本文格式為Word版，下載可任意編輯——鍋爐原理教案第一章緒論

鍋爐發展概況

隨著蒸汽機的發明，18世紀末葉出現了工業用原筒型鍋爐。

第一個發展方向，是在鍋筒內部增加受熱面，形成了煙管鍋爐系列。其次個發展方向，是在鍋筒外部發展受熱面，形成水管鍋爐系列。在蒸汽鍋爐發展的同時，由于熱水供熱系統的發展和節能的需要，另一類用于直接生產熱水的熱水鍋爐也得到較快的發展。

縱觀鍋爐發展的歷史，真正走上現代化道路才不過五、六十年時間。隨著現代工業的發展和科學技術的進步，現代鍋爐正朝著大容量、高參數方向發展，蒸發量2000t/h左右的鍋爐已相當普遍，4000t/h以上的巨型鍋爐也早有多臺投入運行。

第一節鍋爐機組的工作過程

一、鍋爐設備的作用

現代電站鍋爐就是利用燃料燃燒釋放的熱能或其他熱能加熱給水，以獲得規定參數（溫度、壓力）和品質的蒸汽的設備。

火力發電廠的生產過程，實質上是將一次能源（煤、燃料油和可燃氣體轉化為二次能源（電力）的能源轉化過程。在火力發電廠中，鍋爐產生的高溫高壓水蒸氣，推動汽輪機、帶動發電機發出電能。所以，鍋爐是火力發電廠三大主要設備之一。

二、鍋爐機組的工作過程1.燃料的制備及燃燒過程2.煙氣向受熱面的傳熱過程

3.水的受熱汽化、過熱及再熱過程三、鍋爐機組的構成1.鍋爐本體

由汽包、水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器、空氣預熱器、燃燒器、排渣裝置，以及連接納道（煙道和風管）、構架（平臺扶梯）和爐墻等組成的整體，稱為鍋爐本體。

鍋爐機組是指鍋爐本體加上鍋爐范圍的煙、風管道、煤粉管道、燃料管道及其附屬設備、測量儀表及其他必要的附屬機械。

2．鍋爐機組的輔助系統和附屬設備

燃料供應系統、煤粉制備系統、給水系統、通風系統、除灰除塵系統、水處理系統、測量及控制系統。

其次節鍋爐的容量和參數

一、鍋爐容量

鍋爐容量即鍋爐的蒸發量，是指鍋爐每小時所產生的蒸汽量，單位是t/h（或kg/s）。1.額定蒸發量

蒸汽鍋爐額定蒸發量是指在額定蒸汽參數、額定給水溫度和使用設計燃料，并保證熱效率時鍋爐每小時所產生的蒸汽量。

2.最大連續蒸發量

蒸汽鍋爐最大連續蒸發量是指在額定蒸汽參數、額定給水溫度和使用設計燃料，長時間

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連續運行時所能達到的最大蒸發量。

二、鍋爐的蒸汽參數1.額定蒸汽壓力

額定蒸汽壓力是指蒸汽鍋爐在規定的給水壓力和規定的負荷范圍內，長期連續運行時應予保證的出口蒸汽壓力，單位是MPa。

2.額定蒸汽溫度

額定蒸汽溫度是指蒸汽鍋爐在規定的負荷范圍、額定蒸汽壓力和額定給水溫度下長期連續運行所必需保證的出口蒸汽溫度，單位是℃。

包括額定過熱蒸汽參數和額定再熱蒸汽參數。

第三節鍋爐分類

一、按鍋爐的用途分類1.電站鍋爐2.工業鍋爐3.熱水鍋爐

二、按鍋爐容量分類

按鍋爐容量的大小，鍋爐有大、中、小型之分。三、按鍋爐的蒸汽壓力分類

1.低壓鍋爐（表壓不大于2.45MPa）2.中壓鍋爐（表壓為2.94~4.90MPa）3.高壓鍋爐（表壓為7.84~10.8MPa）4.超高壓鍋爐（表壓為11.8~14.7MPa）5.亞臨界鍋爐（表壓為15.7~19.6MPa）

