳和氢气组成的混合气体，在高温下裂解逸出易燃物质。
⒉ 煤的干燥无灰基挥发份含量，是煤分类的主要依据之一。
三、煤的焦结性（焦炭性质）
煤受热析出挥发份时，余下固定碳和灰份的混合粘结物（焦炭）性质。 ⒈ 层燃炉燃用焦结性很强的煤，受热后易结饼块，通风不畅燃烧不完全。
⒉ 层燃炉燃用焦结性很弱的煤，燃烧层受热后易松散，漏煤、飞灰损失大，严重时造成火口。
四．煤的灰份熔融特性：
(一) 煤的灰份熔融特性的表示方法：
⒈变形温度DT （n Deformatio
e Temperatur ）; ⒉软化温度ST (Softening e Temperatur ); ⒊液化温度FT (Fluid e Temperatur
)。 (二)煤灰份熔融特性的类别：
⒈软化温度ST ＜12000C ──易熔性灰份； ⒉软化温度ST ＝1200～14000C──可溶性灰份；
⒊软化温度ST ＞14000C ──难熔性灰份。
（三）锅炉设计及正常运行时，要求炉膛出口烟温100"-≤ST l ?0C 。
五．煤的可磨性系数K km ─以空气干燥后极难磨的无烟煤(K km ＝1)与待磨煤，由相同颗粒度磨制成相同细度的煤粉，二者耗电之比：K km ＝E bz /E x ⒈ 难磨煤: K km ＜1.2; ⒉ 易磨煤: K km ＞1.6。
§2—4 油页岩、重油与煤气 （自阅）
§2—5 燃料燃烧的理论空气量及其燃烧产物
一．燃料燃烧的理论空气量V0及过量空气系数α：
⒈ 固体燃料及液体燃料燃烧的理论空气量V 0： ⑴ 可燃元素成份燃烧时的化学反应平衡式：
C + O 2＝CO 2 S + O 2＝SO 2 2H 2 + O 2＝2 H 2O
12 32 44 kg ； 32 32 64 kg ； 4 32 36 kg ； 3 8 11 kg ； 1 1 2 kg ； 1 8 9 kg ；
由化学反应平衡式可知：每1kg 碳、硫、氢完全燃烧分别需要8/3 kg 、1 kg 、8 kg 的氧。1 kg 燃料完全燃烧需要氧的容积：
??
????-?++?=100100810010038122
ar ar ar ar o o
O O H S C V ρ []
3
Nm 式中：2o ρ──氧在标准状况下的密度，为1.4286 kg/Nm 3。 ⑵ 已知空气中氧的容积为21％，因此理论空气量V 0为： ??
????-++??=ar ar ar ar O H S C V 83810014286.11211000 []
3
Nm 化简后：
V 0＝0.0889(C ar +0.375 S ar ) +0.265 H ar -0.0333 O ar []
kg Nm /3 将上式换算为质量时，乘以空气的密度1.293 kg/Nm 3即可得： ＬO ＝0.115(C ar +0.375 S ar )+0.342H ar -0.0431 O ar []kg kg / 在缺少燃料元素成份时，理论空气量可用下式近似计算： 10000
63.2..0p
net ar Q V ?=
[]
kg Nm /3
式中：⑴2.63──每10000kj 需要理论空气量2.63 Nm 3 。
⑵Nm 3──在一个物理大气压（a Mp 101325.0）,00C 标准状况下的容积为1 m 3。
⒉ 对气体燃料成份不用重量百分比，只用干燥的气体中各种成份的容积百分比来表示气体燃料完全燃烧需要的理论空气量：
化简得：
??
????-??? ??++++=
∑*****222045.15.05.0211O H C n m S H H CO V n m []
33/Nm Nm 二．实际空气量a V 、过量空气系数α及漏风系数Δα：
⒈ 实际空气量a V ：
锅炉在实际运行工况中，由于燃烧技术的局限性，燃料在炉内与空气混合的 空气动力场不可能达到理想状态。所以燃料在炉内燃烧时所需要的实际空气量往往多于理论空气量。 0V V a α=
2. 过量空气系数α： α=V a /V 0
3. 漏风系数Δα：
锅炉在实际运行工况中，炉膛和对流烟道都处于微负压状态下，炉外的冷空气往往从炉墙的门、孔及受热面的穿墙管缝隙处漏入炉内，使炉内过量空气系数α 沿烟气流程逐级增大，其增值—漏风系数Δα。 Δα=α2-α1
三．固体燃料及液体燃料的燃烧产物：
⒈ 固体燃料及液体燃料燃烧后生成的烟气：
当α＜1时，燃料燃烧后生成的烟气成份：CO 2﹑SO 2﹑H 2O ﹑Ｎ2﹑CO ； 当α＝1时，燃料燃烧后生成的烟气成份：CO 2﹑SO 2﹑H 2O ﹑Ｎ2；
当α＞1时，燃料燃烧后生成的烟气成份：CO 2﹑SO 2﹑H 2O ﹑Ｎ2﹑O 2； ⑴ 三原子气体：ＲO 2＝CO 2+SO 2；
⑵ 烟气成份中水蒸汽（H 2O ）包含有：燃料的水份 (Ｍar ) 、空气中的水份：每Nm 3干空气（10g/kg 干空气）中带有水蒸汽0.0161 Nm 3、 ⒉ 奥氏(Orsat)烟气分析仪：（如图2—3所示） ⑴ 奥氏烟气分析仪工作原理：
① 烟气经过水和玻璃纤维后，使水蒸汽凝结成饱和水，过滤飞尘─干净的干烟气； ② 奥氏烟气分析仪量瓶吸进100mL 的干烟气，依次在下列各吸收瓶中进行分析： 在吸收瓶6中用KOH 溶液吸收CO 2和SO 2，即：RO 2； 在吸收瓶7中用焦性没食子酸钾溶液吸收O 2； 在吸收瓶8中用氯化亚铜氨溶液吸收CO ； ⑵ 烟气分析结果为：RO 2+O 2+ CO +N 2＝100 % ⑶ 当量碳K ar ──将燃料中的硫折算成碳：
⑷ 自由氢H ’ar ──燃料中除化合氢外，未与氧化合的氢。
若燃料中只有当量碳K ar ，而没有自由氢H ’ar 与O 2燃烧后生成RO 2，无论过量空气系数α如何，其烟气成份为：
RO 2+ O 2=21 %;
??????-??? ?
?+∑+++=100100/41005.11005.0100*5.021100*
2*
*2*20O H C n m S H H C V n
m ()%375.032
12
ar ar ar ar ar S C S C K +=+
=
当过量空气系数α=1，当量碳K ar 完全燃烧时，烟气成份为：RO 2=21 %;
若燃料中含有当量碳K ar 及自由氢H ’ar ，当过量空气系数α＞1完全燃烧时，其干烟气成份为：
RO 2+O 2+N 2＝100 %
式中：RO 2+ O 2＜21 %，若将与自由氢H ’ar 化合的氧O H O 22的容积计入，则：
现已知烟气分析中：RO 2 +O 2+N 2＝100 %，则上式化简为：
现燃料中 K ar 、H ’ar 已知，根据化学反应平衡式：12 kg 的碳燃烧后生成44 kg 的RO 2（22．4 Nm 3），每kg 燃料完全燃烧生成的RO 2的容积：
其中自由氢H ’
ar 燃烧后生成的水蒸汽容积：
式中：0.805 kg/Nm 3为标准状况下水蒸汽的密度. 每1容积的RO 2将有水蒸汽容积：
随自由氢H ’ar 燃烧产生水蒸汽所“消失”的氧的容积百分比为：
将上式代入干烟气成份化简式中，得：
将H ’ar ＝H ar －0.125O ar 代入上式化简得：
100
21
222222222=
+++++N O O RO O O RO O H O H 10021
100222222=+++O
H O H O O O RO []
3
0187.044
4.2212441002Nm
K K V ar ae RO =??=[]
3
'''1118.0805.0100
92Nm H H V
ar ar O
H =+=ar
ar ar ar RO O
H
K H K H V V '
''99.50187.01118.02
2==ar
ar ar ar O H K H RO K H RO O
'2
'22
99.299.5212=??????
