(完整版)热力计算
1.水冷壁、锅炉管束、省煤器、过热器、再热器、凝渣管、空气预热器的作用是什么？
水冷壁：（1）吸收炉膛内火焰的热量，是主要蒸发受热面，将烟气冷却到合适的炉膛出口温度。（2）保护炉墙。（3）悬吊敷设炉墙、防止炉壁结渣。
凝渣管：是蒸发受热面，进一步降低烟气温度，保护烟气下游密集的过热受热面不结渣堵塞。锅炉管束：是蒸发受热面。过热器：是过热受热面。将锅炉的饱和蒸汽进一步加热到所需过热蒸汽的温度。省煤器：（1）降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。（2）充当部分加热受热面或蒸发受热面。空气预热器：（1）降低排烟温度提高锅炉效率。（2）改善燃料着火条件和燃烧过程，降低燃烧不完全损失，进一步提高锅炉效率。（3）提高理论燃烧温度，强化炉膛的辐射传热。（4）热空气用作煤粉锅炉制粉系统的干燥剂和输粉介质。
2.水冷壁、省煤器、过热器、空气预热器可分为哪几类？各有什么优缺点？
水冷壁可分为光管水冷壁和膜式水冷壁。光管水冷壁优点：制造、安装简单。缺点：保护炉墙的作用小，炉膛漏风严重。膜式水冷壁：优点：对炉墙的保护好，炉墙的重量、厚度大为减少。炉墙只需要保温材料，不用耐火材料，可采用轻型炉墙。水冷壁的金属耗量增加不多。气密性好，大大减少了炉膛漏风，甚至也可采用微正压燃烧，提高锅炉热效率。蓄热能力小，炉膛燃烧室升温快，冷却亦快，可缩短启动和停炉时间。厂内预先组装好才出厂，可缩短安装周期，保证质量。缺点：制造工艺复杂。不允许两相邻管子的金属温度差超过50度，因要把水冷壁系统制成整体焊接的悬吊框式结构，设计膜式水冷壁时必须保证有足够的膨胀延伸自由，还应保证人孔、检查孔、看火孔以及管子横穿水冷壁等处有绝对的密封性。
省煤器：铸铁式省煤器：优点：耐腐蚀、耐磨损。耐内部氧腐蚀、耐外部酸腐蚀。缺点：承压能力低，铸铁省煤器的强度不高，即承压能力低。不能做成沸腾式，否则易发生水击，损坏省煤器；易积灰，表面粗糙，胁制片间易积灰、堵灰；易渗漏，弯头多，法兰连接，易渗
水漏水。体积大，重量重，价格贵，铸铁省煤器管壁较厚，笨重。钢管式省煤器：优点：钢管式省煤器可用于任何压力和容量的锅炉，置于不同形状的烟道中。体积小，重量轻，价格低廉。过热器：水平过热器：疏水容易，固定困难。立式放置时刚好相反。空气预热器：卧式空气预热器、立式空气预热器。
卧式优点：（1）在烟、空气温度相同条件下，卧式预热器壁温要比立式高10-30度。这对改善腐蚀和堵灰有利。（2）卧式预热器的腐蚀部位在冷端几排管子，易于设计上采用可拆结构，便于调换、减少维修工作量，而立式的腐蚀部位是在管子根部，以至整个管箱调换。（3）高温预热器的进口管板不再位于高温烟气中，相应于管板的过热、翘曲和变形等缺陷不易发生，提高了钢珠除灰的效果。
3.水冷壁、锅炉管束、省煤器、过热器、再热器、凝渣管、空气预热器都是锅炉必不可少的部件吗？试述什么情况下必须布置，而有些情况下可以不布置。
水冷壁、省煤器、凝渣管是必不可少的部件；锅炉管束：在锅炉蒸发受热面不够的情况下必须布置，在蒸发受热面足够的情况下可不布置；过热器：对于电站锅炉是必须的受热面，对于工业锅炉来说取决于生产工艺是否需要，生活锅炉一般无过热器。再热器：一般电站锅炉需要再热器；空气预热器:大型锅炉中，空气预热器是必不可少的部件。对于低压锅炉，因给水温度很低，用省煤器已能很有效地将烟气温度冷却到合理的温度，常无空气预热器，对于着火困难的燃料，为了改善燃烧条件，也必须采用空气预热器。
4.空气预热器和省煤器的作用是什么？为什么有些锅炉必须同时布置有空气预热器和省煤器而有些可以没有？为什么有时必须将空气预热器和省煤器交错双级布置？