6.超臨界鍋爐（絕對壓力超過臨界壓力22.1MPa）四、按鍋爐的燃燒方式分類1.火床燃燒方式和火床爐2.火室燃燒方式和室燃爐3.旋風燃燒方式和旋風爐

4.流化床燃燒方式和流化床爐

五、按鍋爐蒸發受熱面內工質的滾動方式分類1.自然循環鍋爐（1）概念

蒸發受熱面內的工質，依靠下降管中的水與上升管中的汽水混合物之間的密度差所產生的壓力差進行循環的鍋爐。

（2）自然循環的推動力，運動壓頭Syd

Syd?h?xjg??hi?ig，PaSyd???xj????s???fl?

（3）自然循環鍋爐的特點：

①汽包是鍋爐中省煤器、過熱器和蒸發受熱面的分隔容器。

②由于自然循環的推動力主要依靠水汽的密度差，因而自然循環鍋爐的蒸發受熱面就

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是由大量垂直管子組成的水冷壁，并且盡量減少彎頭，以較少滾動阻力；

③汽包中裝有汽水分開裝置，以減少飽和蒸汽的帶水；④鍋爐的水容量及其相應的蓄熱能力較大；

⑤水冷壁上升管出口的含汽率比其他型式鍋爐要低一些，可以允許稍大的鍋水含鹽量，而且自然循環鍋爐可以排污，因此給水品質的要求可以低些；

⑥由于汽包直徑及壁厚都較大，所以自然循環鍋爐的金屬消耗量較大。2.強制循環鍋爐（又稱輔助循環鍋爐）（1）概念

強制循環鍋爐：

蒸發受熱面內的工質除了依靠水與汽水混合物的密度差以外，主要依靠鍋水循環泵的壓頭進行循環的鍋爐，稱為強制循環鍋爐。

控制循環鍋爐：

在水冷壁上升管的入口處加裝了節流圈的強制循環鍋爐，稱為控制循環鍋爐。現代大容量強制循環鍋爐都是控制循環鍋爐。

（2）強制（控制）循環鍋爐的特點：

①由于裝有鍋水循環泵，其循環推動力比自然循環大好幾倍；②蒸發受熱面內工質可以采用較高的質量流速，循環倍率可以比自然循環鍋爐小一些，循環水流量減小，滾動阻力減小。

③由于蒸發受熱面內工質保持較高的質量流速，可使循環穩定，蒸發受熱面內受熱較弱的管子不易發生循環中止或循環倒流等循環故障；

④負荷升降速度較快，與自然循環鍋爐相比縮短了鍋爐的啟、停時間；⑤控制系統的要求比自然循環鍋爐高一些，比直流鍋爐低一些；⑥與自然循環鍋爐相比，由于要增加鍋水循環泵，不但增加了鍋爐的投資和運行費用，而且鍋水循環泵長期在高溫（250～300℃）和高壓下運行，需采用特別的結構和材料，才能保證鍋爐運行的安全性。

