锅炉5-12章思考题解析

./锅炉原理第五章1、比较三种常用的中速磨的工作性能及适用场合。〔P100RP型磨：浅碗型磨盘,锥型磨辊.电耗低检修方便紧凑出力调节围大两碾磨件无接触,可空载启动噪音小适合Ke<1.0的煤MPS磨：辊、凹槽圆弧形电耗介于RP型及E型磨之间适合Ke<2.0的煤E型磨：上下磨环,大钢球夹在中间适合Ke<3.5的煤,部件寿命较长电耗大.所以：Ke<1.2时,优先选RP型磨1.2<Ke<2.0时,选MPS型磨2、为什么单进单出钢球磨不适宜与直吹式系统配套？3、煤粉的细度是如何确定的？煤粉经济细度又是如何确定的？〔P96煤粉细度：1、定义煤粉细度反应了煤粉颗粒尺寸的大小。煤粉细度是用一组由细金属丝编制的、带正方形〔或园形小孔的筛子对一定数量的煤粉试样筛分来测定的。煤粉细度用下式定义：式中：a－筛分后筛上剩余的煤粉量b－筛分后筛下的煤粉量Rx－煤粉细度2、工业筛规格及煤粉细度表示方法常用的筛子规格及煤粉细度表示符号筛号〔每厘米长的孔数68123040607080孔径〔筛孔边长〔μm10007505002001501009075煤粉细度表示R1R750R500R200R150R100R90R75电厂中对于无烟煤和烟煤常用30号和70号两种筛子,即采用R200和R90两个煤粉细度,对于褐煤锅炉则常用R200和R500,如果只用一个细度来表示,则常用R903、煤粉经济细度当机械不完全燃烧热损失q4和制粉系统的电耗qm之和为最小,此时的煤粉细度称为经济细度。4、煤的BTN可磨性系数与哈式可磨性系数有什么关系？〔P981、哈氏可磨性指数测定方法如下：将50g空气干燥的煤样,放入哈氏可磨性试验仪中旋转60转进行破碎。施加在钢球上的总作用力为284N,将所得的煤粉进行筛分,根据筛余量的多少,利用下式计算哈氏可磨性指数HGI：HGI=13+6.93G71式中G71－通过孔径为0.071mm筛的试样质量,g。HGI>86易磨HGI<62难磨2、BTN可磨性指数与HGI之间的换算为：Kkm=0.0034<HGI>1.25+0.615、煤粉是不是越干燥越好？煤粉中水分的大小应根据它的输送的可靠性、燃烧特性及制粉系统的安全性等综合考虑；即水份要适当。一般情况：Mmf=〔0.5~1.0Mad锅炉原理第六章1、什么是最佳炉膛出口过量空气系数？〔P135完全燃烧的原则性条件为：1、供给合适的空气量。最佳的炉膛出口过量空气系数αl′′使q2＋q3＋q4之和最小。最佳的炉膛出口过量空气系数αl′′与锅炉形式、燃料、燃烧方式、燃烧设备结构等因素有关。2、保持适当的炉温不产生水冷壁结渣和膜态沸腾根据煤种,采用适当的炉膛截面热负荷3、保证空气和煤粉的良好混合燃烧器的结构特性,一二次风的配合4、保证燃料颗粒在炉膛足够的停留时间主要取决于炉膛容积、炉膛截面积、炉膛高度及烟气在炉的流动速度,即与炉膛容积热负荷、炉膛截面热负荷有关,在锅炉设计时要适当选取,在运行中不要超负荷运行。2、阿列纽斯方程的表达式、意义。〔P119Arrhenius定律：其中k0－频率因子,表征反应物质分子碰撞总次数E－活化能；达到活化状态所需能量,即反应前必须克服的能量障碍。E↓易反应E的大小与煤种有关R－通用气体常数T－热力学温度Arrhenius定律是反映温度对化学反应速度影响的。化学反应是在一定条件下,反应分子彼此碰撞而发生的。Arrhenius发现,并不是所有碰撞的分子都能参加反应,而只是其中"活化了"的分子,即活化分子参加反应。活化分子指的是具有的能量比反应系统里分子的平均能量大一个数值E,E称为活化能。