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1、4 t/h蓄热式蜂窝煤蒸汽锅炉设计与研究王大伟 豆文宣指导老师:赵广播摘 要: 型煤锅炉解决了小型燃煤工业锅炉冒黑烟和初始排尘浓度高的问题，在我国目前的经济、技术条件下，是解决大气环境污染日益严重状况的有效方法。但由于型煤锅炉的燃烧强度低，燃烧速度慢，现有的型煤锅炉只适合于采用低温长供方式供热的热水锅炉。本课题将蓄热技术和型煤燃烧技术结合起来，使型煤的应用领域从热水锅炉扩展到蒸汽锅炉，对改善我国城市的空气质量和大气环境有重要意义。同常规型煤锅炉相比，本课题从以下两个方面做了创新设计：1.根据型煤燃烧强度低速度慢的特点，在设计中采用新型强化燃烧方式;2.蓄热技术良好的节能和调节负荷能力在设计中得
2、到应用，并分析了锅炉的动态蓄热特性。关键词：型煤锅炉；设计计算；蓄热；强化燃烧1绪论1.1课题背景型煤是用一种或数种煤与一定比例的粘结剂、固硫剂等经加工成一定形状和有一定理化性能的块粒状燃料，它一般可分为颗粒型煤和蜂窝状型煤；型煤锅炉是以型煤作为燃料的炉型。型煤的工业化生产，国外已有百余年的历史，亦已具备大规模的生产能力。我国型煤发展起步较晚,从“六五”期间开始，我国才对型煤技术进行全面的研究工作，在型煤生产设备技术的研究、型煤添加剂的研究和型煤燃烧特性等方面取得了一些有价值的研究成果。目前,我国的工业型煤和民用型煤技术已达到较高水平，亦得到一定程度的推广应用。随着近年来环境保护意识的加强及有
3、关资金的大量投入，对型煤的研究越来越多。一些高校、研究所以及工厂开展了型煤的成型加工、燃烧技术、烟尘排放和型煤锅炉的研究工作，取得了一定的进展，积累了相当多的经验。近两年已有一批型煤热水锅炉投入运行，生产型煤热水锅炉的工厂已达百家，其中绝大部分为常压热水锅炉，取得了良好的环境保护效果。但是，至今为止，在蒸汽锅炉上燃用型煤并没有得到顺利推广，究其原因，主要是对型煤本身的技术性能研究较多，而对型煤的燃烧技术及设备研究甚少造成的。由于目前尚无燃用型煤的专用蒸汽锅炉，这严重制约了我国各大中城市控制原煤散烧，推广使用型煤环保政策的全面贯彻实施。综上所述，在蒸汽锅炉上推广使用型煤的关键是要研究出适合于燃用
4、型煤的燃烧新技术和设备，并在此基础上研制出燃用型煤的环保型蒸汽锅炉。1.2课题研究的目的和意义 我国是一个煤炭资源十分丰富的国家，煤炭在我国国民经济和社会发展中占有极其重要的地位。并且，在今后相当长的时间内，煤炭都将是我国能源的主体。我国煤利用的主要形式是直接燃烧，直接燃煤量占用煤总量的80%以上。目前，我国在用的工业锅炉约50余万台，工业窑炉16万台，年耗煤约4亿吨1,这样就造成了严重的粉尘污染和能源浪费。煤炭燃烧已成为我国环境污染物排放的主要来源，随着煤炭消费量的增加，面临的环境问题越来越多。近期对我国城市大气污染监测结果表明，我国城市大气污染严重，在大气污染类型主要为煤烟型大气污染。针对
5、我国一次能源以煤为主，污染严重，能源利用率低的现状，修改后的中华人民共和国大气污染防治法第22条、第25条指出：国务院有关部门和地方各级人民政府应当采取措施，改进城市燃料结构，发展城市煤气、推广成型煤的生产和使用；大、中城市人民政府应当制定规划，对市区内的民用炉灶，限期实现燃用固硫型煤或者其他清洁燃料，逐步替代直接燃用原煤。目前许多城市如北京、天津、济南、长春等已把工业和民用锅炉燃料型煤化列入政府工作计划。为了缓解哈尔滨市煤烟型大气污染日益严重的状况，改善空气质量，一九九九年九月八日，哈尔滨市推广使用型煤领导小组、哈尔滨市环境保护“双达标”领导小组联合发出关于燃煤锅炉推广使用型煤的通知。二00