省煤器：（1）降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。（2）充当部分加热受热面或蒸发受热面。空气预热器：（1）降低排烟温度提高锅炉效率。（2）改善燃料着火条件和燃烧过程，降低燃烧不完全损失，进一步提高锅炉效率。（3）提高理论燃烧温度，强化炉膛的
辐射传热。（4）热空气用作煤粉锅炉制粉系统的干燥剂和输粉介质。如果只用省煤器就不能经济地降低锅炉的排烟温度，甚至无法降低到合适的温度时，就必须同时布置空气预热器。
双级布置：尾部受热面中，烟气的流量大于空气的流量。又因为烟气中有水分，CO2等，致使烟气的热容量大于空气的热容量。所以烟温下降速度小于空气升温速度。若要求的预热空气温度较高，空气出口温压将很小，受热面积将很庞大，很不经济，当预热空气温度高到一定程度时，出口温压有可能是零，单级空预器将无法将空气预热到更高温度。
5.对蒸汽温度调节方法有哪些基本要求？试述蒸汽温度调节的基本原理，为什么有些锅炉必须有减温器？什么样的锅炉可以没有或不装减温器？
基本要求：①调节惯性或延迟时间要小，即灵敏；②调节范围要大；
③结构简单可靠；④对循环效率的影响要小；⑤附加的金属和设备的消耗要少；⑥尽可能起到保护金属的作用。
烟气侧:调节的原理，从烟气侧改变过热器或再热器的传热特性，（传热系数，温压）影响蒸汽的焓增，改变汽温。蒸汽侧：利用减温器来降低过热蒸汽的焓，使汽温降低到需要的温度。装有过热器的锅炉必须有减温器，没有过热器的锅炉可以不装减温器。
6.说明锅炉负荷、给水温度、燃料性质、过量空气系数对汽温的影响？
锅炉负荷增加：汽温增加；给水温度降低：汽温升高；燃料性质：水分增加，汽温略增，灰分增加时，过热汽温增减不定。过量空气系数增加：过热汽温升高。
7.对比烟气侧汽温调节和蒸汽侧汽温调节的工作原理及其优缺点？
烟气侧:调节的原理，从烟气侧改变过热器或再热器的传热特性，（传热系数，温压）影响蒸汽的焓增，改变汽温。优点：①蒸汽温度可以升高，也可以降低；②不需要增加额外的受热面积；缺点：调节精度低，一般只能进行粗调节。蒸汽侧：利用减温器来降低过热蒸
汽的焓，使汽温降低到需要的温度。优点：①调节精度高；②若布置合理，能起到保护过热器金属的作用，能使各蛇形管中的蒸汽温度均匀；缺点：只能降低温度，为此就必须在设计时各布置适量的受热面，使过热器的钢材消耗量加大，还要额外消耗减温所需的材料。
8.请分别举例说明烟气侧调节方法和蒸汽侧调节方法，并说明各自的特点？
烟气侧汽温调节方法：（1）烟气再循环（2）采用烟气档板（3）改变火焰中心位置。
蒸汽侧调节: 利用减温器来降低过热蒸汽的焓，使汽温降低到需要的温度。70%负荷以上时投入使用。
蒸汽侧调节的特点：①调节精度高；②若布置合理，能起到保护过热器金属的作用，能使各蛇形管中的蒸汽温度均匀；③只能降低温度，为此就必须在设计时各布置适量的受热面，使过热器的钢材消耗量加大，还要额外消耗减温所需的材料。
第二章习题
1.说明炉内换热的特点？
炉内传热特点：①传热与燃烧同时进行，各因素相互影响。②炉膛传热以辐射为主，对流所占比例很小。③火焰与烟气温度在其行程上变化剧烈, 先升高，后降低。④火焰在炉膛内的换热是容积辐射。⑤运行因素影响炉内传热与燃烧过程。
2.炉内烟气的成分有哪些？请说明它们对炉内换热的作用？
烟气中具有辐射能力的主要是三原子气体和悬浮的固体粒子，即以下四种成分：
（1）三原子气体。CO2，H2O，SO2若火焰完全是由三原子气体组成时，这种火焰肉眼看不到，称为不发光火焰。
(2) 焦碳粒子。煤粉颗粒中的水分和挥发分逸出后剩下的就是焦碳粒子。其直径约为30～50m。在未燃尽前悬浮在火焰气流中，具有很强的辐射能力，使火焰发光，发光火焰,是一种主要的辐射成分。
(3) 灰粒子。焦炭粒子的可燃成分燃尽后成为灰粒，其直径约为10～20m。灰粒在高温火焰中也以一定的辐射能力使火焰发光。含有焦炭粒子和灰粒的火焰称为半发光火焰。
