锅炉与锅炉房设备教学大纲

理论课教学大纲

一、课程性质与教学目标

锅炉及锅炉房设备是建筑环境与能源应用工程专业重要的专业课之一。其任务是使学生掌握工业锅炉本体和辅助设备的结构、工作原理、设备与管路布置及选择计算的知识；建立锅炉热平衡的概念，明确减少热损失的途径；掌握锅炉的通风方式、通风系统的组成，了解锅炉房燃料的输送与灰渣的清除方式和常见设备的特点，了解除尘方式及常用设备的特点；了解低压锅炉水质指标与水质标准，掌握锅炉常用给水设备的选择和运行；了解锅炉房工艺设计的基本知识，能够读懂和绘制锅炉房工艺安装工程施工图；了解换热站设备系统构成；了解锅炉房和换热站运行管理的基本知识。

本课程先修课程主要有工程热力学、传热学、工程流体力学泵与风机、工程制图、AutoCAD等。工程热力学和传热学应讲解除化学热力学外的所有知识且有一定深度。工程流体力学泵与风机应讲解工程中常见的各种流动现象及计算方法，讲解泵与风机的结构、选型计算方法、运行及常见故障和处理方法。工程制图和AutoCAD应使学生掌握徒手和计算机绘图规范及绘图方法。机械设计基础应讲解机械识图方法、机械设计方法及相关设计计算。本课程与暖通空调相辅相成，构成供热体系。

二、教学内容

第一章基本知识

学时：4

主要内容：1、锅炉及锅炉房设备：锅炉分类、锅炉房设备组成。锅炉本体的组成和主要设备的作用，区分工业锅炉和电站锅炉，工业锅炉的燃烧、传热、汽化过程，参照不同锅炉加深对锅炉本体和辅助设备系统的认识。

2、锅炉分类、锅炉房辅助系统组成：锅炉基本特性和锅炉型号的表示方法。蒸发量，热功率，受热面蒸发率，受热面发热率，热效率等基本概念，蒸发量和热功率区别及二者换算关系的由来；评价锅炉经济性的方法；各种型号锅炉的识别及表示方法。锅炉主要辅助系统的组成和主要设备的作用。

3、用三视图绘制一个锅炉房设备系统图。以典型锅炉模型为对象，采用手绘和CAD 方法测量绘制一个完整的的锅炉房设备系统图。

重点与难点：上述基本概念；锅炉本体和主要辅助系统的组成及主要设备的作用；工业锅炉和电站锅炉的区分；工业锅炉型号的表示方法；蒸发量和热功率区别及二者换算关系的由来。锅炉本体和主要辅助设备系统大脑图像的建立。

教学方式：课堂讲授、模型教学、多媒体教学、现场实地观摩。

第二章燃料与燃烧计算

学时：18

主要内容：1、燃料的认识：固体燃料、液体燃料、气体燃料。传统化石燃料的资源状况及使用的地域性。同一属地燃料的多变性。

2、燃料成分与分析：元素分析、工业分析、基准换算。元素分析成分及特点；工业分析成分及特点，元素分析与工业分析的关系，基准换算的适用对象及实用换算方法，建立质量百分数的概念。

3、燃料的发热量：燃料的高位发热量、低位发热量；高位发热量与低位发热量的关系；发热量间的换算、煤的分类。不同基下高位发热量、低位发热量的表示方法；不同基下高位发热

量与低位发热量的换算方法。

4、燃料的燃烧计算：空气量、烟气量、空气焓、烟气焓、烟气成分、酸露点、烟气分析与应用。干空气和湿空气的区别；过量空气系数的理论及经验计算方法、空气平衡式、理论空气量和理论烟气量的计算；酸露点的确定；烟气分析方法及应用，建立烟气成分的容积百分数概念。

5、燃料的工业分析实验：定量测定原煤或型煤中水分、灰分、挥发分、固定碳的质量百分数含量，观察煤的焦结性、灰熔化特性，大体确定煤样的基本特性及实用价值。掌握煤的工业分析方法与步骤，了解进行工业分析需要使用的设备仪器，初步掌握其操作方法。

7、煤的发热量测定实验：测定煤完全燃烧的发热量，评价煤的优劣。标定恒温式微机热量计的热容量。了解恒温式微机热量计设备组成，结构特点，初步掌握使用恒温式微机热量计测定煤的发热量和恒温式微机热量计标定热容量的基本原理、方法及操作步骤。

