种。加热吸热量约占总吸热量的30%，其余为过热吸热量。 锅炉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。 （2）燃料性质对热力系统的影响：
不同种类的锅炉，其热力系统不同。同种类燃料，其化学成分、燃烧特性不同，对热力系统的影响也不同。
1）燃料水分增多，炉膛吸热量减少，对流吸热量增多，对流受热面增加。炉内辐射传热减弱，但辐射受热面未必能相应减少。相反，为了保证燃烬，应有更高的炉膛。 2）挥发分低，着火不易，燃尽困难，炉膛高度也应增大。
3）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着火，从而使空气预热器增大，并要求与省煤器交错布置。
4）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。
5）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。 燃料的影响较为复杂，有时并非单向，趋势难于判断。 （3）锅炉容量对热力系统的影响：
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容量小的锅炉炉膛壁面积相对减少。在大容量锅炉中除布置水冷壁外，必须再布置双面露光水冷壁和双面受热的屏式过热器，而中小锅炉，仅水冷壁就可使烟气足够冷却。锅炉宽度对对流受热面的布置有很大的影响，过热器、再热器、省煤器的管圈片数及空气预热器的管排数均与锅炉的宽度成正比。随着容量的增大，折算到锅炉单位宽度上的蒸发量急剧增大，导致工质和烟气流速过高，受热面难以布置，对流过热器和再热器需采用多重管圈结构，省煤器采用双面进水及多重管圈结构，管式空气预热器采用双面进风。为了保证传热，过热器、再热器和省煤器需采用紧凑式布置和强化传热技术，空气预热器往往采用回转再生式。加大尾部对流竖井深度也是首先要采取的措施。
3.为什么低压小容量锅炉必须设置锅炉管束？
答：低压小容量锅炉锅炉，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蒸发吸热的需要，因此，还要布置锅炉管束。
4.说明怎样确定炉膛的形状和尺寸以及怎样进行炉膛的热力计算。
答：炉膛形状与火焰形式、燃烧方式、燃烧器布置和炉型有关。常见炉膛体型有瘦高和矮胖两种。当过于瘦高时，在燃烧器附近释放出的热量没有足够的水冷壁吸收，局部温度过高，易引起燃烧器附近受热面的结渣。当过于矮胖时，则烟气不能充分利用炉膛容积，烟气在离开炉膛时还未得到足够的冷却，凝渣管或屏上会结渣。关于尺寸的确定，最好正方形，长方形时，希望宽深比不大于1.2。冷灰斗的开关一般变化不大，取倾角为50℃以便灰渣自行下滑，下口大小根据D大小送取，一般了0.6~1.4m。折焰角的长度一般取炉深度1/3左右，上倾角取20~45°，煤中灰分少，烟速高时，可取较小的上倾角。下倾角取20~30°。炉膛出口高度由烟温和烟速来决定，烟速一般取6m/s左右。
炉膛的热力计算在布置好炉膛的几何形状，受热面的结构和面积后进行。计算的目的是校核所设计的炉膛能否将火焰冷却到预期的炉膛出口温度，在炉膛内布置的受热面能否吸收预先分配的辐射吸热量。 由于
ahy和Cpj与?l''有关，而计算的目的是求出?l''，因此，必
须先假定一个?l''，然后比较假定值与计算值的差别，若二者之差小于?100℃，则认为计算合格，并以计算值为准。否则应重新假定，再次计算，直至合格为止。
5.比较“П”型、“T”型和塔型布置方案的优缺点。 答：（1）“П”型
优点：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、除尘器等都可以布置在地面；汽机与过热器的连接管道长度较短。
缺点：占地面积大；烟道转弯引起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；容量大时燃烧器布置有困难。 （2）“T”型
优点：与“П”型比较，解决了尾部受热面布置困难的问题，改善了过渡烟道流动状况，减少烟气沿高度的热偏差。
缺点：占地更大，汽水管道连接系统复杂，金属耗量大。 （3）“塔”型
优点：所有对流受热面都水平悬吊在炉膛上部，便于疏水；烟道短，占地面积小；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，磨损减轻。
缺点：锅炉高度大，安装及检修困难，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；将空气预热器和引风机放在顶部，加重了锅炉构架负荷，也增加了安装和检修困难。
7. 由于空气预热器是用烟气（热流体）来加热空气（冷流体）从而提高空气的温度，而升
温了的空气送入了炉膛，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。试说明这种观点的错误。 答：如果不用烟气预热空气，那么空气温度的上升必然吸收炉膛的热量，这样，炉内的热量就有一部分被空气消耗掉，而没有用来加热工质，所以增加了损失，降低了效率。
第9章 锅炉传热性能计算
1. 说明炉内换热的特点。
答：
1) 炉膛内的传热过程与燃料的燃烧过程同时进行，参与燃烧与传热过程的各因素相互
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。 4) 火焰在炉膛内的换热是一种容积辐射。 5) 运行因素影响炉内传热过程。 6)
2. 炉内烟气的成分有哪些？请说明它们对炉内换热的作用。
答：
烟气一般由二原子气体（N2，O2，CO）、三原子气体（CO2，H2O，SO2）以
及悬浮固体粒子（炭黑、飞灰，焦碳粒子）所组成。
氮和氧发射和吸收辐射热的能力很弱，可以认为是透明的，一般情况下，烟气中CO的浓度很低。因此，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。包括：1）三原子气体：CO2，H2O，SO2在红外线光谱区的某些光带内辐射和吸收能量，在光带外，既不辐射也不吸收，呈现透明性质。2）炭黑粒子：燃料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. 03μm，具有很强的辐射能力，使火焰发光。3）灰粒子：焦碳粒子的可燃成分燃烬后的剩余部分，直径约为10~20μm，有一定的辐射能力，在高温下发光。4）焦碳粒子：煤粉颗粒中的水分和挥发分逸出后的剩余部分，其直径稍大，约为30~50μm，有很强的辐射能力。
3. 炉内传热计算的原理和基础方程式是什么？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做比较。
答：1）热平衡方程式：根据能量守恒原理，烟气在炉膛内的换热量可以看成烟气从理
论燃烧温度到炉膛出口温度的焓降，即
Q??Bj?Ql?Il''?，其中，?——保温系数；Bj——计算燃烧消耗量；Ql——
有效放热量。
2）辐射换热方程式：由于炉内传热以辐射为主，对流传热可忽略不计，因此辐射换热量可以认为等于炉内传热量。
（1）由Stephan-Boltzmann定律直接计算辐射换热量
4Q?axtFl?0?Thy?Tb4?，式中，axt——系统黑度；Thy，Tb——火焰和炉壁的平
均温度；Fl——炉壁面积。 （2）根据有效幅射计算换热量
Q?Fl?al?T，式中，?——炉壁的热有效系数，??40hyqyx1?qyx2qyx1，qyx1——火
焰对炉壁的有效辐射，qyx2——炉壁对火焰的有效辐射；al——炉膛黑度。
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-Boltzmann定律导出
室燃炉的炉膛黑度表达式。
答：炉膛黑度是对应于火焰有效辐射的一个假想的黑度。
4?Tb4和Q?Fl?al?0Thy，令二者相等，则有 对于室燃炉，由传热方程Q?axtFl?0Thy??4
axt?Tb4al?1?4????Thy??Tb41?1?4???????1?1?1??Thy???a?ab?hy?4qyx1?al?0Thy????火焰的有效辐射
炉壁对火焰的有效辐射
4qyx2?ab?0Tb4??1?ab?al?0Thy??而
qyx1?qyx2qyx14
代入后，整理得
?Tb??T?hy?????a??l?1??ab???