海滿熱電鍋爐培訓教案

海滿熱電鍋爐培訓教案

第一章發電廠整體認識

火力發電廠的三大主機是鍋爐、汽輪機、發電機鍋爐用燃料燃燒釋放出來

的熱能將水加熱成具有一定壓力和溫度的蒸汽，然后蒸汽沿管道進入汽輪機膨

脹做功，帶動發電機一起高速旋轉，從而發出電能整個過程中存在三種能量轉

換過程：

鍋爐：燃料的化學能轉換成熱能

汽輪機：熱能轉換成機械能

發電機：機械能轉換成電能

第2頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

第二章鍋爐整體認識

一、鍋爐設備的作用及構成

1、作用：

鍋爐是發電廠最重要的能量轉換設備之一，它的任務就是：通過燃燒將給

水進行加熱，制造出合格品質的過熱蒸汽，供汽輪機使用。

2、構成：

鍋爐本體由“鍋”和“爐”兩部分組成

“鍋”：就是鍋爐的汽水系統［由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、過熱器、

再熱器等組成］

過程：給水由給水泵打入省煤器以后，逐漸吸熱，并蒸發成為飽和蒸汽；飽和

蒸汽在汽包中經分離、清洗后，引入過熱器，逐漸過熱到規定溫度，成為合格

的過熱蒸汽，然后送到汽輪機；過熱蒸汽在汽輪機高壓缸中膨脹做功后，汽溫

汽壓均下降，在高壓缸出口由導管將蒸汽引入鍋爐再熱器中再次進行加熱成為

高溫再熱蒸汽，送往汽輪機中/低壓缸繼續膨脹做功。

“爐”：就是鍋爐的燃燒系統［包括：由爐膛、煙道、噴燃器、空氣預熱器等

組成］

過程：送風機一空預器一制粉系統一噴燃器一爐膛一各受熱面一除塵器一引風

機一煙囪

［密封風、三次風］

［二次風］

第3頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

鍋爐爐膛具有較大的空間，煤粉在爐膛內懸浮燃燒，爐膛周圍墻壁上布置

有密集排列的水冷壁管，管內有水和蒸汽通過，既能吸收爐膛的輻射熱，又能

保護爐墻不致被燒壞。燃燒中心具有1500℃或更高的溫度，但在上部爐膛出口

處，煙氣溫度要低于煤灰的熔點，以免融化的灰渣粘結在煙道內的受熱面上。

煤粉燃燒所生成的較大灰粒將至爐膛底部的冷灰斗中，逐漸冷卻和凝固，并落

入排渣裝置，由排渣機排走。大量較細的灰粒隨煙氣離開爐膛，流經一系列的

受熱面，逐漸冷卻，最后由引風機經煙囪排入大氣。排煙溫度一般為150C左右。

為了減少排煙所帶出的飛灰污染環境，離開鍋爐的煙氣先流經除塵器使絕大部

分飛灰被捕捉下來，最后只有極少量的細微灰粒排入大氣。

二、鍋爐的類型劃分

可以按燃燒方式分、按蒸氣參數分、按水循環特性分、按燃煤爐的排渣方

第4頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

式分、按燃用燃料分、按鍋爐容量分

1)鍋爐按照燃燒方式分為

(1)層燃爐(2)室燃爐(3)旋風爐(4)沸騰爐

2)鍋爐按蒸氣參數分為

(1)低壓鍋爐(2)中壓鍋爐(3)高壓鍋爐

(4)超高壓鍋爐(5)亞臨界壓力鍋爐(6)超臨界壓力鍋爐

蒸汽壓力蒸汽溫度給水溫度額定蒸發量機組容量

MPa℃℃t/hMW

中壓3.8[3.9]

高壓9.8[100]

超高壓13.7[140]540/540240670200

亞臨界壓力16,7[170]

1工程大氣壓=lkgf/cm2=9.80665*104

3)鍋爐按水循環方式不同可分為

(1)自然循環鍋爐(2)強制循環鍋爐(3)直流鍋爐(4)復合循環鍋爐

4)鍋爐按燃煤爐的排渣方式分為

(1)固態排渣爐(2)液態排渣爐

5)鍋爐按燃用燃料分

(1)燃煤爐(2)燃氣爐(3)燃油爐

此外還有按照布置方式等進行劃分的：TN塔等。

三、鍋爐型號表示方法

第5頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

第一段用兩個漢語拼音字母代表鍋爐生產廠家;

