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锅炉与蒸汽工程实用手册 聚焦前沿技术，驱动高效能应用 本书简介 《锅炉与蒸汽工程实用手册》是一本深度聚焦于现代工业蒸汽系统设计、运行、维护与优化的高级技术参考书。本书旨在为工程技术人员、设备设计师、项目经理以及能源管理专业人士提供一个全面、深入且极具操作性的知识框架，以应对当前工业界对能源效率、安全合规性及可持续发展日益提高的要求。 本书的编写团队汇集了来自能源工程、热力学、材料科学和过程控制领域的资深专家，他们结合多年的现场实践经验和最新的科研成果，系统性地阐述了蒸汽动力与热力循环在现代工业中的核心应用与挑战。本书结构严谨，内容详实，不仅涵盖了蒸汽系统的基础理论，更侧重于高压、高温、超临界工况下的先进技术和工程实践。 第一部分：蒸汽系统基础与热力学原理的深化应用 本部分对蒸汽系统的基本热力学原理进行了深入而实用的回顾与拓展。我们摒弃了过于抽象的理论推导，而是将重点放在这些原理如何直接指导工程决策上。 1.1 工业蒸汽的生成与特性解析： 详细分析了水处理对蒸汽质量的决定性影响，从给水预处理（软化、除盐）到锅炉水化学的精细控制。深入探讨了溶解氧、二氧化硅、碱度、氯化物等关键杂质的控制标准及其对锅炉内部腐蚀和结垢的机制。 1.2 蒸汽循环的能效分析与优化路径： 本章对比了朗肯循环的各种改进形式，包括回热加热、再热循环和抽汽供热（背压式与抽汽凝汽式）。重点阐述了如何利用先进的传热模型（如修正的温差模型）精确计算不同工况下的热效率损失，并提供了基于实时负荷变化的优化控制策略。 1.3 锅炉类型与燃烧技术前沿： 详细对比了水管锅炉、火管锅炉、循环流化床（CFB）锅炉以及煤粉锅炉在不同燃料适应性、污染物排放控制和负荷特性方面的优劣。特别辟出专章介绍高效低氮燃烧技术（如分级燃烧、表面燃烧）和先进的燃烧器设计对NOx和CO排放的控制作用。 第二部分：锅炉设计、材料选型与结构完整性 本部分是本书的核心，它着眼于确保蒸汽系统在极端工况下长期稳定运行的关键工程要素——设计与材料。 2.1 高压与超临界锅炉的结构设计： 深入剖析了超临界（SC）和超超临界（USC）锅炉的设计挑战，包括对流管束的均匀受热、炉墙的膨胀控制、以及大蒸汽管道的应力分析。详细介绍了膜式水冷壁的制造工艺和失效模式分析。 2.2 特殊环境下的材料科学应用： 本章专注于耐高温、高压腐蚀环境下的材料选择。详细对比了铬钼钢（如P11, P22, P91, P92）在高温蠕变和氢致脆化方面的性能差异。讨论了奥氏体不锈钢在高温蒸汽氧化和“400°C腐蚀”中的应用限制与防护措施。提供了焊接收口设计指南，以应对材料间的异种金属连接问题。 2.3 蒸汽系统中的腐蚀与防护策略： 区别于基础水化学控制，本章侧重于金属与高温介质的化学相互作用。涵盖了应力腐蚀开裂（SCC）、点蚀、以及热腐蚀（Hot Corrosion）的发生机制。详细介绍了在线监测技术（如pH、电导率、氧化还原电位ORP）在早期腐蚀预警中的应用。 第三部分：蒸汽系统的高效运行、控制与诊断 本部分聚焦于如何通过先进的控制系统和维护策略，最大化现有蒸汽资产的效率和可靠性。 3.1 现代 DCS/PLC 在蒸汽系统中的集成应用： 详细阐述了如何利用先进的分布式控制系统（DCS）和可编程逻辑控制器（PLC）实现燃烧优化、汽包水位智能控制（如三冲量控制器的升级方案）以及负荷分配管理。重点介绍了模型预测控制（MPC）在复杂多变量耦合蒸汽系统中的应用案例。 3.2 汽轮机性能监测与故障诊断： 深入分析了汽轮机的主要损失环节，包括叶片冲蚀、密封泄漏和隔板损失。介绍了振动分析、油液分析以及转子不平衡检测的最新标准和方法。提供了实用的汽轮机热力性能衰减率评估工具和方法。 3.3 能源集成与余热回收技术： 探讨了如何将蒸汽系统与工厂其他公用工程（如制冷、压缩空气）进行有效集成，实现能源梯级利用。重点介绍了烟气余热回收锅炉（HRSG）的换热管布局优化、低温省煤器的防腐蚀设计，以及蒸汽喷射器在真空系统中的替代应用。 第四部分：安全、合规性与生命周期管理 本部分涵盖了蒸汽系统从设计审批到报废的整个生命周期内必须满足的法规要求和安全管理实践。 4.1 国际与国内压力容器与管道规范解读： 详细解读了与工业蒸汽系统相关的核心设计与检验规范（如ASME B31.1, BPV Section I/III的部分适用性）。强调了设计校核、材料可追溯性（MTRs）和无损检测（NDT）在法规遵从中的关键作用。 4.2 锅炉安全操作与风险管理： 聚焦于爆炸风险、超压保护和泄放系统的设计。详细说明了安全阀的选型、定压与校验流程，以及紧急停炉（Trip）系统的逻辑设计与测试要求，确保系统在非预期事件下的固有安全。 4.3 寿命评估与退役规划： 介绍了基于损伤监测的剩余寿命评估（RUL）方法，特别是针对蠕变损伤和疲劳损伤的定性与定量评估流程。为高龄锅炉和管道的延寿改造（如更换高参数部件）提供了可靠的工程依据。 结语 《锅炉与蒸汽工程实用手册》不仅是一本教科书式的参考书，更是一份面向实践的工程宝典。它要求读者具备扎实的工程背景知识，致力于在复杂、高参数的工业环境中，实现蒸汽系统的高效率、高可靠性与环境友好性的统一。本书提供的知识体系旨在帮助工程师超越常规操作界限，掌握驱动工业能源系统迈向“零碳”目标的关键技术。
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