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西安交通大学锅炉原理课程是一门面向热能与动力工程专业开设的专业必修课程。
该课程的目标是培养能源动力领域从事能源转换工作的高级工程技术人才、管理人才和高层次的研究人员。
锅炉是一种将燃料燃烧，使其中的化学能转变为热能，并将此热能传递给水（也可能是其他工质），使水变为具有一定压力和温度的蒸汽或热水的设备。
锅炉是火力发电机组的关键设备，也广泛应用于各种工业企业和生活中。
在锅炉原理课程中，学生将系统学习各种类型锅炉的燃烧设备和本体各受热面的结构特征，掌握锅炉的工作原理及设计方法，学习电站及工业锅炉的燃烧技术、受热面的布置方式、热力和水动力学的计算方法，以及锅炉设计的指导思想和分析解决问题的方法。
通过该课程的学习，学生将对有关锅炉的知识有全面系统的认识，并掌握一定程度的解决实际问题的能力。
锅炉的工作原理及工作特性锅炉是一种常见的热能设备，用于将水加热为蒸汽或热水，并提供热能供应给工业生产、供暖和发电等领域。
本文将详细介绍锅炉的工作原理及工作特性。
一、锅炉的工作原理锅炉的工作原理基于热力学第一定律，即能量守恒定律。
当燃料燃烧时，释放的热能被传递给锅炉内的水，使水升温并转化为蒸汽或热水。
锅炉主要由燃烧室、烟道、水管、热交换器等组成。
1. 燃烧室：燃烧室是燃料燃烧的区域，通常由燃料供应系统、点火系统和燃烧控制系统组成。
燃料可以是煤、油、天然气等。
燃料在燃烧室中与空气混合并点燃，产生高温燃烧气体。
2. 烟道：烟道是燃烧产生的烟气流经的通道，它将烟气排出锅炉并排放到大气中。
烟道内壁通常覆盖有保温材料，以减少热量损失。
3. 水管：水管是锅炉中的传热介质，通过水管将燃烧产生的热量传递给水。
水管通常呈螺旋形或直管形状，以增加传热面积。
4. 热交换器：热交换器是锅炉中用于传递热量的装置。
燃烧产生的热量通过热交换器传递给水，使水升温并转化为蒸汽或热水。
热交换器通常由水管和烟管组成，水管中的水与烟管中的烟气进行热交换。
二、锅炉的工作特性锅炉具有以下几个工作特性，包括效率、控制性能、适用范围和安全性。
1. 效率：锅炉的效率是指锅炉将燃料的热能转化为有用热能的比例。
锅炉的效率受到多种因素的影响，包括锅炉的设计、燃料的品质、燃烧控制等。
高效率的锅炉可以最大限度地利用燃料的热能，降低能源消耗。
2. 控制性能：锅炉的控制性能是指锅炉在运行过程中对温度、压力、流量等参数的控制能力。
好的控制性能可以使锅炉在不同工况下保持稳定的工作状态，提高锅炉的安全性和可靠性。
3. 适用范围：锅炉的适用范围包括锅炉的功率范围、工作压力范围和工作介质等。
不同的锅炉适用于不同的工业生产、供暖和发电等领域，根据需求选择合适的锅炉可以提高工作效率。
4. 安全性：锅炉的安全性是指锅炉在运行过程中对人员和设备的安全保护能力。
锅炉具有多种安全保护装置，如压力保护装置、水位保护装置和燃烧控制装置等，以确保锅炉的安全运行。
锅炉的工作原理及工作特性锅炉是一种热能转换设备，用于将水或其他流体加热为蒸汽或热水。
它是许多工业过程中不可或缺的关键设备。
本文将详细介绍锅炉的工作原理和工作特性。
一、工作原理锅炉的工作原理基于热能传递的基本原理，通过燃烧燃料产生热能，然后将热能传递给锅炉内的水或其他流体。
具体而言，锅炉的工作原理如下：1. 燃料燃烧：锅炉通常使用燃料（如煤、天然气、油等）作为能源。
燃料在锅炉燃烧室中燃烧，产生高温燃烧气体和烟气。
2. 热能传递：燃烧气体和烟气通过锅炉内的烟管或管束，将热能传递给锅炉内的水或其他流体。
在传热过程中，燃烧气体的温度逐渐降低，而水或其他流体的温度逐渐升高。
3. 蒸汽或热水产生：当水或其他流体吸收足够的热量时，其温度升高到沸点，产生蒸汽或热水。
蒸汽可以用于驱动涡轮机发电或提供动力，热水可以用于供暖或其他工业过程。
二、工作特性锅炉的工作特性包括热效率、蒸发量、压力和温度范围等。
1. 热效率：热效率是衡量锅炉能量利用效率的指标，通常以百分比表示。
热效率越高，表示锅炉能更有效地将燃料的热能转化为蒸汽或热水。
提高锅炉的热效率可以减少能源消耗和环境污染。
2. 蒸发量：蒸发量是锅炉每小时产生的蒸汽量或热水量。
它取决于锅炉的设计和工作条件。
通常以吨/小时或千瓦（kW）表示。
蒸发量越大，表示锅炉能够提供更多的蒸汽或热水。
3. 压力：锅炉的工作压力取决于工艺需求和设备设计。
常见的锅炉工作压力范围为0.7MPa至2.5MPa。
锅炉的工作压力越高，蒸汽的温度和能量也越高。
4. 温度范围：锅炉的工作温度范围也是根据工艺需求和设备设计来确定的。