6、一年八月七日哈尔滨市人大第85次常务会议通过了哈尔滨市原煤散烧污染防治办法并于二00一年八月八日起施行，该办法第十一条规定，“建成区内新建、改建、扩建生产和生活供热设施，应当使用清洁能源或者采用集中供热方式，不具备条件的，应当使用型煤及其它洁净煤技术，不得直接燃用原煤” 。型煤技术一种适合我国国情的、经济实用的洁净煤技术。发展型煤，不仅可以节约能源，提高煤炭利用效率（与原煤散烧相比，燃烧型煤锅炉的节煤率可达15%左右）；而且可以有效地减少环境污染（可使初始排尘减少80%90%、烟气黑度降到1林格曼级以下、总固硫率50%以上1）；在我国目前的经济、技术条件下，推广使用型煤是解决我国目前大气环境污
7、染日益严重状况的行之有效的方法。燃用蜂窝状型煤锅炉在运行时是用机械推动装置将蜂窝状型煤水平推入高温炉膛中燃烧，解决了小型燃煤锅炉冒黑烟和初始排尘浓度高的问题，这一点已经在实践中得到了证明.但由于蜂窝煤锅炉的燃烧强度低，燃烧速度慢，现有的蜂窝煤锅炉只适合于采用低温长供方式供热的热水锅炉，作为蒸汽锅炉时，存在出力不足，产汽速度慢等问题2。如何改善和克服上述的问题是本课题研究的重点。蒸汽锅炉在生产和生活中，有广阔的应用，因此研究燃用型煤的环保型蒸汽锅炉具有十分重要意义。本课题的研究成功和推广不仅具有巨大的经济价值，而且也是促进哈尔滨等各大中城市全面控制原煤散烧、推广使用型煤的关键所在。1.3课题的技
8、术特点和创新点本课题对4t/h的蜂窝煤蒸汽锅炉进行整体设计和研究。总体设计思想是通过改进烟气流程，反卷高温烟气并穿过新入炉的煤层而对其进行加热，从而改善型煤的着火延迟时间长、连火困难、燃烧强度低等缺点和不足。另外，本课题将变压蒸汽蓄热技术和型煤锅炉结合起来，在锅炉连续稳定运行的条件下，满足负荷变化较大时的用汽要求。同时，该技术有以下的技术特点和创新点：（1）锅炉初始排尘浓度低、不冒黑烟，环保效果好,不用除尘器即可达到环保标准，可省去除尘器的投资和除尘间的场地，减少了司炉工的劳动强度并保证了锅炉房的清洁；（2）采用特殊的烟气流程，使型煤能够及时着火和燃尽，可强化炉膛内型煤燃烧，保证锅炉有足够的出
9、力和较高的效率；（3）采用分室送风，根据燃烧需要提供空气，降低运行中的过量空气系数，提高锅炉效率；（4）采用液压推煤机构，并设置导轨，使型煤托架运行平稳，不跑偏；（5）根据蜂窝煤煤层通风阻力低的特点，锅炉只布置有引风机，既减少了电耗，又使对流受热面达到合理的烟气速度，保证了锅炉的出力；（6）采用蓄热式锅炉本体结构，以适应快速改变锅炉负荷的需要；（7）锅炉热效率高，并可以燃用较低热值和挥发分的型煤，降低锅炉的运行成本。2.锅炉的结构设计和热力计算2.1锅炉的设计规范所设计锅炉的燃料特性和锅炉参数由表2-1和表2-2给出。设计燃料为烟煤。表2-1 燃料特性SarCarHarOarNarAarWar
10、VarQnet.ar%kJ/kg1.9446.553.066.110.8632.48929.5417693表2-2 锅炉参数序 号名 称符 号单 位结 果1锅炉额定蒸发量Dt/h42额定工作压力PeMPa1.25(表压)3供汽压力P0MPa0.4(表压)4出口蒸汽温度tbh193.45给水温度tgs206冷空气温度tlk207热风温度trk808排烟温度py1759排污率510蒸汽湿度W32.2 锅炉的结构与工作原理锅炉采用单锅筒纵向布置，双炉膛燃烧方式，锅筒下部布置对流烟道，对流烟道两侧为炉膛，锅筒内布置烟管。炉膛内，外侧墙布置513.5的水冷壁管48根，由水冷壁下集箱引入到锅筒中。同时为防
