西南交通大学发电厂及其电气部分期末复习题

思考和简答题1. 举例说明电力系统的一、二次设备有哪些，其功能各是什么？答：通常把生产、变换、分配和使用电能的设备，如发电机、变压器和断路器等称为一次设备。其中对一次设备和系统运行状态进行测量、监视和保护的设备称为二次设备。如仪用互感器、测量表计，继电保护及自动装置等。其主要功能是起停机组，调整负荷和，切换设备和线路，监视主要设备的运行状态。2. 影响输电电压等级发展的主要因素有哪些？答：1）长距离输送电能；2）大容量输送电能；3）节省基建投资和运行费用；4）电力系统互联。3. 我国500kV变电站目前的主接线形式有哪些种类？答：目前，我国500kV变电所的主接线一般采用双母线四分段带专用旁路母线和3/2台断路器两种接线方式。其中3/2台断路器接线具有以下特点：任一母线检修或故障，均不致停电；任一断路器检修也不引起停电；甚至在两组母线同时故障（或一组母线检修另一组母线故障）的极端条件下，功率均能继续输送。一串中任何一台断路器退出或检修时，这种运行方式称为不完整串运行，此时仍不影响任何一个元件的运行。这种接线运行方便，操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离带电设备用。4. 何为数字化发电厂？其数字化发电厂的核心技术有哪些？答：1、数字化发电厂的概念主要是针对发电厂的生产过程，通过实时地数字化控制和管理对每个生产设备、生产环节、管理环节都用数据予以客观描述，存储、积累发电厂的历史生产数据，再按一定规律，通过计算、归纳、提取，用动态数字来表达发电企业的生产状态，实现企业数字化科学管理。核心是围绕发电厂的生产运营和科学管理过程进行数字化。2、1）采用成熟的FCS数字化仪表和装置。2）发电厂“炉-机-电-辅”DCS一体化控制和数字化升压站NCS。3）数字化CCTV（工业）网络图像监视技术。4）厂级运营优化增值服务技术。5）信息层面的数字化高端应用。6）系统工程、软件技术、流程技术和先进的计算机辅助技术（CAD）、三维技术等。5. 试说明1000MW超超临界发电机组电气主接线的特点。答：（1）发电机与主变压器的连接采用发电机－变压器单元接线，发电机和主变压器之间没有断路器和隔离开关，但在主母线上设有可拆连接点。（2）发电机出口主封闭母线上有接地刀闸，母线接地刀闸能承受主回路动、热稳定的要求。接地刀闸附近有观察接地刀闸位置的窥视孔。（3）主变压器采用三台单相双绕组油浸式变压器，低压侧绕组接成三角形，高压侧绕组接成星形。变压器高压侧中性点接地方式为直接接地。（4）在主变压器低压侧引接两台容量相同的高压厂用变压器，供给厂用电。（5）在发电机出口主封闭母线有短路试验装置，主回路T接引至电压互感器柜，通过高压熔断器接有三组三相电压互感器和一组避雷器。（6）在发电机出口侧和中性点侧，每相装有套管式电流互感器4只。（7）发电机中性点经隔离开关接有中性点接地变压器。（8）高压厂用变压器高压侧，每相配置套管式电流互感器3只。（9）主变压器高压侧每相各配置套管式电流互感器4只，中性点配置电流互感器2只。6. 超临界火电机组的电气主接线有哪些特点？ 600MW发电机组采用发电机-变压器单元接线，变压器高压侧经引接线接入500kV系统，500kV侧采用一台半断路器接线方式。接线特点有：1）发电机-变压器单元接线，采用全连分相封闭母线。2)发电机与变压器之间无断路器和隔离开关；3）主变采用三个单相双绕组变压器接成三相，低压侧接成三角形，高压侧接成星形，高压侧中性点接地；4）在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器，供给厂用电；5)在发电机出口侧，通过高压熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器；6）在发电机出口侧和中性的侧，每相装有电流互感器；7）发电机中性点接有中性点接地变压器；8）高压厂用变压器高压侧和低压侧，每相装有电流互感器；9）主变压器侧，每相装有电流互感器，中性点配置电流互感器。7. 导体的长期允许载流量与哪些因素有关？提高长期允许载流量应采取哪些措施？答：是根据导体的稳定温升确定的,与1、和导体的电阻R、导体的换热面积F、换热系数α有关。。为了载流量，宜采用电阻率小的材料，如铝和铝合金等；导体的形状，在同样截面积的条件下，圆形导体的表面积较小，而矩形和槽形的表面积则较大。导体的布置应采用散热效果最最佳的方式。8. 什么是短时发热？短时发热该如何计算？ 短时发热：指短路电流引起的发热计算同下9. 短路时导体最高发热温度的计算过程是什么？计算方法如下：1）有已知的导体初始温度θw；从相应的导体材料的曲线上查出Aw；2）将Aw和Qk值代入式：1/S2Qk=Ah-Aw求出Ah；3）由Ah再从曲线上查得θh值。10. 三相平行导体发生三相短路时最大电动力出现在哪相上，试加以解释。答：三相平等导体发生三相短路时最大电动力出现在中间相B相上，因为三相短路时，B相冲击电流最大。11. 什么叫电气主接线？主接线的基本形式有哪些？什么是3/2接线有何特点？答：1）电气主接线指一次设备的连接电路，又称为一次接线或主电路。它表示了电能产生、汇集、分配和传输的关系。2）基本形式主要有：（1）有汇流母线的基本接线形式：单母线、单母线分段、单母线（分段）带旁路、双母线、双母线分段、双母线分段带旁路、3/2、4/3断路器接线、变压器-母线组接线；（2）无汇流母线的基本接线形式：单元接线（发电机-变压器单元；扩大单元；发电机-变压器-线路单元）；桥型接线（内桥；外桥）；角形接线（三角形，四角形，五角形）3）、一台半断路器接线即两组母线之间接有若干串断路器，每一串有3台断路器，中间一台称作联络断路器，每两台之间接入一条回路，共有两条回路。平均每条回路装设一台半断路器，故称一台半断路器接线，又称二分之三接线。一台半断路器接线的主要优点：可靠性高；运行灵活性好；操作检修方便。在一台半断路器接线中，一般应采用交叉配置的原则，即同名回路应接在不同串内，电源回路宜与出线回路配合成串。此外，同名回路还宜接在不同侧的母线上。这种接线的主要缺点是投资大、继电保护装置复杂。12. 电气主接线的设计程序是什么？四个阶段：1初步可靠性研究2可靠性研究3初步设计4施工设计图设计步骤与内容：1对原始资料分析2主接线方案的拟定与选择3短路电流计算和主要电器选择4绘制电气主接线图5编制工程概算13. 绘出内、外桥的主接线图，并分别说明其特点及适用范围。14. 主母线和旁路母线各起什么作用？画图说明如何区分旁路兼母联和母联兼旁路两种接线方式？主母线：汇集和分配电能。旁路母线：和旁路断路器一起，代替出线断路器工作，使出线断路器检修时该回路不停电。15. 选择主变压器时应考虑哪些因素？其容量、台数、型式的选择各应遵循哪些原则？答：影响主变压器选择的因素主要有：容量、台数、型式。其中单元接线时变压器应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后=（发电机的额定容量－厂用容量－支配负荷的最小容量）×70%。