1、電導法測定乙酸乙酯皂化反應的速率常數07化四 20072401175 鐘國莉指導老師：李國良 小組成員：肖玉嬋 黃婷 鐘國莉【實驗目的】學習電導法測定乙酸乙酯皂化反應速率常數的原理和方法以及活化能的測定方法；了解二級反應的特點，學會用圖解計算法求二級反應的速率常數；熟悉電導儀的使用。【實驗原理】（1）速率常數的測定 乙酸乙酯皂化反應時典型的二級反應，其反應式為：CH3COOC2H5NaOH = CH3OONaC2H5OH t=0 C0 C0 0 0 t=t Ct Ct C0 - Ct C0 -Ct t= 0 0 C0 C0 速率方程式 ，積分并整理得速率常數k的表達式為： 假定此反應在稀溶液中

2、進行，且CH3COONa全部電離。則參加導電離子有Na、OH、CH3COO,而Na反應前后不變，OH的遷移率遠遠大于CH3COO，隨著反應的進行，OH 不斷減小，CH3COO不斷增加，所以體系的電導率不斷下降，且體系電導率（）的下降和產物CH3COO的濃度成正比。 令、和分別為0、t和時刻的電導率，則：t=t時，C0 Ct=K（-） K為比例常數t時，C0= K（-）聯立以上式子，整理得： 可見，即已知起始濃度C0，在恒溫條件下，測得和，并以對作圖，可得一直線，則直線斜率 ，從而求得此溫度下的反應速率常數k。（2）活化能的測定原理： 因此只要測出兩個不同溫度對應的速率常數，就可以算出反應的表觀

3、活化能。【儀器與試劑】電導率儀 1臺 鉑黑電極 1支 大試管 5支 恒溫槽 1臺 移液管 3支氫氧化鈉溶液（1.98510-2mol/L） 乙酸乙酯溶液（1.98510-2mol/L） 【實驗步驟】調節恒溫槽的溫度在26.00；在1-3號大試管中，依次倒入約20mL蒸餾水、35mL 1.98510-2mol/L的氫氧化鈉溶液和25mL1.98510-2mol/L乙酸乙酯溶液，塞緊試管口，并置于恒溫槽中恒溫。安裝調節好電導率儀；的測定：從1號和2號試管中，分別準確移取10mL蒸餾水和10mL氫氧化鈉溶液注入4號試管中搖勻，至于恒溫槽中恒溫，插入電導池，測定其電導率；的測定： 從2號試管中準確移取

4、10mL氫氧化鈉溶液注入5號試管中至于恒溫槽中恒溫，再從3號試管中準確移取10mL乙酸乙酯溶液也注入5號試管中，當注入5mL時啟動秒表，用此時刻作為反應的起始時間，加完全部酯后，迅速充分搖勻，并插入電導池，從計時起2min時開始讀值，以后每隔2min讀一次，至30min時可停止測量。反應活化能的測定： 在35恒溫條件下，用上述步驟測定值。【數據處理】求26的反應速率常數k1，將實驗數據及計算結果填入下表：恒溫溫度=28.00 =2.29mscm-1V乙酸乙酯=10.00mL 乙酸乙酯=1.985010-2mol/LVNaOH=10.00mL NaOH=1.985010-2mol/Lc0=0.5

5、1.985010-2mol/L實驗數據記錄及處理表1：t/min/mscm-1（-）/ mscm-1/ mscm-1min-121.8470.4430.22241.7480.5420.13661.6430.6470.10881.5620.7280.091101.4970.7930.079121.4420.8480.071141.3920.8980.064161.3480.9420.059181.3090.9810.055201.2731.0170.051221.2411.0490.048241.2131.0770.045261.1871.1030.042281.1641.1260.040301

6、.1421.1480.038圖1：-：數據處理：對作圖,求出斜率m，并由求出速率常數m=4.15，k1=1/(mc0)=1/(4.15*1.9850*0.5*10-2)molL-1min=24.3L/(molmin)文獻參考值：k（298.2K）=（61）L/(molmin)采用同樣的方法求35的反應速率常數k2，計算反應的表觀活化能Ea：a、35的反應速率常數k2恒溫溫度=35.00 =2.63mscm-1V乙酸乙酯=10.00mL 乙酸乙酯=1.985010-2mol/LVNaOH=10.00mL NaOH=1.985010-2mol/Lc0=0.51.985010-2mol/L 實驗數據

7、記錄及處理表2：t/min/mscm-1（-）/ mscm-1/ mscm-1min-121.790.840.420 41.650.980.245 61.511.120.187 81.411.220.153 101.331.30.130 121.271.360.113 141.221.410.101 161.171.460.091 181.141.490.083 201.111.520.076 221.081.550.070 241.061.570.065 261.041.590.061 281.021.610.058 301.011.620.054 圖2：-：m=2.34，k1=1/(mc0

8、)=1/(2.34*1.9850*0.5*10-2)molL-1min=43.1L/(molmin)文獻參考值：k（308.2K）=（102）L/(molmin)b計算反應的表觀活化能：k1/k2=m2/m1ln(k2/k1)=Ea/R(1/T1-1/T2) ln(m1/m2)=Ea/R(1/T1-1/T2)Ea=Rln(m1/m2)T1T2/(T2-T1)=8.314ln（4.152.34）308299(308299)J/mol=48.7kJ/mol文獻值：Ea=46.1kJ/mol相對誤差：（48.7-46.1）46.1100%=5.64%【結果分析與討論】 根據本實驗中測定的數據作-圖，

