建筑物供熱方式有：中、小型鍋爐房，大型區(qū)域鍋爐房，熱電站，電阻式加熱裝置，熱泵，太陽能供熱等等。鍋爐房供熱是目前我國主要的供熱方式。但從能源消耗觀點(diǎn)看，鍋爐房供熱的能量利用系數(shù)不高，尤其是小型鍋爐房。因此，當(dāng)前一些地區(qū)積極發(fā)展熱電站供熱。電阻式加熱裝置的能量利用系數(shù)低，但由于使用方便、容易控制、無污染的優(yōu)點(diǎn)，在國外經(jīng)常采用。第一頁，共178頁。我國由于電力缺乏，直接用電采暖或供應(yīng)熱水并不多見。熱泵供熱，當(dāng)有較合適的低位熱源時，有比較高的能量利用系數(shù)，是一種比較合理的、新型的供熱方式。第二頁，共178頁。第五章鍋爐的基本知識第一節(jié)概述第三頁，共178頁。鍋爐及鍋爐房設(shè)備的任務(wù)，在于安全可靠、經(jīng)濟(jì)有效地把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而將熱能傳遞給水，以生產(chǎn)熱水或蒸汽。用于動力、發(fā)電方面的鍋爐，叫做動力鍋爐；把用于工業(yè)及采暖方面的鍋爐，稱為供熱鍋爐，又稱工業(yè)鍋爐。按鍋爐燃用的燃料不同，又分為燃?xì)忮仩t，燃油鍋爐，汽油兩用鍋爐以及燃煤鍋爐等。第四頁，共178頁。隨著我國改革開放的不斷深化，全國各地經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，高層民用建筑的快速崛起，國家對環(huán)保工作提出更高要求，油氣資源的大力開發(fā)，燃?xì)馊加湾仩t應(yīng)用逐年上升，燃?xì)馊加湾仩t房建設(shè)進(jìn)入新的發(fā)展時期。第五頁，共178頁。我國使用天然氣的前景十分廣闊。因此，鍋爐制造廠可設(shè)計高效、無污染、安全可靠的新型多品種燃?xì)忮仩t，以適應(yīng)市場需要。德國菲斯曼鍋爐公司的冷凝式低溫燃?xì)鉄崴仩t具有高效、無污染、排煙溫度僅比回水溫度高5～15℃等優(yōu)點(diǎn)，可以借鑒。第六頁，共178頁。第二節(jié)鍋爐的工作過程鍋爐，最根本的組成是汽鍋和爐子兩大部分。燃料在爐子里進(jìn)行燃燒，將它的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能；高溫的燃燒產(chǎn)物——煙氣則通過汽鍋受熱面將熱量傳遞給汽鍋內(nèi)溫度較低的水，水被加熱、進(jìn)而沸騰汽化，生成蒸汽。第七頁，共178頁。圖5-1鍋爐的基本構(gòu)造圖第八頁，共178頁。汽鍋的基本構(gòu)造包括鍋殼(或稱鍋筒)、管束受熱面等組成的一個水系統(tǒng)。爐子包括燃燒器、燃燒室等組成的燃燒設(shè)備。為了保證鍋爐的正常工作和安全，鍋爐還必須裝設(shè)安全閥、壓力表、排污閥、止回閥等。還有用來消除受熱面上積灰以利傳熱的吹灰器，以提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。第九頁，共178頁。鍋爐的工作包括三個同時進(jìn)行著的過程：燃料的燃燒過程、煙氣向水的傳熱過程和水的受熱汽化升溫過程（對蒸汽鍋爐而言）。第十頁，共178頁。一、燃料的燃燒過程燃料（燃?xì)饣虿裼停┩ㄟ^送風(fēng)機(jī)經(jīng)過燃燒器與空氣混合送入燃燒室，進(jìn)行燃燒反應(yīng)形成高溫?zé)煔?。整個過程稱為燃燒過程。要保證良好的燃燒必須要有高溫的環(huán)境，充足的空氣量和空氣與燃料的良好混合。當(dāng)然為了鍋爐燃燒的持續(xù)進(jìn)行，還得連續(xù)不斷地供應(yīng)燃料、空氣和排出煙氣。第十一頁，共178頁。二、煙氣向水(汽等工質(zhì))的傳熱過程由于燃料的燃燒放熱，爐內(nèi)溫度很高。在燃燒室四周是鍋殼，高溫?zé)煔馀c鍋殼壁進(jìn)行強(qiáng)烈的輻射換熱，將熱量傳遞給鍋殼內(nèi)工質(zhì)水。繼而煙氣受送風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、煙囪的引力而向煙管束內(nèi)流動。第十二頁，共178頁。煙氣掠過管束受熱面，與管壁發(fā)生對流換熱，從而將煙氣的熱量傳遞給水，為了增大受熱面的面積，降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率，煙氣從后部進(jìn)入部分煙管，在前煙箱匯集后，再從前煙箱進(jìn)入另一部分煙管，最后在后煙箱匯集排出爐外，從而節(jié)省了燃料。第十三頁，共178頁。三、水的受熱升溫（或汽化）過程它也是熱水的生產(chǎn)過程。經(jīng)過水處理的鍋爐補(bǔ)給水和管網(wǎng)回水是由水泵加壓后進(jìn)入鍋筒內(nèi)，它屬于直流鍋爐。由于生產(chǎn)的是90℃的熱水，鍋殼中的水始終處于過冷狀態(tài)，因此，不可能產(chǎn)生汽化。第十四頁，共178頁。四、鍋爐房設(shè)備的組成鍋爐房中除鍋爐本體以外，還必須裝置象水泵、風(fēng)機(jī)、水處理等等一類輔助設(shè)備，以保證鍋爐房的生產(chǎn)過程能繼續(xù)不斷地正常運(yùn)行，達(dá)到安全可靠、經(jīng)濟(jì)有效地供熱。鍋爐本體和它的輔助設(shè)備，總稱為鍋爐房設(shè)備。第十五頁，共178頁。

1.燃料供應(yīng)系統(tǒng)其作用是保證為鍋爐送入燃料，根據(jù)鍋爐燃用的燃料不同，燃料供應(yīng)系統(tǒng)是不一樣的，如燃?xì)廨斉涔艿?、供油系統(tǒng)及運(yùn)煤系統(tǒng)。第十六頁，共178頁。

2.送、引風(fēng)系統(tǒng)為了給爐子送入燃燒所需空氣和從鍋爐引出燃燒產(chǎn)物——煙氣，以保證燃燒正常進(jìn)行，并使煙氣以必需的流速沖刷受熱面，有時只需單獨(dú)設(shè)置送風(fēng)機(jī)或引風(fēng)機(jī)，有時兩者需同時設(shè)置。第十七頁，共178頁。3.水系統(tǒng)(包括排污系統(tǒng))鍋殼內(nèi)具有一定的壓力，因而給水須借給水泵提高壓力后送入。此外，為了保證給水質(zhì)量，避免汽鍋內(nèi)壁結(jié)垢或受腐蝕，鍋爐房通常還設(shè)有水處理設(shè)備；鍋爐的排污水因具有相當(dāng)高的溫度和壓力，因此須排入排污降溫池或?qū)ＴO(shè)的擴(kuò)容器，進(jìn)行膨脹減溫。第十八頁，共178頁。

4.儀表控制系統(tǒng)除了鍋爐本體上裝有的儀表外，為監(jiān)督鍋爐設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，還常設(shè)有一系列的儀表和控制設(shè)備，如蒸汽流量計、水量表、煙溫計、風(fēng)壓計、排煙二氧化碳指示儀等常用儀表。第十九頁，共178頁。第三節(jié)鍋爐基本特性的表示為區(qū)別各類鍋爐構(gòu)造、燃用燃料、燃燒方式、容量大小、參數(shù)高低以及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，常用下列的鍋爐基本特性來說明。第二十頁，共178頁。一、蒸發(fā)量、熱功率鍋爐額定蒸發(fā)量和額定產(chǎn)熱量統(tǒng)稱額定出力，它是指鍋爐在額定參數(shù)(壓力、溫度)和保證一定效率下的每小時最大連續(xù)蒸發(fā)量(產(chǎn)熱量)，用以表征鍋爐容量的大小。蒸發(fā)量常用符號D來表示，單位是t/h，供熱鍋爐蒸發(fā)量一般從0.1到65t/h。第二十一頁，共178頁。供熱鍋爐，可用額定熱功率來表征容量的大小，常以符號Q來表示，單位是MW。熱功率與蒸發(fā)量之間的關(guān)系，可由下式表示：