常见的锅炉工作温度范围为100℃至500℃。
锅炉的工作温度越高，蒸汽或热水的能量也越高。
总结：锅炉是一种重要的热能转换设备，通过燃烧燃料产生热能，并将热能传递给水或其他流体，从而产生蒸汽或热水。
锅炉的工作特性包括热效率、蒸发量、压力和温度范围等。
提高锅炉的热效率可以减少能源消耗和环境污染。
锅炉的工作原理及工作特性锅炉是一种常见的热能转换设备，用于将水加热为蒸汽或热水。
它在许多工业和家庭应用中起着重要作用，如发电厂、供暖系统、工业加热等。
了解锅炉的工作原理和工作特性对于正确使用和维护锅炉至关重要。
一、锅炉的工作原理锅炉的工作原理基于热能传递和能量守恒定律。
当燃料（如煤、天然气、石油等）在锅炉燃烧室中燃烧时，产生的热能会被传递给锅炉内的水。
燃料燃烧产生的高温燃烧气体通过锅炉的烟道和烟囱排出，而水则吸收了热能并转化为蒸汽或热水。
具体来说，锅炉主要由燃烧室、烟道、烟囱、水循环系统和控制系统等组成。
燃料在燃烧室中燃烧时，产生的热能通过锅炉内的烟道传递给水。
水在锅炉内循环流动，通过与烟道内的热能交换，水被加热并转化为蒸汽或热水。
蒸汽或热水可以通过管道输送到需要的地方，如发电机、供暖系统等。
同时，锅炉的控制系统可以监测和调节锅炉的工作状态，以确保安全和高效运行。
二、锅炉的工作特性1. 热效率：锅炉的热效率是衡量锅炉能源利用效率的重要指标。
热效率越高，锅炉消耗的燃料越少，能源利用效率越高。
提高锅炉的热效率可以通过改善燃烧效果、减少烟气排放损失等方式实现。
2. 蒸汽产量：锅炉的蒸汽产量取决于锅炉的设计和工作参数。
不同类型的锅炉具有不同的蒸汽产量能力，可以根据实际需求选择合适的锅炉。
3. 压力和温度：锅炉内的水或蒸汽通常具有一定的压力和温度。
锅炉的压力和温度范围取决于锅炉的设计和用途。
高压锅炉主要用于发电厂等大型工业应用，而低压锅炉适用于家庭供暖等小型应用。
4. 燃料适应性：不同类型的锅炉可以使用不同种类的燃料，如煤、天然气、石油等。
选择适合的燃料可以根据成本、环境影响和可用性等因素进行考虑。
5. 安全性：锅炉的安全性是至关重要的。
锅炉应具备防爆、过热保护、水位控制等安全装置，以确保锅炉的安全运行。
6. 维护和清洁：定期维护和清洁锅炉是保持其正常运行和延长使用寿命的重要措施。
这包括清除燃烧室和烟道内的积灰、检查和更换磨损的部件等。
锅炉原理第十、十一、十二章参考书及复习思考题
一、参考书
1、樊泉桂，超超临界及亚临界参数锅炉，中国电力出版社，2007
2、樊泉桂，亚临界与超临界参数锅炉，机械工业出版社，
2000
3、黄承懋, 锅炉水动力学及锅内传热, 北京：中国机械工业
出版社, 1982
二、思考题
1、自然循环锅炉蒸发受热面回路中的工质流动的工作原理。
2、汽包锅炉采用连续排污的目的是什么？
3、什么是第一类传热恶化和第二类传热恶化。
它们一般发
生在什么区域？
4、进行自然循环锅炉水循环计算的目的是什么？水循环计
算的内容有那些？
5、何谓直流锅炉的脉动特性和水动力多值性？
6、简述超临界直流锅炉工作过程特点。
7、超临界直流锅炉的优点有那些?
8、直流锅炉汽温调节特点。
锅炉的工作原理及工作特性锅炉是一种将水转化为蒸汽或热水的设备，通常用于供暖、发电或工业生产过程中。
它通过燃烧燃料产生热能，将热能传递给水，使水升温并转化为蒸汽或热水。
下面将详细介绍锅炉的工作原理及工作特性。
一、工作原理锅炉的工作原理可以分为四个基本过程：燃料燃烧、热能传递、水蒸发和蒸汽扩张。
具体步骤如下：1. 燃料燃烧：锅炉中的燃料经过点火后开始燃烧，产生高温的火焰和燃烧产物，如煤气、烟气等。
2. 热能传递：燃烧产生的高温烟气通过锅炉的炉排或燃烧室，将热能传递给锅炉内的水或热传导油。
烟气与水或热传导油之间通过锅炉的烟管或管束进行热交换，使水或热传导油升温。
3. 水蒸发：经过热能传递后，锅炉内的水开始升温并转化为蒸汽，或者在低温下转化为热水。
蒸汽或热水的产生取决于锅炉的设计和用途。
4. 蒸汽扩张：蒸汽在锅炉内部的蒸汽室或蒸汽管道中扩张，产生动能。
这些蒸汽可以用于驱动涡轮机发电、供暖或进行工业生产过程。
二、工作特性锅炉的工作特性主要涉及以下几个方面：1. 热效率：锅炉的热效率是指锅炉将燃料中的化学能转化为热能的能力。
热效率越高，锅炉的能源利用效率就越高。
提高锅炉的热效率可以减少能源消耗和环境污染。
2. 蒸汽压力和温度：锅炉产生的蒸汽压力和温度取决于锅炉的设计和用途。
一般来说，工业锅炉产生的蒸汽压力和温度较高，用于发电的锅炉通常产生高温高压蒸汽。
3. 燃料适应性：锅炉可以燃烧多种不同的燃料，如煤炭、天然气、石油、生物质等。
