(2025年)(完整版)锅炉原理试题及答案

(2025年)(完整版)锅炉原理试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1.锅炉容量通常用（）表示。A.最大连续蒸发量（MCR）B.额定蒸汽压力C.过热蒸汽温度D.炉膛容积热负荷答案：A2.煤的工业分析不包括（）。A.水分B.灰分C.固定碳D.碳元素含量答案：D3.过量空气系数增大时，锅炉排烟热损失（）。A.增大B.减小C.不变D.先增后减答案：A4.炉膛内的传热主要以（）为主。A.导热B.对流C.辐射D.热扩散答案：C5.自然循环锅炉的循环推动力主要来自（）。A.给水泵压头B.下降管与上升管内工质的密度差C.炉膛负压D.蒸汽引射作用答案：B6.下列不属于汽水分离装置的是（）。A.旋风分离器B.波形板分离器C.折流板D.省煤器答案：D7.煤的挥发分含量越高，越容易（）。A.结渣B.着火C.燃尽D.磨制答案：B8.锅炉热效率试验中，反平衡法主要通过测量（）计算效率。A.输入热量与输出热量B.各项热损失C.燃料消耗量D.蒸汽流量答案：B9.燃油锅炉的燃烧器多采用（）。A.旋流燃烧器B.链条炉排C.抛煤机D.振动炉排答案：A10.低温腐蚀主要发生在（）。A.水冷壁B.过热器C.省煤器D.汽包答案：C二、填空题（每空1分，共20分）1.锅炉热效率是指（）与输入热量的百分比。答案：有效利用热量2.煤的发热量常用单位为（）。答案：kJ/kg3.水冷壁的主要作用是吸收炉膛（），将水加热成饱和蒸汽。答案：辐射热4.省煤器一般布置在锅炉（）烟道中。答案：尾部5.空气预热器按传热方式分为（）和（）两类。答案：管式、回转式6.一次风的主要作用是（）和输送煤粉。答案：提供着火初期所需氧气7.蒸汽品质的主要指标是（）和（）。答案：蒸汽含盐量、含湿量8.烟气露点温度主要取决于烟气中（）的含量。答案：三氧化硫9.燃烧器按出口气流特性分为（）和（）。答案：直流式、旋流式10.锅炉水循环的安全性主要通过（）和（）来保证。答案：循环流速、循环倍率三、简答题（每题6分，共60分）1.简述层燃炉与室燃炉的主要区别。答案：层燃炉燃料在炉排上形成固定或移动的燃料层燃烧，适用于块状燃料（如煤块），燃烧设备简单但效率较低；室燃炉燃料以粉状、雾状或气态随气流悬浮燃烧，适用于煤粉、燃油或燃气，燃烧充分、效率高，但需要复杂的制粉或雾化设备。2.分析过量空气系数对锅炉效率的影响。答案：过量空气系数过小，燃料燃烧不完全，化学未完全燃烧热损失（q3）和机械未完全燃烧热损失（q4）增大；过大则排烟量增加，排烟热损失（q2）增大，同时可能降低炉膛温度，反而加剧不完全燃烧。存在最佳过量空气系数，使总热损失最小。3.水冷壁的作用有哪些？膜式水冷壁的优点是什么？答案：作用：吸收炉膛辐射热，加热工质；保护炉墙，防止结渣；构成炉膛形状。膜式水冷壁优点：气密性好，减少漏风；结构紧凑，减轻炉墙重量；可整体出厂，安装方便；传热效率更高。4.汽水共腾的现象及预防措施是什么？答案：现象：汽包水位剧烈波动，蒸汽含盐量骤增，过热蒸汽温度下降，严重时管道发生水冲击。预防措施：控制锅水含盐量在允许范围内；避免负荷突然增加；加强连续排污和定期排污；保持汽包水位稳定。5.空气预热器的作用是什么？管式与回转式的主要区别？答案：作用：回收烟气余热，加热空气，提高燃烧温度，降低排烟热损失；改善燃料着火和燃烧条件。