(4) 炭黑粒子。燃料中的烃类化合物在高温下裂解而形成炭黑粒子，其直径约为0.03m，以固体表面辐射的方式发射辐射能，呈现很强的辐射能力，使火焰发光。在燃烧器附近含有大量炭黑粒子的火焰称为发光火焰。
3.炉内传热计算的原理和基本方程式是什么？简述原苏联的炉内换热计算的基本思路？并与我国层燃炉炉内换热计算方法作比较？
能量守恒原理:
主要的区别在于对及的确定和及的确定是否困难的不同认识。前苏联学者认为及的确定有困难，因而在计算炉内换热量时采用了式（2-8）。我国工业锅炉工作者在制订我国层燃锅炉热力计算方法时采用了式（2-7）。
前苏联“热力计算标准方法”:确定炉膛传热量的基本出发方程是热平衡方程和由炉膛黑度确定的炉膛辐射换热量方程。
我国层燃炉热力计算方法:基本出发方程式:
4.何谓炉膛黑度？引出它有何意义？请从有效辐射的定义和Stephan-Boltzman定律导出室燃炉的炉膛黑度表达式？
炉膛黑度是为了进行炉膛热力计算而引进的对应火焰有效辐射的假想黑度，它不是火焰黑度，也不是火焰与炉壁间的系统黑度。
意义：7 j- `- q$ M& R* K炉膛黑度是相应于火焰有效辐射的黑度,用来说明火焰与炉壁间辐射换热的关系。炉膛黑度与炉壁的热有效系数、炉排面积A与炉膛总壁面积之比和火焰黑度有关。
5．辐射受热面的有效角系数x、热有效系数和污染系数的定义如何？三者之间的关系怎样？
有效角系数的定义：
热有效系数：
污染系数：三者关系：ψ=xζ
6．计算火焰中碳黑粒子的辐射减弱系数的公式为
，说明炉膛出口过量空气系数、炉膛出
口烟温及燃料中碳氢比的影响。
从该式中可看出：越高，炭黑粒子的浓度就越高，越大。越高，越小，当时，。越高，炉膛中分解得的越多，越大。
7.锅炉负荷的变化怎样影响炉内换热量的大小及炉膛出口烟温的大小？
锅炉负荷变化。当锅炉负荷增加时，火焰平均温度的增加大于辐射换热量的增加，炉膛出口烟焓必然增加，炉膛出口烟温升高。运行中锅炉负荷的变化会引起燃料消耗量的变化，炉内火焰的温度场的形态和数值也将随之而变。炉内温度场的变化必然导致炉内辐射换热量的改变。但是炉内辐射换热量的变化幅度并不等于燃料量的变化幅度。根据试验，锅炉负荷从半负荷状态变化到额定负荷时，负荷增加100％，炉内火焰平均增加约200℃，炉内辐射换热量增加70％左右。辐射换热量的变化小于锅炉负荷的变化。锅炉负荷增加炉膛出口烟温升高8.炉内传热计算中炉膛出口烟气温度的假定值与计算值允许值相差不超过100度，这时不必重算，为什么？相差超过100度时，主要对计算中什么数值的决定会有影响？
（在误差允许的范围内。相差超过100度对V、CP值取值需要重新取值。）
假定一个温度，选取V、C p值，跟计算温度相比较，如果相差不超过100度，即认为计算合理，V、C p值取值不用重新取值。
9.请说明确定炉膛出口烟温的原则，并请给出各种锅炉炉膛出口烟温的推荐值。
原则：（1）保证锅炉辐射受热面和对流受热面工作的可靠。（2）技术经济性的要求。小型锅炉燃用固体燃料时：出口烟温不宜低于950度，对于燃用固体燃料的大中型室燃炉，比较经济合理的炉膛出口烟温约为1200度，燃用气体燃料时，炉膛出口烟温可提高到1400度。
10.设计一台锅炉时，炉膛出口烟温应如何确定？一台锅炉运行时，影响炉膛出口烟温的因素有哪些？是怎样影响的？为什么？
设计一台锅炉时：应根据安全和经济性原则确定炉膛出口烟温。
影响炉膛出口烟温的因素：（a）燃烧器型式及布置位置。燃烧器型式不同和布置在炉膛中的位置不同将会明显地改变炉内火焰中心的位置。摆动式直流燃烧器一、二次风喷嘴上下摆动±20°时，火焰中心的高度将变化1.5～2.5m。当火焰中心提高时，会提高。一般的摆动式直流燃烧器上下摆动幅度约±20、30°，这时炉膛出口烟温可增加或降低110～140℃。（b）受热面的多少。显然炉膛辐射受热面增加，将使炉膛出口烟温降低。（c）炉膛形状系数。炉膛形状系数