第二段用阿拉伯數字表示蒸發量及額定壓力；

第三段阿拉伯數字表示主再熱汽溫；

HG-2008/186-M

DG-670/140-540/540-8

第6頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

第三章燃料、燃燒、熱平衡

一、燃料

1.能源、一次能源、二次能源

能源從詞義來講就是能量的來源。工程上所講的能源是指具有各種能

量的對象。如太陽能、風水海洋能、地熱能、礦物能、核能、生物能等。

一次能源是指以原有形式存在于自然界中的能源，如煤、石油、天然

氣、水力、風力、草木燃料、地熱、核能、直接的太陽輻射等。

二次能源是指由一次能源直接或間接轉換為其它種類和形式的人工能

源，如電能、熱能、各種石油制品、煤氣、液化氣、沼氣、余熱、火藥、

酒精等等。

2.燃料、燃料的基本條件

所謂燃料是指在空氣中易于燃燒，并能放出大量熱量，且在經濟上值

得利用其熱量的物質。這里需要強調的是：不能簡單的把可燃物統稱為燃

料，比如，紙張、棉布、糧食及食用油等都是可燃物，但不能把它們當作

燃料。

由于工程上、生活上對燃料的需求量極大，作為燃料的物質應具備下列

基本條件：

（1）易于獲取；

（2）容易燃燒、發熱量高且價格低謙；

（3）貯藏、運輸、處理比較簡便；

（4）使用過程中沒有大的危險性；

（5）燃燒產物對大氣、水質等環境不會造成嚴重污染。

第7頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

3.燃料的分類

燃料的分類方法很多，類別也就較多。通常以燃料的形態分類，有如下

幾種：

（1）固體燃料包括煤、油頁巖、木柴等到。電站鍋爐使用的固體

燃料主要是煤。

（2）液體燃料包括石油及其制品、酒精等到。電站鍋爐點火用油

一般為柴油，作為主燃料時為重油或渣油。

（3）氣體燃料包括天然氣、焦爐煤氣、高爐煤氣、城市煤氣、

沼氣、液化氣等。根據地域不同，電站鍋爐可能燃用部分焦爐氣或

高爐煤氣。而其它氣體燃料是不提倡作為鍋爐燃料的，這些燃料用

于其它方面可能更合理。

二、煤

1.煤的元素分析成分與工業分析成分

通過元素分析方法得出的煤的主要組成成分，稱元素分析成分。它包括

碳（C）、氫（H）、氧（0）、氮（N）、硫（S）、灰分（A）、水分（M）o其中

碳、氫、硫是可燃成分。硫燃燒后要生成SO2,及少量S03,故它是有害

成分。煤中的水分和灰分也都是有害成分。

通過元素分析成分可以了解煤的特性及實用價值，有關燃燒計算也都

使用元素分析數據。但元素分析方法較為復雜。發電廠常用較為簡便的工

業分析方法得到工業分析成分，用它可以基本了解煤的燃燒特性。

煤的工業分析是把煤加熱到不同溫度和保持不同的時間而獲得水分、

揮發分、固定碳、灰分的百分組成。

2.煤中水分由哪幾部分組成、煤中水分的危害

第8頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

通常所說的煤中水分是指全水分由表面水分Mf和內在水分NU組

成。

內在水分也稱固有水分Minh,它是生成煤的植物中的水分及煤生成過程中

進入的水分，不能用自然風干的方法除去，必須通過加熱才能除掉。它的

含量對于一定煤種是穩定的。

表面水分是在開采、儲運過程中進入的，又稱外在水分，通過自然風干

即可除去。表面水分的含量，受自然條件影響較大，故其數值變化較大。

不同煤種的全水分在不同條件下差別較大，少的只有百分之幾，多的可達

40%"50%o

水分的存在不僅使煤種的可燃成分相對減少，發熱量下降，而且影響

燃料的著火燃燒。燃用高水分的煤，使燃燒溫度偏低，煙氣容積增大，使

鍋爐效率下降，還會加劇鍋爐尾部受熱面的低溫腐蝕和堵灰。煤中水分高,

使煤的運輸、磨制也會發生困難。

3.煤中灰分的危害

灰分是煤中的害雜質，含量在5%—40%之間。煤中灰分越高，可燃成

分相對降低，發熱量減小，且影響煤的著火與燃燒，使燃燒效率下降。燃

燒后灰分可在受熱面上形成結渣與積灰，影響傳熱，使鍋爐熱效率下降。

隨煙氣流動的飛灰，磨損受熱面，使鍋爐受熱面使用壽命降低。為了清除

灰渣與飛灰，使除灰塵設備復雜化。隨煙氣排入大氣的飛灰，造成對環境

的污染。

4.煤中硫分的危害

硫在煤中以三種形式存在，即有機硫、硫鐵礦硫（黃鐵礦和白鐵礦硫

等形態存在的硫）和硫酸鹽硫。前兩種可以燃燒，通常稱為可燃硫。最后

第9頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

一種硫酸鹽硫不可燃燒，只轉化為灰的一部分。

硫在煤中含量變化范圍也較大，一般約為0.1%——5%0硫雖能燃燒放熱，

但它卻是極為有害的成分。硫燃燒后生成二氧化硫(S02)及少量三氧化

硫(S03),排入大氣能污染環境，對人體和動植物以及地面建筑物均有害。

同時，so2、so3也是導致辭鍋爐受熱面煙氣側高溫腐蝕、低溫腐蝕和堵

灰的主要因素。

5、揮發份

將煤加熱到一定溫度時，煤中的部分有機物和礦物質發生分解并逸出,

逸出的氣體(主要是H2,CmHn,CO,CO2等)產物稱為煤的揮發份。

揮發份是煤在高溫下受熱分解的產物，數量將隨加熱溫度的高低和加

熱時間的長短而變化。通常所說的揮發份是指煤在特定條件下加熱有機物

及礦物質的氣體產率。即經干燥的煤在隔絕空氣下加熱至900±10℃,恒

溫7分鐘所析出的氣體占干燥無灰基成分的質量百分數，稱干燥無灰基揮

發份V。

揮發份是煤中氫、氧、氮、硫和一部分碳的氣體產物，大部分是可燃

氣體。揮發份含量高，煤易于著火，燃燒穩定。因此，揮發份是表征燃燒

特性的重要指標，從而也對鍋爐工作帶來多方面的影響，如，需要根據揮

發份大小考慮爐膛容積及形狀；揮發份含量影響燃燒器的型式及配風方式

的選用，影響磨煤機型式及制粉系統型式的選擇。同時，揮發份也是煤進

行分類的重要指標之一。

三、煤的特性

1、發熱量

發熱量：單位物量(1kg或In?)的燃料完全燃燒時，所放出的熱量稱發熱

第10頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

量，也稱熱值。以符號Q表示，單位是kj/kg或kj/n?

高位發熱量：燃料燃燒時，水分要蒸發為蒸汽，氫燃燒后也要生成水蒸汽。

在確定發熱量時，如果把煙氣中水蒸汽的汽化潛熱計算在內，稱為高位發

熱量。

低位發熱量：如果汽化潛熱不計算在內，則稱為低位發熱量。

煙氣離開鍋爐時，蒸汽仍以氣態排出，汽化潛熱沒被利用。故我國在

鍋爐計算中多以低位發熱量為基礎，歐美等國也有用高位發熱量作為鍋爐

計算基礎的。

高位發熱量與低位發熱量的區別，就在于是否計入煙氣中水蒸汽的汽

化潛熱.