??=10021
99.210099.2'
2
'2
22=+?++ar
ar
ar ar
K H RO K H RO O RO 2
22125.037.221RO K O H O RO ar
ar
ar ?--=+
令：β为燃料特性系数，则:
则上式化简为：
若CO≠0, 则上式为：
若完全燃烧而无过量空气时，即上式中过量氧O 2=0，RO 2达到最高值：
2max 221RO RO β-=
或： β
+=121
max
2
RO 若将燃料中氮N ar 计入分析，假定其不燃烧而生成2N ，则燃料特性系数β值为：
3. 根据烟气分析结果推算过量空气系数：
o a
o a o a N N V V V V 2
2
79.079.0===α
如燃料中ar N 值很小，则：
()
1
2
22
--=a a a N N N α 式中1
2-a N 为与过量氧对应的过量氮。
因为%100222=+++N CO O RO 。CO 完全燃烧需要体积为CO ?5.0氧，因此过量氧为CO O 5.02-，
将)5.0(21
7921
2
CO O N a -?=-及22N N a
=代入上式，则： ()
CO O N N 5.021
79
222
--=
α
ar
ar
ar K O H 125.037
.2-=β2
2221RO O RO ?-=+β()CO
RO O RO ?+-?-=+ββ605.021222ar
ar
ar ar K N O H 038.0125.037
.2+-=β
化简得： ()2
25.0792121
N CO O --
=
α
将)(100222CO O RO N ++-=代入上式得：
()
CO O RO CO
O ++---=
2221005.079
2121
α
简化式：
2
2121
O -=
α
4．根据烟气分析结果推算烟气体积：
因为1kg 当量碳ar K 燃烧后产生3867.112
4
.22Nm =的2RO 及CO ，则： ar ar
CO RO K K V V 01867.0100
867
.12==+ []
kg Nm /3 由烟气分析知道干烟气的总体积gy V 为：
CO
RO K CO RO K V ar
ar gy +=
+÷=22867.1100100867
.1 []kg Nm /3 水蒸汽的总体积为：00161
.010********.012V H M V ar ar O H α+??
?
??+= [
]
kg Nm /3 则烟气体积为：
()0
20161.01118.00124.0/867.122V H M CO RO K V V V ar ar ar O H RO y α++++=+=
[]
kg Nm
/3
§2—6气体燃料的燃烧燃烧产物
一、气体燃料的燃烧产物：
1.当α＞1时，燃料燃烧后生成的烟气成份：CO 2﹑SO 2﹑H 2O ﹑Ｎ2﹑O 2 ；
2.当α＝1时，燃料燃烧后生成的烟气成份：CO 2﹑SO 2﹑H 2O ﹑Ｎ2 。
二、气体燃料完全燃烧的烟气量计算：
理论三原子气体体积的计算：
[]∑+++=n m o
RO H mC S H CO CO V 2201.02
[]
kg Nm /3 1. 理论水蒸汽体积的计算：
??
????+++=∑g n m o O H d H C n H S H V 124.0201.0222 []
kg Nm /3
式中g d 为空气带入的水蒸汽量3/Nm g (煤气)。 2. 气体燃料α＞1时完全燃烧的烟气量计算：
()()0161.0110002
2+-++=V V V V O H RO y α []
kg Nm /3
3. 燃料特性系数β的计算：
79.079.001.021.02
2-+?
=RO o
V V N β
4. 根据烟气分析结果推算过量空气系数： ()n
m n m H C CH H CO O RO H C CH H CO O --------+-?
-=
4222422100325.07921
11
α
§2—7空气与烟气的焓
一、理论空气焓：
1. 定义：每kg 固体（液体）燃料燃烧所需的理论空气量，在等压下由0～k ?℃时所需的热量。
2. 理论空气焓的计算： ()k
k k k Ct
V t C V I 000=??= []kg kj /
二、理论烟气焓：
1. 定义：每kg 固体（液体）燃料燃烧后所生成的理论烟气量，在等压下由
y ?~0℃时所具有的热量。
2. 理论烟气焓的计算：()
y O H O
H N N RO RO y C V C V C V I ?2222220
00++= []kg kj / 三、实际烟气焓：
1. 烟气中过量空气焓：()01k k I I ?-=?α []kg kj /
2. 实际烟气焓： ()0001k
y k y y I I I I I -+=?+=α []kg kj / 根据00,y
k I I 计算出在不同过量空气系数α和在不同温度下的烟气焓，编制空气和烟气的温焓表（如表4─7）。
第三章 锅炉热平衡
§3─1锅炉热平衡及热效率
锅炉热平衡，是研究锅炉燃料燃烧所放出的热量被有效利用的情况。为了全面合理地评定锅炉的性能及工作状况，必须进行锅炉热平衡测定，分析概括、了解影响锅炉热效率的种种因素，从而获得较合理的运行经验和数据，作为锅炉技术改造和运行调节技术的依据。
一、锅炉热平衡的组成：
1. 锅炉热量平衡方程：
()hz lq gt qt py yx p net ar j Q Q Q Q Q Q B BQ Q +++++==.. []kg kj / 2.锅炉热量平衡方程百分数形式：
hz lq gt qt py yx q q q q q q +++++=100 []% 3.锅炉反平衡热效率计算：
()hz lq gt qt py yx gl q q q q q q ++++-==100η []%
二、燃料的热量
锅炉热平衡中燃料热量j Q ，一般情况下为燃料消耗量[]s kg B /与燃料低位发热量
[]kg kj Q p net ar /..的乘积，但有时还有其他向锅炉输入的热量，如：重油预热的热量，蒸汽雾化重油的热量，锅炉用外来热源加热空气的热量等都应作为输入锅炉的热量计入燃料热量j Q 。此外，应从燃料热量j Q 中扣除燃料灰份中的碳酸盐在燃烧中热分解所吸收的热量。
t s y wh r wr k p net ar j Q Q I Q Q Q -+++=,.. []kg kj /
1. 锅炉用外来热源加热空气的热量：
()
o
lk o wr k wr k I I Q -=.'.β []kg kj /
式中：'β─送入锅炉用外部热源加热的空气量与理论空气量的比值； 2. 燃料带入锅炉的物理显热： r ar r r t C I ?= []kg kj / 3. 燃料收到基的平均热容量： 100
100100ar
d r ar ar r M C M C -+=
()[]
C kg kj o ?/ 式中：d r C ─燃料干燥基平均热容量；无烟煤与贫煤22.0=d r C ；烟煤26.0=d r C ；褐煤
27.0=d r C 。
4. 蒸汽雾化重油带入锅炉的热量： ()2510
-=zq zq wh i G Q []kg kj / 5. 碳酸盐在燃烧中热分解所吸收的热量：()ar
tsy tsy CO k Q 26.40= []kg kj /
式中：k ─碳酸盐分解系数，煤粉燃烧0.1=k ，层燃7.0=k ；
()ar
tsy CO 2─燃料收到基碳酸盐中2CO 所占燃料质量的百分数，%。
三、锅炉有效吸热量yx Q 及锅炉正平衡热效率gl η：
1. 锅炉有效吸热量的计算： ()()(
)B
i i D i i D i i D Q zr
zr zr gs pw pw gs gr yx '
"-+-+-=
[]kg kj /
2. 锅炉正平衡热效率gl η的计算：
()()(
)100
..'
"??-+-+-=
=p
net ar zr zr zr gs pw pw gs gr yx gl Q B i i D i i D i i D q η []%
3. 燃料消耗量的计算： ()()()
p n e t
ar gl zr zr zr gs pw pw gs gr Q i i D i i D i i D B ..'
"?-+-+-=
η []s kg /
4. 计算燃料消耗量的计算：
???
? ??-=100
100
gt j q B B []s kg / §3─2锅炉各项热损失
一、固体不完全燃烧热损失
固体不完全燃烧热损失是锅炉未燃尽而残留在灰渣、飞灰及落煤中的固定碳，造成的热量损失；灰渣、飞灰及落煤中残留的固定碳的发热量一般按32700kj/kg 计算。 1. 固体不完全燃烧热损失的计算：
()lm lm fh fh hz hz gt C G C G C G B
Q ?+?+?=32700
[]kg kj / 按占燃料热量的百分比计算为：
()10032700
..??+?+??=
lm lm fh fh hz hz p
net ar gt C G C G C G Q B q []%
2. 灰平衡方程：
由于在锅炉热平衡测定中：,hz G p net ar lm fh hz lm fh Q B C C C G G ..,,,,,,都应在锅炉正常运行工况下，分别定量收集、取样分析得到。但是，飞灰量fh G 难以测定，必须用灰平衡方程求得。
???
??-+???