为炉壁面积与炉膛有效容积之比。随着形状系数的增加，炉膛出口烟温不断降低。（d）受热面结渣和积灰程度的变化。受热面的结渣污染使炉膛出口烟温升高。
11.说明对流受热面的传热过程？哪些受热面是锅炉的对流受热面？其传热有何特点？
就一圆管来说，其传热过程可分为如下三个串联环节：
从热流体（烟气）到壁面高温侧的热量传递。由于积灰，管外壁上有灰层，实际上是热流体向灰层外表面放热。（2）从壁面高温侧向低温侧的热量传递。（3）从壁面低温侧向冷流体的热量传递。由于有结垢，实际上是垢层由表面对冷流体的放热。对流过热器，锅炉管束等。特点：（1）对流传热方式为主；（2）由于烟气中含有三原子气体及飞灰，因此受热面还接受烟气的辐射放热，为一复合传热过程。（3）布置在炉膛出口处的对流受热面还接受来自炉膛的辐射热量。
第三章习题
1.请说明怎样选取排烟温度、炉膛出口过量空气系数和热空气温度？排烟温度的选择：是锅炉设计中值得仔细分析的一个问题，它的选取应从技术经济性和安全性两个方面考虑。显然，排烟温度低，排烟热损失少，锅炉效率高，节约燃料，但会使尾部受热面的传热温差大幅降低，增加了受热面积。可见，这是一个技术经济问题，应兼顾受热面用钢(钢材价格)、燃料量(燃料价格)和投资回收期，以及相应的各种辅机(磨煤机、送风机、引风机)的电耗，得出综合经济效益最好的方案，这样选定的排烟温度称为最经济排烟温度。
热空气：除了在煤粉制备中起干燥预热作用外，主要是用来帮助煤粉在炉内迅速着火。理论上讲，越高越好，但高到一定数值后，对强化燃烧没有太大的帮助，反而要耗费过多的空气预热器受热面，并增加尾部受热面布置的困难。对于层燃炉，若太高，易烧坏炉排。故通常只要燃料能稳定燃烧，制粉系统干燥的需要能得到满足，热空气温度不必太高。一般只是挥发分少的无烟煤，水分高的褐煤以及用液态排渣方式时需选用高的热风温度。
炉膛出口过量空气系数：不同燃料的炉膛出口过量空气系数稍有不同,一般燃油或气的炉膛出口过量空气系数要小一些,燃煤要大一些,燃煤锅炉炉膛出口过量空气系数一般为1.2，也就是说炉膛出口氧量3.5%左右。大小要看氧量增加的排烟损失和飞灰含碳量的减少之间那个对提高锅炉效率更有利。由于油和气一般更易燃尽，所以炉膛出口过量空气系数可以小一些。
2.试述蒸汽压力、燃料性质、锅炉容量对锅炉热力系统的影响。
蒸汽压力：（1）低压小容量锅炉，蒸发吸热是最主要的部分，一般仅布置水冷壁受热面还不能满足是蒸发吸热的需要，因此，还需要在炉膛外布置对流蒸发受热面，该受热面在水管锅炉中常称为锅炉管束或对流管束，在火管锅炉中就是对流烟管。对流管束是低压小容量锅炉的显著特征。低压小容量锅炉有较少的过热器或没有过热器，一般可装设省煤器，有时也采用空气预热器。较小的低压小容量锅炉甚至只有蒸发受热面。（2）中等压力锅炉:由于蒸发吸热量的减少，水冷
壁受热面基本能满足蒸发吸热的需要，若略有不够，可将省煤器设计成沸腾式，因而不需锅炉管束。一般来说，省煤器和空气预热器已是必不可少的受热面，有时甚至要双级交错布置，取决于所需的热空气温度。过热器一般为对流式，置于烟温较高区，如在凝渣管后。（3）高压、超高压及亚临界压力锅炉:由于蒸发吸热的比例进一步下降，仅布置水冷壁受热面就能满足蒸发吸热的需要，甚至富裕。而过热吸热比例升高，故一部分过热器进入炉膛构成辐射或半辐射式过热器。此时过热器系统庞大而复杂。（4）超临界:工质已成单相，不存在蒸发吸热量，因而也不存在蒸发受热面，整台锅炉的受热面只分两种，即加热受热面及过热器。此时加热吸热量约占总吸热量的30％，其余吸热量均为过热吸热量。另一方面，因工质为单相，不分汽水，也就没有汽水之间那样明显的密度差，因此炉膛水冷壁不能采用自然水循环，目前都用直流锅炉或复合循环锅炉。此外，尽管不存在蒸发受热面，但工质仍存在着最大比热容区，此区受热面易发生传热恶化现象而导致爆管，因而应将此区的管屏布置在传热热负荷较低的区域，如炉膛四角或中辐射区。
