锅炉原理复习问题带答案 哈尔滨工业大学（威海）.docx

第一部分1、解释锅炉型号1) SHL20-2.5/400-AII2) DZW4.2-1.0/95/70-AII热水锅炉。单锅筒纵置式往复炉排锅炉，额定热功率4.2MW，允许工作压力为1.0MPa，热水温度为95摄式度，回水温度为70度，燃用II类烟煤。3) SHL10-1.25-AII双锅筒横置式链条炉排锅炉，额定蒸发量为10t/h，额定蒸汽压力为1.25MPa，出口为饱和蒸汽，燃用类烟煤4) QXW7-1.25/95/70-WII，热水锅炉。强制循环往复炉排锅炉，额定热功率为7MW,允许工作压力为1.25MPa，热水温度为95，回水温度为70，燃用II类无烟煤。2、额定蒸发量：锅炉在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料时，每小时的最大连续蒸发量。烟气酸露点：烟气中的硫酸蒸汽开始凝结的温度。计算燃料消耗量：指扣除了机械不完全燃烧损失后，在炉内实际参与燃烧反应的燃料消耗量。飞灰份额：Aar,zs=MarQnet,v,ar/1000g/MJ。飞灰占燃料总灰量的份额。3、对低压小型锅炉，为降低排烟温度，采用锅炉管束和省煤器，哪个更为经济有效，为什么？答：省煤器。省煤器加热受热面工质内温度低于饱和温度。锅炉管束蒸发受热面工质内温度可达饱和温度。4、试述蒸汽锅炉和热水锅炉的性能标志性质标志：蒸汽锅炉：蒸发量，压力，温度。热水锅炉：工质流量，热水温度，回水温度。5、分析锅炉参数对受热面布置的影响。图12-2，P281答：1）、蒸汽参数：a对于低参数蒸汽，仅靠炉膛布置的水冷壁吸热不能满足水蒸发所需的热量，需要在烟道布置一定的对流受热面供水吸热蒸发之用，其省煤器也常常采用沸腾式。b随着蒸汽参数的提高，为与工质吸热份额的变化相适应，过热器受热面积和省煤器受热面积增大、蒸发受热面积减小c超高压力以上的锅炉，炉膛内需要布置一定的辐射过热器或再热器。2）、锅炉容量：锅炉容量越大，布置水冷壁的内表面积相对越少。大容量锅炉，必须在炉膛内布置足够的辐射面积，除了在壁面布置水冷壁等辐射受热面外，还布置了一定量的屏式受热面。6、选择锅炉排烟温度的原则有哪些P45答：1）、锅炉的排烟温度主要是根据燃料的价格和锅炉尾部受热面金属耗量的经济比较来选择，当二者之和最小时对应的温度为最佳排烟温度2）、最佳排烟温度选取还与锅炉的给水温度，燃料的性质，省煤器和空气预热器的金属价格比值等有关。3）、排烟温度选取要综合考虑锅炉效率问题，低温腐蚀，锅炉面积等因素选择最佳值。7、锅炉的热损失包含哪些，各自的影响因素是什么？P42答：1)、机械不完全燃烧热损失2）、化学不完全燃烧热损失3）、排烟热损失、4）散热损失5）灰渣物理热损失。8、中间储仓式制粉系统的优缺点。P73答：优点：中间储仓式系统有煤粉仓储存煤粉，并可通过螺旋输粉机在相邻制粉系统间调剂煤粉，供粉的可靠性较高。磨煤机可经常在经济负荷下运行，当储粉量足够时，还可停止磨煤机工作而并不影响锅炉的正常运行。锅炉负荷变化时，中间环节少，燃煤量调节既方便又灵敏。采用热风送粉，从而大大改善了燃用无烟煤、贫煤及劣质煤时的着火条件。排粉机的磨损小。缺点：系统复杂，钢材耗量多，初投资大，运行费用高，煤粉自燃爆炸的可能性相对较大。第二部分1、分析过热器产生热偏差的原因，试述减轻热偏差的方法。原因：1）、热力不均系数。一是受热面污染，积灰，结渣引起吸热不均。二是炉内温度场和速度场不均，造成对流受热面的吸热不均。2）、流量不均系数。