为了确保发电机电压上的负荷供电可靠性，所接主变压器一般不应小于两台，对于工业生产的余热发电厂的中、小型电厂，可装一台主变压器与电力系统构成弱连接。除此之外，变电所主变压器容量，一般应按5~10年规划负荷来选择。主变压器型式可根据：1）相数决定，容量为300MW及以下机组单元连接的变压器和330kV及以下电力系统中，一般选择三相变压器，容量为60MW的机组单元连接的主变压器和500kV电力系统中的主变压器经综合考虑后，可采用单要组成三相变压器组。2）绕组数与结构：最大机组容量为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器，机组容量为200MW以上的发电厂采用发电机双绕组变压器单元接线，在110kV以上的发电厂采用直接接接系统中，凡需选用三绕组变压器的场合，均可采用自耦变压器。16. 母联断路器、分段断路器和旁路断路器的作用各是什么？答：1、母联断路器：由单母线发展出分段母线，将母线从中间分开，分开处装设可跳闸的母联断路器，满足供电可靠性的要求。2、分段断路器：当任一电源故障，其电源QF自动跳闸断开时，在BZT的作用下，分段断路器QFd可以自动接通，保证全部引出线继续供电，还可以限制母线短路时短路电流的水平；当任一母线发生短路故障，在母线继电保护的作用下，QFd和连接故障段母线的电源QF自动断开，则非故障段可继续供电，避免了在纯单母线中母线故障时全部回路都得停电的情况。3、旁路断路器：工作回路有问题时切换至旁路,在不影响供电的情况下对工作回路的某些设备进行检修17. 一台半断路器的配置方式有哪些，有何优点？完整串运行：两组母线和同一串的3个断路器都投入工作；（任意母线、断路器检修不需停电）不完整串运行：一串中任意断路器退出运行；优点同下18. 什么是一台半断路器，其接线有何特点？每两个元件（进线、出线）占用3台断路器构成一串，接在两组母线之间，因而称为“3/2断路器接线”，也称“一台半断路器接线”。特点：①可靠性高：任何一个元件（一回出线、一台主变）故障均不影响其他元件的运行，母线故障时与其相连的断路器都会跳开，但各回路供电均不受影响。当每一串中均有一电源一负荷时，即使两组母线同时故障都影响不大。②调度灵活：正常运行时两组母线和全部断路器都投入运行，形成多环状供电，调度方便灵活。③操作方便：只需操作断路器，而不必利用隔离开关进行倒闸操作，从而使误操作事故大大减少。隔离开关仅供检修时隔离电压用。④检修方便：只检修任一台断路器只需断开该断路器自身，然后拉开两侧的隔离开关即可检修。检修母线时也不需切换回路，不影响各回路的供电。19. 电气主接线中为什么要限制短路电流？一般限制短路电流的基本方法有哪些？答：短路电流要比额定电流大的多，有可能超过电器设备的承载能力，将电气设备烧毁，因此，必须限制短路电流，其中限制短路电流的方法有：1）在发电厂和变电所的6~10kV配电装置中，加装限流电抗器限制短路电流。a)在母线分段处设置母线电抗器，目的是发电机出口断路器，变压器低压侧断路器，母联断路器等能按各自回路额定电流来选择，不因短路电流过大而使容量升级；b)线路电抗器：主要用来限制电缆馈线回路短路电流；c)分裂电抗器。2）采用低压分裂绕组变压器。当发电机容量越大时，采用低压分裂绕组变压器组成扩大单元接线以限制短路电流。3）采用不同的主接线形式和运行方式。20. 限制短路电流的方法有哪些？为什么采用低压分裂绕组变压器可限制短路电流？21. 火电厂厂用电为什么要按炉分段？为了提高厂用电的供电可靠性，通常采用哪些措施？答：为了保证厂用供电的连续性，使发电厂安全满发，并满足运行安全可靠灵活方便。所以采用按炉分段原则。为提高厂用电工作的可靠性，高压厂用变压器和启动备用变压器采用带负荷高压变压器，以保证厂用电安全，经济的运行。22. 厂用变压器容量的选择需要考虑哪些因素？变压器的台数、形式、额定电压、容量和阻抗23. 什么叫电动机的惰行？何谓厂用电动机的自启动？（1）厂用电系统中运行的电动机，当断开电源或厂用电压降低时，电动机转速就会下降，甚至会停止运行，这一过程称为惰行。（2）若电动机失去电压以后，不与电源断开，在很短时间(一般在0.5~1.5s)内，厂用电压又恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时，电动机惰行尚未结束，又自动恢复到稳定状态运行，这一过程称为电动机的自启动。24. 为什么要进行电动机自启动校验？如果厂用变压器的容量小于自启动电动机总容量时，应如何解决？答：厂用电系统运行的电动机，当突然断开电源或厂用电压降低时，电动机转速就会下降，甚至会停止运行，这一转速下降的过程称为惰行。若电动机失去电压后，不与电源断开，在很短时间内，厂用电源恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时，电动机惰行还未结束，又自动启动恢复到稳定状态运行，这一过程称为电动机自启动。分为：⑴失压自启动；⑵空载自启动；⑶带负荷自启动。若参加自启动的电动机数目多，容量大时，启动电流过大，可能会使厂用母线及厂用电网络电压下降，甚至引起电动机过热，将危及电动机的安全以及厂用电网络的稳定运行，因此，必须进行电动机自启动校验。若不能满足自启动条件，应采用以下措施：⑴限制参加自启动的电动机数量。⑵机械负载转矩为定值的重要设备的电动机，因它只能在接近额定电压下启动，也不应参加自启动，可采用低电压保护和自动重合闸装置，即当厂用母线电压低于临界值时，把该设备从母线上断开，而在母线电压恢复后又自动投入。⑶对重要的厂用机械设备，应选用具有较高启动转矩和允许过载倍数较大的电动机与其配套。⑷在不得已的情况下，或增大厂用变压器容量，或结合限制短路电流问题一起考虑进适当减小厂用变压器的阻抗值。25. 什么是验算热稳定的短路计算时间tk及电气设备的开断计算时间t’k？答：演算热稳定的短路计算时间tk为继电保护动作时间tpr和相应断路器的全开断时间tbr之和，而tbr是指断路器分断脉冲传送到断路器操作机构的跳闸线圈时起，到各种触头分离后的电弧完全熄灭位置的时间段。26. 高压断路器熄灭电弧的基本方法有哪些？答：有以下几种灭弧方式：1）利用灭弧介质，如采用SF6气体；2）采用特殊金属材料作灭弧触头；3）利用气体或油吹动电弧，吹弧使带电离子扩散和强烈地冷却面复合；4）采用多段口熄弧；5）提高断路器触头的分离速度，迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，同时使电弧的表面突然增大，有利于电弧的冷却和带电质点向周围介质中扩散和离子复合。27. 高压断路器的种类和特点是什么？1）油断路器：（1）多油式断路器：体积大，用油量多，有爆炸火灾危险，检修工作量大；现已淘汰。（2）少油式断路器：优点：结构简单，体积小，材料消耗少，用油量少，重量轻，性能稳定，运行方便。缺点：抗震性稍差；2）压缩空气断路器：优点：“外能式”灭弧室。