Q=0.000278D(iq-igs)(5-1)第二十二頁，共178頁。對于熱水鍋爐：Q=0.000278G(irs″-irs′)(5-2)二、蒸汽(或熱水)參數(shù)鍋爐產(chǎn)生蒸汽的參數(shù)，是指鍋爐出口處蒸汽的額定壓力(表壓力)和溫度。對生產(chǎn)飽和蒸汽的鍋爐來說，一般只標(biāo)明蒸汽壓力；對生產(chǎn)過熱蒸汽(或熱水)的鍋爐，則需標(biāo)明壓力和蒸汽(或熱水)溫度。第二十三頁，共178頁。供熱鍋爐的容量、參數(shù)，既要滿足生產(chǎn)工藝上對蒸汽(或熱水)的要求，又要便于鍋爐房的設(shè)計，鍋爐配套設(shè)備的供應(yīng)以及鍋爐本身的標(biāo)準(zhǔn)化，因而要求有一定的鍋爐參數(shù)系列。第二十四頁，共178頁。額定蒸發(fā)量t/h額定出口蒸汽壓力MPa（表壓）0.40.71.01.251.62.5額定出口蒸汽蒸汽溫度℃飽和飽和飽和飽和250350飽和350飽和3504000.1Δ0.2Δ0.5ΔΔ1ΔΔΔ2ΔΔΔΔ4ΔΔΔΔΔ6ΔΔΔΔΔΔΔ8ΔΔΔΔΔΔΔ10ΔΔΔΔΔΔΔΔΔ15ΔΔΔΔΔΔΔΔ20ΔΔΔΔΔΔΔ35ΔΔΔΔΔΔ65ΔΔ蒸汽鍋爐參數(shù)系列表5-1第二十五頁，共178頁。額定熱功率MW額定出口/進(jìn)口水溫度℃95/70115/70139/70150/90180/110允許工作壓力MP(表壓)0.40.71.00.71.01.01.251.251.62.50.1Δ0.2Δ0.35ΔΔ0.7ΔΔΔ1.4ΔΔΔ2.8ΔΔΔΔΔΔΔΔ4.2ΔΔΔΔΔΔΔ7.0ΔΔΔΔΔΔΔ10.5ΔΔΔ14.0ΔΔΔΔ29.0ΔΔΔΔ46.0ΔΔ58.0ΔΔ116.0ΔΔ熱水鍋爐參數(shù)系列表5-2第二十六頁，共178頁。三、受熱面蒸發(fā)率、受熱面發(fā)熱率受熱面是指汽鍋和附加受熱面等與煙氣接觸的金屬表面積，即煙氣與水(或蒸汽)進(jìn)行熱交換的表面積。受熱面的大小，工程上一般以煙氣放熱的一側(cè)來計算，用符號H表示，單位為m2。每m2受熱面每小時所產(chǎn)生的蒸汽量，就叫做鍋爐受熱面的蒸發(fā)率，用D/H(kg/m2.h)表示。第二十七頁，共178頁。熱水鍋爐則采用受熱面發(fā)熱率這個指標(biāo)，即每m2受熱面每小時能生產(chǎn)的熱量，用符號Q/H表示。受熱面蒸發(fā)率或發(fā)熱率越高，則表示傳熱好，鍋爐所耗金屬量少，鍋爐結(jié)構(gòu)也緊湊。這一指標(biāo)常用來表示鍋爐的工作強(qiáng)度，但還不能真實(shí)反映鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；如果鍋爐排出的煙氣溫度很高，D／H值雖大，但未必經(jīng)濟(jì)。第二十八頁，共178頁。四、鍋爐的熱效率鍋爐的熱效率是指每小時送進(jìn)鍋爐的燃料(全部完全燃燒時)所能發(fā)出的熱量中有百分之幾被用來產(chǎn)生蒸汽或加熱水，以符號ηgl表示。它是一個能真實(shí)說明鍋爐運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)。目前生產(chǎn)的供熱鍋爐，其效率ηgl≈60～80%。第二十九頁，共178頁。

五、鍋爐型號的表示方法我國供熱(工業(yè))鍋爐型號由三部分組成，各部分之間用橫線相連，

××——××/×××——×如表5-3所示：第三十頁，共178頁。第一部分第二部分第三部分ΔΔΔ××××/××××本體型式燃燒設(shè)備額定蒸發(fā)量或熱功率額定蒸汽壓力或工作壓力過熱蒸汽溫度或出/進(jìn)水溫度燃料種類鍋爐型號表示表5-3第三十一頁，共178頁。型號的第一部分表示鍋爐型式，燃燒方式和蒸發(fā)量。共分三段：第一段用兩個漢語拼音字母代表鍋爐本體型式，其意義見表5-4；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)，其意義見表5-5；第三段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示蒸發(fā)量為若干t／h(熱水鍋爐則用熱功率MW表示，廢熱鍋爐則以受熱面m2表示)。第三十二頁，共178頁?；鸸苠仩t水管鍋爐鍋爐本體型式代號鍋爐本體型式代號立式水管LS(立、水)單鍋筒立式單鍋筒縱置式DL(單、立)DZ(單、縱)立式火管LH(立、火)單鍋筒橫置式雙鍋筒縱置式DH(單、橫)SZ(雙、縱)臥式內(nèi)燃WN(臥、內(nèi))雙鍋筒橫置式縱橫鍋筒式強(qiáng)制循環(huán)式SH(雙、橫)ZH(縱、橫)QX(強(qiáng)、循)

鍋爐本體型式代號表5-4第三十三頁，共178頁。燃燒方式代號燃燒方式代號室燃爐固定爐排固定雙層爐排活動手搖爐排鏈條爐排拋煤機(jī)倒轉(zhuǎn)爐排加拋煤機(jī)S(室)G(固)C(層)H(活)L(鏈)P(拋)D(倒)振動爐排下飼式爐排往復(fù)推飼爐排沸騰爐半沸騰爐旋風(fēng)爐Z(振)A(下)W(往)F(沸)B(半)X(旋)燃燒方式代號表5-5第三十四頁，共178頁。型號的第二部分表示蒸汽(或熱水)參數(shù)，共分兩段，中間以斜線分開。第一段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示額定蒸汽壓力或允許工作壓力；第二段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示過熱蒸汽(或熱水)溫度為若干度。生產(chǎn)飽和蒸汽的鍋爐，無第二段和斜線。第三十五頁，共178頁。型號的第三部分表示燃料種類。以漢語拼音字母代表燃料類別，同時以羅馬字代表燃料品種分類與其并列，見表5-6，如同時使用幾種燃料，則設(shè)計主要燃料代號放在前面。第三十六頁，共178頁。燃料品種代號燃料品種代號天然氣QT柴油Yc焦?fàn)t煤氣Qs重油Yz液化石油氣Qy油母頁巖Ym劣質(zhì)煤Ⅰ類劣質(zhì)煤LⅠ褐煤HⅡ類劣質(zhì)煤LⅡ貧煤P無煙煤Ⅰ類無煙煤WⅠ型煤XⅡ類無煙煤WⅡ木柴MⅢ類無煙煤WⅢ稻糠D煙煤Ⅰ類煙煤AⅠ甘蔗渣GⅡ類煙煤AⅡ其它燃料T燃料品種代號表5-6