11、止烧坏托煤板，锅炉采用575的水冷炉排，水冷炉排连接水冷炉排下集箱和锅炉管束集箱。水冷壁集箱和水冷炉排集箱并排布置。烟管后布置管式空气预热器。锅炉的结构见图2-1。以图2-1为例介绍一下该蓄热锅炉的工作原理。首先把蜂窝煤按照一定数量码垛在托盘上,托盘连同蜂窝煤从炉门1送到炉膛的水冷炉排2上,为了防止托盘在炉膛中爬跑偏,炉排上设置导轨3。经过预热的空气经过送风口16进入风室18中。蜂窝煤在两个炉膛中燃烧,燃烧产生的高温烟气向炉门1方向返卷并穿过新入炉的煤层,经过烟道开孔5进入中间烟道下部空间4。烟气在4中由前向后流动,在折返通道19处折返向前流动,冲刷对流管束7,然后烟气流过烟管8,空图2-1
12、锅炉的结构示意图预热器21后,经过尾部烟道20排向大气中(出口处设置引风机一台)。为了保证锅筒的强度,经过计算在锅筒的管板处加设一根拉撑杆9,同时在锅筒上设置安全阀11两个,人孔12,主蒸汽出口13,排汽管阀14和匀汽孔板15。22为锅筒下部头孔,23为排污管阀,17为遮尘罩,24是为了便于观察和清扫对流烟道而做的开孔。另外,6和10分别是耐火砖和保温材料。2.3 辅助计算表2-3理论空气量及理论烟气量计算名称符号单位计算公式结果理论空气量4.81容积0.882理论容积3.807理论容积0.529表2-4 各受热面烟道中烟气特性名称及公式符号单位炉膛锅炉管束烟管空气预热器平均过量系数 -1.4
13、1.451.5251.6水蒸气容积0.560.5640.5690.575烟气总容积Vy7.1737.4187.7848.151RO2容积份额 -0.1230.1190.1130.108H2O容积份额 -0.0780.0760.0730.071三原子气体容积份额+rq-0.2010.1950.1860.179烟气重量Gykg/kg9.4719.78510.25610.727飞灰浓度kg/kg0.0030.0030.0030.003表2-5 烟气焓温表烟气温度/100170.0149.9129.5493.1150.679.6200357.3315.2259.9989.4304.5161.03005
14、58.8493.0392.11492.7462.8244.7400772.3681.3526.72005.1626.0331.0500996.0878.6664.02528.0794.7420.16001229.31084.5804.33061.9969.2512.47001472.61299.2947.33606.61149.8607.98001728.01524.41093.14161.51336.8706.89001999.01763.51241.34725.61530.3809.110002291.62021.61391.65298.01730.9915.111002614.32306
15、.31543.85877.61938.91025.112002979.12628.21697.76463.22155.31139.513003401.83001.11852.87053.92381.01258.914003902.83443.12009.17649.02617.71384.015004507.93976.92166.48247.82867.31516.016005249.14630.82324.68850.03132.31656.117006165.85439.52483.69455.23415.91806.0=+=+1.41.51.551.65722.6132.3636.61