灭弧能力强；灭弧时间短；无火灾危险；尺寸小，重量轻缺点：结构复杂；有色金属消耗量大，价格昂贵；3）六氟化硫（SF6）断路：优点：允许断路次数多，检修周期长；断路性能好；多用于SF6封闭式组合电器，大大减少占地面积。缺点：要求加工精度高，密封性能好。对气体和水分的检测控制要求更严。4）真空断路器：优点：触头开距短；燃弧时间短，且与开断电流无关，一般只有半个周期；触头寿命长，开断次数多；体积小、重量轻、噪声低缺点：对灭弧室工艺及触头材料要求高28. 隔离开关的特点及作用是什么？与断路器配合操作时应遵循什么原则？答：1、隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流，其工作特点是在有电压、无负荷电流情况下分、合线路。主要作用为以下三点：1）隔离电压。在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全；2）倒闸操作。投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协调操作完成；3）分、合小电流。因隔离开关具有一定的分、合小电感电流和电容电流的能力，故一般可用来进行以下操作：分、合避雷器、电压互感器和空载母线；分、合励磁电流不超过2A的空载变压器；关合电容电流不超过5A的空载线路。断开时先断断路器在断隔离开关，合闸时相反。29. 隔离开关与断路器的主要区别，运行中它们的操作程序应遵循哪些重要原则？答：断路器具有专用灭弧装置，可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流，故用来作为接通和切断电路的控制电器。而隔离开关没有灭弧装置，其开合电流极小，只能用来做设备停用后退出工作时断开电路。30. 高压电器开关包括哪2种设备？该如何选择设备？断路器：（1）选择断路器的额定电压与电流：UN≥UNSIN≥Imax（2）选择断路器的额定开断电流：INbr≥Ipt或INbr≥I”2）隔离开关：选择隔离开关的额定电压与电流：UN≥UNSIN≥Imax31. 电流互感器正常工作时，二次绕组绝对不允许开路的原因是什么？答：需要强调的是电流互感器在运行时，二次绕组严禁开路。二次绕组开路时，电流互感器由正常工作状态变为开路状态，I2=0，励磁磁动势由正常为数甚小的10N1骤增为11N1，铁心中的磁通波形呈现严重饱和和平顶波，因此，二次绕组将在磁能过零时，感应产生很高的尖顶电动势，其值可达数千伏甚至上万伏（与Ki及Ii大小有关），危及工作人员的安全和仪表、继电器的绝缘。由于磁感应强度剧增，会引起铁心和绕组过热。此外，在铁心中还会产生剩磁，使互感器准确级下降。32. 电流互感器的额定容量可以用二次侧额定阻抗来表示的原理是什么？电流互感器的额定容量SN2是指在二次额定电流IN2和额定二次阻抗ZN2下运行时，二次绕组输出的容量。IN2为1或5(A)，额定容量和额定阻抗只差一个系数，所以，额定容量常用二次额定阻抗来表示。33. 电磁式电流互感器有何特点？其误差主要来源？为何电流互感器在运行时二次绕组严禁开路？特点：1）一次绕组串联在所测量的一次回路中，并且匝数很少;2）一次绕组中的电流IN1完全取决于被测回路的负荷电流，与二次绕组电流IN2大小无关。3）二次绕组与测量仪表、保护装置的电流线圈串联，且匝数N2很多，是一次绕组匝数N1的若干倍。二次绕组中的电流IN2完全取决于一次绕组电流IN1误差：励磁损耗和磁饱和禁止开路原因见3134. 采用普通电抗器限流时，如何选择电抗器的电抗百分数？答：按将电抗器所在回路的短路电流（电抗器最后发生短路）限制到不大于所要选用的轻型断路器的额定断开电流INbr的原则来选择电抗百分数。35. 限流型高压熔断器和非限流型高压熔断器各有何特点？答：限流型高压熔断器：在熔体熔化后，短路电流未达到最大值之前，就立即减小到零的熔断器，比如：RN2-10型熔断器，熔管内充填有石英砂；利用石英砂的冷却作用，增强去游离，使电弧在短路电流未达到最大值（冲击值）时就熄灭，起到限流作用；因为灭弧时间很短，电流变化很大，会产生过电压，可能会超过正常电源电压的几倍；用限流型熔断器保护的设备，可以不校验短路时的动稳定和热稳定。非限流型高压熔断器：自然灭弧。在熔体熔化后，短路电流不减小，一直达到最大值。在第一次过零或经过几个半周期之后电弧才熄灭。36. 配电装置应满足哪些基本要求？答：对配电装置的基本要求是：1）保证运行可靠；2)便于操作、巡视和检修；3）保证工作人员的安全；4）力求提高经济性；5）具有扩建的可能。37. 配电装置的最小安全净距分几类，各类如何定义？答：1、对于敞露在空气中的屋内、外配电装置中，各有关部分之间的最小安全净距分别为A、B、C、D、E五类。2、A值与电极的形状、冲击电压波形、过电压及其保护水平、环境条件以及绝缘配合等因素有关。B值分为三项，B1、B2、B3,B1：带电体对栅栏和带电体对运行设备间的距离,B1=A1+750（mm）,B2：带电部分至网状遮拦的净距,B2=A1+30+70（mm）,B3：指带电部分至无孔遮拦的净距，仅对屋内配电装置采用,B3=A1+30（mm）。C值：无遮拦裸导体（架空线路）距地面的垂直高度。保证人举手后，手与带电裸体间的距离不小于A1值。屋外：C=A1+2300+200（mm），对于500kV配电装置，C值按静电感应的场强水平确定，取7500mm，屋内：C=A1+2300(mm)。D值：不同时停电检修的平行无遮栏裸导体之间的距离，屋外：D=A1+1800+200(mm)，屋内：D=A1+1800(mm)。E值：为屋内配电装置通向屋外的出线套管中心至屋外通道路面的净距，35kV以下，E=4000mm，60kV及以上，E=A1+3500(mm)，并且整数。38. 屋内、屋外配电装置的分类及特点是什么？屋内配电装置的特点：1）由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小；2）维修、巡视和操作在室内进行，可减少维护工作量，不受气候影响；3）外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工作量；房屋建设投资较大，建设周期长，但可采用价格较低的户内设备。屋外配电装置的特点：1）土建工作量和费用较小，建设周期短；2）与屋内配电装置相比，扩建比较方便；3）想念设备之间距离较大，便于带电作业；4）与屋内配电装置相比，占地面积积大；5）受外界环境影响，设备运行条件较差，需加强绝缘；6）不良气候对设备维修和操作影响大。39. SF6气体全封闭组合电器的特点是什么？特点是占地面积小，占用空间小，运行可靠性高，维护工作量小，检修周期长，不受外界环境条件的影响，无静电和电晕干扰，噪声水平低，抗震性能好，适应性强。40. 什么是配电装置的平面图、断面图和配置图？各有何特点？答：电气工程中常用配电装置图、平面图和断面图来描述配电装置的结构、设备布置和安装情况。