根据Arrhenius定律,燃烧反应速率随温度提高而加大,温度对反应速率的影响非常大。3、煤燃烧过程的各个阶段中,最重要和最关键的是那几步？〔P122燃烧阶段：预热干燥阶段〔吸热过程挥发份析出〔热解及着火阶段强烈燃烧<挥发分、焦炭>阶段〔保证O2、足够温度燃烬<残余焦炭→灰渣>阶段四个阶段交错进行；尤以着火和燃烬两个阶段最为重要。挥发分析出几乎延续到煤粉燃烧的最后阶段,甚至是更小的粒子先着火。4、碳粒燃烧反应的扩散区是如何定义的？扩散区中如何提高燃烧速度？〔P124多相燃烧反应区域一般可分为三个区域,即扩散燃烧区域、过渡燃烧区域、动力燃烧区域。焦碳燃烧速率可用下式来表示：其中C0－周围介质中氧的浓度,m2/Kgk－化学反应速度常数,1/sβ－扩散速度常数,1/s当k>>β,即处于扩散燃烧区域当β>>k,即处于动力燃烧区域当β≈k即处于过渡燃烧区域。<1>当温度较低时<t<1000℃>,化学反应速度较低,而扩散到表面的氧气比消耗的多得多。此时燃烧速度主要决定于化学反应动力因素<温度、燃料的反应特性>,氧气扩散速度β影响很小,故称动力燃烧区；<k<<β><2>当温度很高时<t>1400℃>,由于k因T升高面大大增加,此时扩散速度相对太低,成为制约因素,故称扩散燃烧区；<k>>β><3>上述两者之间的温度区域,两个速度相近,称为过渡区。综上可知,要想提高燃烧速度：1>在温度低的动力区,应提高反应系统的温度→提高炉膛温度。该区域氧气很充足,不必大量鼓风；2>在温度高的扩散区,应增大O2扩散→粒径、粒子与气流的相对速度,加强扰动；该区域缺氧是关键,要提高出力,应大量鼓风。3>在过渡区,两者都应增大。5、什么是热力型一氧化氮和燃料型一氧化氮？1、温度型〔热力型NO空气中的氮在较高的温度下氧化生成的。Zeldovich反应生成机理O+N2=NO+NN+O2=NO+ON+OH=NO+H〔浓燃料区域主要影响因素：温度；过量空气系数；高温区停留时间。2、燃料型NO费米摩尔反应机理：燃料〔NII+RNO+……I+NON2+……I—中间产物,一般为N,HCN,CN和NHiR—含氧化合物,O,O2,OH主要影响因素燃料中的氮和挥发份含量、温度等。锅炉原理第七章1、在组织锅炉燃烧时,为什么将燃烧所需空气分为一、二次风？确定一次风率的依据是什么？2、简述煤粉炉直流燃烧器及旋流燃烧器的特点。旋流燃烧器出口气流为旋转射流,出口气流的旋转程度用旋流强度Ω来反应布置在炉膛前后墙,或前墙〔少数也有布置在侧墙的在一次风道或二次风道设置了旋流器目前采用比较多的形式为双通道、双调风式及其改进型；传统形式有双蜗壳式、轴向可动叶片式、径向可动叶片式等。直流燃烧器出口气流为直线射流布置在炉膛四角,形成四角切圆燃烧一次风口和二次风口沿高度方向交错布置目前采用比较多的形式为浓淡型3、现代电厂锅炉对新型煤粉燃烧器有哪些要求？保证送入炉的煤粉气流能迅速、稳定地着火燃烧供应合理的二次风,使它与一次风能及时良好地混合,确保较高的燃烧效率火焰在炉膛的充满程度较好,且不会冲墙贴壁,避免结渣有较好的燃料适应性和负荷调节围流动阻力较小能减少NOX的生成,减少对环境的污染4、煤粉锅炉炉膛设计时有哪些关键的热负荷参数？它们是如何选取的？〔P137〔1炉膛容积热负荷每小时送入炉膛单位容积中的平均热量〔以燃料的收到基低位发热量计算。称为炉膛容积热负荷：式中：B——燃料消耗量,kg/hQar,net——燃料的收到基低位发热量。kJ/kgV1——炉膛容积,m3〔2炉膛截面热负荷按燃烧器区域炉膛单位截面折算,每小时送入炉膛的平均热量,称为炉膛的截面热负荷。