不同燃料的选择取决于锅炉的用途、可用资源和环境要求。
4. 控制系统：锅炉的控制系统用于监测和调节锅炉的工作状态，以确保安全、高效的运行。
控制系统通常包括自动点火、燃料供给控制、燃烧调节、水位控制、压力控制等功能。
5. 安全性能：锅炉的安全性能是指锅炉在正常运行和异常情况下的安全保护措施。
常见的安全措施包括压力保护装置、水位保护装置、燃烧控制装置、过热保护装置等。
6. 维护保养：锅炉的维护保养对于确保锅炉的长期稳定运行至关重要。
锅炉的工作原理及工作特性锅炉是一种将液体（通常是水）加热至产生蒸汽或者热水的设备。
它在工业生产和日常生活中广泛应用，用于供暖、发电、蒸馏和加热等领域。
本文将详细介绍锅炉的工作原理和工作特性。
一、锅炉的工作原理锅炉的工作原理基于热能传递和能量守恒定律。
当燃料（如煤、油、天然气等）在锅炉燃烧室中燃烧时，产生的热能通过传热面传递给工作介质（水或者蒸汽），使其升温或者沸腾。
锅炉主要由燃烧室、传热面、水循环系统和控制系统等组成。
1. 燃烧室：燃烧室是燃料燃烧的空间，通常采用燃料喷嘴或者燃烧器将燃料喷入其中。
燃料与空气混合后，在适当的燃烧条件下发生燃烧反应，产生高温燃烧气体。
2. 传热面：传热面是将燃烧产生的热能传递给工作介质的部份，通常包括锅炉管道、炉墙和烟气余热回收器等。
燃烧产生的高温烟气通过传热面与工作介质接触，将热能传递给工作介质。
3. 水循环系统：水循环系统是锅炉中水和蒸汽的循环流动系统。
它包括进水系统、蒸汽系统和排污系统。
进水系统将冷水引入锅炉，经过加热后转化为蒸汽或者热水，然后通过蒸汽系统或者热水系统输送到需要的地方。
排污系统用于排放锅炉中的污水和杂质。
4. 控制系统：控制系统用于监测和控制锅炉的运行状态，保证锅炉的安全和高效运行。
它通常包括燃烧控制、水位控制、压力控制和温度控制等功能。
二、锅炉的工作特性1. 热效率高：锅炉的热效率是指燃料转化为热能的效率。
锅炉的热效率高，能更充分地利用燃料的能量，减少能源浪费。
现代高效锅炉的热效率可达到90%以上。
2. 蒸汽产量大：锅炉的蒸汽产量是指单位时间内产生的蒸汽量。
蒸汽产量的大小直接影响到锅炉的功率和使用范围。
普通来说，锅炉的蒸汽产量越大，其功率越高，适合范围越广。
3. 压力稳定：锅炉的压力稳定性是指在工作过程中锅炉内部的压力变化情况。
压力稳定性好的锅炉能够保证供暖或者发电等过程的稳定性和安全性。
4. 温度控制精确：锅炉的温度控制精确性是指锅炉在工作过程中能够精确控制工作介质的温度。
一．名词解释1.自然循环锅炉：蒸发受热面内的工质,依靠下降管中的水与上升管中的汽水混合物之间的密度差所产生的压力差进行循环的锅炉.2.直流锅炉：给水靠给水泵的压头,一次通过锅炉各受热面产生蒸汽的锅炉.3.强制循环锅炉：蒸发受热面内的工质,除了依靠水与汽水混合物的密度差以外,主要依靠锅水循环泵的压头进行循环的锅炉.4.控制循环锅炉：在水冷壁上升管的入口处加装了节流圈的强制循环锅炉.5.层燃炉：燃料在锅炉中的三种燃烧方式为层状燃烧、沸腾式燃烧、悬浮式燃烧.层状燃烧就是将燃料置于固定或移动的炉排上,形成均匀的、有一定厚度的燃料层,空气从炉排底部通入,通过燃料层进行燃烧反应,采用层状燃烧的锅炉叫层燃炉.6.流化床锅炉：流化床燃烧方式就是燃料颗粒在大于临界风速〔由固定床转化为流化床的风速〕的空气流速作用下,在流化床上呈流化状态的燃烧方式.采用流化床燃烧方式的锅炉称为流化床锅炉.7.煤粉炉：将煤磨制成煤粉,然后送入锅炉炉膛中燃烧,这种锅炉便是煤粉炉.8.锅炉效率：锅炉效率是指锅炉有效利用热与单位时间内所消耗燃料的输入热量的百分比.9.锅炉净效率：指扣除了锅炉机组运行时的自用能耗〔热耗和电耗〕以后的锅炉效率.10.余热锅炉：指利用各种工业过程中的废气、废料或废液中的余热与其可燃物质燃烧后产生的热量把水加热到一定工质的锅炉.11.火管锅炉：火管锅炉就是燃料燃烧后产生的烟气在火筒或烟管中流过,对火筒或烟管外水、汽或汽水混合物加热.火管锅炉又称锅壳式锅炉.12.水管锅炉：所谓水管锅炉就是水、汽或汽水混合物在管内流动,而火焰或烟气在管外燃烧和流动的锅炉.13.温室气体：温室气体指的是大气中能吸收地面反射的太阳辐射,并重新发射辐射的一些气体,如水蒸气、二氧化碳、大部分制冷剂等.它们的作用是使地球表面变得更暖,类似于温室截留太阳辐射,并加热温室内空气.14.省煤器：是为了是给水在进入汽包先在尾部烟道吸收烟气热量,以降低排烟温度,提高锅炉效率,节约燃煤量,所以称为省煤器.15.锅筒：锅筒是水管锅炉中用以进行汽水分离和烟汽净化,组成水循环回路并蓄存锅水的筒形压力容器,又称汽包.16.下降管：水循环回路中,由锅筒向下集箱的供水管路.17.