配置图是一种示意图，用来表示进线、出线、断路器、互感器、避雷器等合理分配与各层、各间隔中的情况，并表示出导线和电气设备在各个间隔的轮廓，但不要求按比例尺给出。通过配置图可以了解和分析配电装置方案，统计所用的主要电气设备。平面图是按比例画出房屋及其间隔、通道和出口等处的平面轮廓，平面上间隔只是为了确定间隔数及排列，故可不表示所装电气设备。断面图是用来表明所取断面的间隔中各种设备的具体空间位置、安装和相互连接的结构图。断面图与应按比例绘制。计算题1.屋内配电装置装有80mm*10mm的铝制矩形导体，温度20℃时铝的电阻率为=0.029Ω·mm2/m直流，铝的电阻温度系数α=0.00403℃-1，周围空气温度为=25℃，导体的正常运行温度为=60℃，导体表面涂漆，取辐射系数ε=0.95。导体集肤系数取1.05。计算：（1）导体对流散热量Ql，辐射散热量Qf和载流量I。（2）根据θ=f(A)曲线：简述导体短时发热的计算过程（请附上θ=f(A)曲线示意图）。解：（1）①求交流电阻R。当温度为60℃时，1000m长铝导体的直流电阻为对于及，由图3-1曲线查得集肤系数Kf=1.03,则每米长导体的交流电阻为②求对流散热量Q1。对流散热面积为对流散热系数为对流散热量③求辐射散热量Qf。单位长导体的辐射散热面积因导体表面涂漆，取辐射系数，辐射散热量为④导体的载流量。（2）2.截面为150×10-6m2的10kV铝芯纸绝缘电缆，正常运行时温度=60℃，短路电流热效应为165.8kA2·s，试计算导体的长期载流量，并校验该电缆能否满足热稳定要求。解：根据θ=f(A)曲线查得AL=由图θ=f(A)查得=170℃＜=220℃，该电缆的热稳定满足要求3.某电厂变压器的10kV引出线，每相单条铝导线尺寸为100mm×10mm，三相水平布置，支柱绝缘子跨距L=1200mm，相间距a=700mm，三相短路冲击电流ish=39kA，铝导体弹性模量E=7×1010Pa。计算：（1）导体的固有频率；（2）动态应力系数；（3）最大电动力。解：（1）导体界面惯性矩对于多等跨简支，查表得Nf=3.56，导体的固有频率为；（2）固有频率在30~160Hz以外，故β=1；（3）最大电动力为。4.已知某火电厂的厂用10kV备用变压器容量为12.5MVA，Uk%=8，要求同时自启动的电动机容量为15MW，电动机的平均启动电流倍数为5，，效率=0.9。试校验该备用变压器容量是否满足自启动要求。解：电压校验：取基准容量，基准电压。高压自启动电动机的启动容量标么值：高压厂用母线电压，假设采用无激磁电压调压变压器，该高压厂用母线为失压或空载自启动，，该组电动机不能顺利自启动。假设采用有载调压变压器，，该组电动机也不能顺利自启动。5.选择某10kV配电装置的出线断路器和出线电抗器。设系统容量为120MVA，归算至10kV母线上的电源短路总电抗为=0.12（基准值Sd=100MVA），出线最大负荷为600A，出线保护的动作时间为tpr=1s。解：解：假设选择断路器为SN10-10IINbr=16kA，全分闸时间tbr=0.1s，基准容量Sd＝100MVAUd＝10.5kV，Id=5.5kA选择4％的电抗NKL-10-600-4，参数如下：,,计算如下：电压损失和残压校验：电抗标么值：短路计算时间：，查短路电流计算曲线并换算成短路电流有名值，。电压损失和残压分别为：4）动、热稳定校验。可见，电压损失、残压、动热稳定均满足要求。6.如图1所示：其中，WI、WII和WP为母线，QS为隔离开关，QF和QFP为断路器。正常工作时，出线L1和L2分别由母线WI和WII供电，分段断路器QFD（装有备自投BZT）断开、隔离开关QSP2和QSP4闭合。1）所示主接线为何种接线方式？2）若要求在L2供电不中断的前提下，检修出线L2的断路器QF4，用QFP代替QF4，并仍由WII母线给L2供电，请根据各开关设备的编号，给出具体倒闸操作步骤。3）若检测发电机G1发生故障，需要G2给L1供电，写出开关设备动作顺序。解：1)单母分段带专用旁路断路器的主接线方式。2)①给旁路母线充电：合QSP2、QSPP，合QFP，检查旁路母线完好；②断开旁路断路器QFP,增加一条供电支路：合QSP4出线旁路隔离开关；再合上QFP旁路断路器；③将待检修断路器退出运行：断QF4，断QS42、QS41。3)①给旁路母线充电：合QSP2、QSPP，合QFP，检查旁路母线完好；②断开旁路断路器QFP,增加一条供电支路：合QSP3出线旁路隔离开关；再合上QFP旁路断路器；③断QF3、QF1，断QS32、QS31。图1图27.如图2所示，WI、WII和WP为母线，QS为隔离开关，QF和QFD为断路器。1）所示主接线为何种接线方式？简述其正常运行时的特点。2）倒闸操作的“五防”分别指什么？3）若要求在L1供电不中断的前提下，检修出线L1的出线，请根据各开关设备的编号，给出具体倒闸操作步骤。解：1）单母线分段带旁路，分段断路器兼作旁路断路器的主接线方式；2）防止带负荷拉合隔离开关；防止带地线合隔离开关；防止带电挂接地线；防止误入带电间隔；防止误拉合断路器。3）①给旁路母线充电：合QSP1、QSPⅡ，合QFD，检查旁路母线完好；②断开旁路断路器QFP,增加一条供电支路：合QSP3出线旁路隔离开关；再合上QFD旁路断路器；③将待检修的出线退出运行：断QF3，断QS32、QS31。8.主接线如图3所示，检修前母线WBp不带电，两出线正常工作。（1）图中所示的主接线为何种接线方式？（2）请标明检修工作开始前的带电设备和不带电设备。（3）若要检修QF1，给出具体倒闸操作步骤。解：（1）单母线带旁路，专设旁路断路器QFp和旁路母线WBp的接线方式；（2）QFp、QS1和QS7均是断开的，为单母线运行。平时旁路母线不带电，减少故障可能。（3）①给旁路母线充电：合QS51、QS6，合QFP，检查旁路母线完好；②断开旁路断路器QFP,增加一条供电支路：合QS1出线旁路隔离开关；再合上QFP旁路断路器；③将待检修的QF1退出运行：断QF1，断QS2、QS3。图3图49.主接线如图4所示，检修前母线II处于备用状态，两出线正常工作。（1）图中的主接线为何种接线方式？（2）QFm的作用是什么？（3）请标明检修工作开始前的带电设备和不带电设备。（4）若要检修母线I，给出具体倒闸操作步骤。解：(1)双母线每一个电源回路和出线回路均通过一台断路器和两台隔离开关分别接到两组母线上,两组母线通过一台母联断路器QFm相连的接线方式。(2)母联QFm断开，所有进出线接在工作母线上的QS全部闭合，接在备用母线上的QS全部断开。备用母线平时不带电，相当于单母线运行。母联QFm及QS11、QS12闭合，两组母线均是工作母线。(3)检修前，图中的QS5、QS10、QF1、QF3、QS1、QS6、QS3、QS8、QF2、QF4都带电，QS2、QS7、QS11、QS12和QFm均不带电(4)①给旁路母线充电：合QS11、QS12，合QFm；②合QS7；③断QS6;④断QFm，再断QS11、QS12。附录资料：不需要的可以自行删除锅炉知识第一章锅炉基础知识