9、圖形為拋物線并非直線：乙酸乙酯皂化反應為吸熱反應，混合后體系溫度降低，所以在混合后的幾分鐘所測溶液的電導率偏低。如果從6min開始測定，即去掉前兩個數據，重新作圖，則-圖線性提高了。以26.0數據為例作圖對比：去點前： 去點后： 作-圖得斜率m，根據m求出k值約為文獻值的4倍：26.0：m=4.15，k1=1/(mc0)=1/(4.15*1.9850*0.5*10-2)molL-1min=24.3L/(molmin)文獻參考值：k（298.2K）=（61）L/(molmin)35.0：m=2.34，k1=1/(mc0)=1/(2.34*1.9850*0.5*10-2)molL-1min=43.

10、1L/(molmin)文獻參考值：k（308.2K）=（102）L/(molmin)分析原因：實驗過程中加入乙酸乙酯后沒有充分混合就開始測定，由于電導率儀處于主要是乙酸乙酯的環境氛圍內，所以測定的t偏小，而值偏大，則作圖所得斜率偏小。由于實驗過程中，加入乙酸乙酯的操作及插放電導率儀的操作都由我完成的，所以在不同溫度下所測定的數據都出現的相同程度的負偏差。【提問與思考】 為何本實驗要在恒溫條件進行，而CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前還要預先恒溫？ 答：因為反應速率k受溫度的影響大，（kT+10）/kT=24，若反應過程中溫度變化比較大，則測定的結果產生的誤差較大；反應物在混合前就預先恒

11、溫是為了保證兩者進行反應的時候是相同溫度的，防止兩者溫差帶來溫度的變化影響測定結果。 為什么CH3COOC2H5和NaOH起始濃度必須相同，如果不同，試問怎樣計算k值？如何從實驗結果來驗證乙酸乙酯反應為二級反應？ 答：因為乙酸乙酯的皂化反應是二級反應，為了簡化計算，采用反應物起始濃度相同。如果不同，則k=1/t(a-b)lnb(a-x)/a(b-x)。選擇不同濃度的CH3COOC2H5和NaOH溶液，測定不同濃度的反應物在相同反應條件下的反應速率。 有人提出采用pH法測定乙酸乙酯皂化反應速率常數，此法可行嗎？為什么？ 答：可以。CH3COOC2H5OH=CH3COOC2H5OH，反應速率方程為

12、：v=dx/dt=k(a-x)(b-x)，當起始濃度相同（a=b），對該式積分簡化得：k=x/ta(a-x)。設t時刻溶液的pH值為（t），則此時溶液OH-的濃度為ct（OH-）=10（pH-14），即a-x=10（pH-14），ka=a-10（pH-14）/t10（pH-14），用a-10（pH-14）對t10（pH-14）作圖，可得一條直線，該直線的斜率m=ka，即k=m/a。 為什么要將電導率儀的溫度旋鈕選為“25”？ 答：測量值就是待測液在實際溫度下未經補償的原始電導率值。附錄資料：不需要的可以自行刪除鍋爐知識第一章 鍋爐基礎知識第一節 概述一 鍋爐的工作過程： 鍋爐是一種利用燃料燃燒

13、后釋放的熱能或工業生產中的余熱傳遞給容器內的水，使水達到所需要的溫度（熱水）或一定壓力蒸汽的熱力設備。它是由“鍋”（即鍋爐本體水壓部分）、“爐”（即燃燒設備部分）、附件儀表及附屬設備構成的一個完整體。鍋爐在“鍋”與“爐”兩部分同時進行，水進入鍋爐以后，在汽水系統中鍋爐受熱面將吸收的熱量傳遞給水，使水加熱成一定溫度和壓力的熱水或生成蒸汽，被引出應用。在燃燒設備部分，燃料燃燒不斷放出熱量，燃燒產生的高溫煙氣通過熱的傳播，將熱量傳遞給鍋爐受熱面，而本身溫度逐漸降低，最后由煙囪排出。“鍋”與“爐”一個吸熱，一個放熱，是密切聯系的一個整體設備。鍋爐在運行中由于水的循環流動，不斷地將受熱面吸收的熱量全部帶

14、走，不僅使水升溫或汽化成蒸汽，而且使受熱面得到良好的冷卻，從而保證了鍋爐受熱面在高溫條件下安全的工作。二 鍋爐參數：鍋爐參數對蒸汽鍋爐而言是指鍋爐所產生的蒸汽數量、工作壓力及蒸汽溫度。對熱水鍋爐而言是指鍋爐的熱功率、出水壓力及供回水溫度。蒸發量（D）蒸汽鍋爐長期安全運行時，每小時所產生的蒸汽數量，即該臺鍋爐的蒸發量，用“D”表示，單位為噸/小時（t/h）。（二）熱功率（供熱量Q）熱水鍋爐長期安全運行時，每小時出水有效帶熱量。即該臺鍋爐的熱功率，用“Q”表示，單位為兆瓦（MW），工程單位為104千卡/小時（104Kcal/h）。（三） 工作壓力工作壓力是指鍋爐最高允許使用的壓力。工作壓力是根據設