3.直流鍋爐（1）概念

給水依靠給水泵壓力，一次通過鍋爐各受熱面產生蒸汽的鍋爐，稱為直流鍋爐。（2）直流鍋爐的特點：

①由于沒有汽包進行汽水分開，因此水的加熱、蒸發和過熱的受熱面沒有固定的分界，而是隨著鍋爐負荷和工況的變動而變動，過熱汽溫往往也隨著負荷的變化而有較大的波動。

②由于沒有汽包，直流鍋爐蒸發受熱面內工質不構成循環，也無汽水分開問題，因此當工作壓力增高，汽水密度差減小，以至在超臨界壓力時，直流鍋爐仍能可靠地工作；

③直流鍋爐對負荷變化較敏感，鍋爐工作壓力也變化較快；④直流鍋爐一般不能連續排污，因此對給水品質要求很高；

⑤由于沒有汽包，在直流鍋爐蒸發受熱面中會出現滾動不穩定、脈動等問題，會直接影響鍋爐的安全運行；

⑥防止膜態沸騰是直流鍋爐設計和運行中必需注意的問題；⑦直流鍋爐啟動和停爐都比較快；

⑧在啟動過程中，要有專門的系統，以便有足夠的水量通過蒸發受熱面，以保護它不致被燒壞。

4.復合循環鍋爐

它是依靠鍋水循環泵的壓頭將蒸發受熱面出口的部分或全部工質進行再循環的鍋爐。現用的復合循環鍋爐有兩種：一種是全負荷負荷循環鍋爐（又稱低循環倍率鍋爐），另

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一種是部分負荷復合循環鍋爐

六、按鍋爐排渣的相態分類1.固態排渣爐2.液態排渣爐

七、按鍋爐燃燒室內壓力分類1.負壓燃燒鍋爐2.壓力燃燒鍋爐微正壓燃燒鍋爐。

第四節鍋爐的安全和經濟指標

一、鍋爐運行的經濟性指標1.鍋爐效率

鍋爐效率是指鍋爐有效利用熱Q1與單位時間內所消耗燃料的輸入熱量Qr的百分比。

?gl?Q1?100%Qr2.鍋爐凈效率

鍋爐凈效率是指扣除了鍋爐機組運行時的自用能耗（熱耗和電耗）以后的鍋爐效率。

?j?Q1?100%

bQr??Qzy?29270?PB二、鍋爐運行的安全性指標1.鍋爐連續運行小時數

鍋爐連續運行小時數是指鍋爐兩次被迫停爐進行檢修之間的運行小時數。2.鍋爐的可用率

鍋爐的可用率是指在統計期間內，鍋爐總運行小時及總備用小時數之和，與該統計期間總小時數的百分比。

可用率?運行總小時數?總備用小時數?100%

統計期間總小時數3.鍋爐事故率

鍋爐事故率是指在統計期間內，鍋爐總事故停爐小時數，與總運行小時數和總事故停爐小時數之和的百分比。

事故率?

事故停爐總小時數?100%

總運行小時數?事故停爐總小時數其次章鍋爐受熱面

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火力發電機組為了提高循環熱效率和降低汽耗率，其蒸汽動力循環都采用具有過熱過程和一次再熱過程的朗肯循環。介紹朗肯循環T-s圖。

電站鍋爐的受熱面包括：水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器和空氣預熱器。

第一節水冷壁

鍋爐爐膛四周爐墻上敷設的受熱面尋常稱為水冷壁。一、水冷壁的工作特點與作用

1.加強傳熱，減少鍋爐受熱面面積，節省金屬消耗量。2.降低高溫對爐墻的破壞作用，起保護爐墻的作用。3.能有效地防止爐壁結渣。4.懸吊爐墻。

5.作為鍋爐主要蒸發受熱面，吸收爐內輻射熱量，使水冷壁管內的熱水汽化，產生鍋

爐全部或絕大部分飽和蒸汽。二、水冷壁結構與布置1.水冷壁常用管材

尋常采用外徑為45~60mm的無縫鋼管和內螺紋管，材料為20G。2.小容量鍋爐水冷壁的結構與布置

小容量鍋爐廣泛采用光管水冷壁，沿爐膛四壁，相互平行地豎直布置，上端與上聯箱或汽包連接，下端與下聯箱相連。

3.大容量鍋爐水冷壁的結構與布置（1）膜式水冷壁的結構（2）膜式水冷壁的優點：

①爐膛氣密性好，減少了漏風，可降低排煙熱損失，提高鍋爐效率。②降低金屬消耗量。

③采用輕質爐墻，減少材料消耗，大大降低鍋爐成本。④便于采用懸吊結構

⑤爐膛溫升快，冷卻也快，有利鍋爐負荷調理，及縮短啟動和停爐時間。（3）300MW鍋爐膜式水冷壁的布置

其次節過熱器與再熱器

一、過熱器和再熱器的功用和特點1.過熱器和再熱器的功用

（1）將飽和蒸汽或低溫蒸汽加熱成為達到合格溫度的過熱蒸汽。

（2）調理蒸汽溫度，保持其出口蒸汽溫度在額定溫度的-10℃~+5℃范圍內。2.過熱器和再熱器的特