第一节概述

一．锅炉的工作过程：

锅炉是一种利用燃料燃烧后释放的热能或工业生产中的余热传递给容器内的水，使水达到所需要的温度（热水）或一定压力蒸汽的热力设备。它是由“锅”（即锅炉本体水压部分）、“炉”（即燃烧设备部分）、附件仪表及附属设备构成的一个完整体。锅炉在“锅”与“炉”两部分同时进行，水进入锅炉以后，在汽水系统中锅炉受热面将吸收的热量传递给水，使水加热成一定温度和压力的热水或生成蒸汽，被引出应用。在燃烧设备部分，燃料燃烧不断放出热量，燃烧产生的高温烟气通过热的传播，将热量传递给锅炉受热面，而本身温度逐渐降低，最后由烟囱排出。“锅”与“炉”一个吸热，一个放热，是密切联系的一个整体设备。

锅炉在运行中由于水的循环流动，不断地将受热面吸收的热量全部带走，不仅使水升温或汽化成蒸汽，而且使受热面得到良好的冷却，从而保证了锅炉受热面在高温条件下安全的工作。

二．锅炉参数：

锅炉参数对蒸汽锅炉而言是指锅炉所产生的蒸汽数量、工作压力及蒸汽温度。对热水锅炉而言是指锅炉的热功率、出水压力及供回水温度。

蒸发量（D）

蒸汽锅炉长期安全运行时，每小时所产生的蒸汽数量，即该台锅炉的蒸发量，用“D”表示，单位为吨/小时（t/h）。

（二）热功率（供热量Q）

热水锅炉长期安全运行时，每小时出水有效带热量。即该台锅炉的热功率，用“Q”表示，单位为兆瓦（MW），工程单位为104千卡/小时（104Kcal/h）。

（三）工作压力

工作压力是指锅炉最高允许使用的压力。工作压力是根据设计压力来确定的，通常用MPa来表示。

（四）温度

温度是标志物体冷热程度的一个物理量，同时也是反映物质热力状态的一个基本参数。通常用摄氏度即“t℃”。

锅炉铭牌上标明的温度是锅炉出口处介质的温度，又称额定温度。对于无过热器的蒸汽锅炉，其额定温度是指锅炉额定压力下的饱和蒸汽温度；对于有过热气的蒸汽锅炉，其额定温度是指过热气出口处的蒸汽温度；对于热水锅炉，其额定温度是指锅炉出口的热水温度。

第二节锅炉的分类和规格型号

一．锅炉的分类

由于工业锅炉结构形式很多，且参数各不相同，用途不一，故到目前为止，我国还没有一个统一的分类规则。其分类方法是根据所需要求不同，分类情况就不同，常见的有以下几种。

1．按锅炉的工作压力分类

低压锅炉：P≤2.5MPa；

中压锅炉：P=2.6∽5.9MPa；

高压锅炉：P=6.0∽13.9MPa；

超高压锅炉：P≥14MPa。

2．按锅炉的蒸发量分类

（1）小型锅炉：D<20吨/小时；

（2）中型锅炉：D=20∽75吨/小时；

（3）大型锅炉：D>75吨/小时。

3．按锅炉用途分类

电站锅炉、工业锅炉和生活锅炉。

4．按锅炉出口介质分类

蒸汽锅炉，热水锅炉，汽、水两用锅炉。

5．按采用的燃料分类

燃煤锅炉、燃油锅炉和燃气锅炉。

二．锅炉的规格

锅炉与其它机电设备一样，都有其一定规格和型号，以表明设备的性能，工业蒸汽锅炉和热水锅炉的系列标准GB1921、GB3166对其各参数均作了相应的规定。然而，随着开放搞活，用户对锅炉的需求也越来越多样化、实用化。故近年来，设计制造锅炉单位也随着市场需求而生产产销对路的锅炉产品，最大限度满足用户要求。

三．锅炉型号

我国工业锅炉产品的型号的编制方法是依据JB1626标准规定进行的。其型号由三部分组成。各部分之间用短线隔开。表示方法如下：

上述型号的第一部分表示锅炉型式，燃烧方式和额定蒸发量或额定热功率。共分三段：第一段用两个汉语拼音表示锅炉总体形式见表1—1和表1—2；第二段用一个汉语拼音字母代表燃烧方式（废热锅炉无燃烧方式代号）见表1—3；第三段用阿拉伯数字表示蒸汽锅炉的额定蒸发量，单位为t/h（吨/小时），或热水锅炉的额定热功率，单位为MW（兆瓦）或废热锅炉的受热面，单位为m2（平方米）。

第二章锅炉结构

第一节常用中小型锅炉

一．立式锅壳锅炉

立式锅壳锅炉主要有立式横水管锅炉和立式多横水管锅炉、立式直水管锅炉、立式弯水管锅炉和立式火管锅炉等，目前应用较多的是后三种。由于立式锅炉的热效率低和机械化燃烧问题难以解决，并且炉膛水冷程度大，不宜燃用劣质煤，目前产量逐渐减少，只是局限在低压小容量及环保控制不严及供电不正常的地少量应用。

如我厂的LHG系列产品。

二．卧式锅壳锅炉

卧式锅壳式锅炉是工业锅炉中数量最多的一种。目前已由原来最大生产4t/h（少量的也有6t/h）发展到可以生产40t/h锅壳式锅炉。

1．卧式内燃锅壳式锅炉

卧式内燃锅壳式锅炉以其高度和尺寸较小，适合组装化的需求，采用微正压燃烧时，密封问题容易解决，而炉膛的形状有利于燃油燃气，故在燃油（气）锅炉应用较多，燃煤锅炉应用较少。如我厂WNS系列卧式内燃室燃锅壳式燃油（气）锅炉。

2．卧式外燃锅壳式锅炉

这是我国工业锅炉中使用的最多、最普遍的一种炉型，按现行的工业锅炉型号编制方法，应用代号WW，但目前国内锅炉行业均用水管锅炉的形式代号DZ来表示。如我厂的DZL系列产品。

卧式外燃水火管锅炉与卧式内燃水火管锅炉的主要区别，在于卧式外燃水火管锅炉将燃烧装置从锅壳中移出来，加大了炉排面积和炉膛体积，并在锅壳两侧加装了水冷壁管，组成燃烧室，为煤的燃烧创造了良好条件，因此燃料适应性较广，热效率较高。

三．水管锅炉

水管锅炉在锅筒外部设水管受热面，高温烟气在管外流动放热，水在管内吸热。由于管内横断面比管外小，因此汽水流速大大增加，受热面上产生的蒸汽立即被冲走，这就提高了锅水吸热率。与锅壳式锅炉相比水管锅炉锅筒直径小，工作压力高，锅水容量小，一旦发生事故，灾害较轻，锅炉水循环好，蒸发效率高，适应负荷变化的性能较好，热效率较高。因此，压力较高，蒸发量较大的锅炉都为水管锅炉。

常见的水管锅炉有双锅筒横直式水管、双锅筒纵置式水管锅炉和单锅筒纵置式水管锅炉，如我厂SZL系列产品。

四.热水锅炉

热水锅炉是指水在锅炉本体内不发生相变，即不发生蒸汽，回水被送入锅炉后通过受热面吸收了烟气的热量，未达到饱和温度便被输入热网中的一种热力设备。

（一）热水锅炉的特点

1．锅炉的工作压力

热水锅炉的工作压力取决于热系统的流动阻力和定压值。热水锅炉铭牌上给出的工作压力只是表明锅炉强度允许承受的压力,而在实际运行中，锅炉压力往往低于这个值。因此热水锅炉的安全裕度比较大。

2．烟气与锅水温差大，水垢少，因此传热效果好，效率较高。

3．使用热水锅炉采暖的节能效果比较明显。热水锅炉采暖不存在蒸汽采暖的蒸汽损失，并且排污损失也大为减少，系统及疏水器的渗漏也大为减少，散热损失也同样随之减少。因此热水采暖系统比蒸汽采暖系统可节省燃料20%左右。