15、計壓力來確定的，通常用MPa來表示。（四） 溫度溫度是標志物體冷熱程度的一個物理量，同時也是反映物質熱力狀態的一個基本參數。通常用攝氏度即“t ”。鍋爐銘牌上標明的溫度是鍋爐出口處介質的溫度，又稱額定溫度。對于無過熱器的蒸汽鍋爐，其額定溫度是指鍋爐額定壓力下的飽和蒸汽溫度；對于有過熱氣的蒸汽鍋爐，其額定溫度是指過熱氣出口處的蒸汽溫度；對于熱水鍋爐，其額定溫度是指鍋爐出口的熱水溫度。第二節 鍋爐的分類和規格型號一 鍋爐的分類由于工業鍋爐結構形式很多，且參數各不相同，用途不一，故到目前為止，我國還沒有一個統一的分類規則。其分類方法是根據所需要求不同，分類情況就不同，常見的有以下幾種。1 按鍋爐的工

16、作壓力分類低壓鍋爐：P2.5MPa；中壓鍋爐：P=2.65.9MPa；高壓鍋爐：P=6.013.9 MPa；超高壓鍋爐：P14MPa。2 按鍋爐的蒸發量分類（1） 小型鍋爐：D75噸/小時。3 按鍋爐用途分類電站鍋爐、工業鍋爐和生活鍋爐。4 按鍋爐出口介質分類蒸汽鍋爐，熱水鍋爐，汽、水兩用鍋爐。5 按采用的燃料分類燃煤鍋爐、燃油鍋爐和燃氣鍋爐。二 鍋爐的規格 鍋爐與其它機電設備一樣，都有其一定規格和型號，以表明設備的性能，工業蒸汽鍋爐和熱水鍋爐的系列標準GB1921、GB3166對其各參數均作了相應的規定。然而，隨著開放搞活，用戶對鍋爐的需求也越來越多樣化、實用化。故近年來，設計制造鍋爐單位也

17、隨著市場需求而生產產銷對路的鍋爐產品，最大限度滿足用戶要求。三鍋爐型號 我國工業鍋爐產品的型號的編制方法是依據JB1626標準規定進行的。其型號由三部分組成。各部分之間用短線隔開。表示方法如下：上述型號的第一部分表示鍋爐型式，燃燒方式和額定蒸發量或額定熱功率。共分三段：第一段用兩個漢語拼音表示鍋爐總體形式見表11和表12；第二段用一個漢語拼音字母代表燃燒方式（廢熱鍋爐無燃燒方式代號）見表13；第三段用阿拉伯數字表示蒸汽鍋爐的額定蒸發量，單位為t/h（噸/小時），或熱水鍋爐的額定熱功率，單位為MW（兆瓦）或廢熱鍋爐的受熱面，單位為m2（平方米）。第二章 鍋爐結構第一節 常用中小型鍋爐一立式鍋殼鍋

18、爐立式鍋殼鍋爐主要有立式橫水管鍋爐和立式多橫水管鍋爐、立式直水管鍋爐、立式彎水管鍋爐和立式火管鍋爐等，目前應用較多的是后三種。由于立式鍋爐的熱效率低和機械化燃燒問題難以解決，并且爐膛水冷程度大，不宜燃用劣質煤，目前產量逐漸減少，只是局限在低壓小容量及環保控制不嚴及供電不正常的地少量應用。如我廠的LHG系列產品。二臥式鍋殼鍋爐 臥式鍋殼式鍋爐是工業鍋爐中數量最多的一種。目前已由原來最大生產4t/h（少量的也有6t/h）發展到可以生產40t/h鍋殼式鍋爐。1 臥式內燃鍋殼式鍋爐 臥式內燃鍋殼式鍋爐以其高度和尺寸較小，適合組裝化的需求，采用微正壓燃燒時，密封問題容易解決，而爐膛的形狀有利于燃油燃氣，

19、故在燃油（氣）鍋爐應用較多，燃煤鍋爐應用較少。如我廠WNS系列臥式內燃室燃鍋殼式燃油（氣）鍋爐。2臥式外燃鍋殼式鍋爐 這是我國工業鍋爐中使用的最多、最普遍的一種爐型，按現行的工業鍋爐型號編制方法，應用代號WW，但目前國內鍋爐行業均用水管鍋爐的形式代號DZ來表示。如我廠的DZL系列產品。 臥式外燃水火管鍋爐與臥式內燃水火管鍋爐的主要區別，在于臥式外燃水火管鍋爐將燃燒裝置從鍋殼中移出來，加大了爐排面積和爐膛體積，并在鍋殼兩側加裝了水冷壁管，組成燃燒室，為煤的燃燒創造了良好條件，因此燃料適應性較廣，熱效率較高。三水管鍋爐 水管鍋爐在鍋筒外部設水管受熱面，高溫煙氣在管外流動放熱，水在管內吸熱。由于管內

20、橫斷面比管外小，因此汽水流速大大增加，受熱面上產生的蒸汽立即被沖走，這就提高了鍋水吸熱率。與鍋殼式鍋爐相比水管鍋爐鍋筒直徑小，工作壓力高，鍋水容量小，一旦發生事故，災害較輕，鍋爐水循環好，蒸發效率高，適應負荷變化的性能較好，熱效率較高。因此，壓力較高，蒸發量較大的鍋爐都為水管鍋爐。常見的水管鍋爐有雙鍋筒橫直式水管、雙鍋筒縱置式水管鍋爐和單鍋筒縱置式水管鍋爐，如我廠SZL系列產品。四. 熱水鍋爐 熱水鍋爐是指水在鍋爐本體內不發生相變，即不發生蒸汽，回水被送入鍋爐后通過受熱面吸收了煙氣的熱量，未達到飽和溫度便被輸入熱網中的一種熱力設備。（一）熱水鍋爐的特點1鍋爐的工作壓力 熱水鍋爐的工作壓力取決于