第三十七頁，共178頁。第六章燃料與燃燒計算燃料是鍋爐的“糧食”，是用以生產(chǎn)蒸汽或熱水的能量來源。目前，用于鍋爐的燃料主要是礦物燃料，如氣體燃料天然氣、液體燃料石油制品和固體燃料煤等。根據(jù)我國現(xiàn)行的燃料政策，建筑用供熱鍋爐燃料在有條件的地區(qū)盡量以氣體燃料和液體燃料為主，以減少環(huán)境污染。第三十八頁，共178頁。不同的燃料因其性質(zhì)各異，需采用不同的燃燒方式和燃燒設(shè)備。燃料的種類和特性與鍋爐造型、運(yùn)行操作以及鍋爐工作的安全性和經(jīng)濟(jì)性有著密切的關(guān)系。因此，了解鍋爐燃料的分類、組成、特性以及分析這些特性在燃燒過程中所起的作用是有重要意義的。第三十九頁，共178頁。燃燒計算包括燃料燃燒所需提供的空氣量、燃燒生成的煙氣量和空氣及煙氣的焓的計算，是鍋爐熱力計算的一部分。燃燒計算的結(jié)果，為鍋爐的熱平衡計算、傳熱計算和通風(fēng)設(shè)備選擇計算提供可靠的依據(jù)。第四十頁，共178頁。第一節(jié)燃料的成分及分析基礎(chǔ)一、氣體燃料的成分可燃部分有氫(H2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、乙烯(C2H4)、乙烷(C2H6)、丙烯(C3H6)、丁烯(C4H8)、丁烷(C4H10)、戊烯(C5H10)、戊烷(C5H12)、苯(C6H6)和硫化氫(H2S)；不可燃部分有氮(N2)、氧(O2)、二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)和水蒸氣。上述各種成分的含量比例不同形成了不同的燃?xì)狻５谒氖豁?，?78頁。二、液、固燃料的元素分析成分通過元素分析法測定求得，其主要組成元素有碳(C)、氫(H)、氧(0)、氮(N)和硫(S)五種，此外還包含有一定數(shù)量的灰分(A)和水分(W)。燃料的上述組成成分，稱為元素分析成分。碳(C)、氫(H)、硫(S)是燃料的主要可燃元素，氧(0)、氮(N)、灰分(A)和水分(W)是燃料中的雜質(zhì)。第四十二頁，共178頁。三、燃料成分分析數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)與換算提供或應(yīng)用燃料成分分析數(shù)據(jù)時，必須標(biāo)明其分析基準(zhǔn)；只有分析基準(zhǔn)相同的分析數(shù)據(jù)，才能確切地說明燃料的特性，評價和比較燃料的優(yōu)劣，分析基準(zhǔn)，也即計算基數(shù)。燃料的元素分析成分和工業(yè)分析成分，通常是采用以下四種分析基準(zhǔn)計算得出的。第四十三頁，共178頁。1.應(yīng)用基應(yīng)用基是以進(jìn)入鍋爐房準(zhǔn)備燃燒的燃料為分析基準(zhǔn)，也即對爐前應(yīng)用燃料取樣，以它的質(zhì)量作為100%計算其各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量。Cy+Hy+Oy+Ny+Sy+Ay+Wy=100%(6-1)燃料的應(yīng)用基成分是鍋爐燃用燃料的實(shí)際應(yīng)用成分，用于鍋爐的燃燒、傳熱、通風(fēng)和熱工試驗(yàn)的計算。第四十四頁，共178頁。

2.分析基分析基是以在實(shí)驗(yàn)室條件下(溫度為20℃，相對濕度為60%)進(jìn)行風(fēng)干后的燃料作為分析基準(zhǔn)，分析所得的組成成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量。Cf+Hf+Of+Nf+Sf+Af+Wf=100% (6-2)第四十五頁，共178頁。顯而易見，分析水分Wf即為在實(shí)驗(yàn)室條件下風(fēng)干后剩留在燃料中的那部分水分，它包括全部內(nèi)水分和部分外水分。為了避免水分在分析過程中變動，在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行燃料成分分析時采用分析基成分，其他各“基”成分也均據(jù)此導(dǎo)出。第四十六頁，共178頁。3.干燥基干燥基是以除去全部水分的干燥燃料作為分析基準(zhǔn)，據(jù)此分析所得的組成成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量，稱為干燥基成分。Cg十Hg十0g十Ng十Sg十Ag＝100% (6-3)燃料水分變化時，干燥基成分不受影響；對固體燃料來說，為真實(shí)反映煤中灰的含量，通常采用干燥基灰分Ag來表示。第四十七頁，共178頁。4.可燃基可燃基是以除去全部水分和灰分的燃料作為分析基準(zhǔn)，分析所得的其它各組成成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量，稱為可燃基成分。Cr+Hr+Or+Nr+Sr＝100% (6-4)第四十八頁，共178頁。燃料的可燃基成分不再受水分和灰分變化的影響，是一種穩(wěn)定的組成成分，常用于判斷煤的燃燒特性和進(jìn)行煤的分類的依據(jù)，如可燃基揮發(fā)分Vr。煤礦提供的煤質(zhì)成分，通常也是可燃基各組成成分。第四十九頁，共178頁。氣體燃料的組成成分是用各組成氣體的體積百分?jǐn)?shù)表示。干燃?xì)馔ǔＲ愿稍锘鳛榉治龌鶞?zhǔn)；實(shí)際上燃?xì)庵泻幸欢ǖ乃羝謩t以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每m3干燥氣體燃料攜帶的水蒸汽克數(shù)d(g/Nm3)來表示；濕燃?xì)庖部梢杂酶鹘M成氣體的應(yīng)用基的體積百分?jǐn)?shù)表示。第五十頁，共178頁。上述各種分析基準(zhǔn)之間可通過換算系數(shù)相互轉(zhuǎn)換。例如，已知可燃基含碳量Cr，求應(yīng)用基含碳量Cy。Cr是Cy、Hy、Sy、0y及Ny五種成分作為計算基數(shù)的百分?jǐn)?shù)含量，即第五十一頁，共178頁。其中，(100-Ay-Wy)/100是從可燃基換算到應(yīng)用基的換算系數(shù)，可燃基的其它組成成分都可采用同樣方法換算到相應(yīng)的應(yīng)用基成分。第五十二頁，共178頁。再如已知分析基含碳量Cf，求應(yīng)用基含碳量Cy。因干燥基含碳量Cg是Cy、Hy、Sy、0y、Ny及Ay六種成分作為計算基數(shù)的百分?jǐn)?shù)含量，也是Cf、Hf、Sf、Qf、Nf及Af六種成分作為計算基數(shù)的百分?jǐn)?shù)含量，即第五十三頁，共178頁。如此，即可寫出分析基成分與應(yīng)用基成分之間的關(guān)系式：第五十四頁，共178頁。分析基的其它成分都可用相同的方法換算為相應(yīng)的應(yīng)用基成分，它們的換算系數(shù)都是（100-Wy）/（100-Wf）。燃料的其它各種基之間的換算系數(shù)可用類似的方法求出，現(xiàn)將不同基的成分的換算系數(shù)列于表6-l。第五十五頁，共178頁。第二節(jié)燃料種類及特性燃料按其物態(tài)可分氣體、液體和固體燃料三大類。如按獲得的方法分，則有天然和人工燃料(經(jīng)過一定加工處理)兩類。燃料的類別和性質(zhì)直接關(guān)系到燃燒方式和燃燒設(shè)備的選擇以及鍋爐本體的設(shè)計。第五十六頁，共178頁。一、氣體燃料常用的城市燃?xì)庵饕刑烊粴夂腿斯と細(xì)?，以天然氣較為普遍。天然氣是指直接從自然界得到的氣體燃料，即基本上只經(jīng)開采和收集的燃?xì)?。天然氣主要?種：第五十七頁，共178頁。