燃料性质：燃用不同种类燃料的锅炉，其热力系统不同。燃用同种类燃料，若其化学成分、燃烧特性不同，对热力系统的影响也不同。锅炉不能进行通用性设计，困难就在于此。燃料水分增多，理论燃烧温度下降，而炉膛出口温度则基本上由保证对流受热面不结渣的条件来决定，因而炉膛吸热量减少，对流吸热量相应增多，对流受热面也就增加。不过，此时由于炉温降低，炉内辐射传热减弱，辐射受热面未必能相应减少。相反，为了保证燃尽，应有更高的炉膛，以增长火焰长度。挥发分低，着火不易，燃尽也难，炉膛高度也应增大。水分高和挥发分低的燃料都要求较高的热空气温度，以保证顺利着火，从而使空气预热器增大，并要求与省煤器双级交错布置，这在大型锅炉中常使倒U形布置的尾部竖井中难以布置下受热面。
灰分多的燃料易使对流受热面受到剧烈的磨损，因而必须降低烟气流速而使受热面积增多，有时还需采用防磨、减磨的受热面结构型式。灰分的变形温度和软化温度低会导致受热面结渣，应根据使对流受热面不结渣的条件来选择炉膛出口温度，这就影响到炉膛辐射受热
面吸热量和对流受热面吸热量的比例，故也就影响到整台锅炉受热面的尺寸和结构。另外，为了中间除灰，有时还采用多烟道的锅炉布置型式。
燃料含硫量高会造成低温区受热面的低温腐蚀和堵灰以及在高温区受热面的高温腐蚀。为此，对低温区需要选取较高的排烟温度，并采取防腐及防堵的结构措施。在高温区则应采取措施以保证管子壁温不超过600℃。
燃料发热量低可能是由于燃料可燃成分中较低发热量的成分增多或较高发热量的成分减少所致，也可能是因惰性物质水分和灰分高引起。由于可燃成分所产生的烟气量和其发热量基本上成比例，当燃料可燃成分的发热量降低时，虽然每kg燃料的烟气量减少，但所需的燃料量相应增加，因此总的烟气量基本上不变。这样它们对受热面布置的影响不大。至于惰性物质水分和灰分高导致发热量降低的直接影响则是使所需的燃料量相应增加，从而在每kg燃料的惰性物质高的基础上又使总的惰性物质量进一步增多。
总之，燃料的影响较为复杂，有时并非单向，趋势难于判断。
锅炉容量：锅炉炉膛体积与其线尺寸的三次方成正比，而炉膛的壁面积则与其线尺寸的平方成正比。因此，随着锅炉容量的增大，炉膛体积的增大要比炉膛壁面积增大快。这样，大容量锅炉的炉膛壁面积比小容量锅炉的炉膛壁面积相对减少。另一方面，从燃烧燃料产生热量的功率来看，则锅炉的容量大致与炉膛体积成比例；而从炉膛水冷壁吸热以保持炉膛出口烟温度不致过高的能力来看，锅炉的容量则应与炉膛的壁面积成比例。由此可见，大容量锅炉炉膛的燃烧能力超过其传热能力，而中、小容量锅炉则相反。为此，在大容量锅炉中，仅布置水冷壁将难以使炉膛出口烟温降低到能够防止在对流受热面区域结渣的程度，必须再布置双面露光水冷壁和双面受热的屏式过热器才能缓和这一矛盾。即使如此，为了满足传热，大容量锅炉的炉膛体积仍然有一定的富裕。相反，在小型锅炉中，炉膛尺寸主要取决于燃烧设备的布置，炉膛壁面积相对较大，为此就应当增大水冷壁管的布置节距，甚至在某些墙面上不布置水冷壁，此时需考虑炉墙的保护问题，往往需要采用重型炉墙。即使如此，小型锅炉的炉膛出口温度一般仍有些偏低。
3.为什么低压小容量锅炉必须设置锅炉管束？
对于低压小容量锅炉来说，蒸发吸热是最主要的部分，一般仅布置水冷壁受热面还不能满足蒸发吸热的需要，因此还需要在炉膛外布置对流蒸发受热面即锅炉管束。