区别：管式为固定受热面，烟气横向冲刷管外，空气纵向冲刷管内；回转式为旋转受热面，烟气与空气交替流过受热元件，体积小、金属耗量低，但漏风率较高。6.影响煤粉气流着火的主要因素有哪些？答案：燃料性质（挥发分越高、水分越低越易着火）；一次风参数（风量越小、温度越高越易着火）；炉膛温度（温度越高越易着火）；燃烧器结构（合理的射流速度和扩散角可强化着火）。7.锅炉热平衡中各项热损失的含义是什么？答案：q2（排烟热损失）：烟气排出锅炉时带走的热量；q3（化学未完全燃烧热损失）：烟气中未燃尽的CO、H2等可燃气体带走的热量；q4（机械未完全燃烧热损失）：灰渣、飞灰中未燃尽的碳粒带走的热量；q5（散热损失）：锅炉本体向周围环境散失的热量；q6（灰渣物理热损失）：灰渣排出时带走的热量（仅针对固态排渣炉）。8.为什么燃油锅炉的低负荷稳燃能力通常比燃煤锅炉强？答案：燃油的挥发性强，雾化后与空气混合更均匀，着火温度低；燃油燃烧速度快，火焰稳定性高；低负荷时，燃油仍可保持较高的燃烧温度，而燃煤锅炉因煤粉浓度降低、炉温下降，易发生灭火。9.锅炉启动过程中为何要控制升温升压速度？答案：防止受热面因温差过大产生热应力，导致金属疲劳或变形；避免汽包上下壁、内外壁温差过大，引发裂纹；控制汽水膨胀，防止水位剧烈波动；保护炉墙和保温材料，避免因剧烈膨胀而损坏。10.尾部受热面低温腐蚀的机理及预防措施。答案：机理：烟气中的SO3与水蒸气结合提供H2SO4，当受热面壁温低于酸露点时，H2SO4凝结在金属表面，造成酸腐蚀。预防措施：提高受热面壁温（如采用热风再循环、加装暖风器）；降低烟气酸露点（控制燃料含硫量、减少SO3提供）；使用耐腐蚀材料（如玻璃管、搪瓷管）；优化运行（控制过量空气系数，减少漏风）。四、计算题（每题10分，共40分）1.某锅炉额定蒸发量D=670t/h，过热蒸汽焓h1=3400kJ/kg，给水焓h2=1000kJ/kg，燃料低位发热量Qnet.ar=20000kJ/kg，锅炉热效率η=90%，求燃料消耗量B（保留两位小数）。解：有效利用热量Q1=D×(h1-h2)=670×1000×(3400-1000)=1.608×10^9kJ/h燃料消耗量B=Q1/(η×Qnet.ar)=1.608×10^9/(0.9×20000)=89333.33kg/h≈89.33t/h2.已知某煤的收到基成分：Car=55%，Har=3%，Oar=5%，Nar=1%，Sar=1%，Aar=20%，Mar=15%，计算理论空气量V0（Nm³/kg）。解：V0=0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar=0.0889×(55+0.375×1)+0.265×3-0.0333×5=0.0889×55.375+0.795-0.1665≈4.92+0.795-0.1665≈5.5485Nm³/kg3.某锅炉排烟温度θpy=140℃，冷空气温度θlk=20℃，排烟处过量空气系数αpy=1.2，烟气平均定压比热容cp=1.3kJ/(Nm³·℃)，计算排烟热损失q2（已知理论烟气量V0=6Nm³/kg，修正系数C=1.0）。解：排烟体积Vy=V0+(αpy-1)V0=6+(1.2-1)×6=7.2Nm³/kgq2=(Vy×cp×(θpy-θlk))/(Qnet.ar)×100%假设Qnet.ar=20000kJ/kg，则q2=(7.2×1.3×(140-20))/20000×100%=(7.2×1.3×120)/20000×100%≈(1123.2)/20000×100%≈5.62%4.