2、標準煤

規定收到基的低位發熱量Q=29310kj/kg(即7000kcal/kg)的燃

料為標準煤。

標準煤實際是不存在的。只是人為的規定，提出標準煤的主要目的是

把不同的燃料劃規統一的標準，便于分析比較熱力設備的經濟性。不同種

類的煤具有不同的發熱量，有時差別甚大。比如發熱量最低的煤只有

8000kJ/kg,發熱量最高的煤可達30000kj/kg。相同容量、相同參數的鍋

爐，在相同工況下運行，燃用不同發熱量的煤，燃煤量也就不同，但我們

不能僅僅根據燃煤量多少來分析判斷鍋爐運行的經濟性。如果把不同的燃

煤量，都折算為統一的標準煤，那就很容易判斷哪一臺鍋爐的標準煤耗量

低，哪臺鍋爐的運行經濟性就好。

發電廠的發電煤耗與供電煤耗都是按標準煤計算的。

3、灰的熔融特性

第11頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

(1)變形溫度DT錐尖開始變圓或彎曲時的溫度。

(2)軟化溫度ST錐體彎曲至錐頂觸及托盤或錐體變成球形和高度等于

底邊的半球時的溫度。

(3)熔化溫度FT錐體熔化成液體或展開成高度在1.5mm以下薄層時的

溫度。

為了防止爐膛出口的對流受熱面結渣，爐膛出口煙溫必須低于軟化溫度。

四、煤的分類

依據揮發份含量將煤分成如下四類：

(1)無煙煤揮發份V<10%。無煙煤揮發份含量低，析出溫度高，著火

較困難，燃盡也不易。它含固定碳高，一般發熱量Q=20000—32500kJ/kg。

無煙煤表面呈明亮的黑色光澤，質地堅硬，相對密度也較大。

(2)貧煤揮發份V=10%—20%。它是介于煙煤與無煙煤之間的煤種。

貧煤表面灰黑，無光澤，不易點燃，火苗也較短，發熱量常比煙煤低。

(3)煙煤揮發份V=20%—40%。是一個非常廣泛的煤種，表面呈灰黑色,

有光澤，質地較松軟。煙煤含碳量較高，發熱量Q=14000—29000kJ/kg,

它易于著火，火焰較長，各種煙煤的焦結性差別很大。

(4)褐煤揮發份V>40%。其碳化程度較淺，揮發份的析出溫度低，易

于點火，灰分、水分含量較高，發熱量低，一般Q=8000—17000kJ/kg。褐

煤表面呈棕褐色，少數呈黑色，質脆易風化，不易儲存，也不宜長途運輸。

煤揮發份越高越容易著火，褐煤的著火點只有370℃

第12頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

五、油

1、燃料油的組成成分及特性

燃料油的組成成分和固體燃料一樣，也表示為碳、氫、氧、氮、硫、

灰分和水分。

其中主要是可燃成分碳和氫，碳含量約占84—87%,氫含量約占H—

14%,氧、氮、硫三種元素含量約為1—2%,灰分含量不大于1%,水分含

量也不大于2%o

燃料油中由于碳氫含量很高，所以，它的發熱量也較高，一般Q=37681

—43960kJ/kg(9000—10500kcal/kg)o燃料油中氫含量高，與碳組成多

種碳氫化合物，使燃料油易于著火，燃燒穩定、完全。

2、鍋爐常用燃料油分類

(1)原油：是從地下開采出來，經過脫水處理，未經煉制的石油。原油

可以煉制出多種油品及其它產物，直接作為燃料是極不合理的。

(2)重油：是由裂解重油、減壓重油、常壓重油或臘油按不同比例調制

而成，有一定牌號和質量標準。

(3)渣油：石油煉制過程中的剩余物，可不經過處理直接供給鍋爐作燃

料，習慣上稱為渣油或殘渣油。

重油和渣油是發電用液體燃料的主要品種，共同特點是：相對密度

和粘度較大；沸點和閃點較高，不易揮發。

(4)柴油：柴油是柴油機的燃料，作為鍋爐燃料是極不經濟的。柴油一

般用作煤粉鍋爐的點火用油和低負荷運行時穩定燃燒的助燃油。

3、油的主要特性

閃點：

第13頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

隨著溫度的升高，燃油表面上蒸發的油氣增多，當油氣與空氣的混合

物達到一定濃度，以明火與之接觸時，會發生短暫的閃光（一閃即滅），這

時的油溫稱為閃點。測定閃點的方法有開口杯法和閉口杯法兩種，開口杯

法測定的閃點要比閉口杯法低15—25℃,閃點的高低與油的分子組成及油

面上壓力有關，壓力高，閃點高。閃點是防止油發生火災的一項重要指標。

在敞口容器中，油的加熱溫度應低于閃點10℃;在壓力容器中加熱則無此

限制。

燃點：

當油面上油氣與空氣的混合物濃度增大時，遇到明火可形成連續燃燒

（持續時間不小于5秒）的最低溫度稱為燃點。燃點高于閃點。

從防火角度考慮，希望油的閃點、燃點高些，兩者的差值大些。而從燃燒

角度考慮，則希望閃點、燃點低些，兩者的差值也盡量小些。

凝固點：

燃料油是各種煌類的復雜混合物，它不像純凈的單一物質具有固定的

凝固點，而是隨著溫度的逐漸降低，變得越來越粘稠，直到完全喪失流動

性。燃料油喪失流動性時的溫度稱為凝固點。測定時是將油灌入試管內逐

漸降溫，當試管傾斜45°經過1分鐘油面保持不變時的溫度，定為該油的

凝固點。

不同產地的石油，凝固點差別很大。不同類別的石油制品，凝固點也

有很大差別。凝固點的高低，關系著油的流動性能。低溫下輸送凝固點高

的油時必須加熱。

粘度：

粘度是表示油的流動性和霧化難易程度的指標。通常用恩氏粘度來表示，

第14頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

粘度越大，流動性越差，霧化越困難。油的粘度是隨著溫度而變化的，溫

度升高，粘度降低。一般，重油加熱約在80—HOC

六、燃燒原理及燃燒設備

1、燃燒、完全燃燒、不完全燃燒

燃燒：是指燃料中的可燃物與空氣中的氧發生強烈放熱的化學反應過

程。實質上燃燒是可燃物與氧的氧化反應，只是這種氧化反應強烈到發光

放熱的程度。

完全燃燒：燃燒后的燃燒產物中不再含有可燃物質，即灰渣中沒有剩

余的固體可燃物，煙氣中沒有可燃氣體存在時，稱完全燃燒。

不完全燃燒：燃燒后的燃燒產物中還有剩余的可燃物存在時，稱為不

完全燃燒。

2、自燃、點燃

自燃：就是可燃物與空氣的混物，由于溫度升高或其它條件變化，在

沒有明火接近的情況下，而自動著火燃燒。例如，儲煤場的堆煤、煤粉倉

內的煤粉有時就會自燃。在大氣溫度下，煤也能進行緩慢地氧化，析出少

量熱量，如果散熱條件不好，溫度逐漸升高。溫度的升高，促進氧化過程

的加強，析出的熱量更多，溫度升高更快，當達到足夠高的溫度時，而自

動著火燃燒，這就是自燃形成的過程。出現自燃時的溫度，稱自燃溫度或

自燃點，也叫著火溫度。

點燃：是利用明火將可燃物與空氣的混合物引燃。是著火的另一種方

式，鍋爐的燃燒都是點燃的。

3、燃燒的三要素

1)必須有可燃物質一燃料

第15頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

2)具有能使可燃物著火燃燒的溫度

3)與氧氣結合

4、燃燒速度

燃燒速度反映單位時間燒去可燃物的數量。由于燃燒是復雜的物理化學

過程，燃燒速度的快慢，取決于可燃物與氧的化學反應速度以及氧和可燃

物的接觸混合速度。前者稱化學反應速度，也稱化學條件；后者稱物理混

合速度，也稱物理條件。

化學反應速度與反應空間的壓力、溫度、反應物質濃度有關，且成正

比。對于鍋爐的實際燃燒，影響化學反應速度的主要因素是爐內溫度，爐

溫高，化學反應速度快。

燃燒速度除與化學反應速度有關外，還取決氣流向碳粒表面輸送氧氣

的快慢，即物理混合速度。而物理混合速度取決于空氣與燃料的相對速度、