? ??-+??? ??-=100110011001100lm lm fh fh hz hz ar C G C G C G A B []s kg / 化简为： lm fh hz ααα++=1 或： ()lm hz fh ααα+-=1
式中：lm fh hz ααα,,分别为灰渣、飞灰及落煤的份额。 则： ()()
fh
lm lm hz hz ar fh C C G C G A B G -----?=
100100100 []s kg /
对煤粉炉，0=lm α。
二、气体不完全燃烧热损失
气体不完全燃烧热损失是燃料在锅炉燃烧过程中所生成的一部分可燃气体（如一氧化碳、烃、氢等气体）未完全燃烧造成的热量损失。这部分热损失必须通过烟气分析测定干烟气中的CO 及其他可燃气体的体积,根据这些气体的发热
量计算这部分热损失。对燃煤锅炉只考虑未燃尽的CO ，并计入固体不完全燃烧热损失的影响。
1. 干烟气的体积： 100
100867.12gt
ar gy q CO RO K V -?
+=
[]kg Nm /3 则： 100
CO V V gy co ?=
[
]
kg Nm /3
2. 气体不完全燃烧热量损失的计算：
100
12600CO
V Q gy qt ?
= []
3/Nm kj 3. 占燃料热量的百分比算为： ()()p
n e t ar ar
ar qt Q CO RO O RO S C CO q >>+++??=222375.023520 []%
4. 锅炉燃烧效率的计算：
()gt qt rs q q +-=100η []%
三、排烟热损失
排烟热损失是锅炉将低温烟气排放到大气而造成的热量损失。影响排烟热损失的主要因素有：燃料中较多的含硫量，将使烟气露点提高，排烟温度必须高于烟气露点，否则将造成锅炉尾部受热面严重的低温酸性腐蚀；此外，在锅炉燃烧过程中燃料中较多的水份M ar 生成水蒸汽及过大的过量空气系数"l α和漏风系数α?，造成排烟容积py
V
的增大都将使排烟热损失py q 提高。 1. 排烟损失的热量：
100
100)
(gt
lk py py q I I Q --= []kg kj /
式中：
⑴ ()
py O H O H N N O O CO CO RO RO py C V C V C V C V C V I ?22222222++++= []kg kj / 其中O H N O CO RO V V V V V 2222,,,,由烟气分析测定；
O H N O CO RO C C C C C 2222,,,,由表3─1查取。
⑵ 冷空气焓： lk k lk t C V I 0α= []kg kj / 式中：k C —湿空气热容量； O H gk k C C C 20161.0?+= ()[]
C Nm kj ??3/ 一般C k 由表3─1查取。
2. 排烟热损失按占燃料热量的百分比算为：
()gt
p
net ar lk py py q Q I I q --=
100.. []kg kj /
3. 最佳过量空气系数"l α的确定：
一般取qt gt py q q q q ++=∑min 所对应的过量空气系数"l α为锅炉的最佳过量空气系数"l α。
四、锅炉外部冷却损失
锅炉外部冷却损失是锅炉运行中锅炉炉墙外表面温度高于周围环境温度，一般以辐射及对流方式将热量散发到周围环境而造成的热量。这项损失影响主要因素有：锅炉的容量大小，有无省煤器、空气预热器等受热面有关；此外，与锅炉炉墙的质量及保温材料的性能有关。
1. 锅炉外部冷却损失较难用试验方法测定，一般根据锅炉蒸发量用：曲线图 3—3查取lq q 值。
2. 保热系数?： ky
lq
q q ++
=
η?11
式中：ky q —空气预热器总吸热量与锅炉总输入热量的百分比，[]%。
五、灰渣物理显热损失
层燃炉和液态排渣煤粉炉的灰渣量较大，排渣温度高达=hz ?600℃～800℃；固态排渣煤粉炉的灰渣量较少，灰渣物理显热损失hz q 不计，当燃用10000
25..p net ar ar Q A ≥时，应计算
其灰渣物理显热损失hz q 。
1. 灰渣物理显热损失的计算： hz hz ar
hz
hz C A Q ?α100
= []kg kj / 2. 灰渣物理显热损失的百分数形式： ()100/..?=p n e t ar hz hz Q Q q []%
式中：hz C —灰渣平均热容量()[]C kg kj ??/，由表3─2查取。
第四章 燃烧原理及燃烧设备
§4─1燃料燃烧的基本概念
锅炉燃烧是个复杂的化学—物理过程，其影响因素很多。锅炉燃烧方式一般分层燃和悬浮燃烧两种：层燃主要燃烧颗粒较大的固体燃料，悬浮燃烧主要燃烧流体燃料（如煤粉、液体和气体燃料）。 一、固体燃料的燃烧过程 （一）、燃料燃烧的几个阶段： 1. 着火前的热力准备阶段；
2. 挥发份着火与焦炭的燃烧阶段；
3. 灰渣形成及燃尽阶段。 （二）、燃料完全燃烧的必备条件： 1. 保持一定的高温环境；
2. 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；
3. 燃料要有一定的燃烧时间及燃烧空间；
4.及时排出低温燃烧产物（如：低温烟气和灰渣）。 一、燃料的燃烧速度
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。
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。
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。
为了阐明温度与空气扩散能力对燃烧速度的作用及影响，以便组织更有利于化学反应的物理过程，下面对它们之间的关系进行讨论。
1. 温度对燃烧速度的影响─它是通过对化学反应速度的影响而起作用的，温度愈高，化学反应速度愈快，试验表明，温度每增加10℃, 化学反应速度可增加1～2倍。它们之间的关系遵循阿累尼乌斯定律：
RT
E o e
K K -
=
式中：K ─表征化学反应速度的常数；
o K ─频率因子；
E ─化学反应活化能，可由试验测定, （kmol kj /）； R ─通用气体常数，()[]K kmol kj R ?=/314.8；
T ─绝对温度，K 。
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，它们之间的关系遵循如下关系式：
()jt ql k C C M -=α 式中：M ─表征气流扩散速度的量；
k α─扩散速度常数，主要取决于气流速度；
ql C 、jt C ─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：
1. 动力燃烧区─燃烧速度取决于温度亦即取决于化学反应速度的工况，为动力燃烧工况；动力燃烧工况所在的燃烧区域为动力燃烧区。
2. 扩散燃烧区─燃烧速度完全取决于气流的扩散速度的工况，为扩散燃烧工况；扩散燃烧工况所在的燃烧区域为扩散燃烧区。
3. 过度燃烧区─动力燃烧区及扩散燃烧区之间的区域为过度燃烧区。在该区域内，气流的扩散速度和化学反应速度相差不大，亦即燃烧速度既和温度有关，也和气流的扩散速度有关。
上述三种不同的燃烧区域并不是固定不变的，而是随着外界条件的变化而相互转移。例如，当温度提高时，化学反应速度急剧增加，原有的气流扩散速度显得过于缓慢，氧气的供应满足不了要求，于是燃烧过程由动力燃烧区移向过度燃烧区甚至移向扩散燃烧区；反之，当气流扩散速度增大（焦炭颗粒直径d 缩小），并超过化学反应速度时，氧气的供应有了剩余，温度成了强化燃烧的阻力，于是燃烧过程由扩散燃烧区移向过度燃烧区甚至移向动力燃烧区。
为了强化燃烧，层燃炉燃烧15=d ～mm 25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。而煤粉炉，由于煤粉颗粒很小()m d μ100≈,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。 二、燃烧设备的主要特性参数： 1. 层燃炉：
⑴ 炉排面积可见热强度： R
Q B q p n e t
ar R ???=
()2
/m kw
⑵ 炉膛容积可见热强度： V
Q B q p n e t