(1)油田伴生氣伴生氣是石油開采過程中自原油中析出的氣體，在分離器中由于壓力降低而進(jìn)一步析出。它的主要成分是甲烷(體積百分?jǐn)?shù)為80%左右)，另外還含有一些其它烴類。伴生氣的發(fā)熱量約為45000kJ/Nm3。標(biāo)態(tài)下密度約為0.6~0.8kg/Nm3，但燃燒速度與氣井氣差不多。第五十八頁，共178頁。

(2)氣井氣氣井氣是埋藏在地下深處(2000~3000m或更深)的氣態(tài)燃料。在地層壓力作用下燃?xì)饩哂泻芨叩膲毫?，往往達(dá)到1.0~10.0MPa。它的主要成分是甲烷，體積百分?jǐn)?shù)約為95%左右，還含有少量的二氧化碳、硫化氫、氮、和氬、氖等氣體。第五十九頁，共178頁。

(3)礦井氣礦井氣是從煤礦礦井中抽出的燃?xì)狻Ｔ谛麻_鑿的礦井中充滿著俗稱“礦井瓦斯”的氣體。這種氣體含有大量甲烷，除了有爆炸危險外，還對人體有窒息性。因此，在人進(jìn)入礦井坑道采煤前須用空氣將它充分置換出來，所以它也是一種氣體燃料資源。礦井氣中甲烷含量約占一半，其它主要成分是空氣和氮。它的發(fā)熱量較低，標(biāo)態(tài)下一般不超過21000kJ/Nm3。第六十頁，共178頁。（一）常用燃?xì)獾奶匦?.燃?xì)獾幕Q性具有多種氣源的城市，常常會遇到以下兩種情況：一種是，隨著燃?xì)夤?yīng)規(guī)模的發(fā)展和制氣方式的改變，某些地區(qū)原來使用的燃?xì)饪赡苡善渌环N性質(zhì)不同的燃?xì)馑?；另一種是，基本氣源發(fā)生緊急事故，或在高峰負(fù)荷時，需要在供氣系統(tǒng)中摻入性質(zhì)與原有燃?xì)獠煌钠渌細(xì)?。第六十一頁，?78頁。當(dāng)燃?xì)獬煞肿兓淮髸r，燃燒器燃燒工況雖有改變，但尚能滿足燃具的原有設(shè)計要求；當(dāng)燃?xì)獬煞肿兓^大時，燃燒工況的改變使得燃具不能正常工作。第六十二頁，共178頁。任何燃具，都是按一定的燃?xì)獬煞衷O(shè)計的。設(shè)某一燃具以a燃?xì)鉃榛鶞?zhǔn)進(jìn)行設(shè)計和調(diào)整，若以b燃?xì)鈦碇脫Qa燃?xì)?，此時燃具不加以任何調(diào)整而能保證正常工作，則表示b燃?xì)饪梢灾脫Qa燃?xì)?，或稱b燃?xì)鈱燃?xì)饩哂小盎Q性”。新的制氣方法(置換氣)須對原制氣方法(基準(zhǔn)氣)具有互換性?；Q性是城市燃?xì)獾闹匾笜?biāo)。第六十三頁，共178頁。2.燃?xì)獾娜A白數(shù)華白指數(shù)是在互換性問題產(chǎn)生初期所使用的一個互換性判定指數(shù)。是一項(xiàng)控制燃具熱負(fù)荷穩(wěn)定狀況的指標(biāo)。實(shí)用華白指數(shù)Ws按下式計算：(6-5)實(shí)際上華白指數(shù)反映了發(fā)熱值的大小。第六十四頁，共178頁。在置換氣和基準(zhǔn)氣的化學(xué)、物理性質(zhì)相差不大、燃燒特性比較接近時，可以用華白指標(biāo)控制燃?xì)獾幕Q性。各國一般規(guī)定，在兩種燃?xì)饣Q時，華白數(shù)的變化不大于±5%～10%。第六十五頁，共178頁。3.著火溫度燃?xì)忾_始燃燒時的溫度稱為著火溫度，不同的可燃?xì)怏w的著火溫度不同。單一可燃?xì)怏w在空氣中的著火溫度列于表6-3中。第六十六頁，共178頁。4.爆炸極限燃?xì)獾谋舛葮O限是燃?xì)獾闹匾再|(zhì)之一，因?yàn)楫?dāng)燃?xì)夂涂諝猓ɑ蜓鯕猓┗旌虾?，如果這兩種氣體達(dá)到一定比例時，就會形成具有爆炸危險的混合氣體。該氣體與火焰接觸時，即形成爆炸。但是并非任何比例的燃?xì)狻諝饣旌蠚怏w都會發(fā)生爆炸，只有在燃?xì)狻諝饣旌蠚怏w中可燃?xì)怏w的濃度在一定范圍時，氣體才能發(fā)生爆炸。第六十七頁，共178頁。5.硫化物燃?xì)庵械牧蚧锓譃闊o機(jī)硫和有機(jī)硫。無機(jī)硫指硫化氫（H2S），燃?xì)獾牧蚧镏杏?0%～95%為無機(jī)硫。硫化氫又是一種活性腐蝕劑。在高壓、高溫以及在燃?xì)庵泻兴謺r，腐蝕作用更會加劇。燃?xì)庵械亩趸技把跻彩歉g劑，當(dāng)它們與硫化氫同時存在，對管道和設(shè)備更為有害。硫化氫的燃燒產(chǎn)物二氧化硫（SO2）也具有腐蝕性。

第六十八頁，共178頁。規(guī)范規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下人工燃?xì)庵辛蚧瘹浜啃∮?0mg/Nm3。6.一氧化碳一氧化碳是無色、無臭、有劇毒的氣體。在人工燃?xì)庵?，特別是發(fā)生爐煤氣中，含有一氧化碳。如空氣中含有0.1%（容積百分?jǐn)?shù)）的一氧化碳，呼吸1h，會引起頭痛和嘔吐，含量達(dá)0.5%（容積百分?jǐn)?shù)）時，經(jīng)20～30min，將危及生命。