水冷壁：锅炉炉膛四周炉墙上敷设的受热面通常称为水冷壁.18.过热器：是锅炉中将一定压力下的饱和水蒸气加热成相应压力下的过热水蒸气的受热面.19.再热器：将汽轮机高压缸或中压缸的排汽再次加热到规定温度的锅炉受热面.20.联箱：锅炉汽水系统中用以汇集、分配蒸汽和水的受压部件.按结构型式,有圆形和方形联箱两种21.管间距：两相邻水冷壁管的中心线之间的距离.22.卫燃带：涂覆水冷壁的耐火层称为卫燃带〔燃烧带〕.23.煤灰的熔融性：煤灰受热时,由固态逐渐向液态转化,也没有明显的界限温度,这种转化的特性就是熔融性.24.标准煤：以收到基低位发热量为29270kJ/kg的燃料,称为标准煤.25.漏风系数：锅炉通常是负压运行,由于炉墙和穿墙管处不严密,故烟道沿程均有空气漏入,计算烟量时要加上漏风量,用漏风系数来表示. 26.煤的低位发热量：煤的高位发热量减去煤样中水和氢燃烧时生成的水的蒸发潜热后的热值,称为低位发热量.27.煤的收到基：以收到状态的煤为基准计算煤中全部成分的组合称为收到基.28.煤的干燥无灰基：以假想无水,无灰状态的煤为基准.29.煤的工业分析：分析煤中水分、挥发分、固定碳和灰分等四种成分的质量百分数,称为煤的工业分析.30.煤的元素分析：煤的元素分析是指对煤中碳,氢,氧,氮,硫五种元素分析的总称.31.过量空气系数：实际供给的氧量与燃烧过程实际消耗的氧量之比.32.一次风：携带煤粉送入燃烧器的空气,主要作用是输送煤粉和满足燃烧初期对氧气的需要.33.二次风：待煤粉气流着火后再送入的空气称为二次风.二次风补充煤粉继续燃烧所需要的空气,并着重起扰动,混合作用.34.三次风：当煤粉制备系统采用中间储仓式热风送粉时,在磨煤机内干燥原煤后排出的乏气,因其中含有10%～15%的细小煤粉需要充分利用,故将这股乏气由单独的喷口送入炉膛燃烧,这股乏气称为三次风.35.节流圈：用来均衡汽、水汽、水的流量分配起到保护受热面均匀冷却的装置.36.喷水减温：是将水直接喷入过热蒸汽中,水被加热、汽化和过热,吸收蒸汽中的热量,达到调节汽温的目的.37.受热面集灰：在锅炉的运行中,当含灰烟气在流经受热面时部分灰粒沉积在受热面上的现象称为积灰.38.受热面磨损：进入尾部烟道的飞灰由于温度较低,具有一定的硬度,因此随烟气冲击受热面管排时.会对管壁产生磨损作用.39.热偏差：由于诸多因素的影响,最后导致各平行管圈吸热量各不相同,管内蒸汽的的焓增也不相同,这一现象称为过热器〔或再热器〕的热偏差.40.酸露点：烟气中硫酸蒸气的热力学露点,就是所谓烟气露点,也称酸露点.41.停滞：由于炉膛中的温度场不均匀,,每个上升管子受热是不一样的.受热弱的管子工质密度大,当管屏压差等于受热弱管子液柱重时,管屏压差刚好能拖住管子液柱,而没有一个能使水流动的力量时,工质不流动,即产生了停滞.42.水垢：水受热沸腾后会从中沉淀出的化合物和杂质的混合物.43.水渣：是把熔融状态的高炉渣置于水中急速冷却而形成的物质.44.火焰辐射：指火焰将热能 <内动能> 转换为量子能并通过向周围发射电磁波的方式来传递能量的过程.45.不发光火焰：肉眼看不到的三原子气体组成的火焰称为不发光火焰.46.炉体辐射传热方程式：P23447.活化能：具有平均能量的分子转变为活化分子所需的最低能量称为活化能.48.化学热损失：由于CO、H2、CH4等可燃气体未燃烧放热就随烟气离开锅炉而造成的热损失.49.角系数x：说明火焰辐射到炉壁的热量中投射到水冷壁管上的份额.50.热有效系数Φ：表示受热面吸热的有效性,即火焰投射到炉膛的热量中有多少被受热面所吸收.51.污染系数ζ：表征水冷壁的污染程度,即受热面吸收的热量与投射到受热面上的热量的比值.52.自然通风：仅依靠烟囱高度产生的自生通风能力来克服通风过程所有的运动阻力,不需要送、引风机,不消耗电力,无噪音污染.53.平衡通风：平衡通风是指在锅炉烟、风系统中同时装设送风机和引风机,利用送风机克服锅炉各种阻力,利用引风机克服烟气行程的阻力,并保证炉膛出口处20~30Pa的负压.54.低温粘结灰：是指温度低于灰熔点旳灰粒在受热面上沉积称为低温粘结灰.55.高温粘结灰：是指温度高于灰熔点旳灰粒在受热面上沉积称为高温粘结灰.56.间壁换热：是指冷,热两流体被一层固体壁面〔管或板〕隔开,不相混合,通过间壁进行热交换.57.烟气焓和空气焓：空气或烟气的焓都是指在等压条件下,将1kg燃料所需的空气量或所产生的烟气量从0℃加热到t℃〔空气〕或θ℃〔烟气>时所需的热量.58.可燃气体不完全燃烧热损失：由于CO,H2,CH4等可燃气体未燃烧放热就随烟气离开锅炉而造成的热损失,也称为化学不完全燃烧损失.59.