8、煤中全硫的测定（选做）：测定煤的全硫含量，评价煤质及对锅炉运行和环保的影响。了解自动测硫仪的工作原理，熟悉设备构造，掌握使用测硫仪测定煤中全硫含量的基本方法。

9、煤灰熔融性的测定（选做）：学习灰样的制备方法；在模拟工业条件的弱还原性气氛、氧化性气氛中测定煤灰的熔融性，观察灰的熔融过程。横向比较同一气氛下不同煤灰的熔融性，或不同气氛下同一煤灰的熔融性；初步掌握灰熔融特征温度的测定方法；判断煤的结渣难易程度，了解煤灰的熔融性对锅炉设计、锅炉运行、除渣方法和除渣设备选择的重要性。

10、烟气分析：利用奥氏气体分析仪或便携式烟气分析仪测定烟气成分。了解奥氏气体分析仪或便携式烟气分析仪结构及工作原理；掌握用化学吸收法测定烟气成分的基本原理、方法。

重点与难点：掌握元素分析成分和工业分析成分，并清楚二者的关系；掌握所有元素的特点，掌握煤质分析的基准几个基准间的换算关系；掌握煤的主要燃烧特性和煤的分类方法；掌握燃烧计算中空气量、烟气量及焓的计算方法，掌握过量空气系数的近似计算法，了解过量空气系数的精确计算法。

教学方式：课堂讲授、模型教学、多媒体教学、实践、现场实地观摩。

第三章锅炉的热平衡

学时：6

主要内容：1、锅炉的热平衡方程：热平衡的表达式、输入热量计算方法。热平衡的量纲表达式和无量纲表达式；输入热量包括那些项，在计算时如何考虑。

2、锅炉的各项热损失：各项热损失的概念，影响因素、计算方法。从设计锅炉和锅炉运行方面理解各项热损失的影响因素和应用。

3、锅炉的热效率、燃料消耗量及锅炉能耗：热效率的确定方法；锅炉有效吸热量的计算；标准煤、燃料消耗量、计算燃料消耗量的计算方法。热效率与Q1、Qr的关系；Q1与Qgl、B 的关系，B、B b、B j的使用场合。

重点与难点：热平衡的表达式及各符号的含义；各项热损失的确定方法及影响因素。热平衡式中为什么不考虑空气预热器送入的热量；输入热量与收到基低位发热量的关系。锅炉有效吸热量的正确计算。

教学方式：课堂讲授、多媒体教学。

第四章锅炉的燃烧设备

学时：8

主要内容：1、煤的燃烧过程和炉膛：锅炉按燃烧方式的分类，各种类型锅炉的主要燃烧特点；煤的燃烧过程、炉膛、炉子工作强度。全面了解各种类型锅炉的结构、燃烧特点及辅助设备系统；表征锅炉工作强度常用的指标，工业锅炉与其他锅炉在表征工作强度上的不同。

2、手烧燃煤炉与燃木材炉：单炉排手烧炉、双层炉排手烧炉燃烧设备结构特点、燃烧特点；燃烧层结构。手烧炉运行特点，周期性冒黑烟的原因及解决方法。

3、链条炉排炉：链条炉种类、结构及工作原理，链条炉的燃烧过程。目前新型链条炉的结构。

4、往复炉排炉和抛煤机炉：往复炉排炉和抛煤机炉种类、结构、工作原理及燃烧

过程。

重点与难点：工业锅炉常见炉型；表征炉子工作强度的指标；工业锅炉煤的燃烧，从燃烧方式上了解各类型锅炉的基本燃烧特点，了解煤燃烧的阶段性。改善燃烧所采用的炉型结构和配风；常见炉型燃烧设备在燃烧方式上的结构及工作特点。

教学方式：课堂讲授、模型教学、多媒体教学、视频教学。

第五章锅炉的构造及排污系统

学时：8

主要内容：1、锅筒内部结构，汽水分离工作过程：锅筒的作用，汽水分离装置及工作过程，热水锅炉与蒸汽锅炉的锅筒内部装置的不同。

2、水冷壁及对流管束、过热器：水冷壁、对流管束与水循环，过热器结构、种类，不同容量锅炉的水冷壁、对流管束、过热器的布置和换热特点。

3、省煤器与空气预热器：省煤器与空气预热器的作用、种类、结构以及布置，省煤器与空气预热器的防磨、防腐。

4、水循环及水循环故障实验演示：认识循环回路及水循环的形成，观察汽水两相流结构及水循环故障。分析加热功率和受热面结构布置对水循环安全性影响。

5、排污：连排、定排系统，排污方式及排污率计算方法。

重点与难点：锅筒内部结构及汽水分离工作过程，对流管束水循环随负荷变化的特点，锅炉的主要受热面的构造、特点和使用要求，省煤器和空气预热器的构造、布置和运行保护以及防磨、防腐。锅炉排污方式及排污率计算方法。水循环故障。工业锅炉的双循环、锅筒内部结构。