16、136.51465.6266.21280.72170.02298.12230.3402.51936.43295.33489.03017.3541.72606.04320.44450.73826.8684.13290.85472.24658.8829.63990.76654.15513.7978.14705.16392.61129.45432.78565.77298.21283.16172.19767.18234.81438.96921.611003.49209.01596.57679.712280.910230.91755.68445.013608.911313.91915.99216.315
17、000.412476.02077.39992.716473.113740.62239.710773.718050.115136.82402.911559.019760.416700.72567.112348.621640.1表2-6 热平衡及燃料消耗量计算序号名 称符号单位公式或来源数值1燃料低位发热值Qnet.arkJ/kg已知17693.42冷空气温度已知203理论冷空气焓kJ/kgCk1274排烟温度py设计1755排烟焓IpykJ/kg=1.652005.16固体不完全燃烧损失q4%查表 367气体不完全燃烧损失q3%查表 30.58排烟损失q2%9.549散热损失q5%查表 32.9
18、10飞灰份额-查表 30.111灰渣焓kJ/kg取600度560.212灰渣物理热损失q6kJ/kgAar/Qnet.ar0.8213锅炉总热损失q%q2+q3+q4+q5+q62014锅炉热效率%100- q80.2415饱和蒸气焓ibqkJ/kg查表42788.2216饱和水焓ibskJ/kg查表4822.6717给水温度tgskJ/kg查表42018给水焓igskJ/kg查表483.9619排污率ppw%520蒸汽湿度W%321气化潜热rkJ/kg查表41965.522锅炉蒸发量Dkg/s设计1.11123锅炉输出热量Q1kWD( ibq-igs-rW/100)+Dppw(ibs-igs
19、)/1002979.9624燃料消耗量Bkg/sQ1100/( Qnet.ar)0.209925计算燃料消耗量Bjkg/sB(100-q4)/1000.197326保温系数-1-q5/(+q5)0.9652.4热力计算2.4.1炉膛计算图2-2 炉膛结构尺寸表2-7 炉膛结构计算序号名称符号单位公式结果1炉排面积Rm2设计尺寸13.442炉膛包复面积F1m2设计尺寸75.643炉膛体积V1m3设计尺寸23.584炉排面积热负荷qRkW/m2BQnet.ar /R282.975炉膛容积热负荷qVkW/m3BQnet.ar /V1161.296炉膛有效辐射面积Hfm2设计17.076炉膛有效辐射层
20、厚度sm3.6V1/F1 1.127炉膛水冷度Hf/(F1-R)0.2748火床与炉墙的面积比R/(F1-R)0.2169水冷壁直径dm设计0.05110水冷壁根数n根设计4811水冷壁节距sm设计0.2512比值n1-s/d4.90196113比值n2-e/d0.5表2-8 炉膛传热计算序号名称符号单位公式或来源数值1输入热量QrkJ/kg已知17693.42热空气焓kJ/kg查表2-5508.893炉膛出口过量空气系数-设计1.44空气带入热量QkkJ/kg674.255入炉热量QlkJ/kgQr(100-q3-q4-q6)/(100-q4)+Qk18118.76理论燃烧温度由Ql查表2-