第六十九頁，共178頁。雖然一氧化碳是可燃成分，但因它具有毒性，故一般要求城市燃?xì)庵幸谎趸既莘e百分?jǐn)?shù)應(yīng)小于10%。第七十頁，共178頁。7.含濕量天然氣在井場和集氣站一般都進(jìn)行了脫水處理（高壓低溫分離），使含濕量低于氣壓0.1Mpa、氣溫―30℃時的飽和含濕量（即標(biāo)態(tài)下d＜0.3g/Nm3）。由于天然氣在輸送過程中，一般可視為等溫降壓或升溫降壓過程，因此，不會析出冷凝水，故在管道上不必設(shè)置冷凝水排水器。第七十一頁，共178頁。（二）燃?xì)獾募映舫鞘腥細(xì)馐蔷哂幸欢ǘ拘缘谋ㄐ詺怏w，又是在壓力下輸送和使用的。由于管道及設(shè)備材質(zhì)和施工方面存在的問題和使用不當(dāng)，容易造成漏氣，有時引起爆炸、著火和人身中毒的危險。因此，當(dāng)發(fā)生漏氣時能及時被人們發(fā)覺，進(jìn)而消除漏氣是很必要的。要求對沒有臭味的燃?xì)饧映?。第七十二頁，?78頁。在城市燃?xì)獾目扇汲煞种?，最具有劇毒而含量較多者為一氧化碳。故把含有一氧化碳的燃?xì)庖暈椤坝卸救細(xì)狻保?guī)定了對有毒而無臭味的燃?xì)鈶?yīng)加臭，使有毒燃?xì)庠谶_(dá)到允許有害含量之前，應(yīng)能察覺。對于無毒燃?xì)庠谙喈?dāng)于爆炸下限（容積百分?jǐn)?shù)）20%的含量時，應(yīng)能察覺。第七十三頁，共178頁。二、液體燃料——燃料油(一)燃料油性質(zhì)1.粘度粘度是液體對其自身流動具有的阻力，它是一個表征流動性能的特性指標(biāo)。粘度大，流動性能差，在管內(nèi)輸送時阻力就大，裝卸和霧化都會發(fā)生困難。第七十四頁，共178頁。重油的粘度通常用恩氏粘度Et表示。恩氏粘度是用恩氏粘度計測得的一種條件粘度。恩氏粘度計的主要部件是底部帶一個小孔的容器，200mL、t℃的試樣油從恩氏粘度計小孔流出的時間τt和同體積20℃的蒸餾水流出的時間τ20之比，稱為該油品在t℃時的恩氏粘度。(6-6)第七十五頁，共178頁。重油的粘度與它的成分、溫度、壓力有關(guān)。加熱溫度愈高，重油的粘度愈小。所以，重油在運(yùn)輸、裝卸和燃用時都需要預(yù)熱，通常要求油噴嘴前的重油溫度在100℃以上。在所頒布的燃料油標(biāo)準(zhǔn)中油品牌號20、60、100及200等數(shù)字，相當(dāng)于該油品在油溫50℃時的恩氏粘度。第七十六頁，共178頁。2.閃點(diǎn)、燃點(diǎn)及自燃點(diǎn)油的閃點(diǎn)、燃點(diǎn)和自燃點(diǎn)與油貯運(yùn)的安全性有很大關(guān)系，它們反映油的著火性能。第七十七頁，共178頁。（1）閃點(diǎn)隨著油溫的升高，油面蒸發(fā)的油氣增多。當(dāng)油氣和空氣的混合物與明火接觸時，發(fā)生短暫的閃光（一閃即滅），這時的油溫稱為閃點(diǎn)。油的閃點(diǎn)與其組成有密切關(guān)系。油中只要含有少量相對分子質(zhì)量小的成分，就會使其閃點(diǎn)顯著降低。油的沸點(diǎn)越低，其閃點(diǎn)也越低。壓力升高，其閃點(diǎn)也升高。第七十八頁，共178頁。閃點(diǎn)是防止油發(fā)生火災(zāi)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。敞口容器中油溫接近或超過閃點(diǎn)，就會增加著火的危險性。在敞口容器中加熱油，加熱溫度應(yīng)低于閃點(diǎn)10℃。而在壓力容器中則無此限制。按照閃點(diǎn)的高低，可將燃料油分為表6-4所列的4個等級。第七十九頁，共178頁。油品等級閃點(diǎn)/℃油品名稱油品組別一級二級三級四組28以下28~4545~120120以上汽油、笨等原油、煤油等輕柴油、重柴油、重油重柴油、重油、渣油等易燃油品可燃油品油品閃點(diǎn)分類表表6-4第八十頁，共178頁。（2）燃點(diǎn)測定燃點(diǎn)時所用的設(shè)備和測定閃點(diǎn)時相同，當(dāng)油溫達(dá)到閃點(diǎn)時，遇到明火即可閃燃，但要使油繼續(xù)燃燒下去，必須使油溫更高一些。當(dāng)油面上的油氣和空氣的混合物遇明火能著火繼續(xù)燃燒（持續(xù)時間不少于5s），這時油的最低溫度稱為該油的燃點(diǎn)。顯然，燃點(diǎn)高于閃點(diǎn)。例如，試驗(yàn)測得某種原油的閃點(diǎn)為39℃。其燃點(diǎn)為54℃；某種重油的閃點(diǎn)為222℃，其燃點(diǎn)為282℃。第八十一頁，共178頁。（3）自燃點(diǎn)自燃點(diǎn)是指油品緩慢氧化而開始自行著火燃燒的溫度。自燃點(diǎn)的高低主要決定于燃料油的化學(xué)組成，并隨壓力而改變，壓力越高，油質(zhì)越重，自燃點(diǎn)就越低。表6-5列出一些油氣燃料的自燃溫度，供參考。第八十二頁，共178頁。燃料自燃溫度/℃燃料自燃溫度/℃氫一氧化碳天然氣原油汽油輕柴油530～590610～658530380～530415～430350～380重柴油重油渣油煤油機(jī)油瀝青300～350300～350230～270380350～380270～280常用油氣燃料的自燃溫度表表6-5第八十三頁，共178頁。3.凝固點(diǎn)重油是一種復(fù)雜的混合物，它從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的過程是逐漸進(jìn)行的，不象純凈的單一物質(zhì)那樣具有一定的凝固點(diǎn)。當(dāng)溫度逐漸降低時，它并不立即凝固，而是變得愈來愈稠，直到完全喪失流動性為止。在石油工業(yè)中規(guī)定，將試樣油放在一定的試管中冷卻，并將它傾斜450，如試管中的油面經(jīng)過5～10s保持不變，這時的油溫即為油的凝固點(diǎn)。第八十四頁，共178頁。重油的凝固點(diǎn)高低與所含的石蠟含量有關(guān)，含蠟高的油凝固點(diǎn)高。凝固點(diǎn)高低關(guān)系著燃油在低溫下的流動性能，一般來說，溫度在凝點(diǎn)以上的油品，可自流到泵的入口或由管內(nèi)流出，在低溫下輸送凝固點(diǎn)高的油時，油管易阻塞不通，應(yīng)采取加熱或防凍措施。第八十五頁，共178頁。4.硫分燃料油按硫的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分為3種：硫分不超過0.5%的稱為低硫燃料油；硫分為0.6%～1.0%稱為中硫燃料油；含硫量為1.1%～3.5%者稱為高硫燃料油。燃料油中含有的硫分在燃燒后生成的三氧化硫與水化合生成硫酸，對金屬產(chǎn)生腐蝕，因此，燃燒硫質(zhì)量百分?jǐn)?shù)高于1％的燃料油時，必須注意鍋爐尾部受熱面的低溫腐蝕問題。第八十六頁，共178頁。5.灰分燃料油的灰分主要由水力鉆探開采石油或運(yùn)轉(zhuǎn)時落進(jìn)去，以及溶解于石油中的鹽類所組成。燃料油的灰分含量一般不大，其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)約為0.1%～0.4%?；曳值闹饕煞质氢c、鈣、鎂、釩、鋁、鐵。低硫燃料油中含釩量很少，而在高硫燃料油中含釩量較高，釩和鈉會引起鍋爐受熱面的高溫腐蝕，同時燃料油灰分易引起鍋爐受熱面的積灰。第八十七頁，共178頁。6.熱膨脹性在密封容器中，燃料油的熱膨脹會產(chǎn)生巨大的壓力。例如，在密封容器中，石蠟重油從20℃加熱到39℃時，壓力升高達(dá)25.0MPa，所以油罐的通氣管或呼吸閥是必不可少的部件。第八十八頁，共178頁。7.爆炸極限當(dāng)空氣中含有一定比例的易燃油品蒸氣時，遇明火爆炸。在空氣中所含可能引起爆炸油品蒸氣的最小和最大的體積百分?jǐn)?shù)或濃度稱為該種油品的爆炸低限和爆炸高限。通常以%或g/Nm3表示。第八十九頁，共178頁。在低限和高限之間的混合氣體的容積百分?jǐn)?shù)或濃度范圍，稱為爆炸范圍。爆炸范圍大的油品爆炸危險性大。當(dāng)油氣的容積百分?jǐn)?shù)或濃度高于爆炸高限時，混合氣體可能發(fā)生燃燒，在燃燒過程中油氣的容積分?jǐn)?shù)或濃度降低到爆炸高限即發(fā)生爆炸。對于原油及重油的爆炸極限目前尚無統(tǒng)一數(shù)據(jù)。第九十頁，共178頁。所以衡量油品的安全性質(zhì)時，應(yīng)根據(jù)閃點(diǎn)、爆炸極限（容積百分?jǐn)?shù)）和自燃點(diǎn)等作全面分析。第九十一頁，共178頁。（二）鍋爐常用的燃油鍋爐的燃油有重油、渣油和柴油3大類。