氣流擾動情況、擴散速度等。

化學反應速度、物理混合速度是相互關聯的，對燃燒速度均起制約作

用。例如，高溫條件下應有較高的化學反應速度，但若物理混合速度低，

氧氣濃度下降，可燃物得不到充足的氧氣供應，結果燃燒速度也必然下降。

因此，只有在化學條件和物理條件都比較適應的情況下，才能獲得較快的

燃燒速度。

5、完全燃燒的必備條件

(1)相當高的爐膛溫度溫度是燃燒化學反應的基本條件，對燃料的著

火、穩定燃燒、燃盡均有重大影響，維持爐內適當高的溫度是至重要的。

當然，爐內溫度太高時，需要考慮鍋爐的結渣問題。

(2)適量的空氣供應適量的空氣供應，是為燃料提供足夠的氧氣，它

第16頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

是燃燒反應的原始條件。空氣供應不足，可燃物得不到足夠的氧氣，也就

不能達到完全燃燒。但空氣量過大，又會導致爐溫下降及排煙損失增大。

(3)良好的混合條件混合是燃燒反應的重要物理條件。混合使爐內熱

煙氣回流對煤粉氣流進行加熱，以使其迅速著火。混合使爐內氣流強烈擾

動，對燃燒階段向碳粒表面提供氧氣，向外擴散二氧化碳，以及燃燒后期

促使燃料的燃盡，都是必不可少的條件。

(4)足夠的燃燒時間燃料在爐內停留足夠的時間，才能達到可燃物的

高度燃盡，這就要求有足夠大的爐膛容積。爐膛容積與鍋爐容量成正比。

當然爐膛容積也與燃料燃燒特性有關，易于燃燒的燃料，爐膛容積可相對

小些。比如相同容量的鍋爐，燃油爐的爐膛容積要比煤粉爐的小，而燒無

煙煤的爐膛容積要比燒煙煤的爐膛容積稍大些。

6、燃燒階段

(1)著火前準備階段從燃料入爐至達到著火溫度這一階段稱準備階段。

在這一階段內，要完成水分蒸發，揮發份析出、燃料與空氣混合物達到著

火溫度。顯然，這一階段是吸熱過程，熱量來源是火焰輻射及高溫煙氣回

流。影響準備階段時間長短的因素除燃燒器本身外，主要是爐內熱煙氣為

煤粉氣流提供熱量的強弱，煤粉氣流的數量、溫度、濃度、揮發份含量及

煤粉細度等。

(2)燃燒階段當達到著火溫度后，揮發份首先著火燃燒，放出熱量，使

溫度升高，焦炭被加熱到較高溫度而開始燃燒。燃燒階段是強烈的放熱過

程，溫度升高較快，化學反應強烈，這時碳粒表面往往會出現缺氧狀態。

強化燃燒階段的關鍵是加強混合，使氣流強烈擾動，以便向碳粒表面提供

氧氣，而將碳粒表面的二氧化碳擴散出去。

第17頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

(3)燃盡階段主要是將燃燒階段未燃盡的碳燒完。燃盡階段剩余的碳

雖然不多，但要完全燃盡卻很困難，主要是存在著諸多不利于完全燃燒的

因素，如少量的固定碳被灰包圍著；氧氣濃度已較低；氣流的擾動漸趨衰

減；爐內溫度在逐步降低。如果燃料的揮發份低、灰分高、煤粉粗、爐膛

容積小，完全燃盡將更困難。據試驗，對細度R90=5%的煤粉，其中97%的

可燃物可在25%的時間內燃盡，而其余3%的可燃物卻要75%的時間才能燃

盡。這也是實際鍋爐中不可能使可燃物徹底燃盡的基本原因。

7、煤粉爐的一次風、二次風、三次風

一次風是通過管道輸送煤粉進爐膛的那部分空氣。它可以是熱空氣，

也可以是制粉系統的乏氣。它的作用除了維持一定的氣粉混合物濃度以便

于輸送外，還要為燃料在燃燒初期提供足夠的氧氣。

二次風是通過燃燒器的單獨通道送入爐膛的熱空氣，進入爐膛后才逐

漸和一次風相混合。二次風為碳的燃燒提供氧氣，并能加強氣流的擾動，

促進高溫煙氣的回流，促進可燃物與氧氣的混合，為完全燃燒提供條件。

三次風，在燃用不易著、燃燒穩定性差的無煙煤、貧煤或其它高水分

煤時，制粉系統的乏氣通過單獨的管道與噴口，直接噴送到爐膛稱為三次

風。三次風內約含10%左右的細煤粉，風量約占總風量的15%左右。某些

鍋爐因某種用途，通過專用噴口入爐膛的熱風，也稱三次風。

8、火焰中心

在鍋爐爐膛中，燃料燃燒放熱的同時，還進行著熱量的傳遞。由于不

同部位處于不同的燃燒階段，放熱強度不一樣，致使爐膛各部位的溫度也

不相同。在爐膛中的最高溫度點，稱為火焰中心，也稱燃燒中心。火焰中

心在爐膛中的正確位置，一般應在燃燒器平均高度所在平面的幾何中心處。

第18頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

火焰中心位置會因人為原因及其它因素而發生變化，火焰中心位置的變動,

對鍋爐傳熱及鍋爐安全工作均有影響。火焰中心位置太低時，可能引起冷

灰斗處結渣；火焰中心位置太高，使爐膛出口煙溫升高，導致爐膛出口對

流受熱面結渣及過熱器壁溫升高；火焰中心在爐膛內偏向某一側時，會引

起該側爐墻的結渣。

當然，有時為了調節蒸汽溫度的需要，還可人為地改變火焰中心位置。

9、強化煤粉氣流燃燒

(1)適當提高一次風溫度提高一次溫可減小著火熱需要量，使煤粉氣

流入爐后迅速達到著火溫度。當然，一次風溫的高低是根據不同煤種來定

的，對揮發份高的煤，一次風溫就可以低些。

(2)適當控制一次風量一次風量小，可減小著火熱需要量，利于煤粉

氣流的迅速著火。但最小的一次風量也應滿足揮發份燃燒對氧氣的需要量,

揮發份高的煤一次風量要大些。

(3)合適的煤粉細度煤粉越細，相對表面積越大，本身熱阻小，揮發

份析出快，著火容易于達到完全燃燒。但煤粉過細，要增大廠用電量，所

以應根據不同煤種，確定合理的經濟細度。

(4)合理的一、二次風速一、二次風速對煤粉氣流的著火與燃燒有著

較大影響。因為一、二次風速影響熱煙氣的回流，從而影響到煤粉氣流的

加熱情況；一、二次風速影響一、二次風混合的遲早，從而影響到燃燒階

段的進展；一、二次風速還影響燃燒后期氣流擾動的強弱，從而影響燃料

燃燒的完全程度。因此，必須根據煤種與燃燒器型式，選擇適當的一、二

次風速度。

(5)維持燃燒區域適當高溫適當高的爐溫，是煤粉氣流著火與穩定燃燒

第19頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

的基本條件。爐溫高，煤粉氣流被迅速加熱而著火，燃燒反應也迅速，并

為保證完全燃燒提供條件。故在燃燒無煙煤或其它劣質煤時，常在燃燒區

設衛燃燒帶或采取其它措施，以提高爐溫。當然，在提高爐溫時，要考慮

防止出現結渣的可能性。

（6）適當的爐膛容積與合理的爐膛形狀爐膛容積大小，決定燃料在爐

內停留時間的長短，從而影響其完全燃燒程度，故著火、燃燒性能差的燃

料，爐膛容積要大些，這種燃料還要求維持燃燒區域高溫，故常需要選用

爐膛燃燒區域斷面尺寸較小的瘦高型爐膛。

（7）鍋爐負荷維持在適當范圍內鍋爐負荷低時，爐內溫度下降，對著

火、燃燒均不利，使燃燒穩定性變差。鍋爐負荷過高時，燃料在爐內停留

時間短，出現不完全燃燒。同時由于爐溫的升高，還有可能出現結渣及其

它問題。因此，鍋爐負荷應盡可能地在許可的范圍內調度。

七、燃燒計算

1、理論空氣量

單位數量［每千克或每立方米］燃料完全燃燒所需的最小空氣量，稱為

理論空氣量。

2、實際空氣量

燃料燃燒時，實際供給的空氣量稱為實際空氣量。

為了盡可能地使可燃物都能燒掉，實際供給燃料燃燒的空氣量要大于

理論空氣量，以使燃料中的可燃成分在燃燒過程中都有機會得到氧氣，而

達到完全燃燒。

3、過量空氣系數、過量空氣量

燃料燃燒時，實際供給的空氣量與理論空氣量之比稱過量空氣系數。

第20頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

a=21/(21-02)