一是连接方式：z型比U型有更大流量偏差。二是热力不均对流量不均的影响。3）、结构不均系数：受热面分级布置。减小方法：1）、结构：一是采用中间混合联箱。二是沿烟道宽度方向进行左右交叉流动，三是采用多管引入，引出，减小各管间压差的偏差。2）运行，一是做好炉内冷态空气动力场试验和热态燃烧调整试验。二是应据锅炉负荷，合理投运燃烧器，调好炉内燃烧。三是及时吹灰。2、分析水冷壁的作用答：1）、水冷壁的辐射换热使其内工质吸收热量后由水逐步变成冷水混合物。2）水冷壁是以辐射传热为主的蒸发受热面，采用水冷壁比采用对流蒸发管束节省金属，从而使锅炉受热面的造价降低。3）、在炉膛内敷设一定面积的水冷壁可防止炉墙和受热面的结渣，提高锅炉运行的安全性和可靠性。4）、既保护了炉墙，又可使炉墙厚度减小，重量减轻，简化了炉墙结构。3、分析过热器烟气侧的调温方法（改变烟气流量和烟气温度）答：1）、烟气挡板：通过挡板改变再热器的烟气流通量，使烟气侧的放热系数及其吸热量发生变化，从而改变再热器的出口汽温。2）、摆动燃烧器：通过改变燃烧器的倾角，改变炉膛辐射传热量的比例来改变出口汽温。优点是调节简便，灵敏变高，不额外增加受热面和功率消耗。缺点：高负荷时，燃烧器向下倾斜；低负荷时，向上倾斜，炉膛出口易结渣。3）烟气再循环：将省煤器的烟气由再循环风机抽出再送回炉膛，用以调节再热蒸汽温度。作用方式，一是从炉膛上部进入：对炉膛工作无明显影响，但降低炉膛出口烟温，防止高温过热器的腐蚀和结渣且有适当调节再热汽温的作用。二是从炉膛下部进入 ：降低炉膛内烟气温度，减少炉膛内辐射传热量。炉膛出口温度可高可低，但变化不大；出口烟气量增多，烟气热量增加，故烟气再循环可降低水冷壁金属温度，并提高对流受热面的吸热量。优点是调节幅度大，灵敏度高，能均匀炉膛热负荷，降低水冷壁温度，再热器受热面积可减少节约钢材。缺点：增加了再循环风机，使电耗增加，通过再循环风机的烟温较高，含灰多，磨损严重，不利于燃烧调整，并使锅炉排烟，温度有所升高，排烟热损失增大。4、用减温器调节过热蒸汽温度与用烟气再循环调节过热蒸汽温度有何不同？答：1）、减温器：利用较低温的水与蒸汽（接触或不接触）传热来调节蒸汽温度，调节惯性大，用于中小型锅炉；对给水品质有要求，自动化程度，调节幅度小，只能降温不能升温。2）、烟气再循环：调节幅度大，灵敏度高，散热面积可减少，节约钢材，但增加了循环风机，耗电。5、屏式过热器有哪些优点？答：1）、利用屏式过热器吸收一部分炉膛高温烟气热量，有效降低进入对流受热面烟气温度，防止密集对流受热面结渣，且解决了大型锅炉炉墙面积过小而不能投射足够的辐射受热面，降低出口烟温，扩大煤种范围。2）、可使过热器受热面布置在更高烟温区域，故减少过热器受热面金属耗量。3）、由于屏式过热器吸收炉膛辐射热及在较高烟温区有较大辐射层厚度，辐射热量增加，使过热器吸热比例增加，改善过热汽温的调节特性。6、分析水管锅炉筒的主要作用答：1）、与受热面和管道连接。2）、增加锅炉水位平衡和蓄热能力。3）、进行汽水分离，保证蒸汽品质4）、装有安全附件，保证安全。7、为什么说再热器的工作条件比过热器更差？答：1）、再热蒸汽压力低，比热容较小，蒸汽对管壁放热系数较小，对管壁冷却效果较差，对热偏差较敏感。2）、再热器热力系统受阻力影响大，故其中蒸汽流速也受到限制，其阻力对焓降影响较大，阻力对热力系统的经济性影响较大。8、锅炉点火时，对省煤器可采取哪些保护措施？答：1）、在省煤器进口与汽包下部之间装设不受热的再循环管，借助再循环管与省煤器中工质的密度差使省煤器中的水不断循环流动。