從廣義上說，密度較大的油都可以稱為重油，根據(jù)我國的燃料政策，燃油鍋爐首先應(yīng)燃用重油和渣油。第九十二頁，共178頁。1.重油重油是由裂化重油、減壓重油、常壓重油或蠟油等按不同比例調(diào)合制成的。不同的煉油廠選用的原料和比例常不相同，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SH0356-92，按80℃的運(yùn)動粘度分為20、60、100和200等4個牌號。牌號的數(shù)目約等于該油在50℃時的恩氏粘度。第九十三頁，共178頁。從元素分析成分上看，重油和煤是一樣的，也是由碳、氫、氧、氮、硫、水分、灰分等元素組成，其特點(diǎn)是含碳?xì)淞扛?，灰分和水分含量少，所以發(fā)熱量較高（Qydw=37600～40000kJ/kg）。第九十四頁，共178頁。重油的含氫量較高，所以重油很容易著火燃燒，并且?guī)缀鯖]有爐內(nèi)結(jié)渣及磨損的問題。重油加熱到一定溫度就能流動，故運(yùn)輸和控制都較方便。然而重油的硫分和灰分對受熱面的腐蝕和積灰要比煤粉爐嚴(yán)重得多。第九十五頁，共178頁。2.渣油渣油是減壓蒸餾塔塔底的殘留油，也稱為直餾渣油，它的主要成分為高分子烴類和膠狀物質(zhì)。原油在蒸餾后，硫分集中于渣油中，所以相對地說，它的含硫量較高，其含硫量決定于原油含硫量以及加工工藝情況。第九十六頁，共178頁。渣油的粘度和流動性決定于原油本身的特性和含蠟量。渣油除用作鍋爐燃料外，還用作再加工（如裂化）的原料油。第九十七頁，共178頁。3.輕柴油柴油分輕柴油和重柴油2種。輕柴油由石油的各種直餾柴油餾分、催化柴油餾分和混有熱裂化柴油餾分等制成。其產(chǎn)品按質(zhì)量分為優(yōu)等品、一級品和合格品3個等級，每個等級按凝點(diǎn)分為10、0、―10、―20、―35和―50等6個牌號。目前，小型燃油鍋爐用輕柴油作燃料已日趨普遍。第九十八頁，共178頁。三、固體燃料——煤煤是由遠(yuǎn)古植物殘骸沒入水中，又被地層覆蓋經(jīng)地質(zhì)化學(xué)作用而形成的有機(jī)生物巖，是一種有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的復(fù)雜混合物。隨著煤的形成年代的增長，煤的煤化程度逐年加深，所含水分和揮發(fā)物隨之減少，而碳含量則相應(yīng)增大。煤被劃分為褐煤、煙煤、貧煤和無煙煤四類。第九十九頁，共178頁。（一）、煤的特性1.揮發(fā)分失去水分的干燥煤樣在隔絕空氣下加熱至一定溫度時，它所析出的氣態(tài)物質(zhì)稱為揮發(fā)物，其百分?jǐn)?shù)含量即為揮發(fā)分。第一百頁，共178頁。揮發(fā)物不是以現(xiàn)成狀態(tài)存在于燃料中的，而是在燃料加熱中形成的。揮發(fā)物主要由各種碳?xì)浠衔?、氫、一氧化碳、硫化氫等可燃?xì)怏w和少量的氧、二氧化碳及氮等不可燃?xì)怏w組成。第一百零一頁，共178頁。煤的揮發(fā)分含量對燃燒過程的發(fā)生和發(fā)展有較大影響。煤在爐中受熱干燥后，揮發(fā)分首先析出，當(dāng)濃度和溫度達(dá)到一定時遇著空氣迅即著火燃燒。因此，揮發(fā)分對燃燒過程的初始階段具有特殊的意義。揮發(fā)分含量高的煤，不但著火迅速，燃燒穩(wěn)定，而且也易于燃燒完全。第一百零二頁，共178頁。煤的揮發(fā)分大小對鍋爐工作有著很大的影響，鍋爐的爐膛結(jié)構(gòu)和鍋爐的運(yùn)行方法等都與煤的揮發(fā)分含量有關(guān)。所以，揮發(fā)分是煤的一個重要燃燒特性，也是(我國以及美、俄、英、法等國)作為煤的分類的重要依據(jù)之一。第一百零三頁，共178頁。2.焦結(jié)性煤在隔絕空氣加熱時，水分蒸發(fā)、揮發(fā)分析出后的固體殘余物是焦炭。煤種不同，其焦炭的物理性質(zhì)、外觀等也各不相同，有的松散呈粉末狀，有的則結(jié)成不同硬度的焦塊。焦炭的這種不同焦結(jié)性狀，稱為煤的焦結(jié)性，它是煤的又一重要燃燒特性。第一百零四頁，共178頁。在層燃爐的爐排上燃用焦結(jié)性很弱的煤，因焦呈粉末，極易被穿過爐層的氣流攜帶飛走，使燃燒不完全，還可能從爐排通風(fēng)空隙中漏落，造成漏落損失。如果燃用焦結(jié)性很強(qiáng)的煤，焦呈塊狀，焦炭內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)難于與空氣接觸，使燃燒困難；同時，爐層也會因焦結(jié)而失去多孔性，既增大阻力，又使燃燒惡化。第一百零五頁，共178頁。3.灰熔點(diǎn)當(dāng)焦炭中的可燃物——固定碳燃燒殆盡，殘留下來的便是煤的灰分?；曳值娜廴谛?，習(xí)慣上稱作煤的灰熔點(diǎn)?；胰埸c(diǎn)對鍋爐工作有較大的影響?；胰埸c(diǎn)低，容易引起受熱面結(jié)渣。熔化的灰渣會把未燃盡的焦炭裹住而妨礙繼續(xù)燃燒，甚至?xí)氯麪t排的通風(fēng)孔隙而使燃燒惡化。第一百零六頁，共178頁。工業(yè)上一般以煤灰的軟化溫度t2作為衡量其熔融性的主要指標(biāo)。對固態(tài)排渣爐，為避免爐膛出口結(jié)渣，出口煙溫要比軟化溫度t2低100℃。軟化溫度t2高于1425℃的灰稱為難熔性灰，在1200-1425℃之間的灰稱為可熔性灰，低于1200℃的灰叫做易熔性灰。第一百零七頁，共178頁。（二）鍋爐常用煤種類1褐煤褐煤因外觀呈棕褐色而取名。由于它的煤化程度較低，可燃基揮發(fā)分可高達(dá)40%以上，且揮發(fā)分開始析出溫度低，容易著火。但它的吸水能力較強(qiáng)，所以它的發(fā)熱量不高，褐煤質(zhì)地松脆，易風(fēng)化，易自燃，難于貯存，也不宜遠(yuǎn)運(yùn)，屬于地方性低質(zhì)煤。第一百零八頁，共178頁。2.煙煤煙煤的碳含量高，揮發(fā)分也多，Vr＞10%～40%，易于著火和燃燒，而且灰分和水分含量一般較少，其發(fā)熱量較高。煙煤呈黑色，質(zhì)地松軟，具有一定光澤，燃燒時多煙。它是自然界中分布最廣和品種最多的煤種。第一百零九頁，共178頁。3.貧煤貧煤的煤化程度低于無煙煤，其揮發(fā)分Vr＞10%～20%。與煙煤相比，貧煤較難著火和燃燒，燃燒時火焰短，焦結(jié)性差，發(fā)熱量介于無煙煤和一般煙煤之間。第一百一十頁，共178頁。4.無煙煤無煙煤俗稱白煤，是煤化程度最高的煤種。它的揮發(fā)分含量很少，Vr＜10%；碳含量高，最高的可燃基碳含量可達(dá)95%～98%，所以著火相當(dāng)困難，且不容易燃盡燒透。無煙煤燃燒時無煙，只有很短的青藍(lán)色火焰，其焦渣呈粉末狀，無粘結(jié)性。第一百一十一頁，共178頁。第三節(jié)燃料的發(fā)熱量一、發(fā)熱量的定義燃料的發(fā)熱量是指單位體積或單位質(zhì)量的燃料在完全燃燒時所放出的熱量，單位為kJ/Nm3或kJ/kg。第一百一十二頁，共178頁。根據(jù)燃燒產(chǎn)物中水的物態(tài)不同，發(fā)熱量有高位發(fā)熱量Qgw和低位發(fā)熱量Qdw兩種。高位發(fā)熱量是指1Nm3（1kg）燃料完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量，它包括燃料燃燒時所生成的水蒸汽的汽化潛熱，也即所有水蒸汽全部凝結(jié)為水。在高位發(fā)熱量中扣除全部水蒸汽的汽化潛熱后的發(fā)熱量，稱為低位發(fā)熱量。它接近鍋爐運(yùn)行的實(shí)際情況，所以在鍋爐設(shè)計、試驗(yàn)等計算中均以此作為計算依據(jù)。第一百一十三頁，共178頁。二、燃?xì)獍l(fā)熱量的計算與確定燃料發(fā)熱量的大小取決于燃料中可燃成分種類和數(shù)量。由于燃料并不是各種成分的機(jī)械混合物(氣體燃料除外)，而是有著極其復(fù)雜的化合關(guān)系，因而燃料的發(fā)熱量并不等于所含各可燃組分的發(fā)熱量的算術(shù)和，無法用理論公式來準(zhǔn)確計算，只能借助于實(shí)測，或借助某些經(jīng)驗(yàn)公式來推算出它的近似值。第一百一十四頁，共178頁。1.燃?xì)獍l(fā)熱量的計算實(shí)際使用的燃?xì)馐呛卸喾N組分的混合氣體。混合氣體的發(fā)熱量可以直接用熱量計測定，也可以由各單一氣體的發(fā)熱量根據(jù)混合法則按（6-8）式進(jìn)行計算。（6-8）第一百一十五頁，共178頁。2.干燃?xì)獾母?、低位發(fā)熱量的換算標(biāo)態(tài)下干燃?xì)獾母呶话l(fā)熱量和低位發(fā)熱量可按下式進(jìn)行換算：（6-9）