式中：A——燃烧器区域炉膛截面积,m2〔3燃烧器壁面热负荷按照燃烧器区域炉膛单位炉壁面积折算,每小时送入炉膛的平均热量称为燃烧器区域炉壁热负荷。式中：u——燃烧器区域炉膛周长,mHr——燃烧器区域的高度,m〔4炉膛壁面热负荷单位炉膛壁面每小时吸收的平均热量,也成为炉壁热流密度。式中：Bj——计算燃料消耗量,kg/hQ——炉膛辐射吸热量,kJ/kgF——炉膛水冷壁面积,m2如何选取看书上137面——140面,实在太多了。5、举出三种新型直流燃烧器和三种新型旋流燃烧器。并简述其结构、工作的特点。〔PPT新型旋流燃烧器由原来的单二次风道发展成双风道燃烧器,进一步发展成加装煤粉浓缩器、稳燃环和导流装置,因而能够提高火焰温度,快速着火,并且延长了火焰还原NOx的时间,使之成为高效低污染燃烧器,例如HT－NR3型燃烧器。〔1FW双调风低NOx旋流燃烧器简图〔2HT-NR3型旋流燃烧器简图〔3LNASB旋流燃烧器简图6、W型火焰锅炉主要用于什么场合？原因何在？W形火焰锅炉特点：主要用于低挥发份的煤种〔一般Vdaf<15%W形火焰锅炉采用双拱炉膛可采用旋流燃烧器,也可采用直流流燃烧器7、煤粉锅炉节油点火技术概述。传统的电站锅炉启动时用油点火,并且在低负荷运行或煤质不稳定时也需要用油来稳燃。随着机组容量向大型化发展,要求电网中有更多的机组参与调峰,致使点火和助燃用油大幅增加。为了节省大量的燃油消耗,煤粉的节油油点火就成为一个有效方法。无油点火技术：激光加热点火,感应加热无油点火,电阻加热无油点火,等离子无油点火微油点火技术：微油点火是近年来在小油枪点火和等离子点火技术基础上发展起来的一种新的点火方式,它是利用微油油枪中油燃烧产生的高温火焰来直接点燃燃烧器的煤粉。通过分级燃烧,使燃烧能量逐级放大,煤粉燃烧所产生的热量满足锅炉启停及低负荷稳燃,达到最大限度节约燃油的目的。微油点火原理：微油油枪利用良好的雾化装置把燃油雾化成超细颗粒,使其在极短的时间充分燃烧,形成局部高温火核,火焰强度高,刚性好,火焰温度在1500～2000℃,为点燃煤粉提供了充分的保障；一次风粉经过浓缩器后,进入燃烧室的煤粉浓度达到最佳燃烧状态,煤粉与油枪产生的高温火焰接触后被迅速点燃,产生的火焰在多级燃烧室使煤粉燃烧过程连续稳定,形成煤粉火焰喷入炉膛。锅炉原理第八、九章1、什么是热偏差及热偏差系数,与哪些因素有关？怎样减小热偏差？〔P1871、热偏差：并列管组中各管,因为各管子的结构尺寸、部阻力系数和热负荷可能各不相同,因此每根管子中蒸汽的焓增也就不同,这种现象叫做热偏差。2、热偏差系数：偏差管中工质的焓增与整个管组中工质的平均焓增之比称为热偏差系数。而则热偏差系数：其中：吸热不均匀系数：结构不均匀系数：流量不均匀系数：产生热偏差的原因主要是吸热不均匀和流量不均匀。消除及减轻措施：1、受热面分级布置,并采用大直径的中间混合联箱2、合理布置宽度方向屏间节距,防止运行中摆动用水冷或汽冷定位管固定各屏或片受热面3、联箱连接管左右交叉装置——减小左右偏差对再热器不宜采用——阻力大4、采用合理的蒸汽引入引出方式——多管引入、多管引出5、根据热负荷采用不同材料、管径、壁厚的管圈6、加装节流圈——消除流量不均强制循环、直流炉常用7、利用流量不均来消除吸热不均屏过外圈U形管：大管径或缩短管圈8、减少屏前或管束前烟气空间的尺寸,减少屏间、片间烟气空间的差异2、锅炉运行中,若给水温度大幅度降低,过热蒸汽温度将怎样变化？〔P180锅炉运行过程中常常会因高压加热器停运等原因而使给水温度降低。为保持锅炉负荷不变,必须增加投入炉膛的燃料。这将使炉烟气量增加,炉膛出口烟温增加。