21、熱系統的流動阻力和定壓值。熱水鍋爐銘牌上給出的工作壓力只是表明鍋爐強度允許承受的壓力,而在實際運行中，鍋爐壓力往往低于這個值。因此熱水鍋爐的安全裕度比較大。2 煙氣與鍋水溫差大，水垢少，因此傳熱效果好，效率較高。3 使用熱水鍋爐采暖的節能效果比較明顯。熱水鍋爐采暖不存在蒸汽采暖的蒸汽損失，并且排污損失也大為減少，系統及疏水器的滲漏也大為減少，散熱損失也同樣隨之減少。因此熱水采暖系統比蒸汽采暖系統可節省燃料20%左右。4 鍋爐內任何部分都不允許產生汽化，否則會破壞水循環。5 如水未經除氧，氧腐蝕問題突出；尾部受熱面容易產生低溫酸性腐蝕。6 運行時會從鍋水中析出溶解氣體，結構上考慮氣體排除問題。熱

22、水鍋爐的結構形式1 管式熱水鍋爐 這種鍋爐有管架式和蛇管式兩種，前者較為常見。管式熱水鍋爐是借助循環泵的壓頭使鍋水強迫流動，并將鍋水直接加熱。這種鍋爐大都由直徑較小的筒體（集箱）與管子組成，結構緊湊，體積小，節省鋼材，加工簡便，造價較低。但是這種鍋爐水容量小，在運行中如遇突然停電，鍋水容易汽化，并可能產生水擊現象。2 鍋筒式熱水鍋爐 這類熱水鍋爐，早期大都是由蒸汽鍋爐改裝而成的，其鍋水在鍋爐內屬自然循環。為保證鍋爐水循環安全可靠，要求鍋爐要有一定高度，因此這類鍋爐體積較大，鋼耗和造價相對提高。但是由于這類鍋爐出水容量大且能維持自然循環，當系統循環泵突然停止運行時，可以有效地防止鍋水汽化。也正是

23、這個原因，近年來自然循環熱水鍋爐在我國發展較快。第二節 基本結構及結構特點鍋爐的結構，是根據所給定的蒸發量或熱功率、工作壓力、蒸汽溫度或額定進出口水溫，以及燃料特性和燃燒方式等參數，并遵循蒸汽鍋爐安全技術監察規程、熱水鍋爐安全技術監察規程及鍋爐受壓元件強度計算標準等有關規定確定的。一臺合格的鍋爐，不論屬于那種形式，都應滿足“安全運行，高效低耗，消煙除塵，保產保暖”的基本要求。一 法規中對鍋爐的基本要求（1） 各受壓元件在運行時應能按設計預定方向自由膨脹；（2） 保證各循環回路的水循環正常，所有的受熱面都應得到可靠的冷卻；（3） 各受壓部件應有足夠的強度；（4） 受壓元、部件結構的形式，開孔和焊

24、縫的布置應盡量避免減少復合應力和應力集中；（5） 水冷壁爐墻的結構應有足夠的承載能力；（6） 爐墻應有良好的密封性；（7） 開設必要的人孔、手孔、檢查孔、看火門、除灰門等，便于安裝、運行操作、檢修和清洗內外部；（8） 應有符合要求的安全附件及顯示儀表等裝置，保證設備正常運行；（9） 鍋爐的排污結構應變于排污；（10） 臥式內燃鍋爐爐膽與回燃室（濕背式）、爐膽與后管板（干背式）、爐膽與前管板（回燃式）的連接處應采用對接接頭。二、燃油（氣）鍋爐結構特點：燃油（氣）鍋爐與燃煤鍋爐比較，由于使用燃料不同而在結構上具有以下特點：（1） 燃料通過燃燒器噴入鍋爐爐膛，采用火室燃燒而無需爐排設施；（2） 由于

25、油、氣燃燒后均不產生灰渣，故燃油（氣）鍋爐無排渣出口和除渣設備；（3） 噴入爐內的物化油氣或燃氣，如果熄火或與空氣在一定范圍內混合，容易形成爆炸性氣體，因此燃油（氣）鍋爐均需采用自動化燃燒系統，包括火焰監測、熄火保護、防爆等安全設施；（4） 由于油、氣發熱量遠遠大于煤的發熱量，故其爐膛熱強度較燃煤爐高的多，所以與同容量的燃煤鍋爐比較，鍋爐體積小，結構緊湊、占地面積小；（5） 燃油（氣）鍋爐的燃燒過程是在爐膛中懸浮進行，故其爐膛內設置前后拱，爐膛結構非常簡單。三 燃油鍋爐與燃氣鍋爐的區別（1） 燃油鍋爐與燃氣鍋爐，就本體結構而言沒有多大的區別，只是由于燃料熱值不同，將受熱面作了相應的調整。即燃油