ar V ???= (
)
3/m kw
2. 室燃炉：
⑴炉膛截面可见热强度： F Q B q p n e t
ar F ???=
()
2/m kw
⑵炉膛容积可见热强度： V
Q B q p n e t
ar V ???= ()
3/m kw
目录 1 绪论 (3) 1.1循环流化床锅炉的概念 (3) 1.2 循环流化床锅炉的优点 (3) 2 燃料与脱硫剂 (6) 2.1 燃料 (6) 2.2 脱硫剂 (6) 3 无脱硫工况计算 (7) 3. 1无脱硫工况下燃烧计算 (7) 3. 2无脱硫工况下烟气体积计算 (7) 4 灰平衡与灰循环倍率 (8) 4.1 循环灰量 (8) 4.2 灰平衡计算 (8) 4.2.1 灰循环倍率 (8) 4.2.2 a n与a f和ηf的关系 (9) 5 脱硫工况计算 (10) 5.1 脱硫原理 (10) 5.2 NO X的排放 (10) 5.3 脱硫计算 (11) 6 燃烧产物热平衡计算 (14) 6.1 炉膛燃烧产物热平衡方程式 (14) 6.2 燃烧产物热平衡计算 (14) 7 传热系数计算 (17) 7.1 炉膛传热系数 (17) 7.2 汽冷屏传热系数 (17) 7.3 传热系数的计算 (17) 8 炉膛结构设计与热力计算 (20) 8.1 炉膛结构 (20) 8.1.1 炉膛结构设计 (20) 8.1.2 炉膛受热面积计算 (20) 8.2 炉膛热力计算 (21)
9 汽冷旋风分离器结构设计与热力计算 (24) 9.1 汽冷旋风分离器结构设计 (24) 9.2 汽冷旋风分离器热力计算 (24) 10 计算汇总 (27) 10.1 基本数据 (27) 10.1.1设计煤种 (27) 10.1.2 石灰石 (28) 10.2 燃烧脱硫计算 (28) 10.2.1 无脱硫工况时的燃烧工况 (28) 10.2.2 无脱硫工况时的烟气体积计算 (28) 10.2.3 脱硫计算 (29) 10.2.4 脱硫工况时受热面中燃烧产物的平均特性 (32) 10.2.5 脱硫工况时燃烧产物焓温表 (32) 10.3 锅炉热力计算 (34) 10.3.1 锅炉设计参数 (34) 10.3.2 锅炉热平衡及燃料和石灰石消耗量 (34) 10.3.3 炉膛膜式水冷壁传热系数计算 (36) 10.3.4 炉膛汽冷屏传热系数计算 (38) 10.4 结构计算 (41) 10.4.1 炉膛膜式水冷壁计算受热面积 (41) 10.4.2 炉膛汽冷屏计算受热面积 (43) 10.4.3 汽冷旋风分离器计算受热面积 (44) 10.5 热力计算 (46) 10.5.1 炉膛热力计算 (46) 10.5.2 汽冷旋风分离器热力计算 (49) 设计总结 (53) 谢辞 (54) 参考文献 (55)
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
1.锅炉的任务是什么？在国民经济中的重要性如何？ 任务：安全可靠，经济有效的把燃料化学能转化成热量，进而将热量传递给水，以产生热水或蒸汽。重要性：a.广泛性广泛应用于现代工业各个部门，成为发展国民经济的重要热工设备之一。b.迫切性：节能和环保c.工业锅炉与企业的关系 2.锅炉与锅炉房设备有何区别？各自起什么作用？又是怎样工作的？ 锅炉的最根本组成是汽锅和炉子。燃料在炉子中燃烧，将燃料的化学能转化为热能，高温的烟气通过汽锅受热面把热量传递给汽锅中温度较低的水。锅炉房设备是保证锅炉的生产过程能连续不断地进行，达到安全可靠，经济有效地供热。是锅炉本体和它的辅助设备的总称。 3.锅炉是怎样工作的，大致分几个过程？ 燃料的燃烧过程，烟气向水的传热过程，水的受热汽化过程 4锅炉上有哪些安全部件？作用是什么？ 压力表：测量和显示锅炉汽水系统的工作压力，使锅炉在允许的工作压力下安全进行。 安全阀：自动泄压报警，使锅炉在允许的工作压力下运行水位表：显示锅炉水位，避免发生缺水或满水事故。高低水位报警器：水位达到最高或最低运行限度时自动发出报警信号5.名牌4t/h，1.3Mpa生产饱和蒸汽的锅炉，工作压力达不到1.3Mpa，只能到0.8Mpa，为什么？压力0.8Mpa是如何保持的？ 1.3Mpa是额定蒸汽压力，是允许的最大压力。压力控制器设定压力低以保护锅炉设备。压力0.8Mpa是通过燃烧控制的。 6.衡量锅炉经济性的指标：锅炉热效率，金属耗率，耗电率 7.空气预热器：利用锅炉尾部烟气的热量加热燃烧所需的空气，降低排烟温度 8省煤器：给水预热设备，吸收烟气的对流换热，有效的降低排烟温度，提高热效率，节约燃料9.排污率：排污水量与蒸发量的比值。10.标准煤：统一的能源计量单位 11.正平衡效率：有效输入热量与输入的总热量的比值。12.干燥无灰基：去除全部灰分和水分的燃料作为分析的基准。13.断面热强度：qf=BQ/3600F 14.蒸汽品质：单位质量蒸汽所含杂质的数量，反应蒸汽的洁净程度 15.自然循环锅炉：利用水和汽水混合物的密度差来循环流动的锅炉。强制循环锅炉：借助泵的压头使工质流动循环的锅炉。16.高位发热量：燃料燃烧时所放出的热量，包含水蒸气的气化潜热。低位发热量：扣除水蒸气的气化潜热。 为什么燃料成分要用收到基，空气干燥基，干燥基及干燥无灰基这四种来表示？一般各用在什么场合？只有分析基准相同的分析数据，才能确切地说明燃料的特性，评价和比较燃料的优劣。收到基用于锅炉的燃烧、传热、通风和热工实验计算空气干燥基用于在实验室中进行燃料成分分析干燥基用于无水状态下进行燃料成分分析干燥无灰基用于在无水无灰条件下进行燃料成分分析 什么是煤的元素分析和工业分析？各分析成分在燃烧过程中起的作用如何？煤的元素分析是测定煤中碳、氢、氧、氮、硫、磷等元素的含量煤的工业分析是对煤的水分、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定。碳是燃料的主要可燃元素氢是燃料的另一重要可燃元素氧和氮是燃料中的不可燃部分硫是燃料中的有害气体灰分是夹杂在燃料中的不可燃矿物质水分也是燃料中的主要杂质 什么是煤的焦渣特性？分几类？它对锅炉工作有何影响？煤的焦渣特性指煤的不同焦结性状分八类粉状、粘结、弱黏结、不熔融粘结、不膨胀熔融粘结、微膨胀熔融粘结、膨胀熔融粘结、强膨胀熔融粘结层燃炉用弱粘结性煤，极易被气流吹走，使燃烧不完全，还会从从炉排通风空隙中漏落，造成漏落损失，用焦结性很强的煤较大的焦块内的质点难与空气接触，燃烧困难，也会增大通风阻力，使燃烧恶化。
循环流化床锅炉的设计与实现毕业设计 目录 目录 (1) 摘要 (1) Abstract (2) 第一章概述 (3) (3) 1.2循环流化床特点 (4) 1.2.1循环流化床优点 (4) 1.2.2循环流化床缺点 (5) 第二章燃料与脱硫剂 (6) 2.1 燃料 (6) 2.2 脱硫剂 (6) 第三章脱硫与排烟有害物质的形成 (7) 3.1循环流化床锅炉在环保上的必要性 (7) 3.2影响循环流化床锅炉SO2的排放控制 (7) 3.2 影响脱硫效率的一些主要因素 (8) 3.3 无脱硫工况燃烧计算 (9) 3.3.1无脱硫工况下燃烧计算 (9) 3.3.2无脱硫工况下烟气体积计算 (9)
第四章物料循环倍率 (10) 4.1循环灰量 (10) 4.2物料循环倍率的选择 (10) 第五章脱硫工况计算 (12) 5.1燃烧和脱硫化学反应式 (12) 5.2脱硫计算 (12) 第六章锅炉燃烧产物热平衡 (17) 6.1脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响 (17) 6.1.1脱硫对入炉可支配热量的影响 (17) 6.1.2脱硫对q4的影响 (17) 6.1.3脱硫对q2的影响 (18) 6.1.4脱硫对q6的影响 (18) 6.2锅炉热平衡计算 (18) 第七章传热系数计算 (21) 7.1炉膛膜式水冷壁传热系数计算 (21) 7.2炉膛汽冷屛传热系数计算 (22) 第八章锅炉结构设计 (24) 8.1炉膛设计 (24) 8.1.1炉膛介绍 (24) 8.1.2炉膛床温选择 (24) 8.1.3炉膛高度的选择 (25) 8.2炉膛汽冷屛设计 (25)