4.说明怎么样确定炉膛的形状和尺寸以及怎样进行炉膛的热力计算。确定炉膛的几何特征：炉膛容积按图3-13所示的虚线包围区域计算。炉膛容积的边界是水冷壁管中心线所在平面或是绝热保护层的向火表面，未敷设水冷壁的地方则是炉膛的壁面。在炉膛出口断面以通过屏式过热器、凝渣管或锅炉排管的第一排管子中心线作为容积边界。炉膛下部容积的边界是炉底。有冷灰斗时，则以冷灰斗高度一半处的假想平面作为容积边界。
火床炉中，炉膛容积为由炉排面及通过炉排两端和除渣板或挡渣板的垂直平面所包围的容积。对链条炉应从以炉排为下界面的容积中扣除燃料层及灰渣层的容积，即以燃料层的外表面作为界面。燃料层及灰渣层的平均计算厚度可取为：烟煤150～200mm，褐煤300mm，木屑500mm。抛煤机炉中燃料厚度很小，在计算炉膛容积时不予考虑。在炉膛中，如屏式受热面沿整个炉膛断面布置在炉膛上部(如图3—14中前三种布置)，则屏区容积不计入炉膛容积。其他布置形式(如图3—14中的后三种)，则把屏间容积计算到炉膛容积之内。炉壁面积按包覆炉膛容积的表面尺寸计算。对双面曝光水冷壁及屏，应以其边界管中心线间距离和管子曝光长度的乘积的两倍(即计及双面)作为其相应的受热面积。在计算半开式炉膛燃烧室时，炉墙面积应包括位于燃烧室及冷却室之间的烟窗面积。炉膛的热力计算包括：（1）单室炉及半开式炉膛的热力计算（2）带有屏的炉膛传热计算（3）双室炉炉膛的热力计算。
5. 比较“Π”型、“T”和塔型布置方案的优缺点。
型（“倒U”型）
这种布置是电站锅炉中应用最广泛的形式，各种容量和各种燃料均可采用。主要优点是：锅炉高度较低，安装起吊方便；受热面易于布置成工质与烟气呈相互逆流；尾部烟道烟气向下流动，有利于吹灰；锅炉烟气出口在底层，送风机、引风机、除尘器等都可布置在地面；汽
机与过热器的连接管道长度较短。缺点是：占地面积较大；烟道转弯易引起飞灰对受热面的局部磨损；转弯气室部分难以利用，当燃用发热值低的劣质燃料时，尾部对流受热面可能布置不下；锅炉容量增大时，尤其200MW以上锅炉，燃烧器布置有困难，前墙可能布置不下，前后墙布置则使煤粉管道复杂，采用四角燃烧时，炉膛和尾部烟道在截面和高度上应注意恰当配合。
T型布置，实际上是将尾部烟道分成两部分，对称地放在锅炉两侧，以解决П型布置尾部受热面布置困难问题。也可使炉膛出口烟窗高度减小，改善过渡烟道流动状况，减少烟气沿高度的热偏差，但占地更大，汽水管道连接系统复杂，金属消耗量大，前苏联用得较多，在燃用多灰烟煤、无烟煤及低热值褐煤等劣质煤的场合为宜。
塔型布置，这种布置的特点是：烟气一直向上流动，炉膛可呈正方形，四周布置膜式水冷壁直至炉膛上部，适用于优质少灰的煤和液体，气体燃料。德国也用来烧褐煤。其优点是：所有对流受热面都水平悬吊在炉膛上部，便于疏水；烟道短，烟气速度可以取得较高，使整个锅炉体积缩小，而且使得锅炉的占地面积减少；煤粉管道和燃烧器布置方便，用旋风炉也易布置；整台锅炉为悬吊结构，只有向下的垂直膨胀，对流受热面管子在一侧集中穿墙，减少密封面，烟气不改变流动方向，对受热面冲刷均匀，磨损减轻。缺点是：锅炉很高，安装和检修困难，蒸汽管道的长度和成本增加；炉膛和对流烟道的截面需配合恰当；将空气预热器和送引风机放在顶部，加重锅炉构架负荷，也增加了安装和检修的困难。
6.由于空气预热器是用烟气（热流体）来加热（冷流体）从而提高空气的温度，而升温了的空气送入炉膛，亦即从烟气吸收的热量又返回了烟气行程。因此，有人说：在空气预热器中烟气的热量传递给了空气，空气携带的热量送进了炉膛，因而又送回了烟气，这份热量并未传递给工质，故对提高锅炉的热效率毫无作用。请评论。
空气预热器的作用：（1）降低排烟温度提高锅炉效率。（2）改善燃料着火条件和燃烧过程，降低燃烧不完全损失，进一步提高锅炉效率。（3）提高理论燃烧温度，强化炉膛的辐射传热。（4）热空气用作煤粉锅炉制粉系统的干燥剂和输粉介质。
第四章习题
1.结渣、沾污、腐蚀及磨损会给锅炉工作带来哪些问题？
