移动通信原理复习要点.doc

1、移动通信概述v 移动通信的概念§ 指在运动中完成用户之间的实时通信，通信双方或至少有一方是在移动中进行信息交换的。 分别可构成陆地移动通信、海上移动通信和空中移动通信。 通常包括无线电寻呼系统、陆地蜂窝移动通信、无绳电话系统、集群移动通信系统和卫星移动通信系统等。v 移动通信的特点 移动通信必须利用无线电波进行信息传输。 § 移动通信在复杂的干扰环境中进行。 § 移动通信可以利用的频谱资源非常有限，而移动通信业务量的需求与日俱增。 § 移动台的移动性强。§ 移动通信设备（主要是移动台）必须适于在移动环境中使用。§ (2)第二代2G（数字移动通信系统） 早在20 世纪70 年代末，一些发达国家已开始研制数字系统。 (3)第三代3G（未来移动通信系统）3、移动通信系统的频段使用。由国际电信联盟ITU召开的世界无线电管理大会制定的国际频率分配表划分。1979年，ITU首次给陆地移动通信划分出主要频段。§ 1980 年我国制定出陆地移动通信使用的频段： 集群移动通信：806821MHz（上行） 851866MHz（下行） 军队：825845MHz（上行） 870890MHz（下行） 公用陆地移动通信：890915MHz（上行） 935960MHz（下行）1986 年，国际无线电咨询委员会CCIR 成立了一个预测未来公用陆地移动电话系统的专门组织FPLMTS ，提出对未来移动通信发展的具体设想，经2.5G 产品GPRS 系统的过渡，3G 走上了通信舞台的前沿。 3G 与2G根本的不同 ： 3G采用CDMA技术和分组交换技术； 2G采用TDMA技术和电路交换技术。§ 3G 的主要特征 ：可提供丰富多彩的移动多媒体业务。 3G的设计目标：提供比2G更大的系统容量、更好的通信质量；能在全球范围内更好地实现无缝漫游及为用户提供包括语音、数据及多媒体等在内的多种业务。§ 目前，国际电联接受的3G无线接口标准主要有：WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA。§ 3G的技术基础：CDMA(Code Division Multiple Access)。§ G网 “全球通”数字移动电话网。 通信质量好；安全保密；支持多种新的业务功能；漫游范围最广泛。§ D网(数字蜂窝通信系统) DCS1800系统的网。基本体制与现有的GSM900完全一致，只是工作频段不同。 相对G网，通话时干扰小，接通率高，手机电池的待机时间较长。§ C网 CDMA制式的移动电话网。 优点：接通率高，噪声小，发射功率小，能实现各种智能业务。 2、移动通信的工作方式从传输方式角度，分为单向传输和双向传输。§ 单向传输：只用于无线电寻呼系统。 双向传输：分单工、双工和半双工工作方式。 单工通信§ 指通信双方电台交替地进行收信和发信，采用“ 按- 讲” 方式，常用于点到点通信。 § 根据收发频率的异同，分为： 同频（单频）单工：通信双方使用相同的收发频率。 异频（双频）单工：通信双方使用两个频率分别进行发送和接收。 双工通信 指通信双方的收发信机可同时传输消息的工作方式。 双工器 在双工通信时，需一定的技术来区分双向的信道。 两种双工制式：频分双工(FDD)和时分双工(TDD)。 FDD利用两个不同频率区分收、发信道。如GSM系统、IS-95 CDMA系统。 TDD利用同一频率但两个不同的时间段区分收、发信道。如我国研制的TD-SCDMA系统。 半双工通信 介于单工和双工之间，移动台的工作与单工相似，发射采用“按-讲”开关，接收机一直工作；基站与双工时相同，可采用双工器，收发信机共用天线。2.1移动信道的特点v 3个主要特点传播的开放性，接收环境的复杂性，通信用户的随机移动性v 移动通信信道中的电磁波传播§ 直射波 ：没有障碍物的情况下，电磁波在视距范围内直接由基站到移动用户。超短波、微波的主要传输方式。 § 反射波 ：指从不同建筑物或其他反射体反射后到达接收点。当障碍物的尺寸大于电磁波的波长时，电磁波在其前方反射。 § 3类不同层次的损耗路径传播损耗：慢衰落损耗：快衰落损耗1、移动信道的特点§ 4种主要效应阴影效应：远近效应 多径效应：。 多普勒效应： 3、移动通信中的几种主要噪声与干扰 加性高斯白噪声AWGN 最基本的噪声，并非移动信道所特有 主要来源： 无源约翰逊噪声：主要来源于无源器件（电阻、电容、电路板的分子布朗运动） 有源约翰逊噪声：主要来源通信设备中的有源器件（电子管、晶体管等） 3、移动通信中的几种主要噪声与干扰 多径干扰 由于电波传播的开放性与地理环境的复杂性而引起的多条传播路径之间相互自干扰而引起的噪声干扰。 