實際空氣量與理論空氣量的差值，稱為過量空氣量。

4、煙氣的成分

燃料的燃燒，是可燃成分與空氣中的氧進行的化合反應，在已知燃料成

分和空氣成分的情況下，就可根據所進行的氧化反應，確定其燃燒產物一

煙氣的成分。例如：固體、液體燃料完全燃燒時，碳與氧化合生成二氧化

碳，氫與氧化合生成水蒸汽，硫與氧化合生成二氧化硫。除此之外，燃料

中的水分汽化成水蒸汽，還有空氣中剩余的氮氣及過量空氣中的氧氣等。

綜上所述，燃料完全燃燒時，煙氣的成分是：C02、S02、H20,N2、和02

等。

燃料不完全燃燒時，一部分碳生成一氧化碳，還可能生成少量的氫氣及碳

氫化合物CmHn,所以，燃料在不完全燃燒時，煙氣成分除了C02、S02、

H20、N2、和02夕卜，還有少量的CO、H2、CmHn等。

此外，煙氣中尚有微量S03和NOx它們都對環境造成污染。其中S03還是

低溫腐蝕的主要因素。

5、漏風系數

漏入爐膛或煙道中的空氣量與理論空氣量的比值，稱漏風系數或漏風率。

就是出口與進口過量空氣系數之差

八、鍋爐熱平衡

1、鍋爐機組熱平衡

鍋爐機組熱平衡，是指在穩定工況下，輸入鍋爐機組的熱量與鍋爐機

組輸出熱量之間的平衡，即輸入熱量與輸出熱量相等。

QR=Qi+Q2+Q3+Q4+Q5+Qekj/kg

第21頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

Qi鍋爐有效利用熱量

Q2排煙損失

Q3化學不完全燃燒損失［氣體］

Q4機械不完全燃燒損失［固體］

Qs散熱損失

Q6灰渣物理熱損失

用方程式表示這種輸入與輸出熱量的平衡，稱為熱平衡方程式。熱平

衡是以1kg燃料為計算基礎的。如果將上式兩邊均除以輸入熱量虹，則熱

平衡可用占輸入熱量的百分比來表示。

100%=qi+q2+q3+q4+qs+qe

2、輸入熱量

相應于每千克或每立方米的燃料進入爐內的熱量，稱輸入熱量。它包

括燃料收到基低位發熱量及其物理顯熱，外來熱源預熱空氣的熱量等。

3、正平衡熱效率與反平衡熱效率

鍋爐有效利用熱量與單位時間內所消耗燃料的輸入熱量的百分比，稱為鍋

爐熱效率。它表明燃料輸入爐內的熱量被有效利用的程度。

公式—

利用上式計算出的熱效率正平衡熱效率。也可先求出各項熱損失，從

100%中扣除各項熱損失之和，所得熱效率稱反平衡熱效率。

公式---

目前，發電廠中較多的采用反平衡法確定熱效率。因為，用正平衡法

計算熱效率時，需要準確測知汽水流量、參數及燃煤量。當前不少鍋爐還

沒有測知燃煤量的手段，這就給計算帶來困難。同時，計算出的效率值較

第22頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

大，一旦有誤差，誤差絕對值就較大。另外，從正平衡效率中，也較難看

出效率不高的原因何在。利用反平衡效率，各項熱損失數值較小，引起誤

差的絕對值不會太大，同時，還可根據各項熱損失的情況，采取提高效率

的措施。

4、排煙熱損失

排煙熱損失是由鍋爐排出的煙氣帶走的熱量損失。是各項熱損失中最

大的一項，對大、中型鍋爐，口2約為4%-8%o排煙熱損失的大小，主要

取決于排煙體積的大小和排煙溫度的高低。

5、化學不完全燃燒損失

是指燃燒過程中產生的可燃氣體，如COH2CH4等，沒有燃燒放熱就隨煙

氣排入大氣所造成的損失。

6、機械不完全燃燒損失

燃料燃燒后,飛灰和灰渣中還有固體可燃物沒有燃盡所造成的熱量損

失，稱機械不完全燃燒熱損失。

7、散熱損失

鍋爐本體及鍋爐范圍內的煙風道、汽水管道的表面溫度，都高于周圍

環境溫度。因此，熱量將有一部分通過表面散失到大氣中去，散失的熱量

稱散熱損失。

散熱損失的大小，與鍋爐表面積的大小、表面溫度、環境條件、鍋爐

容量及鍋爐負荷有關。［鍋爐表面積大，表面溫度高，散熱損失就大；露

天布置的鍋爐比室內布置的鍋爐散熱損失大；鍋爐容量增大，燃煤量與其

成正比增加，但鍋爐表面的增大相對要慢些，故散熱損失qs將隨鍋爐容量

增大而減小；鍋爐在不同負荷運行時，總的散熱量變化不大，但相對于1kg

第23頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

燃料的散熱量Q5卻有明顯變化，因此，鍋爐在低負荷運行時，散熱損失Q5

將隨之增大。］

8、灰渣物理熱損失

鍋爐排出的灰渣，還具有較高的溫度，它所攜帶的物理顯熱，稱灰渣物理

熱損失q6o

9、最佳過量空氣系數

過量空氣系數大小，對機械未完全燃燒熱損失、化學未完全燃燒熱損

失、排煙熱損失均有影響。只要增大過量空氣系數，排煙熱損失肯定增加;

