(2025年)锅炉原理试题附答案

(2025年)锅炉原理试题附答案一、选择题（每题2分，共20分）1.以下关于锅炉热效率的描述中，正确的是（）A.热效率是有效利用热量与输入热量的比值，不考虑灰渣物理热损失B.正平衡法通过测量输入热量和有效利用热量计算热效率C.反平衡法需直接测量燃料消耗量，适用于大型锅炉D.现代超超临界锅炉热效率普遍低于90%2.某煤种收到基碳含量为65%，氢含量4%，氧含量8%，氮含量1%，硫含量1.5%，则其高位发热量（Qgr,ar）约为（）（kJ/kg，采用门捷列夫公式计算，系数取81、300、26、21）A.22500B.25800C.28300D.312003.煤粉燃烧器按出口气流特性分类，不属于主要类型的是（）A.旋流燃烧器B.直流燃烧器C.浓淡分离燃烧器D.对冲燃烧器4.自然循环锅炉中，循环推动力主要来源于（）A.给水泵压头B.下降管与上升管中工质的密度差C.炉膛火焰辐射D.过热器蒸汽流速5.关于省煤器的作用，错误的描述是（）A.降低排烟温度，提高锅炉效率B.作为蒸发受热面，替代部分水冷壁C.预热给水，减少水冷壁热应力D.对于非沸腾式省煤器，出口水温低于汽包压力下的饱和温度6.影响煤粉经济细度的主要因素是（）A.磨煤机类型与通风量B.煤粉水分与灰分C.燃料挥发分与灰分特性D.燃烧器结构与炉膛尺寸7.以下污染物中，不属于锅炉燃烧主要排放物的是（）A.NOxB.SO3C.PM2.5D.CO28.超临界锅炉的汽水流程特点是（）A.存在汽包进行汽水分离B.工质压力低于22.1MPaC.水冷壁中工质相变点不固定D.必须采用自然循环9.锅炉设计中，炉膛容积热负荷（qv）过高可能导致（）A.燃烧不完全，机械未完全燃烧热损失增大B.炉膛温度过低，燃烧稳定性下降C.水冷壁吸热量不足，排烟温度升高D.炉膛结渣风险增加10.关于空气预热器的描述，正确的是（）A.回转式空气预热器漏风率低于管式B.管式空气预热器多采用顺流布置以提高传热效率C.空气预热器的主要作用是预热燃料D.低温腐蚀主要发生在空气预热器冷端二、填空题（每空1分，共15分）1.锅炉按燃烧方式分类，主要包括层燃炉、室燃炉、__________和流化床炉。2.燃料的工业分析包括水分、灰分、挥发分和__________四项。3.煤粉炉中，一次风的主要作用是__________和输送煤粉。4.锅炉热平衡中，最大的热损失通常是__________。5.自然循环锅炉的循环倍率K是指进入上升管的__________与出口蒸汽量的比值。6.过热器按传热方式可分为辐射式、半辐射式和__________三类。7.低氮燃烧技术中，分级燃烧的核心是通过控制__________的供给，抑制NOx提供。8.煤的可磨性系数HGI越大，表明煤越__________（填“易”或“难”）磨。9.锅炉排烟温度每升高15~20℃，热效率约下降__________%（填数值范围）。10.循环流化床锅炉（CFB）中，物料循环系统由__________、返料器和立管组成。11.汽水分离装置的主要作用是减少蒸汽带水，降低__________中的盐分携带。12.锅炉受热面的积灰会导致传热系数__________（填“增大”或“减小”），排烟温度升高。13.燃油锅炉的燃烧器按雾化方式可分为机械雾化和__________雾化两类。14.评价锅炉运行经济性的主要指标是热效率和__________。15.超超临界锅炉的主蒸汽压力通常高于__________MPa（填数值）。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述锅炉水冷壁的主要作用及常见结构形式。2.分析影响锅炉机械未完全燃烧热损失（q4）的主要因素。3.比较自然循环锅炉与强制循环锅炉的异同点。4.说明低氧燃烧技术降低NOx排放的原理，并指出其潜在问题。5.简述锅炉受热面布置中“辐射-对流”联合特性的意义。四、计算题（共25分）1.