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锅炉基础培训材料
一、锅炉设备的作用及组成：锅炉、汽轮机、发电机是火力发电厂的三大主机
锅炉的作用：用燃料燃烧放出的热能将水加热成具有一定压力和温度的蒸汽，然后蒸汽沿管道进入汽轮机做功，带动发电机一起高速旋转，从而发电。锅炉是重要的能量交换设备之一。
组成：“锅”是指汽水系统（省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器等）、“炉”是指燃烧系统（炉膛、烟道、喷燃器、空气预热器等）
锅炉的炉膛具有较大的空间，煤纷为悬浮燃烧，固态排渣。燃烧火焰中心温度800℃左右，排烟温度130 ℃左右。
燃烧方式：四角切圆燃烧方式
循环方式：自然循环方式
锅炉的水循环就是汽水混合物在锅炉蒸发受热面回路中不断流动
锅炉的自然循环：在锅炉的水循环回路中，汽水混合物的密度比水的密度小，利用这种密度差而造成的水和汽水混合物的循环流动。
控制循环锅炉是在自然循环锅炉的基础上发展起来的，结构相同，依靠循环泵作强制流动，增大压头，控制工质流量
压力低于16.0MPa时用自然循环锅炉；压力在16.0MPa—19MPa时用强制循环锅炉有利
自然循环锅炉时借助汽水密度差进行工作的，随着参数的提高，汽水密度差越来越小，工质流动困难
二、燃料：是指在燃烧过程中能够产生热量的物质
电厂锅炉是耗用大量燃料的动力设备，燃料的性质对锅炉工作的安全性和经济性有重大的影响。不同的燃料要采用不同的燃烧方式和燃烧设备，所以了解燃料的性质和特点很重要
燃料分三类：固体、液体、气体。煤是我国电厂锅炉的主要原料，主要用煤、轻油。
煤的组成及性质
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煤包括有机成分和无机成分，用元素分析法和工业分析法确定各种物质的百分含量，电厂只做工业分析法
1.元素分析法：碳（C）、氢（H）、氮（N）、氧（O）、硫（S）
2.煤的成分：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S ）、水分（M）、灰分（A）
3.工业分析法：水分、挥发分、固定碳和灰分
发热量：单位质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量称为燃料的发热量，单位：KJ/kg、KJ/m3，分低位发热量和高位发热量。为了正确表明煤的经济性，引用了“标准煤”的概念，规定标准煤的低位发热量为29307.6KJ/kg
高位发热量：是指1Kg燃料完全燃烧时放出的全部热量。
低位发热量：则需从燃料高位发热量中扣除燃料燃烧过程中氢燃烧生成的水和燃料带的水分汽化的吸热量。
挥发分（V）：CO、H2、CH4、 H2 S（可燃）；O2、CO2 、N2（不可燃）
焦结性：固体残流物的性质
灰分熔融特性：试验测出DT（变形温度）、ST（软化温度）、FT（融化温度）。影响灰分熔融特性的因素：成分因素、介质因素、浓度的因素
可磨性：用可磨性指数KKM表示，标准煤为1，越容易磨的煤， KKM越大，我国难磨煤KKM <1.2，易磨的煤KKM >1.6
着火点：开始燃烧的初始温度，单位℃
火电厂燃用的煤通常称为动力煤，动力煤主要依据煤的可燃基挥发分（Vdaf）进行分类（4种）
无烟煤（ Vdaf ≤10﹪），俗称白煤，碳化程度高，具有明亮的金属光泽，机械强度一班较高，不易研磨，结焦性差。无烟煤碳化程度最高，即含碳量最高，杂质少，故发热量最高，大致为21000～25000 KJ/kg。但由于挥发分很少，故难以点燃。燃烧时火焰很短，燃尽也困难。
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贫煤（ Vdaf ＝10﹪～20 ﹪），介于无烟煤和烟煤之间
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8 V4 }6 G% B- j" a. F- r烟煤（ Vdaf ＝20﹪～40 ﹪），挥发分较高，水分和灰分较少，发热量也较高，易自燃，要有防爆措施
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褐煤（ Vdaf ＞40﹪），碳化程度较低，外表呈褐色，似木质，挥发分含量最高，有利于着火，。但水分和灰分含量较高，发热量较低，一般小于16750 KJ/kg，注意储存时的自然问题
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# A- M3 h% Z" r% Z; @! X7 T' F火力发电厂主要用重油、柴油。重油是石油炼制后的残余物，密度较大，称为重油。锅炉用的重油有油渣和燃料重油两种
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/ p; }$ r7 G: @" A$ p. B. E( F8 G重油发热量较高，一般为38000～45000 KJ/kg，含氢量较高，易燃烧着火，几乎没有结渣和磨损问题，但硫分和灰分对受热面的影响要比煤粉炉严重的多
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- H+ V6 V$ x" o% |4 \燃料油的特性指标：黏度、凝固点、闪点、燃点、密度
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# K2 N4 Y: b% \" p; M( n燃料油的分类：重油（燃料重油、油渣）、轻柴油（主要用于点火）。
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闪点：当燃油加热到某一温度时，表面就有油气产生，油气和空气混合到某一比例，当明火接近是即产生蓝色的闪光，瞬间即逝，这时的温度叫做闪点。
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$ X$ D8 f% O, m# T5 d" H密度：单位体积油的质量称油的密度。
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燃烧：一般是指燃料中的可燃质与空气中的氧进行发光、放热的高速化学反应