8.3汽冷旋风分离器设计 (26) 8.4回料器的设计 (27) 第九章热力计算 (29) 9.1炉膛热力计算 (29) 9.2汽冷旋风分离器热力计算 (31) 第十章尾部受热面 (34) 10.1 过热器 (34) 10.2 省煤器 (34) 10.3 空气预热器 (36) 第十一章计算结果 (38) 11.1 基本数据 (38) 11.1.1 设计煤种 (39) 11.1.2 石灰石 (39) 11.2 燃烧脱硫计算 (39) 11.2.1 无脱硫计算时的燃烧计算 (39) 11.2.2 无脱硫工况时的烟气体积计算 (40) 11.2.3 脱硫计算 (40) 11.2.4 脱硫工况时受热面中燃烧产物的平均特性 (43) 11.2.5 脱硫工况时燃烧产物焓温表 (43) 11.3 240t/h CFB 锅炉热力计算 (45) 11.3.1 锅炉设计参数 (45) 循环硫化床燃烧 (45)
； 济南铁道职业技术学院 电气工程系 毕业设计指导书 课题名称： 锅炉控制系统的组态设计《 专业电气自动化 班级电气0831 姓名 cmy ~ 设计日期至 指导教师 ly ? 2010、11
济南铁道职业技术学院电气工程系 毕业设计指导书 2010、11 一、设计课题: ！ 锅炉控制系统的组态设计 锅炉设备是工业生产中典型的控制对象，而组态控制技术是当今自动化系统应用广泛的技术之一。本课题采用组态王组态软件设计上位机监控画面，实时监控液位参数，并采用实时趋势曲线显示液位的实时变化。由此组成一个简单的液位控制系统。 二、设计目的： 通过本课题的设计，培养学生利用组态软件、PLC设计控制系统的能力，理解、掌握工业中最常用的PID控制算法，有利于进一步加深《自动控制原理》、《组态软件》和《过程控制》等课程的理解，为今后工作打好基础。 三、设计内容： 掌握锅炉生产工艺，实现锅炉自动控制的手段，利用“组态王”软件做出上位机监控程序，具体有主监控画面、实时曲线、历史曲线；掌握PID参数调整方法。 — 四、设计要求及方法步骤： 1．设计要求： （1）监控系统要有主监控画面和各分系统的控制画面，包括实时曲线、历史曲线和报表等。 （2）各控制画面要有手/自动切换。
（3）掌握PID控制算法。 2．运用的相关知识 （1）组态控制技术。 （2）过程控制技术。 ~ 3．设计步骤： （1）熟悉、掌握锅炉的生产工艺。 （2）设计各分系统的控制方案。 （3）构思系统主监控画面和分画面，包括实时曲线、历史曲线和报表等。 （4）编写设计论文。 五、设计时间的安排： 熟悉题目、准备资料 1周 @ 锅炉控制系统的工艺了解 1周 监控画面的设计 2周 控制算法的编制和系统调试 3周 论文的编写 2周 准备毕业设计答辩 1周 六、成绩的考核 在规定时间内，学生完成全部的设计工作，包括相关资料的整理，然后提交给指导教师，指导教师审阅学生设计的全部资料并初步通过后，学生方可进入毕业答辩环节，若不符合设计要求，指导教师有权要求学生重做。 … 答辩时，设计者首先对自己的设计进行10分钟左右的讲解，然后进行答辩，时间一般为30分钟。 成绩根据学生平时的理论基础、设计水平、论文质量和答辩的情况综合考虑而定。 成绩按优秀、良好、中、及格、不及格五个等级进行评定。
名词解释： 燃烧元素：C、H、O、N、S、灰分、水分 煤的燃烧特性：煤的发热量，挥发分，焦结性和灰熔点 煤燃烧的三个阶段：着火前的热力准备阶段、挥发物与焦炭的燃烧阶段、灰渣形成阶段 电站锅炉：把用于动力、发电方面的锅炉 工业锅炉：把用于工业、采暖和生活方面的锅炉，又叫供热锅炉 受热面蒸发率：1㎡受热面每小时所产生的蒸汽量 受热面发热率：1㎡热水锅炉受热面每小时所产生的的热功率 锅炉的热效率：指锅炉每小时有效利用于生产热水或蒸汽的热量占输入锅炉全部热量的百分数 锅炉的金属耗率：相应于锅炉每吨蒸发量所耗用的金属材料的重量 锅炉的耗电率：产生1t蒸汽耗用电的度数 高位发热量：是指1kg燃料完全燃烧后所产生的的热量，它包括燃料燃烧时所产生的的水蒸气的汽化潜热，也即烟气中的水蒸气全部凝结为水 低位发热量：在高位发热量中扣除全部水蒸气的汽化潜热后的发热量，称为低位发热量 挥发分：失去水分的干燥煤样置于隔绝空气的环境中加热至一定温度时，煤中有机质分解而析出的气态物质称为挥发物，其百分数含量即为挥发分。 灰熔点：灰分的熔融性，习惯上称作煤的灰熔点 烟气和空气的焓：烟气和空气的焓分别表示1kg固体、液体燃料或标准状态下1m3气体燃料生成的烟气和所需的理论空气量，在等压下从0℃加热到θ℃所需的热量 排烟热损失：由于技术经济条件的限制，烟气离开锅炉排入大气时，烟气温度比进入锅炉的空气温度要高很多，排烟所带走的热量损失。 锅炉的散热损失：在锅炉的运行中，锅炉炉墙、金属构架及锅炉范围的汽水管道、集箱和烟风道等的表面温度均较周围环境的空气温度为高，这样不可避免地将部分热量散失于大气，形成了锅炉的散热损失。 实际燃料消耗量：锅炉在运行中单位时间内的实际耗用的燃烧量 计算燃料消耗量：是扣除固体不完全燃焼热损失后的锅炉燃烧消耗量，即炉内实际参与燃烧反应的燃料消耗量 强制流动热水锅炉：强制流动热水锅炉是靠循环水泵提供动力使水在锅炉各受热面中流动换热的。 自然循环热水锅炉：自然人循环热水锅炉，其锅内水的循环流动是主要靠下降管和上升管中的水温不同引起密度差异而造成的水柱重力差来驱动的 循环停滞：如果个别上升管的受热情况非常不良，则会因受热微弱产生的有效运动压头不足以克服公共下降管的阻力，以致可能该上升管的循环流速趋近于零，这种现象称为循环停滞。炉膛的有效放热量：也称入炉热量，是相应于1kg真正参与燃烧的燃料所带入炉膛的热量。理论燃烧温度：是假定在绝热情况下将炉膛有效放热量作为烟气的理论焓而得到烟气理论温度。 影响自然循环推动力的因素：锅炉的工作压力、上升管的热负荷、循环回路的高度和阻力自然循环锅炉的水循环故障：1、循环停滞和倒流2、汽水分层3、下降管带汽 自然循环回路的合理布置：1、循环回路的设计布置2、上升管的布置3、下降管的布置 蒸汽带盐的唯一原因是蒸汽带水，它所携带的微细水滴是含盐浓度很高的锅水 水中杂质：悬浮物、胶体物质、溶解物质危害：结垢、汽水共腾 交换器的运行步骤：交换（软化）、反洗、还原（再生）、正洗 水的除氧：热力除氧、真空除氧、解吸除氧、化学除氧
一、填空题 1、水和水蒸气的饱和压力随饱和温度的升高而（升高）。 2、锅炉蒸发设备的水循环分为（自然循环）和（强制循环）两种。 3、锅炉的热效率，就是锅炉的（有效）利用热量占（输入）锅炉热量的百分数。 4、实际空气量与理论空气量的比值称为(过剩空气)系数。 5、锅炉排污分为（定期排污）和（连续排污)两种。 6、热力学第一定律主要说明(热能)和(机械能)之间相互转换和总量守恒。 7、管道上产生的阻力损失分为(沿程阻力)损失和(局部阻力)损失。 8、冲洗水位计时，应站在水位计的(侧面)，打开阀门时应(缓慢小心)。 9、(实际空气量)与(理论空气量)的比值称为过剩空气系数。 10、电除尘器的工作过程分为(尘粒荷电)、(收集灰尘)、(清除捕集灰尘)三个阶段。 11、循环流化床料层不正常流化状态主要有(沟流)、(气泡和节涌)、(分层)。 12、完全燃烧的必要条件是(充足的燃烧时间)、(合适的空气量)、(相当高的炉膛温度)、(煤与空气的良好混合)。 13、运行分析有(岗位分析)、(专业分析)、(专题分析)、(事故分析)。 14、锅炉的燃烧设备包括(燃烧室)、(燃烧器)和(点火装置)。 15、蒸发设备主要由(汽包)、(下降管)、和(水冷壁)等组成 16、锅炉按水循环方式的不同可分为(自然循环锅炉)、(强制循环锅炉)、(直流锅炉)、(复合循环锅炉)等。 17、锅炉本体设备主要由(燃烧设备)、(蒸发设备)、(对流受热面)、(锅炉墙体构成烟道)和(钢架构件)等组成。 18、离心泵启动前应（关闭）出口门，（开启）入口门。 19、停止水泵前应将水泵出口门（逐渐关小），直至（全关）。 20、水泵汽化的内在因素是因为（温度）超过对应压力下的（饱和温度）。 21、润滑油对轴承起（润滑）和（冷却）、(清洗)等作用。 22、按工作原理分类，风机主要有（离心式）和（轴流式）两种。 23、闸阀的特点是结构（简单），流动阻力（小），开启，关闭灵活，但其密封面易于（磨损）。 24、转动机械发生强烈（振动），窜轴超过（规定）值，并有扩大危险时，应立即停止运行。 25、轴承室油位过高，使油环运动阻力（增加），油环可能不随轴转动，影响（润滑）作用，散热也受影响，油温会升高，同时会从轴及轴承缝隙中（漏油）。 26、逆止阀的作用是在该泵停止运行时，防止压力水管路中液体向泵内（倒流），致使水泵（转子倒转），损坏设备。 27、离心式风机主要零部件：（机壳）、（叶轮）、(主轴)、(轴承箱体）、(密封组件)、(润滑装置)、(联轴器)等。 28、布风装置由（风室）、（布风板）和（风帽）等组成。