（8分）某锅炉燃用收到基低位发热量Qnet,ar=20000kJ/kg的烟煤，锅炉热效率η=92%，额定蒸发量D=1000t/h，蒸汽焓h1=3300kJ/kg，给水焓h2=1000kJ/kg。忽略自用蒸汽，计算锅炉燃料消耗量B（保留两位小数）。2.（9分）某煤粉炉炉膛出口烟气温度θl=1200℃，排烟温度θpy=140℃，环境温度θ0=25℃。已知排烟热损失q2=6%，化学未完全燃烧热损失q3=0.5%，机械未完全燃烧热损失q4=2%，散热损失q5=0.8%，灰渣物理热损失q6=0.7%。计算锅炉热效率η，并验证热平衡是否满足（q2+q3+q4+q5+q6≤100%-η）。3.（8分）某管式空气预热器的烟气侧进口温度为350℃，出口温度为150℃；空气侧进口温度为30℃，出口温度为280℃。若采用逆流布置，计算对数平均温差Δt（保留整数，公式：Δt=(Δt1-Δt2)/ln(Δt1/Δt2)，其中Δt1为高温端温差，Δt2为低温端温差）。答案一、选择题1.B2.C3.D4.B5.B6.C7.B8.C9.D10.D二、填空题1.旋风炉2.固定碳3.干燥煤粉4.排烟热损失（q2）5.循环水量6.对流式7.空气（氧气）8.易9.110.旋风分离器11.蒸汽12.减小13.蒸汽（介质）14.煤耗量（或燃料消耗量）15.27三、简答题1.水冷壁的主要作用：①吸收炉膛辐射热，将水加热蒸发为饱和蒸汽；②保护炉墙，避免高温火焰直接冲刷；③降低炉膛出口烟温，防止对流受热面结渣。常见结构形式：光管式水冷壁（用于低压锅炉）、膜式水冷壁（现代电站锅炉主流，由扁钢与光管焊接成封闭墙面，密封性好）、销钉式水冷壁（用于循环流化床锅炉，表面敷设耐火材料）。2.影响q4的主要因素：①燃料性质：挥发分低、灰分高、水分大的燃料，燃烧速度慢，未燃尽碳增多；②煤粉细度：煤粉过粗（R90过大），颗粒难完全燃烧；③燃烧设备与工况：燃烧器布置不合理、过量空气系数过小、炉内温度低（如负荷过低）、气流混合差等导致燃烧不完全；④炉膛结构：容积热负荷过低（炉膛过大）或过高（停留时间不足）均可能增加未燃尽碳。3.相同点：均通过循环回路实现汽水流动，需保证水冷壁安全冷却；均需考虑汽水分离装置（汽包锅炉）。不同点：①循环推动力：自然循环依赖下降管与上升管工质密度差；强制循环依靠循环泵压头（可小于密度差）。②适用压力：自然循环一般用于亚临界及以下（≤19MPa）；强制循环可用于超临界（但超临界无汽包）。③循环倍率：自然循环K=4~25；强制循环K=2~5（低倍率）。④运行特性：强制循环对负荷变化适应性更强，可低负荷运行；自然循环易受热偏差影响。4.低氧燃烧原理：通过降低炉内过量空气系数（α<1.1），减少燃烧区氧浓度，抑制燃料型NOx（主要由燃料中氮转化）和热力型NOx（N2与O2在高温下反应）的提供。潜在问题：①氧浓度过低可能导致不完全燃烧，q3、q4增大，热效率下降；②未燃尽碳增多，加剧受热面积灰、结渣；③烟气中CO浓度升高，可能引发尾部二次燃烧；④需精确控制配风，对燃烧器性能要求高。5.“辐射-对流”联合特性的意义：锅炉受热面（如过热器、再热器）的吸热量随锅炉负荷变化呈现不同规律。辐射受热面吸热量与炉膛温度的四次方成正比（负荷降低时，炉膛温度下降，辐射吸热量显著减少）；对流受热面吸热量与烟气流速的0.8次方成正比（负荷降低时，烟速下降，对流吸热量减少但幅度较小）。通过联合布置辐射与对流受热面，可平衡不同负荷下的汽温特性，避免高负荷超温或低负荷汽温过低，提高汽温调节的灵活性和运行安全性。四、计算题1.有效利用热量Q1=D×(h1-h2)=1000×1000kg/h×(3300-1000)kJ/kg=2.3×10^9kJ/h燃料消耗量B=Q1/(η×Qnet,ar)=2.3×10^9/(0.92×20000)=125000kg/h=125.00t/h2.锅炉热效率η=100%-(q2+q3+q4+q5+q6)=100%-(6+0.5+2+0.8+0.7)=90%验证：q2+q3+q4+q5+q6=10%，