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  Z5 s) {7 ]- D大型燃煤锅炉的燃烧特点，是将煤粉用热风或干躁剂输至燃烧器吹入炉膛与二次风混合作悬浮燃烧
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2 L# L9 W' J  Z2 e0 t; n) F0 S7 w对锅炉燃烧进行研究的目的是：尽可能地使燃料在炉内迅速而又良好地燃烧，以求将其化学能最快、最大限度地转化为热能
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煤粉是电厂锅炉使用最广泛的燃料
煤粉燃烧的阶段
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煤粉燃烧的阶段分三个阶段：1.着火前的准备阶段（吸热）2.燃烧阶段（放热阶段）3.燃尽阶段（固定碳燃烧，时间较长）
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% c, m% y% C4 e% ^8 q三个阶段是串连的，又是交错的，可在炉膛中划出三个区，即着火区、燃烧区、燃尽区

( ?' B4 g5 s  |. t燃烧条件
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  U  k: M7 ~& B7 h燃烧条件：有四个条件，称燃烧四要素：1.炉膛内维持足够高的温度；2.供给适当的空气；3.燃料与空气的良好混合；4.要有足够的燃烧时间
煤粉的燃烧过程：着火区、燃烧区、燃尽区三个区域的火炬工况（图2—3）
煤粉气流的着火：离喷燃器200～300mm处较好，着火不能太迟或太早
着火源有对流换热和辐射热
煤粉气流的着火温度主要与三个因素有关：挥发分的高低、煤粉细度、煤纷气流的流动结构
煤粉细度R越大，即煤粉愈粗，着火温度也愈高。
影响火焰传播速度的因素有四点：挥发分、灰分、最佳气粉比、煤粉细度
煤粉气流着火后的燃烧
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燃烧速度与燃烧程度：燃烧速度表现为单位时间烧去燃料的量的多少。燃烧程度即完全燃烧的程度，表现为烟气离开炉膛时可燃质带走的多少。燃烧程度越高，则烟气中的可燃质越少，燃烧损失越小。决定于化学反应速度和物理混合速度
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2 Z  P! a* |: y3 n; J/ u要炉内燃烧迅速，必须炉温较高，而且气粉混合要充分
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扩散燃烧与动力燃烧：扩散燃烧，当炉内温度较高，化学反应速度很快而物理混合速度相对较小时。反之为动力燃烧。
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过渡燃烧：当温度不高不低与混合相适应时。
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炭粒的燃烧
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, q' _& G# G  F/ D$ Z影响气流着火与燃烧的因素
1.煤的挥发分与灰分；
2.煤粉细度；
3.炉膛温度；过高，会造成炉内结渣，
4.空气量；过大，炉温下降，对着火燃烧不利，过小则燃烧不完全。
5.一次风与二次风的配比：提高风速对着火不利。
6.燃烧时间
7.炉膛高温烟气对煤粉气流的加热
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- f4 K0 \" x: J9 w强化燃烧的措施
1.提高热风温度
2.保持适当的空气量并限制一次风量
3.选择适当的气流速度
4.合理送入二次风
5.在着火区保持高温
6.选择适当的煤粉细度
7.在强化着火阶段的同时必须强化燃烧阶段本身
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" h* |' P5 s7 K: [9 ]- S锅炉燃烧计算包括：空气量、烟气量、烟气焓、过量空气系数等，主要介绍燃料燃烧所需的空气量、烟气量的计算
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计算时把烟气和空气当作理想气体看待，当燃料完全燃烧时，所需的空气量称为理论燃烧空气量，实际送入的空气量要比理论燃烧空气量稍大一些，称为实际燃烧空气量
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% k, n2 S( o) `% l& v$ C, t燃煤成分、基准及其换算（4种）
收到基（应用基）、空气干燥基（分析基）、干燥基、干燥无灰基（可燃基）
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燃烧所需的空气量
理论空气量V0
过量空气系数a：实际空气量与理论空气量的比值。
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- G( _( b+ ~2 @' Q燃料燃烧生成的烟气量
理论烟气量：当a＝1时，燃料完全燃烧所生成的烟气量。
实际烟气量（当a＞1时）
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6 y! Z3 N1 B2 p& J/ D( q' Q" I4 J根据烟气分析法确定过量空气系数、漏风量和烟气量
三、锅炉整体布置及烟风系统的组成
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影响锅炉整体布置的因素：蒸汽参数、锅炉容量、燃料性质等
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  E5 T9 x' e9 C" Z% V% S3 s/ R蒸汽参数对锅炉受热面布置的影响，蒸汽压力低，蒸发热占的比例大；压力越高，蒸发热的比例越小，预热热和过热热的比例越大
参数小容量锅炉,蒸发热所占的比例很大(70 ﹪~75﹪),以蒸发受热面为主.