摘要 汽包水位是影响锅炉安全运行的一个重要参数，汽包水位过高或者过低的后果都非常严重，因此对汽包水位必须进行严格控制。PLC技术的快速发展使得PLC 广泛应用于过程控制领域并极提高了控制系统性能，PLC已经成为当今自动控制领域不可缺少的重要设备。 本文从分析影响汽包水位的各种因素出发，重点分析了锅炉汽包水位的“假水位现象”，提出了锅炉汽包水位控制系统的三冲量控制方案。按照工程整定的方法进行了PID参数整定，并进行了仿真研究。根据控制要求和所设计的控制方案进行硬件选型以及系统的硬件设计，利用PLC编程实现控制算法进行系统的软件设计，最终完成PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用。 关键词：汽包水位、三冲量控制、PLC、PID控制
ABSTRACT The steam drum water level is a very important parameter for the boiler safe operation, both high and low steam drum water level may lead to extremely serious consequence; therefore it must be strictly to be controlled. With the rapid development of PLC technology, it can widely be applied to the process control domain and enhances the performance of control system enormously. PLC has already become the essential important equipment in automatic control domain. Based on the analysis of all kinds of factors which influence steam drum water level, “unreal water level phenomenon”is analyzed specially, and three impulses control plan for steam drum water level control system is proposed. PID parameters are regulated by engineering regulation method, and simulation study is done. According to the needs of control, the selection of control requirements hardware and system hardware design as well as system software design are carried out. Finally the application of PLC in boiler steam drum water control system is completed. Key words:Steam drum water level、Three impulses control、PLC、PID control
3MW循环流化床锅炉设计特点及运行情况分析
135MW循环流化床锅炉设计特点及运行情况分析 1．概述 徐州彭城电力有限责任公司位于江苏省徐州市,根据国家环保及节约能源要求，扩建两台440t/h超高压中间再热循环流化床锅炉及135MW汽轮发电机组。 工程设计单位是中南电力设计院，锅炉由武汉锅炉股份公司供货，汽轮机和发电机由哈尔滨汽轮机有限公司供货。山东电力建设第三工程公司负责电厂主机的安装施工，机组调试由山东电力研究院负责。江苏兴源电力建设监理有限公司负责整个工程的监理工作。 机组于2004年2月28日开工建设，两台机组分别于2005年7月11日和9月16日顺利完成168小时满负荷试运行，移交电厂转入商业运行。 2．锅炉整体布置特点 2.1 锅炉本体设计参数及布置特点 锅炉是武汉锅炉股份有限公司采用引进的ALSTOM公司技术设计制造的首台440t/h超高压中间再热、高温绝热旋风分离器、返料器给煤、平衡通风、半露天布置的锅炉。 锅炉的主要设计参数如下表所示： 名称单位B-MCR B-ECR 过热蒸汽流量t/h 440 411.88 过热蒸汽出口压力MPa(g> 13.7 13.7 过热蒸汽出口温度℃540 540 再热蒸汽流量t/h 353.29 330.43 再热蒸汽进口压力MPa(g> 2.755 2.56 再热蒸汽进/出口温度℃318/540 313/540
锅炉启动点火和低负荷稳燃。炉膛前墙布置流化床风水冷冷渣器，把渣冷却至150℃以下。 第二部分为炉膛与尾部烟道之间布置有两台高温绝热旋风分离器，每个旋风分离器下部布置一台非机械型分路回料装置。回料装置将气固分离装置捕集下来的固体颗粒返送回炉膛，从而实现循环燃烧。 第三部分为尾部烟道及受热面。尾部烟道中从上到下依次布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器。过热器系统及再热器系统中设有喷水减温器。管式空气预热器采用光管卧式布置。 锅炉整体呈左右对称布置，支吊在锅炉钢架上。 2.2 锅炉岛系统布置特点 输煤系统：原煤经两级破碎机破碎后，由皮带输送机送入炉前煤斗，合格的原煤从煤斗经二级给煤机，由锅炉返料斜腿进入炉膛燃烧。床料加入系统：启动床料经斗式提升机送入启动料斗，再通过输煤系统的给煤机，由锅炉返料斜腿进入炉膛。 一次风系统：一次风经空预器加热成热风后分成两路，第一路直接进入炉膛底部水冷风室，第二路进入床下启动燃烧器。 二次风系统：二次风共分四路，第一路未经预热的冷风作为给煤机密封用风，第二路经空预器加热成热风后分上、下行风箱进入炉膛，第三路热风作为落煤管输送风，第四路作为床上启动燃烧器用风。 返料器用风系统：返料器输送风由单独的高压流化风机<罗茨风机）供应，配置为2x100％容量<一运一备）。
一、判断题： 1.锅炉酸洗前，应在锅筒或集箱内采集脱落的水垢做分析实验。√） 2.为了防止硝酸银受光分解，硝酸银都应存放在棕色容器内。（√） 3.锅炉水处理检验机构对水处理不合格的单位应提出整改意见，连续两次抽检不合格的，应报锅炉所在 地特种设备安全监察机构。（√） 4.持证锅炉水处理人员应树立良好的职业道德，应对其承担的工作质量负责。（√） 5.修改后的《特种设备安全监察条例》从2009年5月1日起执行。（√） 6.锅炉清洗结束时，由清洗单位对清洗质量进行检查验收。（×） 7.二类水处理作业人员，其允许工作范围是额定工作压力大于2.5MPa的蒸汽锅炉水处理设备管理操作。 （√） 8.锅炉检验监测机构应定期到授权范围内的锅炉使用单位抽样化验锅炉水质，并出具检验报告。（√） 9.易爆物品、巨毒药品应有两把锁，钥匙分别由两人保管。使用和报废药品应有严格的管理制度。（√） 10.水渣若不及时排污出去，会转化成二次水垢。（×） 11 锅炉钝化的作用是在金属表面形成防腐保护膜（√） 12 谁在锅炉内受热温度升高到一定值其蒸气压力大于大气压力，水就开始沸腾，这是的温度就叫做该压力下的沸点。（√） 13 提高温度可加快反应速度，因此可以适当提高再生液的温度，可提高树脂的再生效果。（√） 14 温度对PH和pNa的测定有影响，而对电导率和比色测定无影响（×） 15 离子交换器再生时，进盐水前应先将交换器内的水排净，否则会因盐水浓度稀释而影响再生效果（√） 16 水样取样和化验时，取样瓶量筒三角瓶都应先用试剂水冲洗，然后再用水样洗涤3次。（√） 17 试管加热时应把试管口朝向自己，刚加热过的玻璃仪器不可直接接触皮肤和冷水（×） 18 高速混床进水装置为挡板加多空板旋水帽，出水装置为弧形多孔板加水帽( √ ) 19 锅炉排污的目的是为了降低锅炉水浓度，保持蒸汽质量，排除水渣，防止锅炉结垢腐蚀。