多径干扰的强度取决于受干扰的相对值。 对CDMA 系统尤为严重。原因：CDMA 采用直接扩频技术，大大提高了待传送的码元速率，降低了码元长度，增大了多径时延引起的相对比例。 3.1移动通信中的典型多址接入方式 FDMA 以TACS体制为例 可用频段：890915MHz（上行） 935960MHz（下行） 采用频率双向双工FDD方式，收/发频段间距45MHz 每个语音信道占用25kHz频带 采用窄带跳频方式 TACS系统可支持的信道数 TDMA 以GSM体制为例 最多可以8个用户共享一载波，用户之间采用不同时隙传送信号。 CDMA 以IS-95为例 一个基站有64个信道，采用正交的Walsh函数划分信道。 OFDMA 第四代移动通信的核心技术 典型代表：LTE、WiMax等 4、码分多址CDMA中的地址码 信道地址码 采用Walsh函数 IS-95采用的地址码 选用码长64的正交Walsh函数 最常用的等价构造方法：Hadamard编号方法 WCDMA中的地址码 OVSF码（Orthogonal Variable Spreading Factor，正交可变扩频因子） 是一组长短不一的码，低速率的扩频比大，码组长；高速率的扩频比小，码组短。WCDMA中最短码组4位，最长256位。各长短码组间保持正交性，以免相互干扰。 7.1、信道编码的基本概念 信道编码的分类 检错码：仅能检测错码。常用：奇偶校验；循环冗余校验CRC等 纠错码：不仅能检测错码，还能自动纠正错误。常用：BCH码、卷积码、RS码、级联码、Turbo码 纠删码：不仅具有检错纠错的能力，而且当错码超过纠正范围时，可把无法纠错的信息删除 2、线性分组码 线性分组码 以最简单的（7，3）线性分组码为例 输入信息位长k=3，输出码组长n=7，监督位长4 （7，3）线性分组码的编码方程 输入码组 输出码组 信息位 监督位 矩阵形式 6、交织编码 8.1分集接收的基本原理 一、基本概念与分类 分集接收的基本概念 “ 分” ：分别接收 。实质上是利用接收信号在结构上和统计特性上的不同特点将其加以区分 “ 集” ：集中处理 。实质上是按一定规律和原则进行合并处理 9.1概述 多用户检测的基本思想：把所有用户的信号都当做有用信号而不是干扰信号来处理，可充分利用各用户信号的用户码、幅度、定时和延迟信息，从而大幅度降低多径多址干扰。 多用户检测技术通过取消小区间干扰来改善性能，增加系统容量，还可有效地缓解远近效应 多用户检测技术MUD MUD的主要优缺点 优点抑制MAI 消除或减轻远近效应 降低对功控高度精度的要求，可简化功控 弥补扩频码互相关性不理想造成的影响 改善系统性能，提供系统容量，增大小区覆盖范围 缺点大大增加设备的复杂度 增加CDMA系统的处理时延，特别是采用自适应算法时更严重 多用户检测一般需要知道用户的一些信息，需要通过不断地信道估计实现，而估计的精度会直接影响检测器的性能 12.1自适应传输的必要性 传播环境和信道特性两个主要特点：慢时变性与传播环境的差异性。 一、慢时变性。慢阴影衰落 指电波在传播过程中受到大型建筑物和相应障碍物阻挡造成的“阴影”效应而引起的衰落现象。 慢阴影衰落的统计特性服从对数正态分布模型。 慢平坦衰落 §11.2 功率控制原理 11.2.1 引入功率控制的必要性 克服“阴影”效应带来的慢衰落； 克服由于多径传播、空间选择性衰落而引入的慢平坦衰落(窄带多径干扰)； 克服上行链路中“远近”效应； 克服下行链路中“角”效应； 11.2.2 功率控制准则 指在移动通信系统中根据信道变化情况以及接收到的信号电平通过反馈信道，按照一定准则控制，调节发射信号电平。 从原理上看，可以大致分为：功率平衡准则、信噪比平衡准则、混合平衡准则以及误码率平衡准则。 15.1引言 现代通信网主要由四个主要部分组成： 终端机：将待传送的信息转换成电信号并送入网内，同时从网上提取所需的信息。 信道：载荷信息的信号所传送的通道， 变换设施：将简单的点对点的通信组成多点对多点的通信网。 信令与协议：协调网内、网间运行以达到互通互控的目的。 12.1.4 蜂窝式网络结构 上世纪七十年代美国贝尔实验室提出了蜂窝网概念，使移动通信正式走向商用化。 移动通信网利用蜂窝小区结构实现了频率的空间复用，从而大大提高了系统的容量。 