4．锅炉内任何部分都不允许产生汽化，否则会破坏水循环。

5．如水未经除氧，氧腐蚀问题突出；尾部受热面容易产生低温酸性腐蚀。

6．运行时会从锅水中析出溶解气体，结构上考虑气体排除问题。

热水锅炉的结构形式

1．管式热水锅炉

这种锅炉有管架式和蛇管式两种，前者较为常见。管式热水锅炉是借助循环泵的压头使锅水强迫流动，并将锅水直接加热。这种锅炉大都由直径较小的筒体（集箱）与管子组成，结构紧凑，体积小，节省钢材，加工简便，造价较低。但是这种锅炉水容量小，在运行中如遇突然停电，锅水容易汽化，并可能产生水击现象。

2．锅筒式热水锅炉

这类热水锅炉，早期大都是由蒸汽锅炉改装而成的，其锅水在锅炉内属自然循环。为保证锅炉水循环安全可靠，要求锅炉要有一定高度，因此这类锅炉体积较大，钢耗和造价相对提高。但是由于这类锅炉出水容量大且能维持自然循环，当系统循环泵突然停止运行时，可以有效地防止锅水汽化。也正是这个原因，近年来自然循环热水锅炉在我国发展较快。

第二节基本结构及结构特点

锅炉的结构，是根据所给定的蒸发量或热功率、工作压力、蒸汽温度或额定进出口水温，以及燃料特性和燃烧方式等参数，并遵循《蒸汽锅炉安全技术监察规程》、《热水锅炉安全技术监察规程》及锅炉受压元件强度计算标准等有关规定确定的。一台合格的锅炉，不论属于那种形式，都应满足“安全运行，高效低耗，消烟除尘，保产保暖”的基本要求。

一．法规中对锅炉的基本要求

（1）各受压元件在运行时应能按设计预定方向自由膨胀；

（2）保证各循环回路的水循环正常，所有的受热面都应得到可靠的冷却；

（3）各受压部件应有足够的强度；

（4）受压元、部件结构的形式，开孔和焊缝的布置应尽量避免减少复合应力和应力集中；

（5）水冷壁炉墙的结构应有足够的承载能力；

（6）炉墙应有良好的密封性；

（7）开设必要的人孔、手孔、检查孔、看火门、除灰门等，便于安装、运行操作、检修和清洗内外部；

（8）应有符合要求的安全附件及显示仪表等装置，保证设备正常运行；

（9）锅炉的排污结构应变于排污；

（10）卧式内燃锅炉炉胆与回燃室（湿背式）、炉胆与后管板（干背式）、炉胆与前管板（回燃式）的连接处应采用对接接头。

二、燃油（气）锅炉结构特点：

燃油（气）锅炉与燃煤锅炉比较，由于使用燃料不同而在结构上具有以下特点：

（1）燃料通过燃烧器喷入锅炉炉膛，采用火室燃烧而无需炉排设施；

（2）由于油、气燃烧后均不产生灰渣，故燃油（气）锅炉无排渣出口和除渣设备；

（3）喷入炉内的物化油气或燃气，如果熄火或与空气在一定范围内混合，容易形成爆炸性气体，因此燃油（气）锅炉均需采用自动化燃烧系统，包括火焰监测、熄火保护、防爆等安全设施；

（4）由于油、气发热量远远大于煤的发热量，故其炉膛热强度较燃煤炉高的多，所以与同容量的燃煤锅炉比较，锅炉体积小，结构紧凑、占地面积小；

（5）燃油（气）锅炉的燃烧过程是在炉膛中悬浮进行，故其炉膛内设置前后拱，炉膛结构非常简单。

三．燃油锅炉与燃气锅炉的区别

（1）燃油锅炉与燃气锅炉，就本体结构而言没有多大的区别，只是由于燃料热值不同，将受热面作了相应的调整。即燃油锅炉辐射受热面积较大，而燃气锅炉则是将对流受热面设计的大些。

（2）燃油锅炉所配燃烧器必须有油物化器，而燃气锅炉所配燃烧器则无需物化器。

（3）燃油锅炉，必须配置一套较复杂的供油系统（特别是燃烧重油、渣油时），如油箱、油泵、过滤器加热管道等，必须占据一定的空间，而燃气锅炉，则无需配置储气装置。只需将用气管道接入供气网即可，当然，在管道上还需设置调压装置及电磁阀、缓冲阀等附件，以确保锅炉安全运行。

第三节燃煤锅炉改成燃油（气）

锅炉的基本原则

一．燃煤锅炉改成燃油（气）锅炉的基本原则

（1）被改造的燃煤锅炉必须具备以下条件：

①原锅炉的受压元件必须基本完好，有继续使用的价值；

②原锅炉的水气系统和送、引风系统必须基本完好。

（2）改造后的锅炉应达到如下目的：

①保持原锅炉的额定参数（如汽压、汽温、给回水温度等）不变；

②保持或提高原锅炉的出力和效率。

（3）通过改造达到消烟除尘，满足环保要求。

（4）锅炉改造方案必须简单，易行，投资少，见效快，工期短。因此锅炉改造的涉及面越小越好，可采取只改炉膛和燃烧装置，改造部分不超出锅炉本体基本结构范围。

二．燃煤锅炉改成燃油（气）锅炉的注意事项

（1）机械化层状燃煤锅炉，要改成燃油（气）锅炉，首先应取掉前后拱，同时考虑增加底部受热面，以取代炉排，防止炉排过热烧坏。

（2）小型锅炉，由燃煤改成燃油（气）炉，即由原来的负压燃烧变为现在的微正压燃烧，必须注意炉墙结构及密封问题。

（3）燃烧器的选型和布置与炉膛形式关系密切，应使炉内火焰充满度比较好，不形成气流死角；避免相邻燃烧器的火焰相互干扰；低负荷时保持火焰在炉膛中心位置，避免火焰中心偏离炉膛对称中心；未燃尽的燃气空气混合物不应接触受热面，以避免形成气体不完全燃烧；高温火焰要避免高速冲刷受热面，以免受热面热强度过高使管壁过热等。燃烧器布置还要考虑燃气管道和风道布置合理，操作、检查和维修方便。

（4）燃油气锅炉的对流受热面的烟速不会受飞灰磨损条件的限制，可适当提高烟气流速，使对流受热面的传热系数增大，在不增加锅炉受热面的情况下，可以提高锅炉的压力，此时应注意锅内汽水分离装置的能力，以保证蒸汽品质，对有过热气的锅炉尤为重要。

（5）防止高温腐蚀，由燃煤改为燃油，由于燃料油中含有钠、钒等金属元素有机类，经燃烧后生成氧化物共熔晶体的熔点很低，一般约为600℃左右，甚至更低。这些氧化物在炉膛高温下升华后，在凝结在相对温度较低的受热面上，形成有腐蚀性的高温积灰，且温度越高腐蚀越快。为此，改造时，应在易受高温腐蚀的受热面表面涂覆陶瓷、炭化硅等特种涂料，也可选用耐高温腐蚀性能好的材料，以提高其耐高温腐蚀性能。

（6）防止炉膛爆炸，燃煤炉改为燃油（气）炉时，当燃油雾化不良或燃烧不完全的油滴（燃气）在炉膛或尾中受热面聚集时，就会发生着火或爆炸，因此，在锅炉的适当部位应装置防爆门，同时自动化控制上应增设点火程序控制和熄火保护装置，以保证锅炉安全运行。