26、鍋爐輻射受熱面積較大，而燃氣鍋爐則是將對流受熱面設計的大些。（2） 燃油鍋爐所配燃燒器必須有油物化器，而燃氣鍋爐所配燃燒器則無需物化器。（3） 燃油鍋爐，必須配置一套較復雜的供油系統（特別是燃燒重油、渣油時），如油箱、油泵、過濾器加熱管道等，必須占據一定的空間，而燃氣鍋爐，則無需配置儲氣裝置。只需將用氣管道接入供氣網即可，當然，在管道上還需設置調壓裝置及電磁閥、緩沖閥等附件，以確保鍋爐安全運行。第三節燃煤鍋爐改成燃油（氣）鍋爐的基本原則一 燃煤鍋爐改成燃油（氣）鍋爐的基本原則（1） 被改造的燃煤鍋爐必須具備以下條件： 原鍋爐的受壓元件必須基本完好，有繼續使用的價值； 原鍋爐的水氣系統和送、引風

27、系統必須基本完好。（2） 改造后的鍋爐應達到如下目的： 保持原鍋爐的額定參數（如汽壓、汽溫、給回水溫度等）不變； 保持或提高原鍋爐的出力和效率。（3） 通過改造達到消煙除塵，滿足環保要求。（4）鍋爐改造方案必須簡單，易行，投資少，見效快，工期短。因此鍋爐改造的涉及面越小越好，可采取只改爐膛和燃燒裝置，改造部分不超出鍋爐本體基本結構范圍。二 燃煤鍋爐改成燃油（氣）鍋爐的注意事項（1） 機械化層狀燃煤鍋爐，要改成燃油（氣）鍋爐，首先應取掉前后拱，同時考慮增加底部受熱面，以取代爐排，防止爐排過熱燒壞。（2） 小型鍋爐，由燃煤改成燃油（氣）爐，即由原來的負壓燃燒變為現在的微正壓燃燒，必須注意爐墻結構及

28、密封問題。（3） 燃燒器的選型和布置與爐膛形式關系密切，應使爐內火焰充滿度比較好，不形成氣流死角；避免相鄰燃燒器的火焰相互干擾；低負荷時保持火焰在爐膛中心位置，避免火焰中心偏離爐膛對稱中心 ；未燃盡的燃氣空氣混合物不應接觸受熱面，以避免形成氣體不完全燃燒；高溫火焰要避免高速沖刷受熱面，以免受熱面熱強度過高使管壁過熱等。燃燒器布置還要考慮燃氣管道和風道布置合理，操作、檢查和維修方便。（4） 燃油氣鍋爐的對流受熱面的煙速不會受飛灰磨損條件的限制，可適當提高煙氣流速，使對流受熱面的傳熱系數增大，在不增加鍋爐受熱面的情況下，可以提高鍋爐的壓力，此時應注意鍋內汽水分離裝置的能力，以保證蒸汽品質，對有過熱

29、氣的鍋爐尤為重要。（5） 防止高溫腐蝕，由燃煤改為燃油，由于燃料油中含有鈉、釩等金屬元素有機類，經燃燒后生成氧化物共熔晶體的熔點很低，一般約為600左右，甚至更低。這些氧化物在爐膛高溫下升華后，在凝結在相對溫度較低的受熱面上，形成有腐蝕性的高溫積灰，且溫度越高腐蝕越快。為此，改造時，應在易受高溫腐蝕的受熱面表面涂覆陶瓷、炭化硅等特種涂料，也可選用耐高溫腐蝕性能好的材料，以提高其耐高溫腐蝕性能。（6）防止爐膛爆炸，燃煤爐改為燃油（氣）爐時，當燃油霧化不良或燃燒不完全的油滴（燃氣）在爐膛或尾中受熱面聚集時，就會發生著火或爆炸，因此，在鍋爐的適當部位應裝置防爆門，同時自動化控制上應增設點火程序控制和

30、熄火保護裝置，以保證鍋爐安全運行。第三章 鍋爐燃料工業鍋爐用燃料分為三類：固體燃料煙煤，無煙煤，褐煤，泥煤，油頁巖，木屑，甘蔗渣，稻糠等；液體燃料重油，渣油，柴油，等；氣體燃料天然氣，人工燃氣，液化石油氣等。第一節 煤一 煤的成分： 自然界里煤是多種物質組成的混合物，它的主要成分有碳、氫、氧、氮、硫、灰分和水分等。1 碳：用符號C表示，是煤的主要成份，煤的含碳量愈多，發熱量越高。不過含碳量較高的煤較難著火，這是因為碳在比較高的溫度下才能燃燒。一般碳約占燃料成份的5090%。2 氫：用符號H表示，是煤中最活波的成份，煤中含量越多，燃料越容易著火，煤中氫量約為2%5%。3 硫：用符號S表示，是煤中

31、的一種有害元素。硫燃燒生成二氧化硫（SO2）或三氧化硫（SO3）氣體，污染大氣，對人體有害，這些氣體又與煙氣中水蒸汽凝結在受熱面上的水珠結合，生成亞硫酸（H2SO3）或硫酸（H2SO4）腐蝕金屬。不僅如此，含硫煙氣排入大氣還會造成環境污染。含硫多的煤易自燃。我國煤的含量為0.55%。4 氧：用符號O表示，是不可燃成份，煤中含氧為1%10%。5 氮：用符號N表示，是不可燃成份，但在高溫下可與氧反應生成氮氧化物（NOx）,它是有害物質。在陽光紫外線照射下，可與碳氫化合物作用而形成光學氧化劑，引起大氣污染。6 灰分：用符號A表示，是煤中不能燃燒的固體灰渣，由多種化合物構成。熔化溫度低的灰，易軟化結焦