真正解决了公用移动通信系统要求容量大与有限的无线频率资源之间的矛盾。 12.1.5 移动通信的服务质量(QOS) 在移动通信中，QOS的需求对网络规划设计以及网络成本均具有很大影响。 QOS主要取决于下列四个因素： 业务支撑。主要通过辅助性服务(信息、供应和收费等)反映出来； 使用便利性；传输的完整性； 适用性。它是指网络在需要时建立呼叫和维持通信的能力。 12.2.1 GSM网络结构 GSM是欧洲电信标准委员会ETSI为第二代移动通信制定的，可以国际漫游的泛欧数字式蜂窝移动通信系统的标准。 以表格形式给出GSM900第一、第二两阶段以及DCS1800第一、第二两阶段无线接口(空口接口)的主要性能: 12.2.2 GSM/GPRS网络GPRS(General Packet Radio Service)即通用分组无线业务，其标准是欧洲电信标准化协会ETSI从1993开始制订并于1998年完成的。 GPRS是从GSM系统基础上发展起来的，与GSM共用频段、共用基站并共享GSM系统与网络中的一些设备和设施。 GPRS在GSM原有电路交换的话音与数据业务的基础上提供了一个平行的分组交换的数据与话音业务的网络平台，拓广了GSM业务的服务范围 16.1移动性管理 移动通信是由动态(移动)的终端通过动态的连接点而构成一个动态的通信链路。 利用“动态”性满足“移动服务”是实现移动性网络的一项核心技术，即移动性管理。包含三个部分： 小区选择与位置登记。它是移动台开机后，首先需要进行的建立过程。 越区切换。它是移动台在联机通信状态下，保持不间断、无缝隙通信的一种有效手段。 小区重新选择与用户漫游。它是当移动台已选择本地小区后，又离开该小区，进入某个服务区内另一个较远的小区(处于不同的MSC之间)，但仍需要实现移动通信的基本保证。 13.3.1 位置登记 位置登记是指网络跟踪、保持移动台所处的位置并存贮其位置信息，一般是存贮在两个寄存器中。 位置登记主要包含以下过程： 位置更新。 位置删除。 周期性位置更新。 国际移动用户识别号码IMSI 的位置更新。 目的：允许移动台在网络中选择一个最适合的小区，比如具有最强的信号或最大的信噪比等。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：P2.5MPa；中压锅炉：P=2.65.9MPa；高压锅炉：P=6.013.9 MPa；超高压锅炉：P14MPa。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=2075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11和表12；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13；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： 原锅炉的受压元件必须基本完好，有继续使用的价值； 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： 保持原锅炉的额定参数（如汽压、汽温、给回水温度等）不变； 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5090%。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0.55%。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535%。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”（）。油的重度在0.780.98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3980044000千焦/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24度为最好，对转杯式喷嘴以36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=6.67.5中性水PH=7.610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