对于对流式过热器和再热器,出口蒸汽温度将随给水温度的下降而升高,而对辐射式过热器和再热器的出口汽温影响很小,基本保持不变。一般锅炉过热器总体呈对流汽温特性,若给水温度降低过多,有可能引起过热蒸汽超温。通常采用降低负荷运行方法保证过热器的安全。3、并联受热管中各管的流量是不是越均匀越好?不是,并联受热管中各管的受热并不均匀,所以流量的大小应该和受热的程度相匹配,而不是越均匀越好。4、摆动式燃烧器适用于调节锅炉的过热蒸汽温度吗？采用摆动式燃烧器,主要影响辐射式再热器汽温：对于越远离炉膛出口的受热面,摆动燃烧器调节对其汽温影响越小不利：出口<上摆>或冷灰斗<下摆>的结渣飞灰含碳量增加对过热汽温的影响：影响会同时作用于过热器和再汽器,而且是同向变化理想的调节特性是使燃烧器摆角变化对再热汽温和过热汽温的调节幅度能与再热器和过热器的汽温特性所具有的汽温变化率之间达到"匹配"。这样当负荷变化时,两者能实现同步调节,从而可不用或只用少量减温水对汽温进行校正的细调节摆动燃烧器调温的优点调温幅度大,时滞小、节约受热面积5、烟气侧的汽温调节方式是否真能降低汽温？为什么？烟气侧调节方法：调整火焰中心位置、尾部分隔烟道挡板调温法、烟气再循环6、什么是酸露点温度？〔P204锅炉燃用含硫燃料时,硫燃烧后全部或大部分生成二氧化硫,其中一部分二氧化硫〔占总含量的1%左右又在一定条件下进一步氧化生成三氧化硫〔SO3,SO3与烟气中的水蒸汽化合后生成硫酸蒸汽,硫酸蒸汽的凝结温度称为酸露点,酸露点比水露点要高得多,而且烟气中SO3含量愈高,酸露点愈高；酸露点可达110～160℃,当受热面的壁温低于酸露点时,这些酸蒸汽就会凝结下来,对受热面金属产生严重的腐蚀作用,这种腐蚀称为低温腐蚀。7、空预器加装暖风机的作用低温腐蚀的减轻和防止：1提高空气预热器受热面的壁温：空预器加装暖风机以提高空气预热器入口温度,使受热面壁温提高。2燃料脱硫3减少SO3生成份额4冷端受热面采用耐腐蚀材料5采用降低露点或抑制腐蚀的添加剂8、影响灰粒对受热面管子磨损的因素有哪些？给出防止省煤器磨损的具体方法。〔P198一、影响飞灰磨损因素：1灰粒特性：形状——锐利棱角直径、灰中SiO2含量2飞灰浓度：3管束的排列与冲刷方式：错排比顺排严重。管束第二排最大、顺列管束第一排最大最大磨损位置：错或顺第一排45º－60º、错列第二排30º－45º4烟气速度：磨损量与飞灰冲击速度成3次方的关系5气流走向：重力的影响6管材硬度7壁温8烟气成分：低温腐蚀与磨损交替作用9烟气走廊10运行中的因素二、防止和减轻省煤器磨损爆漏的措施1采用合理的烟气流速：横向冲刷：6m/s~9m/s2防止在烟道产生局部烟速过大和飞灰浓度过大：转向室的导向板——流速、飞灰浓度均匀3在省煤器弯头易磨损的部位加装防磨保护装置4采用螺旋鳍片管、膜式或肋片管省煤器强化传热面积减小节距增大烟速降低5在省煤器弯头易磨损的部位加装防磨保护装置6减小灰粒直径7大节距8塔式、半塔式炉型烟气向上流动,灰粒受重力影响——速度降低锅炉原理第十、十一、十二章1、自然循环锅炉蒸发受热面回路中的工质流动的工作原理。工质在上升管中受热形成汽水混合物,从而在下降管和上升管中的工质间产生了密度差,推动了工质的流动。2、汽包锅炉采用连续排污的目的是什么？1汽包：庞大的圆筒体厚壁部件。在筒体上安装有大量的管座。作用：〔1蒸发、预热、过热受热面的分界面〔2蓄有大量的锅水；在负荷变化时,可起到缓冲的作用〔3汽包装有各种部装置,可起到净化蒸汽和防止锅腐蚀的作用2蒸汽净化一、蒸汽携带盐类杂质的危害对锅炉、汽轮机的工作都有不利的影响。