2）、在汽包和省煤器进口联箱之间装一根带阀门的再循环管，当汽包不进水时，用阀门切换，使流经省煤器的水回到除氧器或疏水箱，这样可使整个启动过程中保持省煤器不断进水。9、分析省煤器的主要作用答：1）、节省燃料2）、改善汽包工作条件3）、降低锅炉造价10、分析空气预热器的主要作用答：1）、降低排烟温度，提高锅炉效率2）、改善燃烧的着火和燃烧条件，降低不完全燃烧损失3）、节省金属，降低造价4）、改善引风机的工作条件11、从降低热偏差的角度考虑，应如何设计过热器的蒸汽引入引出方式，以图说明P162答：1)、采用多管引入和多管引出的连接方式2）、运用U型连接有较小的流量偏差。3）、将过热器，再热器分级布置，级间采用中间联络进行中间混合4）、沿烟道宽度方向进行左右交叉运动。12、分析锅炉负荷（给水温度，煤中的水分，灰分）变化时，过热蒸汽温度的变化规律答：1）、锅炉负荷：过热蒸汽或再热蒸汽系统一般具有对流汽温特性，即随锅炉负荷升高（或下降），汽温也随之上升（或降低）。但如果过热器系统具有辐射特性则呈相反的趋势。2）、过量空气系数：过量空气增大时，燃烧生成的烟气量增多，烟气流速增大，对流传热加强，导致过热汽温升高。3）、给水温度：给水温度升高，过热汽温将下降。因为给水温度升高，产生一定蒸汽量所需的燃料量减少，燃烧产物的容积也随之减少，同时炉膛出口烟温降低。所以，过热汽温将下降。在电厂运行中，高压加热器的投停会使给水温度有很大变化。因而会使过热汽温发生显著的变化。4）、燃料种类和成分：当燃煤发热量增大时，炉膛辐射热的份额增大，对流受热面的吸热份额减小，同时相同负荷下燃料的消耗量减少，烟气体积减小，过热汽温将下降。另外，在煤粉锅炉中，煤粉变粗，水分增大或灰分增加，都会使过热汽温升高。13、对省煤器的水速有哪些要求？为什么这样要求？答：一般规定，对于非沸腾式或沸腾式省煤器的非沸腾部分水速不应低于0.3m/s，对于沸腾式省煤器的沸腾部分不应低于1m/s。水速过高，使流经省煤器的水阻力过大。水速过低，不易排出气体，引起管内空气阻塞及管子内壁的局部腐蚀；在沸腾式省煤器中则会产生汽水分层，并造成管子疲劳损坏。第三部分1、烟气酸露点，烟气中的硫酸蒸汽开始凝结的温度。过热器的热偏差：过热器由许多并联管子组成，由于每根管子的结构，热负荷和工质流量大小不完全一致，而引起工质焓值增量不同的现象。2、分析影响烟气侧低温腐蚀的因素 答：1）壁温：沿着烟气流向，金属壁温逐渐降低，凝结酸量逐渐增多，其影响超过温度影响，腐蚀速度上升，随着壁温继续降低，凝结酸量降低，腐蚀速度反而降低。2）、烟气中SO3的含量：燃料中硫分，火焰温度越高，SO3越多，过量空气系数越大，SO3越多，烟气中飞灰含量越多，且飞灰成分（吸收SO2和SO3）多时SO3减少。某些催化剂使SO3增多。3、分析影响松积灰的因素答：1）、烟气流速：烟速过高，灰粒冲刷作用大，背风面的积灰层较少；烟气低速时，迎风面积灰随烟速降低而升高。2）、烟气流中飞灰粒度的分散度：烟气流中含粗灰少而细灰多时，因粗灰冲刷作用减弱而积灰严重。3）、燃料种类：燃气较燃油积灰少。4）、管束的错顺列结构，立式，卧式布置方式，错列管束的纵向相对节距等（顺列积灰厚，相对节距越大，积灰越厚）4、为什么锅炉启动时需对辐射过热器进行冷却，如何冷却？答：原因：锅炉点火后，未产生蒸汽以前，过热器处于无蒸汽冷却的状态，而这时烟气却在对过热器进行加热，管壁温度很快升高到接近流过的烟气温度。为了防止管壁金属超温，需对过热器进行冷却。