21、51509.17炉膛出口烟温假设9008炉膛出口烟气焓kJ/kg查表2-59767.059平均热容量VckJ/kg(Ql-)/(-)13.7110水蒸气容积份额查表2-40.07811三原子气体容积份额查表2-40.20112飞灰浓度kg/kg查表2-40.003413三原子气体辐射减弱系数2.0514飞灰辐射减弱系数0.2315系数c按表5-8查取30.1516烟气辐射减弱系数k2.4417火焰黑度-0.2418水冷壁表面黑度-0.819炉膛黑度-0.620计算燃料消耗量Bjkg/s查表2-60.221保温系数-查表2-60.9722波尔茨曼准则B0-0.4823管外结灰层热阻/kW-2.6
22、24炉内传热量QfkJ/kg8053.0625辐射热流密度qfkW/m293.0826金属管壁温度TgbKtbh+273466.3927系数值m0.1528无因次方程 0.8629系数k-按表5-4查取30.675530系数-按表5-5查取30.171431无因次温度-0.658632炉膛出口烟温C(To+273)-273900.6233炉膛出口烟气焓KJ/Kg查表2-59774.5834炉内辐射传热量QfKJ/Kg8053.135辐射热流密度qfKW/m293.12.4.2对流管束计算图2-3 锅炉管束结构尺寸表2-9 锅炉管束结构计算序号名称符号单位计算公式数值1管径dm设计尺寸0.051
23、2横向节距s1m设计尺寸0.23纵向节距S2m设计尺寸0.0854烟道高度Lm设计尺寸1.25管子根数n根设计参数2006管1m设计尺寸1.287管2m设计尺寸1.176管3m设计尺寸1.1管4m设计尺寸1.068平均长度m设计尺寸1.167受热面积Hm231.98烟道宽度bm3.5s1+d0.7519烟气流通截面积Fym20.56710比值n1-3.9211比值n2-1.6712有效辐射层厚度sm0.336表2-10 锅炉管束传热计算序号名称符号单位公式数值1入口烟温查表2-8900.622入口烟气焓kJ/kg查表2-69774.583漏风系数-查表0.14冷空气理论焓kJ/kg查表2-61
24、275工质温度tbh按P=1.25Mpa，查表4193.396出口烟温假定5207出口烟气焓kJ/kg查表2-65706.188烟气侧放热量QrpkJ/kg3938.759最大温差707.2310最小温差326.6111平均温压492.6612烟气容积Vym3/kg查表2-47.4213烟气平均温度686.0414烟气速度Wym/s9.0615烟气平均截面积Fym2查表2-90.5716对流换热系数kW/(m2)查图 30.069317水蒸汽容积份额-查表2-40.07618三原子气体容积份额rq-查表2-40.194919飞灰浓度Kg/kg查表2-40.003320三原子气体辐射减弱系数4.
25、303821飞灰辐射减弱系数0.259422烟气辐射减弱系数k4.563223烟气黑度-0.142224管壁温度tbtbh+60253.3925辐射换热系数kW/(m2) 查图 30.012226热有效系数-由表6-8查取30.627传热系数KkW/(m2)0.048928传热量kJ/kg3904.5629相对误差%0.86792.4.3锅炉烟管计算图2-4 烟管结构尺寸表2-11 烟管结构计算序号名称符号单位计算公式数值1烟管直径dwm设计尺寸0.057dnm设计尺寸0.0512烟管长度Lm设计73烟管根数n根设计774受热面积Hm286.365烟气流通截面积Fym20.1576有效辐射层厚
26、度sm0.9dn0.0405表2-12 烟管传热计算序号名称符号单位计算公式数值1入口烟温查表2-105202入口烟气焓kJ/kg查表2-55706.23漏风系数-查表0.054冷空气理论焓kJ/kg查表2-51275工质温度tbh按P=1.25Mpa，查表4193.396出口烟温假定2607出口烟气焓kJ/kg查表2-52841.78烟气侧放热量QrpkJ/kg2770.79最大温差326.6110最小温差66.6111平均温压163.5412烟气容积Vym3/kg查表2-37.784113烟气平均温度356.9214烟气速度Wym/s22.5315烟气平均截面积Fym2查表2-11 0.1