教学方式：课堂讲授、模型教学、多媒体教学、视频教学。

第六章锅炉房的燃料供给与除灰渣

学时：6

主要内容：1、燃料储存与供给系统：燃料消耗量计算方法、燃料供给系统、输煤设备种类、结构和运行方式。

2、燃煤锅炉房的灰渣系统和设备：灰渣量与灰渣场面积确定，除灰渣设备系统。

重点与难点：锅炉房的燃料供给系统和除灰渣系统常用的设备及布置和选择的原则，锅炉燃料的贮存和供给及灰渣的贮存，对锅炉房布局的合理性、占地面积、基建投资、锅炉工的操作条件和环境卫生的影响，对锅炉房的安全运行的影响。不同工质参数锅炉的燃料消耗量计算方法，不同燃料的供给系统，输煤设备种类、结构和运行方式，燃煤锅炉房的灰渣量与灰渣场面积确定，除灰渣设备系统。输煤设备结构；除灰渣设备结构。

教学方式：课堂讲授、现场教学、多媒体教学。

第七章风烟设备系统及烟气净化

学时：4

主要内容：1、通风方式及风烟道阻力计算：通风方式及风烟道阻力计算方法和步骤。

2、烟气与烟尘排放标准、除尘设备与烟气脱硫：烟气与烟尘排放标准，除尘设备与烟气脱硫，除尘设备的选用方法，电袋除尘设备。

3、烟气黑度测定：利用林格曼黑度仪测定烟气黑度，掌握用林格曼黑度仪测定烟气黑度方法。

4、烟气脱硫实验（选做）：了解烟气脱硫设备组成及工作原理。掌握脱硫效率的测定方法，分析影响脱硫效率的因素。

重点与难点：工业锅炉通风方式和通风阻力计算步骤；除尘系统及主要设备的作用，通风及除尘设备的选用方法。

教学方式：课堂讲授、模型教学、多媒体教学

第八章锅炉水处理及锅炉房布置

学时：4

主要内容：1、水质指标、水处理设备及运行：水质指标和水质标准，水处理设备及运行。

2、锅炉房布置：锅炉房设计与布置工艺及识图。

3、水的软化、除盐及水质分析（选做）：离子交换法水的软化、除盐原理；水软化、除盐和再生操作方法；pH值、硬度、碱度以及电导率的测定方法；阴阳离子树脂分辨方法。掌握离子交换法水的软化、除盐原理，掌握水软化、除盐和再生操作方法。掌握pH值、硬度、碱度以及电导率的测定方法；了解阴阳离子树脂分辨方法。

重点与难点：锅炉水控制指标、水处理药品和水处理工艺流程及主要设备选型，金属腐蚀的原因和防护措施，锅炉房布置工艺及识图。

教学方式：课堂讲授、现场教学、多媒体教学。

第九章锅炉本体热力计算、锅炉房及换热站运行管理

学时：6

主要内容：1、锅炉本体热力计算：本体热力计算内容、炉膛热力计算、对流受热面传热计算。

2、锅炉房及换热站运行管理：典型锅炉房及换热站的设备系统构成，运行参数监控仪表，运行操作等

3、锅炉事故：锅炉爆炸、缺水、满水、汽水共腾、爆管等。

重点与难点：辐射换热计算和对流传热计算的基本方程式，传热系数、换热系数、温差、污染系数、热有效系数的确定方法，热力计算方法和步骤、锅炉房及换热站运行管理及常见事故。

教学方式：课堂讲授、现场教学、多媒体教学。

三、考核方式及成绩评定标准

考核方式：闭卷考试

成绩评定：期末考试占70%，作业、测验、实验、实践、出勤率合计占30%。

四、教材及参考书

教材：《锅炉及锅炉房设备》，溪士光、吴味隆等，中国建筑工业出版社，第五版，2014年。

参考书目：《锅炉及锅炉房设备》，杜渐等，中国电力出版社，第二版，2013年。

大纲撰写人：李东雄

大纲审定人：焦海锋