32、，影響正常燃燒，所以，灰份多，煤質差。煤中灰份約占535%。7 水分：用符號W表示，煤中水份過多會直接降低煤燃燒所發生的熱量，使燃燒溫度降低。二 煤的發熱量1Kg煤完全燃燒時所放出的熱量，稱為煤的發熱量。1 高位發熱量（Qgw）指煤的最大可能發熱量。2 低位發熱量（Qdw）指煤在正常燃燒條件下的實際發熱量。 我國目前的鍋爐燃燒設備都是按實際應用煤的低位發熱量來進行計算的。煤的品種不同，其發熱量往往差別很大。在鍋爐出力不變的情況下，燃用發熱量高的煤時，耗煤量就小，燃用發熱量低的煤時，其耗煤量必然增加。因此，籠統地講燃料消耗量的大小而不考慮煤種，則不能正確反映鍋爐設備運行的經濟性。為了能正確地考核

33、鍋爐設備運行的經濟性，通常將Qdw=7000Kcal/Kg(約合29300KJ/Kg)的煤定義為標準煤，這樣便于計算和考核。三 煤的燃燒（一） 煤完全燃燒的條件1 適量的空氣2 一定的燃燒溫度3 燃料與空氣的混合均勻性4 充分的燃燒時間（二） 煤的燃燒過程1 預熱干燥2 揮發分析出并開始著火燃燒3 固定碳著火燃燒4 固定碳的燃燒和灰渣的形成。第二節 燃油和氣體燃料一 燃油（一） 燃料油的物理特性1 重度（比重） 單位體積內物質的重量稱為“重度”（）。油的重度在0.780.98噸/米3之間，所以油比水輕，通常能浮在水面上。通常將20時比重作為油品的標準比重，用符號“d420”表示。2 發熱量（Q

34、） 油的重度愈小，則發熱量愈高。由于油中的碳、氫含量比煤高，因此其發熱量約為3980044000千焦/公斤。3 比熱（C） 將1公斤物質加熱，溫度每升高1所需的熱量稱之為該物質的比熱。單位是KJ/Kg。4 凝固點油的凝固點表示油在低溫下的流動特性。5 粘度 油的流動速度，不僅決定于使油流動的外力，而且也取決于油層間在受外力作相對運動的內部阻力，這個內部阻力就稱為粘度。油的粘度隨溫度升高而降低，隨溫度下降而增大。對于壓力物化噴嘴的爐前燃油粘度以24度為最好，對轉杯式噴嘴以36度為好。6 沸點 液體發生沸騰時溫度稱為沸點。油品沒有一個恒定的沸點，而只有一個沸點范圍。7 閃點 燃油表面上的蒸汽和周圍

35、空氣的混合物與火接觸，初次出現黃色火焰的閃光的溫度稱為閃點或閃光點。 閃點表示油品的著火和爆炸的危險性，關系到油品儲存、輸送和使用的安全。閃點45的油品稱為易燃品。在燃油運行管理中，除根據油種閃點確定允許的最高加熱溫度外，更須注意油種的變化及閃點的變化。8 燃點（著火點） 在常壓下，油品著火連續燃燒（時間不少于5秒）時的最低溫度稱為燃點或著火點。無外界明火，油品自行著火燃燒時最低溫度稱為自然點。9 爆炸濃度界限 油蒸汽與空氣混合物的濃度在某個范圍內，遇明火或溫度升高就會發生爆炸，這個濃度范圍就稱為該油品的爆炸濃度界限。10油品很容易在磨察時升成靜電，在靜電作用下，油層被擊穿，會導致放電，而產生

36、火花，此火花可將油蒸汽引燃。因此，靜電是使用油品發生燃燒和爆炸的原因之一。（二） 常用燃油特點1 重油（1） 油的比重和粘度較大，脫水困難，流動性差。（2） 油的沸點和閃點較高，不易揮發。（3） 其特性與原油產地，配制原料的調和比有關。2 渣油（1） 硫份含量較高。（2） 比重較大。（3） 粘度和凝固點都比較高。（4） 作為鍋爐燃油時必須注意防止低溫腐蝕。3 柴油，分為輕柴油和重柴油，工業鍋爐上常用輕柴油作為燃料。輕柴油的特點：（1） 粘度小，流動性好，在運輸和物化過程中，一般不需要加熱。（2） 含硫量較小，對環境污染也小。（3） 易揮發，火災危險性大，運輸和使用中應特別注意。二 氣體燃料（一

37、） 氣體燃料的化學組成 氣體燃料的化學成份由可燃部分和不可燃部分組成。1 可燃部分有氫，一氧化碳，甲烷，乙烯，乙烷，丙烯，丙烷，苯，硫化氫等。2 不可燃成分有氮，氧，二氧化碳，氧化硫和水蒸氣。（二） 分類1 天然氣，目前西安，北京等城市使用的氣體燃料就是天然氣。發熱量為36533KJ/m3，爆炸極限的上限為15.0%，.下限為5.0%。2 人工燃氣，是指以煤或石油產品為原料，經過各種加工方法而產生的燃氣。3 油制氣，是指以石油產品為原料，經過各種加工方法而產生的燃氣。4 液化石油氣，是指在開采和煉制石油過程中，作為副產品而獲得的一種碳氫化合物。（三） 特點：1 具有基本無公害燃燒的綜合特性。2