燃烧效率：进入锅炉的燃料因没有燃烧,放出热量而造成的损失,反映燃烧的完全程度,通常用燃烧效率表示.60.均相反应和非均相反应：均相反应是指燃料和氧化剂是同一相态.非均相反应是不同相态的两种物质在交界面上发生的多相反应.61.折焰角：有些"π〞型布置的锅炉燃烧室后墙上部,有一个向炉室内延伸的三角形突出物,该突出物称为折焰角62.直流燃烧器：出口气流为直流射流或直流射流组的燃烧器.63.旋流燃烧器：出口气流为旋转射流的燃烧器.64.动力燃烧区：在燃烧过程中,当燃烧反应的温度不高时,化学反应速度不快,此时氧的供应速度远大于化学反应中氧的消耗速度,亦即扩散能力远大于化学反应能力.这时燃烧工况所处区域称为动力燃烧区域.65.扩散燃烧区：如果影响燃烧过程进行速度的主要因素是扩散,也就是说,此时燃烧反应的温度已经很高,化学反应能力远大于扩散能力,即ｋ>>β时,这时的燃烧区域称为扩散燃烧区域.二、简答题1、画出自然循环锅炉结构与辅助系统示意图,标出各部分名称,简述气、水系统运动流程1-原煤斗; 2-给煤机; 3-磨煤机; 4-汽包; 5-高温过热器; 6-屏式过热器;7-下降管; 8-炉膛水冷壁; 9-燃烧器; 10-下联箱; 11-低温过热器; 12-再热器; 13-再热蒸汽出口; 14-再热蒸汽入口; 15-省煤器; 16-给水; 17-空气预热器18-排粉风机; 19-排渣装置; 20-送风机; 21-除尘器; 22-引风机; 23-烟囱水——泵——省煤器——汽包——下联箱——水冷壁——汽包——过热器——汽轮机——再热器2、水冷壁、过热器和再热器的作用,结构,结构参数和传热方式水冷壁：作用：⑴强化传热,减少锅炉受热面面积,节省金属消耗量.⑵降低高温对炉墙的破坏作用,起保护炉墙的作用.⑶能有效地防止炉壁结渣.⑷悬吊炉壁.⑸作为锅炉主要的蒸发受热面,吸收炉内辐射热量,使水冷壁管内的热水汽化,产生锅炉的全部或绝大部分饱和蒸汽.结构：小容量锅炉广泛采用光管水冷壁沿炉膛四壁,互相平行地竖直布置,上端与上联箱或汽包连接,下端与下联箱相连.大型电站锅炉的水冷壁与上下联箱直接焊接,长度达几十米,采用上部固定、下部能自由膨胀的方法解决其热膨胀问题,即将水冷壁的上联箱吊挂、固定在锅炉钢架上,下联箱则有水冷壁悬吊着.结构参数：相对节距<s/d>：膜式水冷壁的节距与外径的比值s/d表示布置的密度.值越大,管子越稀,透过管间辐射至炉墙与炉墙反射至管子背面的热量越多, 鳍片宽度<s-d>：鳍片宽度<s-d>越大,相同宽度内水冷壁的根数越少,金属耗量越低,大多锅炉采用s/d=1.1～1.2.鳍片根部厚度δτ：增大鳍片根部厚度δτ可以使qτ减少,但鳍片也不能太厚,过厚会因向火面与背火面的温差太大产生太大的热应力.通常鳍片厚度为6mm,鳍片焊接根部厚度约为9mm.传热方式：主要为辐射传热为主的蒸发受热面.过热器与再热器：作用：⑴将饱和蒸汽或低温蒸汽加热成为达到合格温度的过热蒸汽.⑵调节蒸汽温度.当锅炉负荷、煤种等运行工况变化时,进行调节,保持其出口蒸汽温度在额定温度的-10℃～+5℃X围内.结构与传热方式：⑴对流式：布置在水平烟道和尾部竖井烟道中,主要依靠对流传热方式从烟气中吸收热量,数对流式过热器.a.对流式过热器和再热器基本由蛇形管管排组成,蛇形管的布置有垂直放置〔立式〕和水平放置〔卧式〕两种型式.b.根据管内外蒸汽和烟气总的流动方向,对流式过热器和再热器可有逆流、顺流和混合流三种布置方向.c.蛇形管的排列方式有顺列和错列两种布置方式.d.并联蛇形管的排数主要由烟气流速决定.其横向管间相对节距s/d,顺列布置时选取s/d=2.0～3.5,错列布置时取s/d=0～3.5.<2>辐射式：布置在炉膛壁面上,直接吸收炉膛辐射热的过热器或再热器,称为辐射式〔或墙式〕过热器或再热器.a.使辐射式过热器和再热器远离热负荷最高的火焰中心区,布置在热负荷稍低的炉膛上部b.将辐射式过热器和再热器作为低温级受热面,以较低温度的蒸汽流过这些受热面,改善管子的工作条件.c.选取较高的管内工质质量流速,提高管内放热系数.d.在锅炉自动时管内必须有足够的蒸汽流量来冷却管壁.<3>半辐射式〔屏式〕：布置在炉膛上部或炉膛出口烟窗处,既能接收到炉膛的辐射热,也吸收烟气对流换热的受热面称为半辐射式过热器或半辐射再热器.a.悬吊布置在炉膛上部的屏式受热面吸收相当部分炉内热量,降低炉膛出口烟气温度.b.出口烟窗处后屏的屏间距离s=500～900mm,稀疏布置的管屏起了凝结熔渣的作用.流经管屏的烟气流速达5～10m/s,所以后屏也吸收相当部分的对流换热量.能有效降低进入水平烟道的烟气温度,防止布置密集的对流过热器或再热器的结渣.c.