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第一百一十六頁，共178頁。3.濕燃?xì)飧?、低位發(fā)熱量的換算標(biāo)態(tài)下濕燃?xì)獾母呶话l(fā)熱量和低位發(fā)熱量可按式（6-10）、式（6-11）進(jìn)行換算：（6-10）(6-11)第一百一十七頁，共178頁。4.干、濕燃?xì)獍l(fā)熱量的換算干燃?xì)獾牡臀话l(fā)熱量和濕燃?xì)獾牡臀话l(fā)熱量可按下式進(jìn)行換算：（6-12）或（6-13）第一百一十八頁，共178頁。干燃?xì)獾母呶话l(fā)熱量和濕燃?xì)獾母呶话l(fā)熱量可按式（6-14）、式（6-15）進(jìn)行換算：第一百一十九頁，共178頁。5.近似考慮在工程上對燃?xì)獍l(fā)熱量的計算還可作如下近似考慮：（1）當(dāng)燃?xì)庵泻猩倭浚w積分?jǐn)?shù)在3%以下）成分不明的不飽和烴時，該不飽和烴的發(fā)熱量可按乙烯（C2H4）的發(fā)熱量計算。

第一百二十頁，共178頁。（2）當(dāng)天然氣中重?zé)N（C2H6、C3H8……）含量不明時，其不明部分的飽和碳?xì)浠衔锟砂慈莘e百分?jǐn)?shù)80%的C2H6和20%的C6H6計算：或按=100%C3H6進(jìn)行計算。第一百二十一頁，共178頁。（3）一般情況下，燃?xì)庵泻繕O少，可以忽略不計。（4）當(dāng)天然氣中甲烷容積百分?jǐn)?shù)在95%～98%，而其它成分不明時，應(yīng)用基低位發(fā)熱量可取為第一百二十二頁，共178頁。三、燃油和煤發(fā)熱量的計算與確定1.燃油和煤的發(fā)熱量的換算燃料的應(yīng)用基高位發(fā)熱量Qygw與低位發(fā)熱量Qydw之間的關(guān)系就可用下式表達(dá)：(6-16)第一百二十三頁，共178頁。同樣，分析基、干燥基和可燃基高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量之間也有如下關(guān)系：第一百二十四頁，共178頁。對于高位發(fā)熱量來說，水分只是占據(jù)了質(zhì)量的一定分額而使發(fā)熱量降低；對于低位發(fā)熱量，水分不僅占據(jù)了質(zhì)量的一定分額，而且還要吸收汽化潛熱。因此在各種基的高位發(fā)熱量之間可以用表6-1的換算系數(shù)進(jìn)行換算；對于低位發(fā)熱量則不然，必須考慮煙氣中全部水蒸汽的汽化潛熱。表6-8是各種基的低位發(fā)熱量之間的換算關(guān)系。第一百二十五頁，共178頁。2.發(fā)熱量的實(shí)測液體和固體燃料的發(fā)熱量通常用圖6-1所示的氧彈測熱器直接測定。氧彈測熱器有恒溫式及絕熱式兩種。第一百二十六頁，共178頁。圖6-1氧彈測熱器1-氧彈2-水容器3-外殼4-溫度計5-測熱器蓋6-攪拌器7-電動機(jī)8-坩堝9、10-導(dǎo)電極第一百二十七頁，共178頁。3.發(fā)熱量的近似計算1）燃料油燃料油的發(fā)熱量應(yīng)以實(shí)測值為準(zhǔn)。也可用油品應(yīng)用基或干燥基元素成分按下列公式計算：第一百二十八頁，共178頁。在無元素分析資料時，發(fā)熱量可根據(jù)油的密度估算：由此可見，含輕質(zhì)餾分愈多的油品，即密度愈小的燃油，其發(fā)熱量愈大。第一百二十九頁，共178頁。2）煤若有煤的元素分析資料，應(yīng)用基低位發(fā)熱量也可用門捷列夫經(jīng)驗(yàn)公式計算：Qgdw=339Cy+1030Hy-109(Oy-Sy)-25Wy

第一百三十頁，共178頁。第四節(jié)燃料的燃燒計算燃料的燃燒，是燃料中的可燃元素和氧氣在高溫條件下進(jìn)行的劇烈氧化反應(yīng)過程，同時放出大量的熱量。燃燒后生成煙氣和灰。顯而易見，為使燃燒進(jìn)行得充分完全，除需要保證一個高溫環(huán)境外，必須提供燃燒所需的充足氧氣(由空氣中獲取)，并使之與燃料充分混合接觸，同時還必須將燃燒產(chǎn)物——煙氣和灰及時排走。第一百三十一頁，共178頁。燃料的燃燒計算，就是計算燃料燃燒時所需的空氣量和生成的煙氣量，以及空氣和煙氣的焓。第一百三十二頁，共178頁。一、燃料燃燒所需的空氣量計算