( √ ) 20 水样中如铁离子含量较高，应先添加合适的掩蔽剂，在进行测定（√） 21:天然水中的杂质，按其颗粒的大小可分为悬浮物、胶体物质和溶解物质三大类。（√） 22：锅炉取样装置和取样点应保证取出的水汽样品具有代表性。（√） 23：化学反应达到平衡时，反应物和生成物浓度不再变化，说明反应停止了。（×） 24：欲将标准溶液稀释至一定体积，应采用容量瓶。（√） 25：防止锅炉氧腐蚀的有效办法是降低给水溶解氧含量。（√） 26：如果阴离子树脂受铁离子或有机物等杂质的污染，颜色就会明显变深、变暗。（√） 27：为提高低温水的混凝效果常用的方法是增大加药量和投加高分子助凝剂。（√） 28：蒸汽中如果含有较多的CO2和NH3等气体杂质，会导致热力设备的酸性腐蚀和铜管的腐蚀。（√）29：锅炉受压元件水侧的腐蚀以电化学腐蚀为主。（√） 30：在氧化还原反应中，化合价升高的物质是氧化剂，其本身被还原。（×） 二．冷态启动如何保护设备？ 1. 对水冷壁的保护：在点火初期，水冷壁受热偏差大，水循环不均匀，由于各水冷壁管存在温差，故会产生一定的热应力，严重时会造成水冷壁损坏。保护措施有：（1）加强水冷壁下联箱放水，促进水循环的建立；（2）维持燃烧的稳定和均匀；（3）点火前投入底部加热装置。 2. 对汽包的保护：点火前进水和点火升压时汽包壁温差大。保护措施有：加强水冷壁下联箱放水，促进水循环的建立；（2）维持燃烧的稳定和均匀；（3）点火前投入底部加热装置。（3）按规程规定控制进水速
蓝字：粗略看看红字：结合教材和PPT详细看看 第一章锅炉及锅炉房设备的基本知识 锅炉的基本构造和工作过程： 最根本的组成是汽锅和炉子两大部分。燃料在炉子里燃烧，将它的化学能转化为热能，高温的燃烧产物——烟气，则通过汽锅受热面把热量传递给汽锅中温度较低的水，水被加热或进而沸腾汽化，产生蒸汽。 基本构造： 汽锅：锅筒、管束、水冷壁、集箱和下降管等组成，它是一个封闭的汽水系统。 炉子：煤斗、炉排、炉膛、除渣板、送风装置等组成，是燃烧设备。 其他：安全阀、水位表、高低水位报警器、压力表、主汽阀、排污阀、止回阀等，保证安全正常运行；另外还有吹灰器，以提高锅炉运行的经济性。 工作过程： （1）燃烧过程：将燃料的化学能转变为高温烟气的热能 保证良好燃烧需具备的条件： 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（2）传热过程：将高温烟气的热能转变为工质热能 （3）水的受热和汽化过程：这是蒸汽产生的过程，包括水循环和汽水分离过程。 最终目的：锅炉工作的最终目的是使工质达到给定的参数
锅炉的基本特性 蒸发量D：蒸汽锅炉每小时所产生的额定蒸汽量，用以表征锅炉容量的大小单位t/h 额定热功率Q：供热锅炉也可用额定热功率来表征单位MW 锅炉的蒸汽（或热水）参数：指锅炉出口处的蒸汽压力（表压力）P（MPa）和蒸汽温度t （℃和K）。生产饱和蒸汽蒸汽的锅炉，一般只需标注其压力；生产过热蒸汽或热水的锅炉必须同时标明其压力和温度。 工业锅炉的铭牌 由三部分组成 第一部分：分三段。表示锅炉本体形式、燃烧设备形式或燃烧方式、锅炉容量 第二部分：蒸汽锅炉分两段，斜线相连。表示额定蒸汽压力MPa、过热蒸汽温度℃（饱和则无） 热水锅炉分三段，斜线相连。表示额定出水压力MPa、额定出水温度，额定进水温度第三部分：燃料种类代号 教材举例： SHL10-1.25/350-WII：双锅筒横置式链条炉排锅炉，额定蒸发量10t/h，额定工作压力1.25MPa，出口过热蒸汽额温度350℃，燃用II类无烟煤的蒸汽锅炉。 QXW2.8-1.25/95/70-AII：强制循环往复炉排锅炉，额定热功率为2.8MW，额定出水压力为1.25MPa，额定出水温度为95℃，额定进水温度为70℃，燃用II类烟煤的热水锅炉。LDR0.5-0.4：立式电加热锅炉，额定蒸发量为0.5t/h，额定工作压力为0.4MPa的蒸汽锅炉。 课件举例： DZL4-1.25-A SHP20-3.9/450-P WNS2.8-1.25/70/130-YC QXW1.4-0.7/90/120-W 锅炉房设备的组成： （1）锅炉本体：汽锅、炉子、蒸汽过热器、省煤器、空气预热器。后三者统称锅炉附加受热面，其中省煤器和空气预热器又称为尾部受热面。 （2）锅炉房的辅助设备：给水设备、通风设备、燃料供应及排渣除尘设备、检测仪表和自动控制设备。 第二章燃料与燃烧计算 无论是固体、液体或气体燃料，它们都是由可燃质——高分子有机化合物和惰性质——多种矿物质两部分混合而成。燃料的化学成分及含量，通常是通过元素分析法测定求得，其主要组成元素有碳、氢、氧、氮、硫五种，此外还包含有一定数量的灰分（A）和水分（M）。燃料的上述组成成分，称为元素分析成分。对于固体燃料，组成成分还可以通过工业分析法测定，工业分析成分有水分、挥发分（V）、固定碳（ C）和灰分。 gd
锅炉燃烧过程控制系统设计毕业论文
毕业论文 锅炉燃烧过程控制系统设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
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第三章作业 3、某厂SZP10-1.3型锅炉燃用收到基灰分为17.74%、低位发热量为25539kJ/kg的煤，每小时耗煤1544kg。在运行中测得灰渣和漏煤总量为213kg/h，其可燃物含量为17.6%；飞灰可燃物含量为50.2%，试求固体不完全燃烧热损失q4。 解： 另解： 解：由题可知=1544x17.74%=273.91kg/h +=213kg/h =17.6% =50.2% 又由灰平衡可知进入炉内燃料的总灰量应等于灰渣、漏煤及飞灰中的灰量之和，即 =++ 设飞灰质量为kg 则1544×17.74%=213×(1—17.6%)＋(1—50.2%) 解得=197.58 kg 又=++=（）kJ/kg /25539
11.39% 4、某链条炉热工试验测得数据如下：C ar=55.5%，H ar=3.72%，S ar=0.99%，O ar=10.38%，N ar=0.98%，A ar=18.43%，M ar=10.0%，Q net,ar=21353kJ/kg，炉膛出口的烟气成分RO2=11.4%，O2=8.3%以及固体不完全燃烧热损失q4=9.78%，试求气体不完全燃烧热损失q3。 解： 5、已知SHL10-1.3-WⅡ型锅炉燃煤元素成分：C ar=59.6%，H ar=2.0%，S ar=0.5%，O ar=0.8%，N ar=0. 8%，A ar=26.3%，M ar=10.0%，以及Q net,ar=22190kJ/kg和αpy=1.65，θpy=160℃，t lk=30℃，q4=7%，试计算该锅炉的排烟热损失q2。 解： ， ，，，，t lk=30℃，
循环流化床锅炉设计工艺分析 发表时间：2019-07-05T11:57:11.573Z 来源：《电力设备》2019年第4期作者：黄凯[导读] 摘要：循环流化床锅炉应用的是工业化程度较高的洁净煤燃烧技术，在我国对工业生产环保要求越来越严的背景下，循环流化床锅炉做出了巨大的贡献。（武汉锅炉股份有限公司湖北武汉 430205）摘要：循环流化床锅炉应用的是工业化程度较高的洁净煤燃烧技术，在我国对工业生产环保要求越来越严的背景下，循环流化床锅炉做出了巨大的贡献。对于煤矸石、油页岩、城市垃圾以及废弃物等难燃的固体燃料，都可以作为循环流化床锅炉的燃料，不仅具有较高的燃烧效率，而且污染较小。因为循环流化床锅炉采用流态化燃烧，在设计运行中会存在磨损、结焦、物料循环不畅等问题，经过技术的不 断改进，这些问题都得到了很好的解决，下面对此进行阐述。关键词：循环流化床；锅炉；工艺循环流化床锅炉控制系统是一类新型的锅炉控制系统，在实际的应用中发挥重要作用。在生产环节中，为了可以提升循环流化床锅炉系统的性能，应该完善控制系统的分析，提升循环流化床锅炉设计方案。 1循环流化床锅炉设计运行中的常见问题 1.1磨损问题 循环流化床锅炉是把固态的燃料进行流体化处理，让燃料具有液体的流动性质，在其中可以加入煤矸石以及石灰等物质，可以达到除硫的效果。