適當增大過量空氣系數，可使q3>下降，而過量空氣系數過大時將引起

爐溫下降，又導致q3、增大。因此，必然有一個最合理的過量空氣系數

存在。最合理的過量空氣系數，應使qz+qs+q,為最小，這個過量空氣系數,

稱最佳過量空氣系數。

10、燃料消耗量

燃煤量：單位時間內鍋爐消耗的燃煤稱為燃煤量B,單位為kg/s、kg/h或

t/h

計算燃煤量：通常把扣除機械未完全燃燒熱損失后的燃煤量稱為計算燃煤

里一O

11、發電煤耗、供電煤耗

發電廠每生產ikw.h的電能所消耗的標準煤量，稱為發電煤耗。

發電廠生產的電能，自身需要消耗掉一部分，剩余的才供給用戶。發

電廠每供出IkW.h電能所消耗的標準煤量，稱為供電煤耗。

第24頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

第四章流體力學基礎知識

1、流體

一切物質都是由分子組成的。在相同的體積中，氣體和液體的分

子數目要比固體少得多，分子間的空隙就比較大，因此，分子之間的

內聚力小，分子運動劇烈。這就決定了氣體和液體不能保持固定的形

狀而具有流動性，所以，我們稱氣體和液體都是流體。

在一定溫度下，流體的體積隨壓力升高而縮小的性質，稱為流體

的可壓縮性。流體壓縮性的大小用壓縮系數K表示。它的意義是當溫

度不變時，單位壓力增量所引起流體體積的相對縮小量。

液體的壓縮系數很小，一般液體是不可壓縮流體。

溫度與壓力的改變，對氣體體積影響很大。由熱力學可知，當溫

度不變時，氣體的體積與壓力成反比，即壓力增加一倍，體積縮小為

原來的一半。由于壓力變化對氣體體積影響明顯，一般氣體為可壓縮

流體。

2、流體的粘性與粘度

當流體運動時，在流體層間產生的內摩擦力具有阻礙流體運動的

性質，故將這一特性稱為流體的粘性，將內磨擦力稱為粘性力。粘性

是流體運動時間生能量損失的根本原因。

液體的粘性大小，用粘度（粘性系數）表示。粘度有動力粘度與運動

粘度兩種。所謂動力粘度是指流體單位面積上的粘性力與垂直于運動

方向上的速度變化率的比值。

流體粘性的大小，不僅與流體的種類有關，且隨流體的壓力和溫

第25頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

度的改變而變化。由于壓力改變對流體粘性影響很小，一般可忽略不

計。溫度是影響粘性的主要因素。

溫度對粘度的影響，對液體和氣體是截然不同的。溫度升高時，

液體的粘度迅速降低，而氣體的粘度則隨之升高。這主要是因為，液

體的粘性力主要是由于分子間吸引力造成的，當溫度升高時，分子距

離加大，引力減小，使粘性力減弱，粘度降低。氣體的粘性力主要是

由氣體內部分子運動引起的分子摻混、碰撞而產生的，溫度升高，分

子運動的速度加快，層間分子摻混、碰撞機會增多，使具有不同速度

的氣體層間的質量與動量交換加劇。所以，粘性力加大，粘度升高。

液體粘度隨溫度升高而降低的特性，對電廠燃料油的輸送與霧化

是有利的。因此，鍋爐燃油在進入鍋爐前要加熱到一定溫度以降低其

粘度。但這一特性對潤滑油不太有利。因為溫度升高使粘度降低，會

妨礙潤滑油膜的形成，引起軸承溫度升高，甚至會燒壞軸瓦。因此，

一般要控制軸承溫度不超過65℃o

3、流速、流量

流體運動的速度稱為流速。實際流體在管道中流動時，由于流體本

身的內磨擦力及流體與管壁之間的磨擦力，使流體質點在管道各處的

流速是不一樣的，即沿管壁流速最低，管中心流速最高。通常工程上

計算流速時，都是采用平均流速。

在鍋爐上，還常應用質量流速的概念。所謂質量流速，是指單位時間

通過單位流通截面的流體質量。

單位時間通過單位流通截面的流體量稱為流體流量，簡稱為流量。流

量又有體積流量和質量流量之分。

第26頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

4、液體靜壓力

靜止液體內任一點承受的壓力，稱為該點處液體的靜壓力。液體

某一點的靜壓力等于液體表面上的壓力加上該點距離液面深度的重位

壓頭。

5、運動著的流體具有哪幾部分能量

穩定運動的流體，因其具有質量、壓力、運動速度、所處位置相

對高度，使其具有三種能量：壓力能、動能、位能。

6、連通器

所謂連通器，是液面以下相互連通的兩個或幾個容器。盛有相同

液體、液面上壓力相等的連通器，其液面高度相等。

連通器原理在工程上有著廣泛的應用。如各種液面計（水位計、

油位計等），水銀真空計，液柱式風壓表，差壓計等，都是應用連通器

原理制成的。

7、紊流與層流

流體在運動過程中，各質點完全沿著管軸方向直線運動，質點之

間互不摻混、互不干擾的流動狀態稱為層狀流動，簡稱層流。

若運動著的質點不僅沿著管軸方向的直線運動,還伴有橫向擾動,

質點之間彼此混雜，流線雜亂無章，這種流動狀態稱為紊流。

鍋爐中，實際流體（如水，蒸汽，煙氣，空氣等）的流動狀態幾

乎都是紊流，只有粘性較大的液體（重油，潤滑油）在低速流動中才

會出現層狀流動。

液體的流動狀態，在不同場合會有不同的利與弊。如流體為紊流

狀態時，由于分子間擾動強烈，對增強傳熱有利。但由于是紊流，必

第27頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

然要增大流動阻力而增加能量損失。

8、流動阻力與損失

實際流體在流動過程中，其總能量是沿著流動方向逐漸減小。這

是由于流體本身具有粘性，流動時有內摩擦力產生；流道邊界不可能

完全光滑，也要產生摩擦力；同時流動過程中還會有流道的形狀、流

動方向的變化與其它障礙，這些都會使流體在流動過程中受到阻力。

這種阻力稱水力阻力或流動阻力。

流體流動就需克服這些阻力，從而使一部分能量轉化為不能做功

的熱能而損失掉，使流體總量沿流程逐漸減小。這種由流動阻力所引

起的能量損失稱為阻力損失。

9、流體流動阻力有哪幾種形式？

(1)沒程阻力粘性流體流動時,流體層間內磨擦力及流體與流道壁

面的磨擦力總是

阻滯流體前進，這種沿流程出現的磨擦阻力稱為沿程阻力。流體克服

沿和阻力而損失的一部分能量，稱為沿程阻力。

(2)局部阻力流體的流道中會有閥門、擋板、彎頭、三通等裝置及

流通截面突然變化等情況。流體流經這些局部位置時，流速將重新分

布，流體質點殖民地質點之間因慣性而發生碰撞、產生旋渦等情況，

使流體流動受到阻礙。這種阻礙發生在局部區段，故稱局部阻力。流

體為克服局部阻力而損失的能量，稱為局部損失。

另外，在鍋爐通風系統中，還需要考慮流體橫向沖刷管束時的阻

力。因為煙氣(空氣)橫向流過受熱面管束時，會與管壁產生磨擦以

及沿管子繞流，使流體了生渦流而產生阻力。這種橫向沖刷管束時的

第28頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

阻力，實質上是磨擦力與局部阻力的綜合。在鍋爐通風計算時應單獨

考慮這種阻力。

10、自生通風壓頭

沿煙道（或熱風道）高度，由于煙氣（或熱空氣）與外界大氣密

度差所產生的壓頭，稱自生通風壓頭，也稱自生通風力或自撥風。自

生通風壓頭的符號是這樣規定的：當煙氣（或熱空氣）向上流動時取

正號，向下流動時取負號。由于自生通風壓頭有方向性，在鍋爐通風

過程中，如果煙氣（或熱空氣）是向上流動，它將成為流動的推動力;