方法：1）、限制过热器进口烟温2）、尽可能保持稳定的燃烧工况，使火焰不偏斜，亨通光电程度好一些。5、分析影响磨损的因素及减小措施答：因素 1）、烟气流速，降低烟气流速，有效减少磨损（烟速要综合磨损，积灰，传热三者考虑）2）、飞灰浓度：浓度大，磨损大，3）、飞灰颗粒大小。措施1）、限制烟气流速2）、防止烟道内出现局部烟速过高或飞灰尘浓度过大（消除烟气走廊，防止局部地方的飞灰浓度过高，消除漏风）3）、改善省煤器结构 （a改用大直径管子b横向节距与管径比值越大磨损越轻c顺列磨损比错列轻）4）、采用防磨措施。6、积灰有几种型态？它们各发生在什么部位？发生的原因是什么？答：1）固定排渣（煤粉炉中的结渣）：在燃烧器布置区域和炉膛出口折焰角处，改至在屏式过热器及其后的对流管束入口处。原因：燃烧过程中形成的熔融灰渣在凝固前接触到受热面粘结在其上。2）、高温积灰：过热器与再热器管外的积灰。原因：在高温烟气环境中飞灰沉积在管束外表面。3）、松积灰：在烟气温度较低烟道内，低温受热面管子表面。原因：含灰的烟气流冲刷受热面管束时，背风面产生漩涡，使微小灰粒碰上管壁而聚积在上面。7、为什么要对对流受热面的烟气速度进行限制？1）、烟速增大时，阻力损失也大，风机电耗增大，受热面磨损也大；2）、烟速过小时，对流换热效果变差8、分析飞灰磨损机理答：高速烟气携带的飞灰颗粒冲击受热面金属壁面时，对金属壁面产生冲击和切削作用形成受热面磨损。主要决定于下列因素：1）、飞灰颗粒的动能，飞灰颗粒越大，速度越高，动能也越大。2）、单位时间内冲击到管壁金属表面上的飞灰量，它与烟气中的飞灰浓度和速度成正比。3）飞灰颗粒与管壁金属表面发生撞击的概率或飞灰撞击率，飞灰颗粒越大，撞击率越大。第四部分1、平衡通风：在锅炉烟道中既有送风机又有引风机，克服通风过程的流动阻力，使炉膛出口负压为20-30Pa。自然通风，自然通风：依靠烟囱高度所产生的自生通风力克服通风过程的流动阻力。仅适用于流动阻力小的锅炉。自生通风力：烟囱内温度高，密度比外界大气小，由介质和外界空气密度差，烟囱高度产生的压差形成的推动力。理论燃烧温度：假设存在一个燃料在进入炉膛后瞬间完成燃烧放热过程且不对外进行热交换（绝热环境）所能达到的最高温度。水冷壁的热有效系数：水冷壁受热面实际吸热量与火焰辐射总热量的比值。水冷壁的污染系数：受热面受到污染而使吸热降低的一个修正系数，是火焰辐射到水冷壁上的热量被水冷壁受热面所获得的份额。2、怎样计算对流受热面的烟气平均温度：答：被加热介质的算术平均温度加上温压，Var=tar+t，为烟气温降不超过300可以用算术平均值来算，若考虑积灰对传热的影响，用热有效系数中；若考虑冲刷，则用Var=12(V+V)3、炉膛出口过量空气系数变化或燃料水分增加时，理论燃烧温度如何变化？为什么？答：1)、炉膛出口过量空气系数增大，烟气容积增大，绝热时其焓值减小，理论燃烧温度降低。2）、燃料水分增加时，燃料发热量降低，理论燃烧温度降低。4、影响错列管束和顺列管束对流换热系数的主要因素是什么？答：1）、烟气流速及温度2）、管子外径3）、沿烟气方向的管排数4）、对于错列，横向斜向相对节距；对于顺列，纵横的相对节距5、炉膛传热计算的零维模型半经验法有哪些基本假设？P291炉膛传热计算的基本方程是什么？答：假设1）、换热过程与燃烧过程分开2）对流换热忽略不计3）火焰和烟气的辐射传热量按某一平均温度计算（以炉膛出口温度为定性温度）。基本方程：1）、高温烟气与辐射受热面间的辐射换热方程Qf=0a1F1T14 2）、高温烟气在炉内放热的热平衡方程BjQ1=BjQ1-h1=BjVcp(Ta-T1) Vcp=Q1-h1Ta-T1 3）炉膛内的热平衡方程。