因为燃料是以液态化的方式流动的固体，所以这些颗粒在流动的过程中，会与接触到的设备发生碰撞，从而造成一定的磨损。循环流化床锅炉在运行的过程中，床料流动的速度越快、浓度越大，对锅炉受热面和耐火材料的表面所造成的冲击就越加强烈，从而导致这些部件的磨损。在床料流动的过程中，也会伴随温度的循环流动，在耐火构件热膨胀系数不同的情况下，受到机械应力的影响会对炉内耐火构件造成磨损。 1.2结焦问题 循环流化床锅炉结焦是设计运行中的常见问题，结焦不仅降低锅炉的运行效率，同时还威胁到锅炉运行的安全性。形成结焦的原因主要是旋风分离器超温、床料结块、返料器堵塞等，如果燃烧室温度超过灰的变形温度，会导致炉内未燃碳重新燃烧，在床温上涨的情况下形成结焦。如果物料循环系统漏风，热床料中的可燃物与氧气接触重新燃烧，但由于热量不足就会形成局部超温结焦。如果在启动期间煤油混烧时间较长，在风量与燃煤颗粒匹配不佳等情况下，燃烧速度过慢就会导致未完全燃烧的油渣与床料板结成块，在流化不良的情况下，形成松散的渣块。在返料器运行过程中如果因为堵塞而突然停止工作，由于炉内循环物料不足就会导致温度升高，从而导致高温结焦。 1.3旋风分离器的问题旋风分离器的主要功能就是进行气固分离，保证循环流化床锅炉的正常运行。旋风分离器结构比较简单，其运行效率主要与形状、结构、进口气体温度、入口烟温、入口颗粒等因素有关。如果分离器的运行效率达不到设计值，就会出现未完全燃烧现象，直接影响到锅炉的燃烧效率。在飞灰量较大的情况下，就会对尾部受热面造成严重的磨损，增加除灰设备的能耗。如果进入循环回路中的灰量较少，就无法达到设计的循环量，无法有效控制床温，对锅炉满负荷运行以及炉膛传热产生一定的影响。 2循环流化床锅炉设计工艺分析 2.1循环床气固两相流动在循环床内，颗粒会聚集在一起，这些粒子团聚在一起，导致颗粒的体积和重量增大，产生非常大的自由沉降终端速度，在一定的气流速度下，粒子会顺着锅炉墙向下运动。在粒子流动的环节中，气体和固体之间会产生非常大的相对速度，粒子会在锅炉壁上沉积。在粒子团不断的聚集、下沉和上升的环节中，会形成内循环，导致锅炉内发生热量的交换。粒子团会沿着锅炉壁下沉，锅炉内的内循环非常剧烈，导致锅炉的传热效果非常好，锅炉内的热量分布也非常均匀。在850摄氏度的锅炉温度下，燃料和脱硫剂在短时间内会被加热到850摄氏度，燃烧效率非常高，而且在石灰石的作用下会产生脱硫反应，在合适的反应温度下实现燃料的二次循环。在循环床内的任何位置，都可以实现良好的传热效果。在循环过程中固体颗粒是向下运动的，但是颗粒的粒径比较大，可以降低颗粒的流动速度，防止炉壁发生严重的磨损情况。 在循环流化床锅炉悬浮段运行环节中，固体颗粒的流动不会呈现出快速流态化，此时的颗粒具有一定的浓度，并且会出现成团的现象。循环流化床悬浮段中的燃料的分布不均匀，应该在采用热态测试的基础上，确保燃料的均匀分布。 2.2物料平衡理论及其应用固体骨料在循环系统中呈现出对传热的流动特征，这对燃料的燃烧和脱硫过程都会产生一定的干扰，对整个锅炉的使用也会产生影响。采用物料平衡理论可以对固体燃料在燃烧系统内的分布规律进行合理的分析，在循环流化床的锅炉的设计中起到很好的效果。物料平衡理论主要是指燃料、焦炭等在回料装置等可以保持平衡，物料平衡建立的效果直接会影响到循环流化床锅炉的运行效果。（1）循环量的确定在循环流化床设计环节中，要确保一台锅炉可以正常的运行，在设计中应该确保热量分配的平衡。循环流化床中物料的浓度与受热面传导系数具有直接的关系，所以，要确保锅炉内具有充足的物料循环。在循环流化床物料循环中，结合不同燃料的特性，确定循环量。在具体的设计环节中，如果循环量低于设计的循环量，就会导致锅炉内的燃料过分燃烧，热量被受热面过度吸收。如果燃料的浓度过低，就会导致锅炉出力不足。（2）分离器效率的要求循环流化床锅炉在运行环节中，要确保充足的循环量，所以要合理的设计分离器。在分离器设计中，要提升分离效率。一定速度下，在确定的粒度分布中，应该确保某个粒径的分离效率非常高，粒径的范围是循环灰中的主体，其在锅炉的物料中成分非常多。如果分离器的分离效率对任意粒径的颗粒都不能达到100%，那么在循环流化床锅炉使用的环节中，分离器就不能实现物料的循环，锅炉的运行效果就不能得到保障。 （3）床压降的要求
1 绪论 本文详细介绍了一款基于单片机的锅炉监控系统，该系统能根据锅炉现场检测出各个状态，如实现温度、压力、水位、液位等的监控，具有数码管显示、报警的功能。能够快速、稳定、安全、可靠地对工业锅炉进行智能化监控。 1.1 背景资料及研究意义 当今，环境与发展已成为人类社会面临的两大课题，而这些问题的解决无一不与能源密切相关。我国的锅炉目前以煤为主要燃料，耗煤量接近全国煤产量的三分之一。同时，锅炉燃用的主要是中、低质煤，工业污染十分严重；而且锅炉形式比较陈旧，生产效率和自动化程度低，这又进一步加重了环境污染的程度。因此，调整能源消费结构，逐步提高使用液体燃料和气体燃料的比例是加强环境保护、实施可持续发展战略的措施之一。其中油、气燃料作为优质、高效、环保型清洁能源有着广阔的应用前景。 由于历史条件的原因，我国的锅炉生产自动化程度长期以来一直都较发达国家落后许多。目前运行的各行业的锅炉有50多万台，其中相当一部分还在使用常规仪表进行控制，有的甚至还处在人工加常规仪表的半自动控制状态。这样不仅难以做到平稳操作，安全生产也没有确定的保证，人工的劳动强度大，生产条件差。 工业锅炉是工业生产和生活上应用广泛的热能动力设备，锅炉汽包水位的平衡是保证锅炉安全生产运行的必要条件，也是锅炉正常生产运行的重要指标之一。水位过高会影响汽水分离产生蒸汽带液现象影响汽水分离装置的正常工作，导致锅炉出口蒸汽带水和含盐量过大，使过热器受热面结垢甚至破坏，影响机组的正常运行和经济性指标。若汽包水位过低，会使锅炉水循环工况破坏，导致水冷壁供水不足而烧坏，可能造成重大锅炉事故。工业锅炉汽包水位控制的任务是监测锅炉的蒸发量并及时报警，使汽包水位维持在工艺允许的范围内。所以这就要求我们对锅炉的温度、流量、水位、压力等参数实行实时的监控，以便于工作人员更好地对锅炉进行控制，以免事故的发生。
第八章习题答案 1、烟气横向冲刷顺排光管锅炉管束，管子外径51mm ，横向管距120mm ，纵向管距110mm ，纵向管子总排数为48，烟气平均流速6.2m/s ，烟气平均温度550℃，试求烟气横向冲刷对流管束的阻力（不必对烟气密度，大气压力及烟气含尘浓度进行修正。） 解法一（计算法）：烟气横向冲刷对流管束的阻力计算公式为：2 2 hx h ρωξ ?= 当12S S d d ≥且18ψ<≤时，2i Z ξξ=，0.2 20.50.5910.38(1)(0.94)Re i S d ψξψ---=-- 已知：d=51mm ，1S =120mm ，2S =110mm,，2Z =48 1212051 1.169511051S d S d ψ--= ==--, 1120 2.35351S d ==，2110 2.156951 S d ==， 0.20.2 22 1.16950.50.590.50.5911200.38(1)(0.94)Re 0.38(1)(1.16950.94)3587 51 0.380.8597 2.3830.3020.2352 i S d ψξψ------=--=?--=???= 6 6.20.051Re 358788.1410vd ν-?===? 由1122T T ρρ=，得到：2211 1.34(2730) 0.4445550273 T T ρρ?+== =+，2 2 0.4445 6.28.54322 ρω?==； 2i Z ξξ==48×0.2352=11.29 2 2 hx h ρωξ ?==11.29×8.543=96.45 解法二（查图表法）：P243表8-7 当12S S d d ≥且18ψ<≤时，2R e 2i s it Z c c Z ξξξ==， 由1120 2.35351 S d ==，查得：s c =0.69 由气流速度、管径、气流温度，查得：0.494it ξ= 由1 212051 1.169511051 S d S d ψ--===--和0.494it ξ=，查得：Re 0.7c = 将各值带入：2Re 2i s it Z c c Z ξξξ===0.69×0.7×0.494×48=11.45 由气流速度、气流温度，查表8-4得： 2 8.452 ρω=