某炉膛辐射受热面面积H=500m²，火焰平均温度Tf=1500K，水冷壁受热面平均温度Tw=600K，系统黑度ε=0.8，计算炉膛辐射换热量Q（W）（斯蒂芬-玻尔兹曼常数σ=5.67×10^-8W/(m²·K^4)）。解：Q=εσH(Tf^4-Tw^4)=0.8×5.67×10^-8×500×(1500^4-600^4)计算得：1500^4=5.0625×10^13，600^4=1.296×10^11Q=0.8×5.67×10^-8×500×(5.0625×10^13-1.296×10^11)≈0.8×5.67×500×(5.0625×10^5-1.296×10^3)×10^-3≈0.8×5.67×500×504954×10^-3≈0.8×5.67×252477≈1,144,700W≈1.14×10^6W五、综合分析题（每题10分，共30分）1.某300MW电站锅炉运行中排烟温度偏高（设计值120℃，实际150℃），分析可能原因及解决措施。答案：可能原因：①受热面积灰或结渣，传热系数下降，烟气放热量减少；②过量空气系数过大，排烟量增加；③制粉系统漏风，进入炉膛的冷空气量增加，烟气温度升高；④空气预热器堵灰或漏风，导致空气预热不足，排烟温度上升；⑤燃料性质变化（如水分、灰分增加），理论燃烧温度降低，烟气量增大。解决措施：①加强受热面吹灰，定期清理积灰结渣；②优化燃烧调整，降低过量空气系数；③检查制粉系统密封，减少漏风；④清洗或更换空气预热器元件，降低漏风率；⑤控制燃料品质，避免水分、灰分超标。2.某工业锅炉燃用高硫煤（含硫量3%）后，省煤器出现严重腐蚀，分析腐蚀机理及防护措施。答案：腐蚀机理：高硫煤燃烧提供SO2，部分SO2在催化剂（如飞灰中的Fe2O3）作用下氧化为SO3，SO3与烟气中的水蒸气结合提供H2SO4。当省煤器壁温低于酸露点（约120-160℃）时，H2SO4凝结在管壁，造成酸腐蚀；同时，凝结水吸收烟气中的O2，引发电化学腐蚀。防护措施：①提高省煤器壁温（如采用热风再循环，提高入口空气温度；加装暖风器，提升给水温度）；②降低烟气酸露点（燃烧中加入石灰石等脱硫剂，减少SO3提供；控制过量空气系数，减少SO2氧化）；③使用耐腐蚀材料（如ND钢、搪瓷管）；④优化运行（定期吹灰，减少积灰导致的局部低温；控制负荷，避免低负荷运行时壁温过低）。3.对比超临界锅炉与亚临界锅炉在汽水循环、受热面布置及材料选用上的差异。答案：汽水循环：亚临界锅炉采用自然循环或控制循环，依靠汽水密度差推动循环；超临界锅炉采用直流循环，工质一次通过受热面完成加热、蒸发、过热，无汽包。受热面布置：亚临界锅炉需设置汽包和汽水分离装置，水冷壁多为螺旋管圈或垂直管屏；超临界锅炉取消汽包，水冷壁采用内螺纹管或光管，炉膛上部布置大量过热器和再热器。材料选用：亚临界锅炉主要使用20G、12Cr1MoVG等低合金钢管；超临界锅炉因压力（>22.1MPa）和温度（>540℃）更高，需采用高温强度更好的材料（如T91、TP347H、HR3C等奥氏体不锈钢）。4.某煤粉锅炉低负荷（30%额定负荷）运行时燃烧不稳定，频繁灭火，分析可能原因并提出稳燃措施。答案：可能原因：①煤粉浓度过低，低于着火浓