第三章锅炉燃料

工业锅炉用燃料分为三类：

固体燃料—烟煤，无烟煤，褐煤，泥煤，油页岩，木屑，甘蔗渣，稻糠等；

液体燃料—重油，渣油，柴油，等；

气体燃料—天然气，人工燃气，液化石油气等。

第一节煤

一．煤的成分：

自然界里煤是多种物质组成的混合物，它的主要成分有碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分等。

1．碳：用符号C表示，是煤的主要成份，煤的含碳量愈多，发热量越高。不过含碳量较高的煤较难着火，这是因为碳在比较高的温度下才能燃烧。一般碳约占燃料成份的50∽90%。

2．氢：用符号H表示，是煤中最活波的成份，煤中含量越多，燃料越容易着火，煤中氢量约为2%∽5%。

3．硫：用符号S表示，是煤中的一种有害元素。硫燃烧生成二氧化硫（SO2）或三氧化硫（SO3）气体，污染大气，对人体有害，这些气体又与烟气中水蒸汽凝结在受热面上的水珠结合，生成亚硫酸（H2SO3）或硫酸（H2SO4）腐蚀金属。不仅如此，含硫烟气排入大气还会造成环境污染。含硫多的煤易自燃。我国煤的含量为0.5∽5%。

4．氧：用符号O表示，是不可燃成份，煤中含氧为1%∽10%。

5．氮：用符号N表示，是不可燃成份，但在高温下可与氧反应生成氮氧化物（NOx）,它是有害物质。在阳光紫外线照射下，可与碳氢化合物作用而形成光学氧化剂，引起大气污染。

6．灰分：用符号A表示，是煤中不能燃烧的固体灰渣，由多种化合物构成。熔化温度低的灰，易软化结焦，影响正常燃烧，所以，灰份多，煤质差。煤中灰份约占5∽35%。

7．水分：用符号W表示，煤中水份过多会直接降低煤燃烧所发生的热量，使燃烧温度降低。

二．煤的发热量

1Kg煤完全燃烧时所放出的热量，称为煤的发热量。

1．高位发热量（Qgw）指煤的最大可能发热量。

2．低位发热量（Qdw）指煤在正常燃烧条件下的实际发热量。

我国目前的锅炉燃烧设备都是按实际应用煤的低位发热量来进行计算的。煤的品种不同，其发热量往往差别很大。在锅炉出力不变的情况下，燃用发热量高的煤时，耗煤量就小，燃用发热量低的煤时，其耗煤量必然增加。因此，笼统地讲燃料消耗量的大小而不考虑煤种，则不能正确反映锅炉设备运行的经济性。为了能正确地考核锅炉设备运行的经济性，通常将Qdw=7000Kcal/Kg(约合29300KJ/Kg)的煤定义为标准煤，这样便于计算和考核。

三．煤的燃烧

（一）煤完全燃烧的条件

1．适量的空气

2．一定的燃烧温度

3．燃料与空气的混合均匀性

4．充分的燃烧时间

（二）煤的燃烧过程

1．预热干燥

2．挥发分析出并开始着火燃烧

3．固定碳着火燃烧

4．固定碳的燃烧和灰渣的形成。

第二节燃油和气体燃料

一．燃油

（一）燃料油的物理特性

1．重度（比重）

单位体积内物质的重量称为“重度”（γ）。油的重度在0.78∽0.98吨/米3之间，所以油比水轻，通常能浮在水面上。通常将20℃时比重作为油品的标准比重，用符号“d420”表示。

2．发热量（Q）

油的重度愈小，则发热量愈高。由于油中的碳、氢含量比煤高，因此其发热量约为39800∽44000千焦/公斤。

3．比热（C）

将1公斤物质加热，温度每升高1℃所需的热量称之为该物质的比热。单位是KJ/Kg·℃。

4．凝固点

油的凝固点表示油在低温下的流动特性。

5．粘度

油的流动速度，不仅决定于使油流动的外力，而且也取决于油层间在受外力作相对运动的内部阻力，这个内部阻力就称为粘度。

油的粘度随温度升高而降低，随温度下降而增大。

对于压力物化喷嘴的炉前燃油粘度以2∽4度为最好，对转杯式喷嘴以3∽6度为好。

6．沸点

液体发生沸腾时温度称为沸点。油品没有一个恒定的沸点，而只有一个沸点范围。

7．闪点

燃油表面上的蒸汽和周围空气的混合物与火接触，初次出现黄色火焰的闪光的温度称为闪点或闪光点。

闪点表示油品的着火和爆炸的危险性，关系到油品储存、输送和使用的安全。闪点≤45℃的油品称为易燃品。在燃油运行管理中，除根据油种闪点确定允许的最高加热温度外，更须注意油种的变化及闪点的变化。

8．燃点（着火点）

在常压下，油品着火连续燃烧（时间不少于5秒）时的最低温度称为燃点或着火点。无外界明火，油品自行着火燃烧时最低温度称为自然点。

9．爆炸浓度界限

油蒸汽与空气混合物的浓度在某个范围内，遇明火或温度升高就会发生爆炸，这个浓度范围就称为该油品的爆炸浓度界限。

10．油品很容易在磨察时升成静电，在静电作用下，油层被击穿，会导致放电，而产生火花，此火花可将油蒸汽引燃。因此，静电是使用油品发生燃烧和爆炸的原因之一。

（二）常用燃油特点

1．重油

（1）油的比重和粘度较大，脱水困难，流动性差。

（2）油的沸点和闪点较高，不易挥发。

（3）其特性与原油产地，配制原料的调和比有关。

2．渣油

（1）硫份含量较高。

（2）比重较大。

（3）粘度和凝固点都比较高。

（4）作为锅炉燃油时必须注意防止低温腐蚀。

3．柴油，分为轻柴油和重柴油，工业锅炉上常用轻柴油作为燃料。

轻柴油的特点：

（1）粘度小，流动性好，在运输和物化过程中，一般不需要加热。

（2）含硫量较小，对环境污染也小。

（3）易挥发，火灾危险性大，运输和使用中应特别注意。

二．气体燃料

（一）气体燃料的化学组成

气体燃料的化学成份由可燃部分和不可燃部分组成。

1．可燃部分有氢，一氧化碳，甲烷，乙烯，乙烷，丙烯，丙烷，苯，硫化氢等。

2．不可燃成分有氮，氧，二氧化碳，氧化硫和水蒸气。

（二）分类

1．天然气，目前西安，北京等城市使用的气体燃料就是天然气。发热量为36533KJ/m3，爆炸极限的上限为15.0%，.下限为5.0%。

2．人工燃气，是指以煤或石油产品为原料，经过各种加工方法而产生的燃气。

3．油制气，是指以石油产品为原料，经过各种加工方法而产生的燃气。

4．液化石油气，是指在开采和炼制石油过程中，作为副产品而获得的一种碳氢化合物。

（三）特点：

1．具有基本无公害燃烧的综合特性。

2．容易进行燃烧调节。

3．作业性好，即燃气系统简单，操作管理方便，容易实现自动化。

4．容易调整发热量，比如城市煤气可以通过煤制气和油制气的混合比例来调整和维持发热量。

5．易燃易爆且有毒

气体燃料与空气在一定比例下混合会形成爆炸性气体。另外气体燃料大多数成分对人体和动物是窒息性的或有毒的。

第四章锅炉用水处理

第一节锅炉水处理的重要性

锅炉水质不良会使受热面结垢，大大降低锅炉传热效率，堵塞管子，受热面金属过热损坏，如鼓包、爆管等。另外还会产生金属腐蚀，减少锅炉寿命。因此，做好锅炉水处理工作对锅炉安全运行有着及其重要的意义。