如果向下流動，它將成為流動的阻力。

第29頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

第五章金屬材料基本知識

1、變形及其分類

構件在外力作用下，發生尺寸和形狀改變的現象，稱為變形。變

形的基本形式有彈性變形、塑性變形（永久變形）和斷裂三種。

構件在外力作用下發生變形，外力去除后能恢復原來形狀和尺寸,

材料的這一特性稱為彈性。這種在外力去除后能消失的變形稱為彈性

變形。若外力去除后，只能部分的恢復原狀，還殘留一部分不能消失

的變形，材料的這一特性稱為塑性。外力去除后不能消失而永遠殘留

的變形，稱為塑性變形，也稱永久變形。

工程上，一般要求構件在正常工作時，只能發生少量彈性變形，而

不能出現永久變形。但對材料進行某種加工（如彎曲、壓延、鍛打）

時，則希望它產生永久變形。

2、強度、剛度、韌性

材料或構件承受外力時，抵抗塑性變形或破壞的能力稱強度。鋼

材在較大外力作用下可能不被破壞，木材在較小外力作用下而可能會

斷裂，我們說鋼材的強度比木材高。

材料或構件承受外力時抵抗變形的能力稱為剛度。剛度不僅與材

料種類有關，還與構件的結構形式、尺寸等有關。比如管式空氣預熱

器管箱與鋼管省煤器組件相比，前者抗變形能力要比后者好，我們稱

前者的剛度強（好），后者的剛度弱（差）。剛度好的構件，在外力作

用下的穩定性也好。

材料抵抗沖擊載荷的能力稱為韌性或沖擊韌性，即材料承受沖擊載

第30頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

荷時迅速產生塑性變形的性能。鍋爐承壓部件所使用的材料應具有較

好的韌性。

3、塑性材料、脆性材料

在外力作用下，雖然產生較顯著變形而不被破壞的材料，稱為塑

性材料。在外力作用下，發生微小變形即被破壞的材料，稱為脆性材

料。

材料的塑性和韌性的重要性并不亞于強度。塑性和韌性差的材料,

工藝性能往往很差，難以滿足各種加工及安裝的要求，運行中還可能

發生突然的脆性破壞。這種破壞往往滑事故前兆，其危險性也就更大。

脆性材料抵抗沖擊載荷的能力更差。

4、應力、應變和彈性模量

材料或構件在單位截面上所承受的垂直作用力稱為應力。外力為

拉力時，所產生的應力為拉應力；外力為壓縮力時，產生的應力為壓

應力。在外力作用下，單位長度材料的伸長量或縮短量，稱為應變量。

在一定的應力范圍（彈性形變）內，材料的應力與應變量成正比，它

們的比例常數稱為彈性模量或彈性系數。對于一定的材料，彈性模量

是常數，彈性模量越大，在一定應力下，產生的彈性變形量越小。彈

性模量隨溫度升高而降低。轉動機械的軸與葉輪，要求在轉動過程中

產生較小的變形，就需要選用彈性模量較大的材料。

5、應力集中

由于構件截面尺寸突然變化而引起應力局部增大的現象，稱為應

力集中。

在等截面構件中，應力是均勻分布的。若構件上有孔、溝槽、凸

第31頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

肩、階梯等，使截面尺寸發生突然變化時，在截面發生變化的部位，

應力不再是均勻分布，在附近小范圍內，應力將局部增大。應力集中

的程度，可用應力集中系數來表示。應力集中系數的大小，只與構件

形狀和尺寸有關，與材料無關。工程上常用典型構件的應力集中系數,

已通過試驗確定。

應力集中處的局部應力值，有時可能很大，會影響部件使用奉命,

是部件損壞的重要原因之一。為防止和減小這種不利影響，應盡可能

避免截面尺寸發生突然變化，構件的外形輪廓應平緩光滑，必要的孔、

槽最好配置在低應力區。另外，金屬材料內部或焊縫有氣孔、夾渣、

裂紋以及“焊不透”、“咬邊”等缺陷，也會引起應力集中。

6、強度極限、屈服極限

強度極限與屈服極限是通過試驗確定的。在拉伸試驗過程中，應

力達到某一數值后，雖然不再增加甚至略有下降，試件的應變還在繼

續增加，并產生明顯的塑性變形，好像材料暫時失去抵抗變形的能力,

這種現象稱為材料的屈服。發生屈服現象時的應力，稱為材料的屈服

極限。當試驗拉力繼續升高，試件達到破壞時的應力，稱為材料的強

度極限或抗拉強度。

屈服極限和強度極限越大，分別表明材料抵抗破壞和抵抗塑性變

形的能力高，即材料強度好。對于一定材料來說，強度極限和屈服極

限是隨著工作溫度的升高而降低的。

7、蠕變

金屬在一定溫度和一定應力作用下，隨著時間的推移緩慢地發生

塑性變形的現象稱蠕變。材料發生蠕變的溫度與其性質有關，碳鋼在

第32頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

300—350℃時，合金鋼在350—450℃時，在應力作用下，就會出現蠕

變。溫度越高，應力越大，蠕變速度就越快。

8、金屬材料的疲勞

構件在長期交變應力作用下，雖然它承受的應力遠小于材料的屈

服極限，在沒有明顯塑性變形的情況下，發生斷裂的現象稱為金屬的

疲勞。因金屬疲勞發生的破壞稱為疲勞破壞

出現疲勞破壞的原因，是經過應力多次交替變化后，在應力最大

或有缺陷部位會產生微細的裂紋，裂紋尖端出現嚴重的應力集中，隨

著交變應力循環次數的增加，裂紋逐漸擴大，最后導致破裂。

9、許用應力、安全系數

構件實際工作時，所允許產生的最大應力稱許用應力。對鍋爐承

壓元件不定來說，許用應力是指在工作條件下所允許的最小壁厚及最

大壓力時的應力。

構件工作時，其內部產生的應力既不能達到屈服極限，更不能達

到強度極限，必須遠小于它們才能保證安全。通常把和稱危險應力。

危險應力與許用應力的比值n稱為安全系數。N值的大小，不僅

反映構件的安全程度。

N值大，許用應力小，比較安全，但消耗材料多，構件也笨重；

n值許用應力大，能節約材料，但安全程度就差。因此，在確定安全

系數時，應在滿足安全的前提下，充分考慮經濟性的要求。

10、熱應力

構件因溫度化不能自由伸縮而產生的應力，或部件本身溫度不均

勻使伸縮受制約而產生的應力，稱為熱應力。

第33頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

鍋爐在啟、停過程中，出現的汽包內外壁溫差，將會在汽包壁內產

生熱應力。熱應力是由于溫度變化是時變形受阻而產生。

11.熱脆性

鋼材在某一高溫區間（如400—550℃）和應力作用下長期工作，

會使沖擊韌性明顯下降的現象稱為熱脆性。影響熱脆性的主要因素是

金屬的化學成分。含有銘、鎰、鍥等元素的鋼材，熱脆性傾向較大。

加入鋁、鴇、鈕等元素，可降低鋼材的熱脆性傾向。

12、鋼材的高溫氧化

鍋爐某些高溫元件（如過熱器、再熱器管及其支吊架等）與高溫

煙氣中的氧氣發生的氧化反應，稱高溫氧化。氧化生成的氧化膜如果

不能緊緊地包覆在鋼材表面而發生脫落，則氧化過程會不斷發展，層

層剝落，最后導致破壞。

13.鋼材的高溫腐蝕

鍋爐受熱面管子，在高溫情況下，煙氣側和蒸汽側均有發生腐蝕

的可能性。

當溫度超過400°C時，就有可能發生蒸汽側的腐蝕，其化學反應

式如下：

3Fe+4H2O-Fe3O4+4H2

反應產生的氫氣如果不能較快地被汽流帶走，它與金屬發生作用，導

致金屬強度下降而產生脆性破壞。

煙氣對管壁的高溫腐蝕，主要是灰中的堿金屬在高溫下升華，與

煙氣中的SO3生成復合硫酸鹽，在550—710℃范圍內呈液態凝結在管