二、对蒸汽品质的要求满足国家有关标准的规定三、蒸汽携带盐类机理1、机械携带——蒸汽带水,水中的盐分进入蒸汽2、选择性携带——盐类杂质直接溶入蒸汽四、净化蒸汽的措施采用排污－提高锅水品质。在锅进行有效的汽水分离－减少机械携带盐量。蒸汽清洗－减少选择性携带盐量。提高给水品质。3、什么是第一类传热恶化和第二类传热恶化。它们一般发生在什么区域？局部出现膜态沸腾或出现蒸干,使得管换热减弱,在蒸发受热面管段某一处会出现壁温的峰值,甚至使管子烧坏。这两种现象统称为传热恶化。1、第一类传热恶化当热负荷较高〔大于某个值时,可能出现核态沸腾直接过渡到膜态沸腾的现象,称为偏离核沸腾,或用DNB〔DeparturefromNucleateBoiling来表示。管α2减小,壁温升高。这种现象称为第一类传热恶化。特征参数—临界热负荷qlj影响qlj的因素：质量流速、含汽率、压力、管子径和管子长度与径的比值2、第二类传热恶化所谓第二类传热恶化是发生在环状流动或者汽雾状流动情况下,因水膜撕破或"蒸干"所造成的管α2减小,壁温升高的传热恶化现象。特征参数—界限干度〔质量含汽率xjx汽流中的水滴还湿润管壁时,xjx与热负荷有关。汽流中的水滴没有润湿管壁时,xjx与压力、质量流速和管径有关。第一类传热恶化可能出现第二类传热恶化一定出现在大比热区,也会发生传热恶化,称为类膜态沸腾。在大比热区,比容〔密度的变化相当大,工质的温度几乎不变；在管子壁面附近工质密度比中心处小3～4倍,在流动截面上存在不均匀性,出现最小的传热系数。当热负荷高时,出现传热恶化。4、进行自然循环锅炉水循环计算的目的是什么？水循环计算的容有那些？一、计算的目的确定新设计的锅炉结构是否合理水循环系统改造后的锅炉进行计算,确定结构是否合理,循环是否可靠对运行的锅炉的水循环可靠性有疑问时,进行校验计算二、计算的容每一水循环回路的平均循环流速和循环倍率锅炉总循环倍率循环可靠性检验计算5、何谓直流锅炉的脉动特性和水动力多值性？一、水动力不稳定性〔多值性〔P251当蒸发受热面进出联箱两端压差一定的条件下,管可能出现多种不同的流量,即水动力特性出现多值性,这样的流动特性就是不稳定的。流量小的管子,管对流换热系数小,冷却差,管壁温度高,有可能造成炉管失效损坏。1水平管圈〔1特性方程在一定的热负荷下,管屏的压差与质量流量的关系式。管工质流动阻力ΔP=ΔPlz=ΔPrs+ΔPzf〔2特性曲线〔3产生原因在某区段〔如曲线2的cd段,随着ρw增加,Lrs增加,Lzf减小,使得D减小,相应的x也减小；而且x减小影响程度比ρw增加影响程度大。因此,随着ρw增加,ΔPrs增加的值比ΔPzf减小的值少。〔4影响因素工质进口欠焓压力热负荷热水段阻力〔5解决办法减少蒸发受热面〔水冷壁入口欠焓提高蒸发受热面的压力水冷壁人口处装节流圈提高水冷壁入口的质量流速2垂直管圈垂直管屏的水动力特性,必须考虑重位压差的影响重位压差的影响对水动力特性的影响有利于水动力特性趋向稳定二、蒸发受热面中流体的脉动现象〔P256在两端管屏两端压差相同,当给水量和流出量总量基本不变的情况下,管屏里管子流量随时间作周期性波动,这种现象称为管间脉动。动态不稳定水动力特性：脉动静态不稳定水动力特性：多值性一、脉动种类1整体脉动2屏间〔屏带或管屏脉动3管间脉动特点：〔1管屏两端压差相同的情况下,管屏间管子中的有些流量在增加,另外一些管子的流量减少〔2同一根管子,给水量随时间作周期性波动,蒸发量也随时间作周期性波动,它们的波动相位差为180°〔3脉动是不衰减的〔4对于垂直上升管屏,也有管间脉动现象发生。且对脉动更敏感,更加严重脉动危害：发生这种管间脉动时,热水段、蒸发段、过热段都在作周期性