结垢

水在锅内受热沸腾蒸发后，为水中的杂质提供了化学反应和不断浓缩的条件。当这些杂质在锅水中达到饱和时，就有固体物质产生。产生的固体物质，如果悬浮在锅水中就称为水渣；如果附着在受热面上，则称为水垢。

锅炉又是一种热交换设备，水垢的生成会极大的影响锅炉传热。水垢的导热能力是钢铁的十几分之一到几百分之一。因此锅炉结垢会产生如下几种危害。

1．浪费燃料

锅炉结垢后，使受热面的传热性能变差，燃料燃烧所放的热量不能及时传递到锅水中，大量的热量被烟气带走，造成排烟温度过高，排烟若损失增加，锅炉热效率降低。为保持锅炉额定参数，就必须多投加燃料，因此浪费燃料。大约1毫米的水垢多浪费一成燃料。

2．受热面损坏

结了水垢的锅炉，由于传热性能变差，燃料燃烧的热量不能迅速地传递给锅水，致使炉膛和烟气的温度升高。因此，受热面两侧的温差增大，金属璧温升高，强度降低，在锅内压力作用下，发生鼓包，甚至爆破。

3．降低锅炉出力

锅炉结垢后，由于传热性能变差，要达到额定蒸发量，就需要消耗更多的燃料，但随着结垢厚度增加，炉膛容积是一定的，燃料消耗受到限制。因此，锅炉出力就会降低。

腐蚀

1．金属破坏

水中含有氧气、酸性和碱性物质都会对锅炉金属面产生腐蚀，使其壁厚减薄、凹陷，甚至穿孔，降低了锅炉强度，严重影响锅炉安全运行。尤其是热水锅炉，循环水量大，腐蚀更为严重。

2．产生垢下腐蚀

含有高价铁的水垢，容易引起与水垢接触的金属腐蚀。而铁的腐蚀产物又容易重新结成水垢。这是一种恶性循环，它会迅速导致锅炉部件损坏。尤其是燃油锅炉金属腐蚀产物的危害更大。

汽水共腾

产生汽水共腾的原因除了运行操作不当外，当炉水中含有较多的氯化钠、磷酸钠、油脂和硅化物时，或锅水中的有机物和碱作用发生皂化时，在锅水沸腾蒸发过程中，液面就产生泡沫，形成汽水共腾。

第二节水质及水质标准

一．水质指标及其含义：

1．成分指标：

（1）溶解氧—水中氧气的含量。

（2）含油量—水中油脂的含量。

（3）钙含量（Ca2+）。

（4）镁含量（Mg2+）。

（5）铁含量（Fe2+，Fe3+）。

（6）碳酸钙含量（CO32-）。

（7）重碳酸根含量（HCO32-）。

（8）氯离子含量（Cl-）。

（9）氢离子浓度（H+），即PH值，表示水的酸碱性。

PH<5.5酸性水

PH=5.5∽6.5弱酸性水

PH=6.6∽7.5中性水

PH=7.6∽10弱碱性水

PH>10碱性水

2．技术指标：

（1）悬浮物：表示水中颗粒较大的悬状物（泥沙，工业废物等）

（2）硬度（H）：表示水中某些高价金属离子（如Ca2+，Mg2+，Mn2+，Fe3+等）的含量。单位是毫摩尔（mmol/L）。

（3）碱度（A）：表示水中能与盐酸发生中和作用的所用碱性物质的含量。单位为豪摩尔/升（mmol/L）。

（4）含盐量（S）表示水中溶解性盐类的总量。单位是毫克/升（mg/L）。

（5）相对碱度：表示锅水中游离氢氧化钠含量与锅水中溶解固形物含量的比值。

二．水质标准

为了保证锅炉安全经济运行，对锅炉给水和锅水的水质必须进行严格的控制。国家以国标的形式对锅炉水质进行了严格的规定，锅炉使用单位必须遵守。下面的GB1576——96《低压锅炉水质标准》主要内容介绍于下：

①热水锅炉的水质应符合表1的规定。

②蒸汽锅炉采用锅外化学处理时，水质应符合表2的规定。

第五章工业锅炉的辅助设备及附件、仪表

第一节辅助设备

一．给水设备：

给水设备有以下几种：

1.注水器：适用于蒸发量小，压力较低的锅炉。

2.蒸汽往复泵：在缺乏动力或作为给水备用设备的条件常被采用。

3.离心泵：正常条件下锅炉给水最常用的设备。

二．通风设备：

通风设备通常指鼓风机和引风机烟囱。

⒈鼓风机是将空气送入炉膛，使燃料燃烧的一种设备。

⒉引风机是将炉膛内的烟气向外排的一种设备。

⒊烟囱，一是产生“抽力”，使烟气顺烟卤升到高处；二是将烟气排到室外高空，避免锅炉区域污染。

三．运煤设备

由于锅炉房容量和耗煤量的大小不同，有机械上煤和人工上煤两种。许多容量不大的锅炉房常把这两种方法结合起来，即一部分用机械，一部分用人工，通常这种方法叫半上煤。

1.人工上煤：设备简单，灵活，不致因设备故障影响上煤，运用于用煤量不大的锅炉房。缺点是劳动强度大，卫生条件差。

2.单斗提升机：单斗提升机由卷扬机(包括电机、减速器、滑轮、钢丝绳)，料斗，导轨等部分组成。用于推车把煤从煤场运来倒入料斗后，启动卷扬机，使钢丝绳把料斗提起，并沿导轨送入炉前煤斗处，由料斗自动翻入煤斗，供锅炉燃用。

3.电动葫芦。

4.带式输送机。

5.埋刮板输送机等。

四．出灰设备

锅炉出灰按其方式分类有人工、机械、水力和火力等四种出灰方式。

1．人工出灰

人工出灰由运行人员将灰渣从灰坑中耙出，用水浇湿，装上小车再运出锅炉房外。

2．刮板出渣机

锅炉的灰渣由灰斗经插入灰槽水中的落灰管落入灰槽内，起动传动装置，带动链条在灰槽内缓慢地移动，链条带着刮板向前移动经斜坡而送至出渣口，湿灰渣经斜坡而得到脱水。

刮板出渣机出灰能力强，改善环境卫生，节省人力，但设备磨损严重，维修工作量大。

3.螺旋出渣机

螺旋出渣机是一种比较简单的出渣设备，它主要由驱动装置，螺旋机本体，进渣口和出渣口等几部分组成。一般运用于10t/h以上的工业锅炉。

五．除尘设备

由于中小型锅炉中各种燃烧结构的出口烟尘浓度均远高于我国标准规定的最大允许烟尘浓度值，因此除了正确选择燃烧结构和提高操作水平，对燃煤锅炉还必须在锅炉后部设置除尘设备，将烟气中的尘粒捕集后再排入大气。

1.重力沉降式除尘器

其原理是：当烟气进入较大空间流速降低时，较大颗粒的烟尘借助于自身重力，从烟气中靠重力自然沉降分离出来。

2.旋风除尘器

旋风除尘器又叫离心除尘器，其原理是含尘烟气在旋风除尘气内强烈地沿筒壁旋转，并逐渐沿筒壁以螺旋线运动下降。由于强