2025年(能源与动力工程)热力发电厂试题及答案

2025年(能源与动力工程)热力发电厂试题及答案一、单项选择题（共10题，每题2分，共20分）1.朗肯循环中，工质完成一个完整循环的主要设备不包括（）。A.锅炉B.汽轮机C.凝汽器D.压缩机2.锅炉的主要受热面中，吸收炉膛辐射热的核心部件是（）。A.过热器B.再热器C.水冷壁D.省煤器3.汽轮机的冲动级中，蒸汽在动叶栅中的膨胀程度为（）。A.完全膨胀B.部分膨胀C.不膨胀D.先膨胀后压缩4.火力发电厂中，最常用的除氧方法是（）。A.化学除氧B.热力除氧C.真空除氧D.解析除氧5.锅炉热损失中，占比最大的通常是（）。A.机械未完全燃烧损失（q4）B.化学未完全燃烧损失（q3）C.排烟热损失（q2）D.散热损失（q5）6.汽轮机的临界转速是指（）。A.额定转速B.转子固有频率与激振力频率重合时的转速C.最大允许转速D.最小稳定运行转速7.超超临界机组的主蒸汽压力通常高于（）。A.16.7MPaB.22.1MPaC.25MPaD.30MPa8.发电厂中，给水泵的作用是（）。A.将凝结水升压送入除氧器B.将除氧水升压送入锅炉C.将循环水升压送入凝汽器D.将疏水升压送入加热器9.下列关于锅炉燃烧调整的描述中，错误的是（）。A.增加过量空气系数可降低q4，但可能增加q2B.提高一次风速可增强煤粉着火稳定性C.降低煤粉细度可减少q4D.合理控制燃烧器投运方式可改善炉内温度分布10.汽轮机的轴向推力主要由（）产生。A.动叶栅前后压力差B.叶轮前后压力差C.汽封前后压力差D.以上均是二、多项选择题（共5题，每题3分，共15分，少选得1分，错选不得分）1.影响朗肯循环热效率的主要因素包括（）。A.主蒸汽压力B.主蒸汽温度C.排汽压力D.再热次数2.锅炉的汽水系统主要包括（）。A.省煤器B.水冷壁C.过热器D.燃烧器3.汽轮机调节系统的主要组成部分有（）。A.转速感受机构B.传动放大机构C.执行机构D.反馈机构4.发电厂的主要辅助系统包括（）。A.循环水系统B.输煤系统C.化学水处理系统D.烟气脱硫系统5.下列关于汽轮机凝汽器的描述中，正确的是（）。A.主要作用是将排汽凝结为水并建立真空B.真空度越高，汽轮机效率越高C.循环水流量越大，真空度一定越高D.凝汽器端差是排汽温度与循环水出口温度的差值三、填空题（共10题，每空1分，共20分）1.火力发电厂的能量转换过程为：燃料化学能→（）→机械能→（）。2.锅炉的热效率计算公式为η=1（q2+q3+q4+q5+q6），其中q6表示（）。3.汽轮机的级按工作原理分为（）和（）。4.除氧器的主要作用是除去给水中的（）和（），防止设备腐蚀。5.发电厂的汽水损失分为（）损失和（）损失，其中（）损失可通过系统设计减少。6.超临界锅炉的典型特点是（），因此其汽水分离器在（）时投用。7.汽轮机的轴向推力平衡措施包括开设平衡孔、（）和（）。四、简答题（共5题，第13题每题6分，第45题每题7分，共32分）1.（封闭型）简述再热循环提高热力系统效率的原理。2.（封闭型）锅炉水冷壁的主要作用有哪些？3.（封闭型）分析汽轮机凝汽器真空下降的可能原因（至少列出4项）。4.（开放型）结合实际，讨论超超临界机组相比亚临界机组的技术优势与面临的挑战。5.（开放型）某电厂锅炉排烟温度长期偏高（设计值120℃，实际150℃），请分析可能的原因及改进措施。五、应用题（共5题，第12题每题8分，第34题每题9分，第5题10分，共43分）1.（计算类）某朗肯循环中，主蒸汽压力p1=10MPa，温度t1=540℃（焓h1=3478kJ/kg），排汽压力p2=0.005MPa（排汽焓h2=2423kJ/kg，凝结水焓h3=137kJ/kg），给水泵出口焓h4=147kJ/kg。计算：（1）循环净功；（2）循环热效率。2.（计算类）某锅炉燃煤量B=100t/h，收到基低位发热量Qar,net=22000kJ/kg，锅炉热效率η=92%。求锅炉有效利用热量Q1（单位：kW）。3.（分析类）某汽轮机在运行中出现轴向位移增大（超过报警值），试分析可能的故障原因及应对措施。4.