27、57316对流换热系数kW/(m2.) 查图 30.061517水蒸汽容积份额查表2-40.073118三原子气体容积份额-查表2-40.186519飞灰浓度fh查表2-40.003220三原子气体辐射减弱系数1/(mMpa) 14.61921飞灰辐射减弱系数1/(mMpa)0.327522烟气辐射减弱系数k1/(mMpa)14.94723烟气黑度-0.058724管壁温度tbtbh+60253.3925辐射换热系数kW/(m2.) 查图 30.003126热有效系数-由表查取30.627传热系数KkW/(m2.)0.038828传热量QcrkJ/kg2775.229相对误差% -0.1622
28、.4.4空气预热器计算图2-5 空气预热器结构尺寸表2-13 空气预热器结构计算序号名称符号单位计算公式数值1管径dm设计尺寸0.042横向节距S1m设计尺寸0.0683纵向节距S2m设计尺寸0.0424管子长度Lm设计尺寸1.45管子根数n根设计参数2726受热面积Hm244.267空气预热器宽度Bm1.0948烟气流通截面积Fm20.2939空气流通截面积fm20.31810比值n1-s1/d1.711比值n2-s2/d1.05表2-14空预器传热计算序号名称符号单位计算公式数值1入口烟温查表2-122602入口烟气焓kJ/kg查表2-52841.73空气预热器平均空气量与理论空气量之比-
29、1.354冷空气理论焓kJ/kgCk1275热空气温度trk假定806热空气焓IrkkJ/kg查表2-4508.897出口烟气温度假定1808出口烟气焓kJ/kg查表2-42063.59烟气侧放热量QrpkJ/kg781.710烟气平均温度(+)/222011烟气速度Wym/sBjVy(273+)/(273F)9.9312烟气侧对流换热系数kW/(m2.)0.0413空气平均温度(trk+tlk)/25014空气速度m/s4.7715空气侧对流换热系数kW/(m2.)=491.16310-311.051.020.06116利用系数-由表查取50.8517传热系数KkW/(m2.)/(+)0.0
30、2118最小温压-trk16019最大温压-tlk18020逆流温压(+)/217021参数P0.33322参数R0.7523温压修正系数-查图 120.9929平均温压168.330传热量QcrkJ/kgKH/Bj777.9831相对误差%100(Qrp-Qcr)/Qrp0.4762.4.5热力计算汇总表2-15热力计算结果汇总表序号名称符号单位炉膛锅炉管束烟管空气预热器1烟气出口温度900.625202601802介质进口温度193.39193.39193.39303介质出口温度193.39193.39193.39804介质平均流速m/s4.775烟气平均流速m/s9.0622.539.9
31、36平均温压492.66163.51168.37传热系数W/(m2)0.04890.03880.02068受热面积m231.9486.3644.269总传热量kW3904.562775.2777.982.5本章小结本章完成了锅炉各个结构的结构设计和热力计算。经过计算，锅炉各部分的计算误差均在允许的范围内，满足设计要求。同时，烟气速度和个受热面的换热系数也都在合适的范围内。3.锅炉的蓄热性能研究3.1蒸汽蓄热器的工作原理蓄热器利用水的蓄热特点，将高压蒸汽储入密封容器的水中，形成一定压力的饱和水，根据饱和水的焓值随压力变化而产生的焓差，达到蓄热的目的。当外界急需蒸汽时，容器内的压力下降，饱和水变为