(1) 经济性下降污染、结渣会降低炉内受热面的传热能力。(2) 安全性下降总的传热阻力增大，会使锅炉可能无法维持在满负荷下运行，只好增加投煤量，引起炉膛出口烟温进一步提高，使灰渣更容易粘在受热面上，形成恶性循环，导致发生一系列锅炉恶性事故
。
2.结渣的基本条件是什么？何谓灰的结渣特性指标？
熔融的灰粘结在受热面上或炉墙上称结渣。形成结渣的基本条件是受热面壁温高、表面粗糙和灰熔点低。灰熔点与灰的组成成分有关，根据组成成分计算出分析叛断灰的结渣倾向的指标，称为灰的结渣特性指标Rs.
3.说明各种积灰的形成过程、机理、影响因素和减轻措施？
干松灰过程：干松灰的积聚过程完全是一个物理过程，灰层中无粘性成分，灰粒之间呈现松散状态，易于吹除。机理：三力一捕捉
影响因素：（1）烟气流速及粒子直径分布。（2）管子直径。（3）管子节距及管束的布置方式。（4）灰粒浓度。减轻或防止干松灰积聚的措施：（1）设计时采用足够高的流速，一般不能低于5~6m/s。（2）采用小管径，错列、紧凑布置（减小纵向节距）的管束。（3）正确设计和布置吹灰装置，并确定合理的吹灰间隔时间和一次吹灰的持续时间。
高温粘结灰过程：主要在温度较高的区域形成，但在远低于ST的烟温区，例如在高温省煤器上，也能形成粘结灰。伴随化学反应，能够无取地增长，坚硬而不易清除。不仅在背风侧，而且更多地在迎风面形成。分层形成，各层的化学成分不同，颜色也有差异。灰的粘性是由化学反应产物而来。机理：高温粘结灰的形成关键在于首先形成一层处于熔化或软化的粘性灰层，靠这一层粘性灰的捕捉作用，积聚飞灰粒子，被捕捉到的飞灰在化学作用下形成紧密的灰层。
影响高温粘结灰的因素：
①燃料成分。②燃烧方式。③温度水平。④烟气流速。
减轻或防止高温粘结灰的措施：
①设计时，严格选定炉膛断面热负荷及炉膛出口烟温，不要过大；
②正确设计和布置受热面，例如拉大横向节距S1；
③加入添加剂，改变灰的化学成分，使其不易形成粘结灰或形成机械强度小的灰；
④采取有效的吹灰装置，如压缩空气吹灰、水力吹灰、振动吹灰和钢珠吹灰等，并且运行一开始就正常投入吹灰装置，限制第一层灰升华灰的形成。
低温粘结灰过程：这种粘结灰的形成过程大致是这样的：冷凝在受热面的硫酸蒸汽，可以捕捉飞灰粒子，飞灰粒子中含有CaO，于是与硫酸反应，形成硫酸钙，该反应物具有粘性，可以继续捕捉飞灰，无限增长。这个过程即为通常所说的积灰水泥化。
积灰机理：低温粘结灰的形成与烟气的酸露点温度紧密相关。一般酸露点温度高，积灰严重。当烟气或受热面壁温达露点时，受热面上开始结露，烟气中灰粒子便更容易粘在受热面上形成积灰。灰的沉积物中，大部分可溶性物质为铝、钙和铁的硫酸盐，其中的硫酸铝和硫酸钙是由热浓硫酸作用而形成的。影响因素：①影响酸露点温度的因素都能影响结灰的程度②受热面的结构及布置方式也影响结灰的程度。例如顺列比错列好。防止和减轻低温粘结灰的措施：（1）提高受热面的温度（2）空气预热器的吹灰（3）空气预热器的水冲洗
4.何谓酸露点？引出它有何意义？
当燃用含硫高的燃料时，燃烧后形成的SO2有一部分会进一步被氧化成SO3，且与烟气中的水蒸汽结合成硫酸蒸汽。烟气中硫酸蒸汽的凝结温度称为酸露点，它比水露点要高很多。烟气SO3(或者说硫酸蒸汽)含量愈多，酸露点就愈高，烟气中的酸露点可达140～160℃，甚至更高。
烟气的酸露点与燃料含硫量和单位时间送入炉内的总硫量有关，而后者是随燃料发热量降低而增加的。显然，燃料中的含硫量较高，发热量较低，燃烧生成的SO2就越多，进而SO3也将增加，致使烟气酸露点升高。烟气对受热面的低温腐蚀常用酸露点的高低来表示，露点愈
高，腐蚀范围愈广，腐蚀也愈严重。
（（通过分析一定工况下的酸露点，由此调整排烟温度，可以达到节能和保持炉子寿命的最佳条件。））
5.什么是低温腐蚀？它有哪些特点?影响因素有哪些？减轻及防止低温腐蚀的措施有哪些?