假設(shè)：燃?xì)?、空氣和煙氣所含有的各種組成氣體，包括水蒸汽在內(nèi)均認(rèn)為是理想氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1kmol體積等于22.4Nm3；同時還假定空氣只是氧和氮的混合氣體，其體積比為21:79。第一百三十三頁，共178頁。1Nm3或1kg應(yīng)用基燃料完全燃燒，而又無過剩氧存在時所需的空氣量，稱為理論空氣量，常用符號Vk0表示，單位為Nm3/Nm3或Nm3/kg。第一百三十四頁，共178頁。為了使燃料在爐內(nèi)盡可能燃燒完全，實(shí)際送入爐內(nèi)的空氣量總大于理論空氣量。實(shí)際供給的空氣量Vk0比理論空氣量Vk0多出的這部分空氣，稱為過量空氣；兩者之比α則稱為過量空氣系數(shù)，即(6-26)第一百三十五頁，共178頁。燃燒lkg燃料實(shí)際所需的空氣量可由下式計算：第一百三十六頁，共178頁。爐中的過量空氣系數(shù)是指爐膛出口處的α1''，它的最佳值與燃料種類、燃燒方式以及燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)的完善程度有關(guān)。燃?xì)庋b置的過?？諝庀禂?shù)α值的大小決定于燃?xì)馊紵椒ê腿紵O(shè)備的運(yùn)行工況。在工業(yè)設(shè)備中，α一般控制在1.05~1.20；在民用燃具中，α一般控制在1.3~1.8。供熱鍋爐常用的層燃爐，α1''值一般在1.3~1.6之間。第一百三十七頁，共178頁。在燃燒過程中，正確選擇和控制α是十分重要的，α過小和過大都將導(dǎo)致不良后果；前者使燃料的化學(xué)熱不能充分發(fā)揮，后者使煙氣體積增大，爐膛溫度降低，增加了排煙熱損失，其結(jié)果都將使加熱設(shè)備的熱效率下降。因此，先進(jìn)的燃燒設(shè)備應(yīng)在保證完全燃燒的情況下，盡量使α值趨近于1。第一百三十八頁，共178頁。1.氣體燃料燃燒所需的空氣量計算標(biāo)態(tài)下1Nm3燃?xì)獍慈紵磻?yīng)方程式完全燃燒所需要的空氣量（指干空氣）稱為理論空氣量，單位為Nm3/Nm3。理論空氣量也是燃?xì)馔耆紵璧淖钚】諝饬俊Ｈ魏翁細(xì)浠衔锏娜紵磻?yīng)式為：第一百三十九頁，共178頁。當(dāng)燃?xì)饨M成已知，可按式（6-29）計算標(biāo)態(tài)下燃?xì)馊紵璧睦碚摽諝饬浚喝細(xì)獾陌l(fā)熱量越高，燃燒所需理論空氣量也越多，因此，當(dāng)已知燃?xì)獾臀话l(fā)熱量或高位發(fā)熱量時，其理論空氣量還可按下面公式計算。第一百四十頁，共178頁。2.液、固體燃料液體和固體燃料的可燃元素為碳、氫和硫，它們完全燃燒時所需的空氣量可以根據(jù)完全燃燒化學(xué)反應(yīng)方程式來計算。第一百四十一頁，共178頁。碳的完全燃燒反應(yīng)方程式為C+O2＝CO2

12kgC+22.4Nm3O2＝22.4Nm3CO2

每kg碳完全燃燒時需要1.866Nm3氧氣，并產(chǎn)生1.866Nm3二氧化碳。第一百四十二頁，共178頁。硫的完全燃燒反應(yīng)方程式為S+O2=SO2

32kgS+22.4Nm3O2＝22.4Nm3S02每kg硫完全燃燒時需要0.7Nm3氧氣，并產(chǎn)生0.7Nm3二氧化硫。第一百四十三頁，共178頁。氫的完全燃燒反應(yīng)方程式為2H2+O2＝2H2O2×2.016kgH2+22.4Nm3O2=2×22.4Nm3H2O每kg氫完全燃燒時需要5.55Nm3氧氣，并產(chǎn)生11.1Nm3水蒸汽。第一百四十四頁，共178頁。這樣每kg應(yīng)用基燃料完全燃燒時所需外界供應(yīng)的理論氧氣量為已知空氣中氧的體積百分比為21%，所以1kg燃料完全燃燒所需的理論空氣量為第一百四十五頁，共178頁。計算各種燃料所需理論空氣量的經(jīng)驗(yàn)公式如下：對于液體燃料：第一百四十六頁，共178頁。對于貧煤及無煙煤：對于煙煤：最后需要指出的是上述空氣量的計算，全按不含水蒸汽的干空氣計算，事實(shí)上相對于1kg干空氣是含有10g水蒸汽的，只是所占份額很小而予以略去。第一百四十七頁，共178頁。二、燃燒生成的煙氣量計算燃料燃燒后生成煙氣，如供給燃料以理論空氣量Vko，燃料又達(dá)到完全燃燒，煙氣中只含有二氧化碳CO2、二氧化硫SO2、水蒸汽H2O及氮N2四種氣體，這時煙氣所具有的體積稱為理論煙氣量，用符號Vyo表示，單位為Nm3／Nm3(對于液固燃料，單位為Nm3／kg)。第一百四十八頁，共178頁。1.氣體燃料燃?xì)庵懈骺扇冀M分單獨(dú)燃燒后產(chǎn)生的理論煙氣量可通過燃燒反應(yīng)式來確定。含有標(biāo)態(tài)下1m3干燃?xì)獾臐袢細(xì)馔耆紵螽a(chǎn)生的煙氣量，按以下方法計算（1）按燃?xì)饨M分計算1）理論煙氣量計算（當(dāng)=1時）根據(jù)表6-3中燃燒反應(yīng)式，按三原子氣體體積計算。第一百四十九頁，共178頁。2）實(shí)際煙氣量計算（當(dāng)＞1時）（2）按發(fā)熱量近似計算1）理論煙氣量計算：對烷烴類燃?xì)獍词剑?-46）計算：對煉焦煤氣按式（6-47）計算：第一百五十頁，共178頁。對標(biāo)態(tài)下低位發(fā)熱量小于12600kJ/m3的燃?xì)獍词剑?-48）計算：2）實(shí)際煙氣量按式（6-49）計算：第一百五十一頁，共178頁。2.液、固燃料（1）理論煙氣量計算理論煙氣量可根據(jù)前述燃料中可燃元素的完全燃燒反應(yīng)方程式進(jìn)行計算。①二氧化碳體積Vco2每kg碳完全燃燒產(chǎn)生1.866Nm3CO2，lkg燃料中含碳量為0.01Cykg，燃燒后產(chǎn)生二氧化碳體積為0.01866CyNm3／kg；第一百五十二頁，共178頁。②二氧化硫體積Vso2每kg硫完全燃燒產(chǎn)生0.7Nm3SO2，1kg燃料中含硫量為0.01Sykg，燃燒后產(chǎn)生二氧化硫體積為0.007SyNm3/kg；通常用符號VRO2表示二氧化碳和二氧化硫這二種氣體體積的總和，即第一百五十三頁，共178頁。③理論水蒸汽體積理論水蒸汽有四個來源：1)燃料中氫完全燃燒生成的水蒸汽每kg氫完全燃燒產(chǎn)生11.1Nm3的水蒸汽，1kg燃料的含氫量為0.01Hykg，燃燒后產(chǎn)生水蒸汽體積為0.111HyNm3/kg；第一百五十四頁，共178頁。③理論水蒸汽體積理論水蒸汽有四個來源：1)燃料中氫完全燃燒生成的水蒸汽每kg氫完全燃燒產(chǎn)生11.1Nm3的水蒸汽，1kg燃料的含氫量為0.01Hykg，燃燒后產(chǎn)生水蒸汽體積為0.111HyNm3/kg；第一百五十五頁，共178頁。2)燃料中水分形成的水蒸汽1kg燃料中水分含量為0.01Wykg，形成的水蒸汽體積為(22.4/18)X0.01Wy=0.0124WyNm3/kg；第一百五十六頁，共178頁。3)理論空氣量Vok帶入的水蒸汽前已提及，空氣并非干燥，通常計算中取空氣含濕量d為10g/kg，即每kg干空氣帶有10g水蒸汽。已知干空氣密度為1.293kg/Nm3，水蒸汽比容v為1.24Nm3/kg，如此1kg燃料所需理論空氣量帶入的水蒸汽體積為=0.0161VokNm3/kg；第一百五十七頁，共178頁。4)燃用重油且用蒸汽霧化時帶入爐內(nèi)的水蒸汽霧化每kg重油消耗的蒸汽量為Gwhkg，這部分水蒸汽體積為1.24GwhNm3/kg。理論水蒸汽體積為上述四部分體積之和，即第一百五十八頁，共178頁。④理論氮?dú)怏w積煙氣中氮?dú)鈦碓从袃蓚€：1)理論空氣量Vok中含有的氮空氣中氮的體積百分?jǐn)?shù)為79%，1kg燃料所需理論空氣量帶入的氮