38、 容易進行燃燒調節。3 作業性好，即燃氣系統簡單，操作管理方便，容易實現自動化。4 容易調整發熱量，比如城市煤氣可以通過煤制氣和油制氣的混合比例來調整和維持發熱量。5 易燃易爆且有毒 氣體燃料與空氣在一定比例下混合會形成爆炸性氣體。另外氣體燃料大多數成分對人體和動物是窒息性的或有毒的。第四章 鍋爐用水處理第一節 鍋爐水處理的重要性 鍋爐水質不良會使受熱面結垢，大大降低鍋爐傳熱效率，堵塞管子，受熱面金屬過熱損壞，如鼓包、爆管等。另外還會產生金屬腐蝕，減少鍋爐壽命。因此，做好鍋爐水處理工作對鍋爐安全運行有著及其重要的意義。結垢 水在鍋內受熱沸騰蒸發后，為水中的雜質提供了化學反應和不斷濃縮的條件。當

39、這些雜質在鍋水中達到飽和時，就有固體物質產生。產生的固體物質，如果懸浮在鍋水中就稱為水渣；如果附著在受熱面上，則稱為水垢。 鍋爐又是一種熱交換設備，水垢的生成會極大的影響鍋爐傳熱。水垢的導熱能力是鋼鐵的十幾分之一到幾百分之一。因此鍋爐結垢會產生如下幾種危害。1 浪費燃料 鍋爐結垢后，使受熱面的傳熱性能變差，燃料燃燒所放的熱量不能及時傳遞到鍋水中，大量的熱量被煙氣帶走，造成排煙溫度過高，排煙若損失增加，鍋爐熱效率降低。為保持鍋爐額定參數，就必須多投加燃料，因此浪費燃料。大約1毫米的水垢多浪費一成燃料。2 受熱面損壞 結了水垢的鍋爐，由于傳熱性能變差，燃料燃燒的熱量不能迅速地傳遞給鍋水，致使爐膛和

40、煙氣的溫度升高。因此，受熱面兩側的溫差增大，金屬璧溫升高，強度降低，在鍋內壓力作用下，發生鼓包，甚至爆破。3 降低鍋爐出力 鍋爐結垢后，由于傳熱性能變差，要達到額定蒸發量，就需要消耗更多的燃料，但隨著結垢厚度增加，爐膛容積是一定的，燃料消耗受到限制。因此，鍋爐出力就會降低。腐蝕1 金屬破壞 水中含有氧氣、酸性和堿性物質都會對鍋爐金屬面產生腐蝕，使其壁厚減薄、凹陷，甚至穿孔，降低了鍋爐強度，嚴重影響鍋爐安全運行。尤其是熱水鍋爐，循環水量大，腐蝕更為嚴重。2 產生垢下腐蝕 含有高價鐵的水垢，容易引起與水垢接觸的金屬腐蝕。而鐵的腐蝕產物又容易重新結成水垢。這是一種惡性循環，它會迅速導致鍋爐部件損壞。

41、尤其是燃油鍋爐金屬腐蝕產物的危害更大。汽水共騰 產生汽水共騰的原因除了運行操作不當外，當爐水中含有較多的氯化鈉、磷酸鈉、油脂和硅化物時，或鍋水中的有機物和堿作用發生皂化時，在鍋水沸騰蒸發過程中，液面就產生泡沫，形成汽水共騰。第二節 水質及水質標準一 水質指標及其含義：1 成分指標：（1） 溶解氧水中氧氣的含量。（2） 含油量水中油脂的含量。（3） 鈣含量（Ca2+）。（4） 鎂含量（Mg2+）。（5） 鐵含量（Fe2+，Fe3+）。（6） 碳酸鈣含量（CO32-）。（7） 重碳酸根含量（HCO32-）。（8） 氯離子含量（Cl-）。（9） 氫離子濃度（H+），即PH值，表示水的酸堿性。PH10

42、堿性水2 技術指標：（1） 懸浮物：表示水中顆粒較大的懸狀物（泥沙，工業廢物等）（2） 硬度（H）：表示水中某些高價金屬離子（如Ca2+，Mg2+，Mn2+，Fe3+等）的含量。單位是毫摩爾（mmol/L）。（3） 堿度（A）：表示水中能與鹽酸發生中和作用的所用堿性物質的含量。單位為豪摩爾/升（mmol/L）。（4） 含鹽量（S）表示水中溶解性鹽類的總量。單位是毫克/升（mg/L）。（5） 相對堿度：表示鍋水中游離氫氧化鈉含量與鍋水中溶解固形物含量的比值。二 水質標準 為了保證鍋爐安全經濟運行，對鍋爐給水和鍋水的水質必須進行嚴格的控制。國家以國標的形式對鍋爐水質進行了嚴格的規定，鍋爐使用單位必

43、須遵守。下面的GB157696低壓鍋爐水質標準主要內容介紹于下：熱水鍋爐的水質應符合表1的規定。蒸汽鍋爐采用鍋外化學處理時，水質應符合表2的規定。第五章 工業鍋爐的輔助設備及附件、儀表第一節 輔助設備一給水設備： 給水設備有以下幾種：1.注水器：適用于蒸發量小，壓力較低的鍋爐。 2.蒸汽往復泵：在缺乏動力或作為給水備用設備的條件常被采用。3.離心泵：正常條件下鍋爐給水最常用的設備。二通風設備：通風設備通常指鼓風機和引風機煙囪。 鼓風機是將空氣送入爐膛，使燃料燃燒的一種設備。 引風機是將爐膛內的煙氣向外排的一種設備。 煙囪，一是產生“抽力”，使煙氣順煙鹵升到高處；二是將煙氣排到室外高空，避免鍋爐