0a1F1T14=BjVcp(Ta-T1)6、写出过热器烟气侧和工质侧热平衡方程，说明各符号的意义 答：烟气的对流放热量公式Qdf=(hy-hy+hk0)式中考虑散热损失影响的保热系数；hy，hy烟气在该受热面入口及出口的焓，KJ/KG；hk0=1时漏入冷空气的焓，KJ/KG；该受热面的漏风系数对流受热面的工质吸热公式Qdx=D(hg-hg)Bj+Qfj式中D对流受热面内工质的流量，KG/S；hg hg对流受热面内工质的出口及入口焓，KJ/KG；Bj锅炉计算燃料量，KG/S；Qfj对流受热面所在区域内附加受热面的吸热量，KJ/KG。附加受热面的吸热量Qfj=Dfj（hfj-hfj)/Bj; 式中Dfj附加受热面内工质的流量，KG/S; hfj hfj附加受热面内工质的出口及入口焓，KJ/KG。7、为何需要合格的蒸汽品质答：当蒸汽中的含盐量较大时，就会在锅炉，汽轮机中沉积下来，形成盐垢。1）、当盐沉淀在过热器中，就会影响流动，使阻力增大；影响传热，使蒸汽吸热量减少，锅炉排烟温度升高，锅炉效率降低，如沉积严重则使管壁超温。2）、当盐分沉积在阀门中，会使阀门关闭不严，动作不灵。3）、沉积在汽轮机中，会影响汽轮机效率，使阻力增大。8、提高蒸汽品质的途径：答：1）控制锅炉水品质2）提高给水品质3）、减少机械性携带，主要采用高效汽水分离设备4）、减少选择性携带，主要是提高蒸汽清洗效果。1. 在对流受热面的传热计算中，如何考虑积灰和冲刷不均匀对传热的影响？答：利用修正系数，如热有效系数1. 燃料水分变化时，锅炉的热力性质如何变化？答：1）、水分增大，燃料放热量降低，若燃料消耗量不变，则过热器温度降低。2）、若保证蒸发量不变，则必须增加燃料的消耗量，使对流过热器烟速上升，对流传热增强，对流过热器汽温上升。3）、对辐射过热器来说，燃料水分增加，发热量降低，致使辐射过热器出口温度降低。2. 说明链条炉，室燃炉和沸腾炉炉膛容积包括的范围：1）、链条炉：火床表面到烟气出口容积；四周是水冷壁管中心线，若水冷壁上有耐火涂料，则某表面为边界，未布置水冷壁处为炉墙内壁；出口截面为出口仓，最前排管子的中心线 ，计算到挡闸器为止。2）室燃炉：3）沸腾炉：（循环流化床）3. 对流式过再热蒸汽系统 ：随蒸汽量正，燃煤量正，出口汽温正。辐射式过再热蒸汽系统 ：随负荷正，由于炉膛火焰的平均温度增加有限，辐射传热量增加不多，跟不上蒸汽流量的增加，使工质焓增减小，出口汽温降低。4. 煤的水分或灰分增加，都使过热汽温升高，给水温度升高，产生一定蒸汽量所需的燃料量减少，燃烧产物的容积也随之减少，同时炉膛出口温度降低，过热汽温将降低。5. 流动阻力：分摩擦阻力，局部阻力，横向冲刷管束阻力。影响阻力系数因素：流动管道结构，流动特点等。对于单相流体流动来说，直接按流体力学公进行；对于两相流体，考虑流型和流体中的含汽率，算出流动时压降来计算。6. 自然循环：工质在沿汽包下降管，下联箱，上升管，上联箱连接管道再到汽包-的回路中的运动是由其密度差造成的，而没有任何外来推动力，将这种工质的循环流动称为自然循环。7. 煤粉经济细度：机械不完全燃烧引起的损失为q,磨煤运行费用为qm,通常把q+qm为最小值时所对应的煤粉细度Rq0称为经济细度。8. 过量空气系数：实际供给空气量与理论空气量之比。9. 沿程摩擦阻力：流体沿流动路程所受到的阻碍叫沿程摩擦阻力。10. 局部阻力：流体流经各种局部障碍时，由于水流变形，