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& X: n7 u& i% L容量的影响，炉膛面积的增长比容积的增长慢，为避免炉膛出口温度过高，随着容量增长，部件的数量和级数也增多，来降低炉膛出口温度
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: O1 K& y6 F4 B/ b; C, E燃料的影响，燃料的性质影响较大，对固态燃料而言，挥发分、水分、灰分影响较大。
锅炉整体布置的方式
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: H% `/ a6 Z4 G* U# p8 i4 a4 K4 P8 _Π型布置、T型布置、塔型布置、箱型布置
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烟风系统
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锅炉烟风系统是指由燃烧生成的烟气与空气组成的系统。包括：一、二次风管、燃烧器、炉膛、烟道、空气预热器、引风机、送风机、烟囱等组成
燃烧器是锅炉的主要燃烧设备，
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燃烧器作用：是将携带煤粉的一次风和助燃用的空气（二次风）在进入炉膛时充分混合，并使煤粉及时着火和温度燃烧
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离心式风机的工作原理：利用离心力工作
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空气预热器是利用排烟余热加热空气的热交换器。使燃烧和制粉需要的空气温度得到提高，降低排烟温度，减少排烟热损失。
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按传热方式分：传热式（管式、板式）、蓄热式（回转式，分受热面回转式和风罩回转式），夲炉采用管式
四、锅炉蒸发设备及自然循环原理
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/ S; i8 \: }/ u2 F蒸发设备的任务：吸收燃料放出的热量，使水蒸发成饱和蒸汽
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蒸发设备的组成：汽包、下降管、供水管、下联箱、受热的水冷壁管、上联箱、汽水导管等
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下降管：作用，是把汽包中的水连续不断地送入下联箱供给水冷壁。为了保证水循环的可靠性，下降管布置在炉外，不受热。
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水冷壁：是辐射蒸发受热面。水冷壁的作用：①依靠火焰对水冷壁的辐射传热，使饱和水蒸发成饱和蒸汽；②保护炉墙
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锅炉的水循环：水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面的回路中不断地流动，叫做锅炉的水循环
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自然循环：在锅炉的水循环回路中，汽水混合物的密度比水的密度小，利用这种密度差而造成水和汽水混合物的循环流动
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锅炉压力越高，密度差减小，难以保证温度的水循环，所以必须采用强制循环
自然水循环的安全问题
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（一）循环流速与循环倍率
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循环流速：在循环回路中，水在饱和温度下按上升管入口截面计算的水速度称为循环流速。循环流速的大小，反映了管内流动的水将管外传入的热量及所产生的蒸汽泡带走的能力，流速大，发热系数大，带走的热量多，管壁散热条件好，金属就不会超温。
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2 g$ N( k: o+ J- R7 o3 `8 \" p: M循环倍率：K＝G/D， K的倒数为重量含汽率x， x的含义，在上升管中，产生1KG蒸汽，由下面进入管子的水量，或1KG水在循环水路中经过多少次循环才能全部变成水蒸汽。循环流速随负荷的变得而变化，成正比。
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自然水循环的自补偿能力：在一定的循环倍率范围内，自然循环回路上升管吸热增加时，循环水量随产汽量相应增加以进行补偿的特性。
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0 @) n' X; Q1 k! n7 c界限含其率：最大循环流速时的上升管质量含其率ｘ。
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$ E: a- N6 ~* B循环倒流：水自上而下流动
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循环停滞：管壁会超温而损坏
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汽水分层：会形成较大热引力，流速较高，混合较好时，不会出现汽水分层。