44、區域污染。三運煤設備 由于鍋爐房容量和耗煤量的大小不同，有機械上煤和人工上煤兩種。許多容量不大的鍋爐房常把這兩種方法結合起來，即一部分用機械，一部分用人工，通常這種方法叫半上煤。1. 人工上煤： 設備簡單，靈活，不致因設備故障影響上煤，運用于用煤量不大的鍋爐房。缺點是勞動強度大，衛生條件差。2. 單斗提升機： 單斗提升機由卷揚機(包括電機、減速器、滑輪、鋼絲繩)，料斗，導軌等部分組成。用于推車把煤從煤場運來倒入料斗后，啟動卷揚機，使鋼絲繩把料斗提起，并沿導軌送入爐前煤斗處，由料斗自動翻入煤斗，供鍋爐燃用。3. 電動葫蘆。4. 帶式輸送機。5. 埋刮板輸送機等。四出灰設備 鍋爐出灰按其方式分類有

45、人工、機械、水力和火力等四種出灰方式。 1人工出灰 人工出灰由運行人員將灰渣從灰坑中耙出，用水澆濕，裝上小車再運出鍋爐房外。 2刮板出渣機 鍋爐的灰渣由灰斗經插入灰槽水中的落灰管落入灰槽內，起動傳動裝置， 帶動鏈條在灰槽內緩慢地移動，鏈條帶著刮板向前移動經斜坡而送至出渣口，濕灰渣經斜坡而得到脫水。 刮板出渣機出灰能力強，改善環境衛生，節省人力，但設備磨損嚴重，維修工作量大。 3.螺旋出渣機 螺旋出渣機是一種比較簡單的出渣設備，它主要由驅動裝置，螺旋機本體，進渣口和出渣口等幾部分組成。一般運用于10t/h以上的工業鍋爐。五除塵設備 由于中小型鍋爐中各種燃燒結構的出口煙塵濃度均遠高于我國標準規定的

46、最大允許煙塵濃度值，因此除了正確選擇燃燒結構和提高操作水平，對燃煤鍋爐還必須在鍋爐后部設置除塵設備，將煙氣中的塵粒捕集后再排入大氣。1.重力沉降式除塵器 其原理是：當煙氣進入較大空間流速降低時，較大顆粒的煙塵借助于自身重力，從煙氣中靠重力自然沉降分離出來。2.旋風除塵器 旋風除塵器又叫離心除塵器，其原理是含塵煙氣在旋風除塵氣內強烈地沿筒壁旋轉，并逐漸沿筒壁以螺旋線運動下降。由于強烈的旋轉所產生的離心力， 把煙塵拋向筒體內壁面，在壁面上的煙塵靠重力逐漸下降至除塵器的底部，并經集灰斗排出。凈化后的煙氣從除塵器中間的芯管排出。 1.離心水磨除塵器 其原理是：煙氣從圓筒型的殼體下部以高速切線方向進入，

47、沿著筒壁旋轉而上，而噴嘴沿著筒殼上部圓周切線方成均勻噴水，在筒殼內壁形成水膜時，由于離心力作用，煙塵被拋向筒壁，并被水膜粘住后和水膜一起流入錐形灰斗，由排灰口排出，凈化的煙氣則從殼體上部排出。 第二節 附件 、儀表 鍋爐的附件及儀表是鍋爐安全經濟運行不可缺少的一個組成部分。如果鍋爐的 附件不全，作用不可靠，全部或部分失靈，都會直接影響鍋爐的正常運行。所以，必須保證鍋爐的附件及儀表準確，靈敏，可靠。一 安全閥 安全閥是鍋爐三大安全附件（安全閥，壓力表，水位表）之一，其作用是保證鍋爐排水時，由人工抬起，以排除或吸入空氣。蒸氣鍋爐采用全啟式安全閥，熱水鍋爐既可采用權啟式又可采用微啟式安全閥。在一定工

48、作壓力下安全運行。如果鍋爐超過允許規定時，安全閥一方面產生較大音響，引起操作人員警覺，及時采取措施，另一方面起排氣，減壓作用，使鍋爐壓力迅速降低，保證鍋爐安全。同時，鍋爐在沒有空氣閥的情況下，安全閥可在冷爐進水時生火及無壓排水時，由人工抬起，以排除或吸入空氣。蒸汽鍋爐采用全啟式安全閥，熱水鍋爐既可采用全啟式又可采用微啟式安全閥。 安全閥的安全操作與日常維護保養： 1.鍋爐安裝或移裝后，投入運行前，應對安全閥進行調查。 2.對于員全閥的泄漏，首先要分析其泄露原因，然后在采取措施。 3.安全閥經過調查校驗后，應加鎖或鉛封。4.要防止與安全閥無關的異物將安全閥壓住，卡住，以保證安全 閥動作的可靠性。5.安全閥使用一段時間后，為防止閥芯與閥座粘住，可定期進行手動或自動排汽（排水）試驗，以檢查安全閥動作的可靠性。二.壓力表 鍋爐上使用的壓力表是測量鍋爐氣壓或水壓大小的儀表。司爐人員可通過壓力表的指示值，控制鍋爐的氣壓升高或降低，對熱水鍋爐