屏式受热面布置在1000～1300℃的高烟温区域,传热强度高,可以减少过热器或再热器的金属耗量.d.屏式受热面布置的高烟温区,且屏间节距大,有较大辐射层厚度,能使过热器或再热器吸收辐射热量的比例增大,可改善过热或再热气温调节特性.<4>包覆壁过热器：现代大型锅炉为了简化炉墙结构,采用悬吊结构的敷管炉墙,在水平烟道和尾部竖井烟道内壁像布置水冷壁那样布置过热器,称为包覆壁过热器.当包覆壁过热器由光管组成时,相对节距s/d=1.1～1.2；采用膜式结构时,s/d 为2～3.3、影响煤粉气流着火的主要因素有哪些,为什么？〔1〕燃料的性质：挥发分降低时,煤粉气流的着火温度提高；原煤水分增大时,着火热也随之增大,也就是说煤粉气流需要更高的着火温度；原煤灰分在燃烧过程中会吸热,当燃用高灰分的劣质煤时,由于燃料本身发热量低,燃料的消耗量增大,大量灰分在着火和燃烧过程中要吸收更多热量,使炉内烟气温度降低,同样使煤粉气流的着火推迟,而且也影响着火的稳定性；煤粉越细着火越容易,因为煤粉越细燃烧反应的表面积越大而且煤粉本身的热阻越小,加热时温度升高越快.〔2〕炉内散热条件：从煤粉气流着火条件可知,如果放热曲线不变,减少炉内散热,散热曲线将右移,有利于着火.〔3〕煤粉气流的初温：提高初温To可减少着火热,加快煤粉气流着火.〔4〕一次风量和一次风速：增大一次风量便相应增大着火热,将使着火延迟,减少一次风量,会使着火热显著降低,但一次风量又不能过低,否则会由于煤粉着火初期得不到足够的氧气,而使化学反应减慢阻碍着火燃烧的继续扩大.另外,一次风量还必须满足输煤的要求,否则会造成煤粉堵塞,因此有一个一次风量的最佳值.一次风速对着火过程也有一定的影响.风速过高则会降低煤粉气流的加热速度,使着火距离加长.过低时,会引起燃烧器喷口被烧坏,以与煤粉管道堵塞等故障,故有一个最佳的风速.〔5〕燃烧器结构特性：影响着火快慢的燃烧器结构特性,主要是指一、二次风混合的情况.混合过早的话,等于加大一次风量,相应使着火热增大,推迟着火过程.燃烧器的尺寸也影响着火的稳定性燃烧器出口截面积越大,煤粉气流着火时离开喷口的距离就越远,着火拉长了,从这一点看,采用尺寸较小的小功率燃烧器代替大功率燃烧器是合理的.这是因为小尺寸燃烧器既增加了煤粉气流着火的表面积,同时也缩短了,着火扩展到整个气流截面所需要的时间.〔6〕锅炉负荷：锅炉负荷降低时,送进炉内的燃料消耗量相应减少,而水冷壁总的吸热量虽然也减少,但减少的幅度较小,相对于每公斤,燃料来说,水冷壁的吸热量反而增加了.这使炉膛平均烟温下降,燃烧器区域的烟温也降低,因而对没粉气流的着火是不利的.当锅炉负荷降到一定程度时,就会危与着火的稳定性,甚至可能熄火.4、省煤器分为几种类型,钢管省煤器使用的前提求条件是什么,为什么小型锅炉只能用铸铁省煤器按制造材料铸铁式：强度不高性脆,不能受冲击,只能用于工作压力低于4MPa的锅炉钢管式：体积小,重量轻,价格低廉,适用于任何压力和容量的锅炉按给水被加热程度非沸腾式:省煤器出口水的温度,低于饱和温度沸腾式:在省煤器出口处,水与被加热到饱和温度,并产生部分蒸汽铸铁省煤器多应用于压力小于等于2.5MPa的锅炉,如压力超过2.5MPa应采用钢管式省煤器前提条件:由于工艺简单,安装方便,维修工作量小不承受水击,但耐磨,耐腐蚀性差,因此应用在除氧完善的大中型锅炉上.5、空气预热器的作用是什么？空气预热器分为几种类型,说明其结构形式特点和应用场合作用：是锅炉尾部烟道中的烟气通过内部的散热片将进入锅炉前的空气预热到一定温度的受热面,用于提高锅炉的热交换,性能降低能量消耗.回转式空气预热器受热面旋转式空气预热器由外壳转子传动装置密封装置组成风罩回转式空气预热器空气预热器传热式:管式空气预热器蓄热式:回转式空气预热器〔受热面回转式、风罩回转式〕传热式:热量通过受热面由烟气传给空气,烟气和空气各有自己的通路蓄热式:烟气和空气相互交替流经受热面,当烟气通过受热面时热量由烟气传给受热面金属,并被金属蓄积起来,然后使空气通过受热面,金属就将蓄积的热量传递给空气,受热面每旋转一周完成一个热交换过程.管式预热器：布置在锅炉尾部烟道结构简单,体积庞大,金属管壁温度较低,漏风量少回转预热器：单独布置在锅炉后部结构复杂,紧凑；金属温度高,漏风量大管式空气预热器由管道连通风罩导流板墙板与密封装置等组成6、简述煤的工业分析步骤,设计工业分析的实验方案A、含水份的测定B、空气干燥基水分的测定 C 、灰分的测定D、挥发分的测定E、残留物焦炭的测定煤样〔自然干燥〕失去外水〔105℃,1.5h〕失去内水〔隔绝空气900℃,7min〕失去挥发分剩焦炭〔850℃,2h〕失去固定碳剩灰分水分测定：取样放入鼓风干燥箱,五度0.5小时后每15分称一次,直至减重不超过一克为止灰分测定：取空气干燥基煤样,烧一小时后冷却称重,再每次烧30分钟,直至恒重为止.