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2 n8 g7 ~; [( j; n% e, x( w汽水分层防止的方法：尽可能避免布置水平或倾斜度小于15°的沸腾管。
过热器的作用：将饱和蒸汽加热成为具有一定温度的过热蒸汽
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! s# o1 Q/ F+ W  B) f# K4 F过热器是锅炉里工质温度最高的部件，且过热蒸汽的吸热能力较差，易超温，安全成为问题，因此在过热器运行中，应注意如下问题：

3 k8 Z; u) D1 e) L+ E. B1.运行中应保持汽温温度
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2.有可靠的调温手段，维持额定的汽温

" v) C5 z) P3 ]7 H) q6 Q$ \过热器的汽温特性

2 G1 x, |  r; n. S汽温特性：是指汽温与锅炉负荷（或工况流量）的关系。辐射式过热器锅炉负荷增加时，汽温下降；对流式过热器锅炉负荷增加时，汽温升高；屏式过热器平稳一些；
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过热器的热偏差过热器是由许多并列管子组成的，管子的结构尺寸。内部阻力系数和热负荷可能各不相同，因此，每根管子的焓增也就不同，这种现象叫做过热器的热偏差
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7 G! {( a! |" M5 V4 e9 Q! {% _+ G热偏差主要是由于吸热不均和流量不均
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吸热不均因素：结构、运行、受热面污染
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流量不均因素：联箱的连接方式的不同、并行管圈间重位压头的不同、管径及长度的差异等
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省煤器作用：1.降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料；2.加热给水；3.提高进入汽包的水温，减少温差，降低热应力
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蒸汽品质就是含盐量也就是蒸汽的清洁程度。对设备的安全性和经济性有很大的影响
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合格的蒸汽品质是保证锅炉和汽轮机安全经济运行的重要条件。蒸汽中含有过多的杂质会引起过热器受热面、汽轮机通流部分或蒸汽管道沉积盐垢。因此，为保证锅炉与汽轮机的正常工作，对蒸汽品质应有严格的要求。
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% z* b  [$ h! x. Z" Q$ g饱和蒸汽中合有过多的水和杂质时，当它流经过热器时，会由于水的蒸干而使杂质沉积在过热器的受热面内壁上，致使管壁温度升高，严重时特使管子烧坏。其次，过多的水份带入过热影还特使过热汽出口温度降低。
8 H# S8 U5 X$ t$ m5 E6 [- K, h当杂质被过热蒸汽带入汽轮机时，蒸汽在汽轮机中膨胀作功，随着压力不断降低．杂质的溶解度也降低，原来溶解在高压蒸汽中的杂质，就会在喷嘴、叶片等通流部分沉积下来，使流通截面减少，叶片粗糙度增加，叶片的型线改变，从而使轮机的阻力增加，降低出力和效率。; c# a4 ?" E" G
   如杂质沉积在蒸汽管道上的阀门处测可能使阀门的动态失灵，并造成阀门漏汽。! {! A0 W$ |- x2 k2 `3 W6 \
   因此，为保证锅沪和汽轮机的正常工作，为保证产品质量，对蒸汽品质应有严格的要求
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蒸汽中的杂质包括：气体和非气体（蒸汽含盐）。
汽包
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汽包是锅炉中的重要组件，其作用：1.连接上升管与下降管组成自然循环回路，接受来水，向过热器输送饱和蒸汽；2.存一定水量，有蓄热能力，可减缓汽压的变化速度；3.装有各种内部装置，用以保证蒸汽品质
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汽包的结构
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自然循环锅炉汽包内部结构图
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:
              图－
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1－饱和蒸汽引出管；2－波形板分离器；3－给水管； 4－旋风分离器；
5－汇流箱；6－汽水混合物引入管；7－旋风分离器引入管；8－排污管；
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9－下降管；10－十字档板；11－加药管；12－清洗装置。
汽水分离装置
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; y, r" }9 J4 C$ E' a' f, H+ I' q0 g* y汽水分离装置工作原理：利用汽水密度差进行重力分离；惯性力分离；离心力分离；吸附分离
1.旋风分离器，利用离心力分离
2.蜗轮分离器，
3.波形板分离器