低温腐蚀：发生在低温受热面上的腐蚀就称为低温腐蚀
特点：（1）有化学腐蚀（如硫酸作用于金属），也有电化学腐蚀（如冷凝后的水蒸汽怀金属作用）。（2）腐蚀产物中主要是低价铁的硫酸铁（如FeSO4）和铁的氧化物Fe2O3及Fe3O4等。（3）腐蚀速度有时很高，可高达1m/a。（4）这种腐蚀部是发生在温度低于酸露点的壁面上。（5）当壁温处于酸露点和水露点之间时，腐蚀速度并不随硫酸浓度的增大而线性增加，约在浓度56%时达到最大。
（6）当壁面温度达到或低于水露点后，由于有大量的水蒸汽凝结，腐蚀速度急剧增加。壁温低于酸露点30℃左右时，腐蚀速度最大。（7）发受热面上的结灰，有时能加速度腐蚀，有时能抑制腐蚀。但多数情况是促进的。
影响低温腐蚀因素：
（1）燃料中的含硫量。含硫量越高，SO3生成的量就可能越多，酸露点就越高。
（2）运行时的过量空气系数α。过量空气系数越高，O2量越多，SO3生成量就越多。
（3）受热面的金属温度。在锅炉的常见尾部受热面壁温范围内，壁温与腐蚀速度一般并不存在线性关系。但壁温越低，腐蚀越严重。（4）烟气的温度。一般说来，壁温一定，烟温高，腐蚀速度低。
防止或减轻低温腐蚀的方法：
（1）燃料脱硫，入炉前脱硫。（2）改善燃烧方法减少SO3的生成。采用低氧燃烧，烟气再循环或采用流休床燃烧。（3）加入某种添加剂和SO3进行反应。（4）提高受热面的壁温，使其高于酸露点温度，这一方法要作具体分析，否则不经济。（5）采用抗腐蚀材料。为减轻空气预热器冷端受热面的低温腐蚀，在燃用高硫分燃料的锅炉中，
管式空气预热器的低温级置换段可用耐腐蚀的玻璃管或其它耐腐蚀材料制作的管子。（6）有效地进行吹灰。
6.磨损发生的原因是什么？如何减轻或预防磨损？
对于燃煤锅炉，由于大量的灰粒子流经尾部受热面，这些受热面的磨损几乎是不可避免的。
减轻和防止磨损的办法：①减小烟气中的飞灰浓度。②尽量使灰粒的浓度场均匀，特别是由于转弯烟道中可以产生的浓度场的不均匀。还要避免烟道中形成烟气走廊。③采用适当的烟气流速：烟速磨损影响很大，大于3次方关系，注意不要使烟气过高。④尽量使烟气的速度场均匀：应极力避免形成烟气走廊。⑤尽可能采用顺列布置，采用防磨装置或使用耐磨管材。
7.如何消除锅炉受热面的振动？
（1）通常是在烟道的宽度方向装设若干隔板，把烟道分隔成小的气室，使各个气室所具有的声驻波固有频率大于卡门涡流的最大频率，一般是把气室的固有频率提高到100Hz以上，即能防止振动的发生。（2）如果卡门涡流的激发频率与炉墙的固有频率耦合，则引起炉墙振动。遇到这类振动时，则须加强管子的刚性及对振动部位的炉墙进行加固，提高管子或炉墙的固有频率，使振动失谐，振动即能消除。