挥发份测定：把粒度小于0.2毫米的,空气干燥基煤样,放入900摄氏度恒重的带盖的坩埚中放入920度的电炉中七分钟,连续加热,冷却称重固定碳测定：测定挥发份后是焦炭,焦炭减灰分即为固定碳7、锅炉受热面内的工质流速,受热面外的烟气流速都有一个速度X围,如何解读？1,工质流速过低时将无法带走工质内的气泡,易造成对管内壁的氧腐蚀2,工质流速过高时,会产生较大压降,使管子的冷却系数降低,且工质吸热量减少3,当管间烟气流速低时,传热性能较差,并且由于冲刷能力降低容易积灰,严重会出现堵灰现象.4,当流速过高时,可以提高传热系数,减少传热面积,但烟气中所含飞灰对管子磨损加剧5,考虑整体的经济基础上,工质流速和烟气速度应保持在一个速度X围内8、炉膛的结渣可能性与灰熔点的关系PT、ST、FT的温度间隔对锅炉很有影响,如果温度间隔过大那就意味着固相和液相共存的温度区间很宽,煤灰的粘度随温度变化很慢,这样的灰渣称为长渣.长渣在冷却时可以长时间保持一定的粘度,故在炉膛中易于结渣；反之,如果温度间隔很小,那么灰渣的粘度就随温度急剧变化,这样的灰渣称为短渣,短渣在冷却时其粘度增加的很快,只会在短时间内造成结渣,灰熔点越低,炉膛内越容易结渣.9、简述燃烧器的作用和对燃烧器的要求以与直流燃烧器和,旋流燃烧器的原理和特点作用:保证燃料和燃烧用空气在炉膛时能充分混合,与时着火和稳定燃烧要求：a、能使煤粉气流稳定的着火b、着火以后一,二次风能与时合理混合,确保较高的燃烧效率c、火焰在炉内的充满程度好,且不会冲墙贴壁,避免结渣d、有较好的燃料适应性和负荷调节X围e、阻力就小,f、能减少NOx的生成,减少对环境的污染旋流燃烧器：其出口气流为旋转射流的燃烧器A、旋转射流不但有轴向速度,还有较大的切向速度,故从旋流燃烧器出来的气体质点既有旋转向前的趋势,又有从切向飞出的趋势,气流初期的扰动非常强烈,后期扰动不够强烈,射程比较短B、有一个中心回流区,能回流高温烟气,帮助煤粉气流着火,C、旋转射流的扩展角较大直流燃烧器：其出口气流为直流射流和直流射流组的燃烧器A、燃烧器喷射出来的射流为湍流射流,射入一个很大的空间后不受任何固体壁面的限制,这种是直流自由射流B、射流的截面积不断扩大,流量不断增加,射流的速度逐渐减慢C、射流自喷口喷出后,仅在边界层处有周围气体被卷吸进来10、烟气分析的目的是什么？分析的结果有哪些？目的：在锅炉运行中,烟气的成分与含量直接反应出炉内燃烧工况,因而测定烟气的成分和含量,对判断炉内燃烧工况进行燃烧调整以与改进燃烧设备都是非常必要的,测出了,烟气的成分和含量不但可以了解燃烧的完全程度,燃烧条件也可以了解烟道的漏风情况.结果：测量炉膛出口过量空气系数,可得知炉膛的空气供给量.测量锅炉排烟的过量空气系数,可确定排烟热损失.测量CO,H2,CH4,等可燃气体成分,可求得化学不不完全燃烧损失. 11、写出热平衡方程式,解释各个量的含义,指出提高锅炉热效率的途径Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6Qr;锅炉输入热量 Q1:锅炉有效利用的热量 Q2:排烟热损失 Q3:可燃气体不完全燃烧热损失 Q4:固体不完全燃烧热损失 Q5:锅炉散热损失 Q6:其他热损失途径：减少各项热损失1在尾部烟气加装余热利用装置 2按燃烧种类选取燃烧方式,调整过量空气系数,燃烧器合理布置 3改善燃烧环境,燃料与空气混合更充分,燃烧更持久. 4减少锅炉外表面积,在外表面上包覆保温材料 5做好回收装置,合理利用灰渣余热对空气水加热.12、论述煤的燃烧反应速度与哪些因素有关？A、一定的温度下,活化能 E越大,则反应速度常数 k值越小,反应速率越小；而在一定的活化能 E下,温度越高,则反应速度常数k值越大,反应速率越大B、在温度不变的情况下,反应物的浓度〔单位容积中分子数〕越高,分子的碰撞机会越多,化学反应速度就越快13、描述煤燃烧的四个阶段,指出哪些阶段影响煤的反应速度,为什么？〔1〕预热干燥：煤被加热至100℃左右,煤粒表面与煤粒缝隙间的水被逐渐蒸发出来.大量吸热〔2〕挥发份析出并着火：温度升至一定值,煤中挥发分析出,同时生成焦碳〔固定碳〕.不同的煤,开始析出挥发分的温度不同,达到一定温度,析出的挥发分就着火、燃烧.对应的温度称煤的着火温度,不同煤的着火温度不同.少量吸热〔3〕燃烧：挥发份首先燃烧造成高温,包围焦炭的挥发分基本烧完且燃烧产物离析后,碳开始着火、燃烧.大量放热〔4〕燃尽：残余的焦炭最后燃尽,成为灰渣.少量放热上述各阶段实际是交叉进行的；着火和燃尽是最重要的两个阶段,着火是前提,燃尽是目的14、简述碳的多相燃烧特点,分析影响多相燃烧的化学反应速度的原因特点:物质在相的分界表面上发生反应.可以在物质外部表面上进行,也可以在物质内部表面进行.阶段：①氧向碳表面的转移扩散阶段；②吸附阶段③氧在碳表面发生化学反应的阶段④解吸附阶段⑤燃烧产物离开碳表面,扩散出去阶段②④进行最快⑤较快①③较慢碳的多相燃烧速度既决定于氧向碳粒表面的转移扩散速度,也决定于氧与碳粒的化学反应速度,而且最终决定于其中速度最慢的一个.15、简述过热器和再热器的汽温特性,分析锅炉与水温度变化,过量空气系数变化,燃料变化等对气温的影响当锅炉负荷升高或降低时,汽温也随之升高或降低。