4.汽孔板

4 K6 q3 b7 H5 q0 a7 S5 Y  ~蒸汽清洗装置
汽水分离装置只能减少机械携带的盐分含量，而不能解决蒸汽的溶盐问题，用给水清洗蒸汽，通过质量交换，降低蒸汽的含盐量
水汽品质标准
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: w5 \+ B! V: k& V  b4 B给水品质（6项）：硬度、碱度、pH值、磷酸根、含氧量、含油量
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& y7 O# k7 W4 o( h0 M给水品质不良的危害：汽水设备、系统结垢、积盐，金属腐蚀等故障，还会使蒸汽品质恶化
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  u$ |6 B" o$ U! E  [4 ^! K9 o蒸汽杂质的危害：沉积，过热器内壁，传热差爆管；汽轮机通流部分，阀门等
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蒸汽中杂质的来源，两种，1.蒸汽携带锅水水滴（机械携带），盐溶于蒸汽（选择性携带）
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蒸汽携带影响因素：锅炉负荷、蒸汽空间高度、锅水含盐量、汽包压力
蒸汽盐溶影响因素：压力越高，溶盐能力越大。
蒸汽溶盐的特点：1.饱和蒸汽和过热蒸汽均可溶盐，凡能溶于饱和蒸汽的盐也能溶于过热蒸汽；2.溶盐能力随压力的升高而增大；3.蒸汽对溶盐有选择性
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提高蒸汽品质的途径：1.提高给水品质；2.汽水分离；3.蒸汽清洗；4.锅炉排污。
锅炉排污：一般情况下，用提高蒸汽品质的方法来降低锅水含盐量从经济角度考虑并不合算，所以为使锅水含盐量维持在允许的范围内，运行中可排出一部分锅水，而代之以较清洁的给水的方法，称为锅炉排污。
锅炉结渣
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结渣的危害：煤粉炉中，熔溶的灰渣粘结在受热面上的现象叫结渣（结焦）。危害很大，主要在三个方面：1.降低锅炉效率；2.降低锅炉出力；3.造成事故。①水冷壁爆管；②过热器超温或爆管； ③锅炉灭火。
结渣的特性和条件
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结渣的特性（内因）：1.灰的熔融特性；2.灰中矿物质组成对灰熔点的影响；3.灰中含铁对灰熔点的影响；4.管壁表面的粗糙对结焦的影响；5.炉内结渣有自动加剧的特性
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结渣的条件（外因）：1.燃烧时空气量不足；2.燃料与空气混合不均；3.火焰偏斜；4.锅炉超负荷运行；5.炉膛出口烟温增高；6.吹灰、除渣不及时；7.锅炉设计、安装、检修不良。
结渣的预防：
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2 L+ U  }6 j1 a( G9 `1.堵塞漏风；
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4 U" A0 x  I9 _! Q* f& R2.防止火焰中心偏移；火焰中心上移，炉膛出口处会结焦；火焰偏斜会使水冷壁结渣。
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  R5 N7 V% n# I: O. q! D3.保持合适的空气量；
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4.做好燃料管理，保持合适的煤粉细度；
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: c4 f  V4 ]! \' `5 S: c5.加强运行监视，及时吹灰打渣；
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6.提高检修质量
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受热面的磨损煤粉炉的磨损危害很大，检修、更换工作量大，磨损会造成受热面泄漏。磨损有局部性质，烟气走廊区、蛇形管弯头、管子穿墙部位、烟气入口、灰浓度大的区域比较严重；对磨损的管子来说，其磨损也是不均匀的
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4 A1 r' L% N, M* U# P4 u0 E/ Z磨损的机理：烟气中飞灰粒子，冲刷受热面管子时，每一次就会削去及其微小的一块金属粒，就是磨损。时间一长，管壁变薄，强度降低，造成管子损坏
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0 N5 U0 W) L& Y6 E  P: F$ p气流对管子的冲击有垂直冲击（90°），叫做冲击磨损；斜向冲击（＜ 90°），叫做切削磨损。
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管子大多受切削磨损。磨损与管束的排列有关。磨损不均匀
240t/h的锅炉一般配50MW机组
120t/h的锅炉一般配25MW机组
60t/h的锅炉一般配12MW机组
30t/h的锅炉一般配6MW机组
沙发的计算公式弄反了
如果按600MW配2046的算的话,应该是
30吨的：600/2046×30＝8.8MW
75吨的：600/2046×75＝21MW
但是大机级效率高，小机组效率低
所以30t/h的炉子一般带不了8MW的（）