壁上，破壞管壁表面的氧化膜，即發生高溫腐蝕。另外，燃油時灰中

第34頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

的帆在高溫下升華，并生成V2O5,在550-660°C時凝結在管壁上起

催化作用，使煙氣中的SO2及02生成Na2s04及原子氧(O),對管

壁也有強烈的腐蝕作用。高溫腐蝕是反復進行的，它將氧化膜破壞、

生成、再破壞，管壁逐漸減薄，最后導致爆管。控制壁溫過高，是減

輕高溫腐蝕的重要措施。

14、鍋爐用鋼材的分類

鍋爐用鋼是在高溫條件下工作，部件類別多，工作條件復雜，使

用鋼材類別也很多，但承壓元件所使用的鋼材，基本上可分兩大類：

(1)碳素鋼鍋爐承壓元件用鋼為優質碳素鋼，且大多屬于低碳

鋼(含碳量低于0.25%),如15號鋼，20號鋼。一般用于工作溫度低

于450℃部件。

(2)合金鋼在碳素鋼的基礎上，為了達到某些特定性能要求，

有目的地加入一些元素的鋼，稱合金鋼。被加入的元素稱為合金元素。

合金鋼比碳素鋼具有良好的綜合機械性能和特殊的物理化學性

能，如有較高的強度極限和持久強度、耐磨性、耐蝕性和抗氧化性等。

但也有缺點，如：冶煉工藝復雜，某些加工性能較差，價格也較昂貴

等。因此，一般合金鋼用在工作溫度高于450℃的零、部件上。

15.合金鋼中的主要合金元素的作用

鋼是以鐵為基本成分的多元素金屬。純鐵有很好的塑性及韌性，

但強度很低。所以，總要根據不同需要加入不同的元素，以改善鋼的

性能。主要元素的作用如下：

(1)碳(C)碳是鋼中的主要元素，隨著鋼中含碳量的增加，鋼的常

溫強度、硬度提高，但塑性、韌性及焊接能降低。所以，鍋爐承壓元

第35頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

件用鋼的含碳量一般為0.1%?0.25%。

(2)鎰(Mn)鎰可以提高鋼的常溫強度、硬度及耐磨性，含量高時,

焊接應力增加。鎰可使鋼的高溫短時強度提高，但對持久強度和蠕變

極限及沒有明顯的影響。

(3)鋁(Mo)和銘(Cr)鋁和銘都能提高鋼的強度。倍對提高鋼的

高溫組織穩定性能——抵制珠光體球化、石墨化、抗高溫氧化有明顯

效果。并能提高抗腐蝕性。但含倍高的鋼，焊接裂紋敏感性強，溫差

應力也大。鋁對提高鋼的持久強高度有明顯作用。鋁有石墨化傾向可

加倍防止，鋁的脆化可用鋁化進行防止，二者共存可以提高鋼的綜合

性能。

(4)帆(V)帆在鋼中能提高高溫組織穩定性，還能抵消銘對焊接性

能的不利影響。

(5)鈦(Ti)鈦可提高鋼的持久強度，在抵合金鋼中，還可改善鋼

的焊接性能。

(6)鴇(W)鴇可提高鋼的持久強度及高溫硬度。

(7)硅(Si)硅能提高鋼的強度、耐磨性及抗氧化能力。與銘共存時,

可提高抗高溫氧化能力，也可提高在煙氣中的抗腐蝕性能。

(8)鋸(Nb)鋸與鈦的作用相同，可提高鋼的熱強性。

(9)硼(B)硼的突出作用是提高鋼的淬透性。在耐熱鋼中可提高鋼

的熱強性及持久塑性。

(10)銀(Ni)鎮的主要作用是使鋼獲得奧氏組織，從而提高鋼的抗

蠕變能力。

16.鋼中的硫、磷元素起怎樣的作用？

第36頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

硫和磷是在冶煉過程中殘留在鋼中的有害成分。

鋼中有硫存在時，當加熱到期1000——1200C再進行鍛造和軋制

會使工件沿晶界開裂，這種現象稱熱脆性。另外，硫還使鋼的焊接性

能降低，焊縫易出現裂紋和氣孔。

磷能使鋼的強度及硬度顯著提高，但使塑性及韌性下降，特別是

使鋼的脆性轉變溫度升高，提高了鋼的冷脆性。

由于硫和磷的存在，均對鋼材性能有不利影響，故在冶煉過程中

應盡量除去，它們在鋼中的含量是評定鋼材質量的指標之一。比如，

優質碳素鋼中硫、磷的含量均應小于0.04%,以防出現熱脆及冷脆。

17.超溫、過熱

運行中蒸汽溫度超過額定值時稱超溫。

受熱面管或蒸汽管道壁溫,超過該種鋼材最高許用溫度時稱過熱。

運行中的超溫。有時會引起管壁過熱，有時則不一定。如果額定

運行溫度比鋼材的許用最高溫度低很多，即便出現超溫，也不一定過

熱。如UCrlMoV鋼的允許最高使用溫度為580℃,蒸汽額定溫度

為540℃,運行中達到點550℃,這習慣上就屬于超溫，但對主蒸汽

管道來說并沒有過熱。

當實際壁溫超過鋼材最高使用溫度時，金屬的機械性能、金相組

織就要發生變化，蠕變速度加快，最后導致管道破裂。

第37頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

鋼種鋼號用途工作壓力許可溫度

碳素受熱面管子不限480

20號

鋼聯箱、蒸汽管道不限450

受熱面管子不限580

12CrlMoV

聯箱、蒸汽管道不限565

受熱面管子不限560

15CrMo

低聯箱、蒸汽管道不限550

合受熱面管子不限540

12CrMo

金聯箱、蒸汽管道不限510

鋼受熱面管子不限

15MoSi

聯箱、蒸汽管道不限

吹灰器零件、過熱

不限

lCrl8Ni9Ti器和再熱器固定680

不限

件

高合

12Crl8Nil2Ti受熱面管子不限680

金鋼

18.超溫對管道使用壽命的影響

各種汽水管道和鍋爐受熱面管子，都是按照一定的工作溫度和應

力設計其使用壽命的。如果運行中工作溫度超過設計溫度，雖未過熱,

也會使金屬組織穩定性變差，蠕變速度加快，最后使其工作壽命縮短。

第38頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

19.長期超溫爆管

運行中由于某種原因，造成管壁溫度超過設計值，只要超溫幅度

不太大，就不會立即損壞。但管子長期在超溫下工作，鋼材金相組織

會發生變化，蠕變速度加快，持久強度降低，在使用壽命未達到預定

值時，即提早爆破損壞。這種損壞長期超溫爆管。

20.短期超溫爆管

受熱面管子在運行過程中，由于冷卻條件惡化，管壁溫度在短時

間內突然上升，使鋼材的抗拉強度急劇下降。在介質壓力作用下，溫

度最高的向火側，首先發生塑性變形，管徑脹粗，管壁變薄，隨后發

生剪切斷裂而爆破。這種爆管稱短期超溫爆管。

21、淬火

電廠把鋼加熱到某一適當溫度，如亞共析鋼加熱至AC（表示鋼在

加熱時鐵素體全部溶入奧氏體的臨界點）以上30——60℃,保持一

定時間后，使其急速冷卻的工藝過程淬火。淬火可采用水或油作為冷

卻介質。

鋼材淬火后，可使其硬度和強度有很大提高，并能改善某些物理

化學性能。但由于快速冷卻，會出現內應力，塑性和韌性也有所降低。

為提高鋼的綜合性能，通常在淬火后再經高溫回火處理的工藝稱調質

處理。

22、回火

將鋼件加熱到低AC（表示鋼在加熱時珠光體轉變為奧氏體的臨

界點）的某一溫度，充分保溫后，發一定速度進行冷卻的熱處理工藝,

第39頁共148頁

海滿熱電鍋爐培訓教案

稱為回火。

回火的主要目的是：消除內應力，穩定組織，降低硬度，從而改

善鋼和綜合機械性能。根據鋼種和使用目的不同，回火時的加熱溫度

和冷卻方式也不完全相同。

低溫回火：加熱溫度為150—250℃,主要目的是消除內應力

和穩定組織，保持淬火后的性能。

中溫回火：加熱溫度為350——450℃,可消除內應力，并使鋼的

彈性極限和韌性有較大的回升。這種回火采用在空氣中進行冷卻的方