锅炉的工作原理及工作特性锅炉是一种用于产生蒸汽或热水的设备，广泛应用于工业生产、供暖、发电等领域。
它通过燃烧燃料产生热能，将水加热转化为蒸汽或热水，并通过管道输送到需要的地方。
在本文中，我们将详细介绍锅炉的工作原理和工作特性。
一、锅炉的工作原理锅炉的工作原理主要包括燃烧系统、水循环系统和蒸汽系统三个部分。
1. 燃烧系统燃烧系统是锅炉的核心部分，它由燃烧器、燃料供给系统和风扇组成。
燃烧器将燃料与空气混合后，通过点火装置点燃，产生火焰。
燃料供给系统负责将燃料输送到燃烧器，通常包括燃料泵、燃料过滤器和燃料调节阀等设备。
风扇则提供所需的燃料与空气混合的气流。
2. 水循环系统水循环系统是锅炉中的另一个重要部分，它由给水系统、蒸汽分离器、水泵和循环管道等组成。
给水系统负责将水从水源输送到锅炉中，经过预处理后变为锅炉水。
蒸汽分离器的作用是将蒸汽与水分离，保证蒸汽的干燥度。
水泵负责将水从锅炉中抽出，经过加热后再回流到锅炉中，形成循环。
循环管道将水从锅炉中的上部输送到下部，形成循环流动。
3. 蒸汽系统蒸汽系统是锅炉的输出部分，它由蒸汽管道、阀门和蒸汽设备等组成。
蒸汽通过管道输送到需要的地方，供应给蒸汽机、发电机或供暖设备等。
蒸汽设备通常包括蒸汽分离器、蒸汽干燥器和蒸汽减压器等，它们的作用是保证蒸汽的质量和压力。
二、锅炉的工作特性锅炉的工作特性主要包括热效率、燃料适应性、负荷响应能力和安全性等方面。
1. 热效率热效率是衡量锅炉能量利用效率的指标，通常以燃料的热值与产生的蒸汽或热水的热值之比来表示。
高效率的锅炉能够充分利用燃料的热能，减少能源的浪费，降低运行成本。
2. 燃料适应性锅炉的燃料适应性是指它能够适应不同种类的燃料进行燃烧。
常见的锅炉燃料包括煤炭、石油、天然气和生物质等。
锅炉的燃料适应性能够根据不同的燃料特性和供应情况进行调整，提高燃烧效率和运行稳定性。
3. 负荷响应能力负荷响应能力是指锅炉在不同负荷条件下的运行稳定性和响应速度。
第12章 自然循环锅炉的水动力循环1. 如何建立自然循环锅炉的水动力基本方程，分为几种型式？答：（1）压差法：从锅炉液位面到下集箱中心高度之间，计算的上升管压差与下降管压差相等。
方程式为：xj xj ss ss P gh P gh ∆-=∆+ρρ，式中，h ——锅炉液位面到下集箱的中心高度；ss ρ、xj ρ——分别为上升管和下降管中工质的平均密度；ss P ∆、xj P ∆——分别为上升管和下降管中工质流动阻力。
（2）运动压头法：循环回路中产生的水循环动力，在稳定流动时，用于克服回路中工质流动的总阻力。
方程式为：()xj ss ss xj P P gh ∆+∆=-ρρ（3）有效压头法：循环回路中运动压头克服上升管得流动阻力后剩余的部分水循环动力，在稳定流动时，用于克服回路中下降管的流动阻力。
方程式为：()xj ss ss xj P P gh ∆=∆--ρρ2. 作图示出热负荷变化对上升管压差特性曲线及回路工作点的影响。
答：图中φ为截面含汽率，x 为质量含汽率，ss P ∆为上升管流动阻力，gh ss ρ为重位压差。
如图可见，随着吸热量q 的增加，φ和x 都增大，但两者的增大趋势却有很大区别。
x 随q 增大是线性增加，因此，ss P ∆也几乎是随q 的增加而呈线性增加。
而φ随q 增大是非线性增加，当工质吸热比较少，x 较小时，φ随q 增大增加得很快，即φ的增加远大于x 的增加；上升管压差与吸热量的关系而在某一x 或φ值后，x 增加φ却增加得很慢。
这是由于水与水蒸气的物性决定的，因为当水转变为蒸汽时，体积急剧膨胀，与此对应，gh ss ρ随q 的增大开始下降的很快，而后下降的较慢。
因此，gh ss ρ和ss P ∆的叠加使得ss S 和q 的关系呈现先下降后上升的形状。
简单回路压差特性及工作状态开始在q 较少、x 较小、循环倍率K 较大处，随着q 的增加，ss S 的特性曲线下移，因此回路的工作点向右移，循环流量0G 增加。