32、过热水，立即沸腾并产生蒸汽，称为“闪蒸”。图3-1 蓄热器内蓄水变化量蓄热器内先储存约占总体积90%的水，水面以上为蒸汽空间，如图3-1所示。当锅炉供汽量大于外界用汽量时，多余的蒸汽就进入蓄热器，并通过其内部充热装置喷入水中，这时蒸汽迅速凝结，水温和压力升高直至达到蓄热器内稳定压力下的饱和温度为止。这一过程称为充热过程。当外界用汽量大于锅炉供汽量时，蓄热器排汽管中压力下降，器内饱和压力随之下降，形成过热水，迅速汽化而产生蒸汽供应用户，以弥补锅炉供汽量的不足。这一过程称为放热过程6,7。蓄热器就是利用这一充热放热过程来储存和释放热能，从而达到热能平衡，提高利用效率的目的。蒸汽蓄热器一般是外置式的
33、，也就是蓄热器和汽源（锅炉）是分开的，这样就要占用很大的空间，成本也较高。在本设计中采用了蒸汽蓄热器的变压蓄热原理，将锅筒和蓄热器合为一体，锅筒既起到普通锅筒的作用同时又起到蓄热的作用，这种锅炉的锅筒比等容量的普通锅炉的锅筒要大一些,这主要是考虑蓄热的需要。本章主要讨论本蓄热锅炉的动态特性，并分析其对锅炉燃烧及传热的影响。3.2蓄热计算公式蓄热锅炉的蓄热量主要由以下四部分组成： (1)锅筒内水容积所具有的储蓄热量;(2)锅炉内饱和水降压自蒸发所放出的热量;(3)与饱和水直接接触的金属因蓄热器压降随温度下降而放出的热量;(4)锅炉内内饱和蒸汽因降压而释放的热量。（1）基于质量守恒原理，变压蓄热锅
34、炉内物质平衡方程式 （3-1）式中：供汽负荷，kg/h给水量，kg/h锅炉排污率，%极限水位之间工质的变化量,kg,水位升高(蓄热)为正,水位下降(放热)为负T水位变动持续时间,h（2）基于能量守恒原理，变压蓄热锅炉的热平衡方程为 （3-2）式中：平均压力下饱和蒸汽焓和饱和水焓，kJ/kg给水的比焓，kJ/kg蒸汽湿度，%T时间内锅炉的蓄热量，kJ,蓄热为正，放热为负式中T时间内饱和水自蒸发增加的储蓄热量，kJT时间内金属释放或增加的储蓄热量，kJT时间内饱和蒸汽释放或增加的储蓄热量，kJ3.2.1饱和水蓄热量的分析首先给出单位饱和水容积蓄热量的物理意义，单位体积的饱和水有压力P1降到压力P2
35、所能产生的蒸汽的质量，单位为kg蒸汽/m3。公式推倒：假设1kg饱和水，由初压P1降到终压P2，产生蒸汽量为。则其热平衡方程为： 可得：式中：分别为P1和P2 压力下的饱和水焓，kJ/kgP2压力下产生的蒸汽量，kg蒸汽/kg单位饱和水容积蓄热量，可表示如下： （3-3）式中：P1压力下饱和水比体积，m3/kg单位水容积蓄热量，kg蒸汽/m3 于是可得蓄热器内饱和水的蓄热量为 （3-4）式中 最高水位时蓄热器容器内饱和水的容积，m3 83.2.2金属蓄热量的分析让我们首先认识一下单位金属蓄热量，其物理意义是蒸汽蓄热器蒸发受热面系统金属在某一初压和压降（或压升）下的蓄热能力，即单位体积金属在该压力下释放的热量为平均压力下的饱和水吸收所产生的蒸汽量，单位为kg蒸汽/m3。公式推导，这里我们要进行两点简化处理：当压力变化时饱和水的温度跟着改变，同时金属温度也是趋近于饱和温度的。从理论上讲，金属只有在无限长的时间内才能达到新的饱和温度，但实验结果表明，在很短的时间内，工质和金属件就交换了蓄热量的75%80%。9因而我们可以认为金属的温度是同工质的温度相同的。同时我们忽略金属比热随温度和压力的变化。假设1kg金属，由初压P1降到终压P2，其释放的热量为平均压力下的饱和水吸收，产生的蒸汽量为。则其热平衡方程为： 可得：式中：分别为P1，P2 压力下的饱和温度，KP2压