（分析类）画出火力发电厂原则性热力系统图（标注主要设备：锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、给水泵、高压加热器、低压加热器），并说明各设备的能量转换或工质流动关系。5.（综合类）某300MW机组采用一次中间再热循环，主蒸汽参数为16.7MPa/538℃，再热蒸汽参数为3.5MPa/538℃。近期运行中发现汽轮机高压缸排汽温度偏高（设计值320℃，实际350℃），同时再热器减温水量异常增加。请结合热力系统原理，分析可能的故障原因，并提出诊断建议。参考答案一、单项选择题1.D2.C3.C4.B5.C6.B7.C8.B9.B10.D二、多项选择题1.ABC2.ABC3.ABCD4.ABCD5.ABD三、填空题1.热能；电能2.灰渣物理热损失3.冲动级；反动级4.氧气；二氧化碳5.内部；外部；内部6.无固定汽水临界点；启动或低负荷7.平衡活塞；反向布置汽缸四、简答题1.再热循环通过将汽轮机高压缸排汽送回锅炉再热器加热至高温（通常与主汽温相同），再进入中低压缸膨胀做功。其提高效率的原理：①减少低压缸排汽湿度，避免叶片水蚀；②再热后蒸汽焓值增加，中低压缸做功量增大；③整体循环平均吸热温度提高，循环效率提升。2.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，防止高温火焰直接冲刷炉墙；③降低炉膛温度，防止结渣；④作为锅炉的主要蒸发受热面，承担约50%70%的蒸发吸热量。3.凝汽器真空下降的可能原因：①循环水量不足（如循环水泵故障、管道堵塞）；②凝汽器管束结垢或脏污，传热恶化；③轴封供汽不足或漏汽，空气漏入凝汽器；④抽气设备故障（如射水抽气器工作水压力低、真空泵效率下降）；⑤凝汽器水位过高，淹没部分管束；⑥排汽量突然增大（如汽轮机负荷突增）。4.技术优势：①主蒸汽参数（压力>25MPa，温度>580℃）更高，循环效率显著提升（比亚临界机组高3%5%）；②单位发电煤耗降低（约280290g/kWh，亚临界约310320g/kWh）；③污染物排放（如SO₂、NOx、粉尘）更低；④单机容量大（多为600MW及以上），经济性更优。挑战：①高温高压下，材料要求苛刻（需使用镍基合金、超级奥氏体钢等），成本高；②锅炉、汽轮机等关键部件制造工艺复杂；③启停过程中热应力大，对控制逻辑和操作要求高；④变负荷调峰能力受限（低负荷下效率下降明显）。5.可能原因：①受热面积灰或结渣（如省煤器、空气预热器积灰，传热系数降低）；②过量空气系数过大（燃烧所需风量过多，排烟体积增大）；③煤质变差（收到基水分、灰分增加，燃烧温度降低，排烟温度升高）；④空气预热器漏风（冷风渗入，排烟量增大）；⑤燃烧中心上移（燃烧器摆角过高或下层燃烧器停运，火焰中心升高）。改进措施：①加强受热面吹灰（定期进行蒸汽吹灰或声波吹灰）；②优化燃烧调整（降低过量空气系数至设计值，一般1.151.25）；③控制入炉煤质（减少水分、灰分含量）；④检修空气预热器密封装置，降低漏风率（设计漏风率<8%）；⑤调整燃烧器摆角或投运方式，降低火焰中心高度。五、应用题1.（1）循环净功w_net=(h1h2)(h4h3)=(34782423)(147137)=105510=1045kJ/kg（2）循环吸热量q1=h1h4=3478147=3331kJ/kg热效率η=w_net/q1=1045/3331≈31.4%2.锅炉有效利用热量Q1=B×Qar,net×η/3600=100×10³kg/h×22000kJ/kg×0.92/3600s/h≈564444kW3.可能原因：①汽轮机负荷突然增加，蒸汽流量增大，轴向推力增大；②叶片结垢（尤其动叶），通流面积减小，级间压力差增大；③平衡活塞密封磨损，平衡能力下降；④推力轴承磨损或润滑不良，瓦块温度升高；⑤高压缸排汽压力异常升高（如再热器堵塞、中压调门关闭）。应对措施：①降低机组负荷，限制轴向位移进一步增大；②检查推力轴承温度、回油温度及振动情况；③监测各段抽汽压力、缸胀、差胀等参数，判断是否通流部分结垢或损坏；④若因结垢引起，可申请停机进行通流部分清洗；⑤若推力轴承损坏，需紧急停机检修。4.原则性热力系统图（文字描述）：锅炉→汽轮机高压缸→再热器→汽轮机中压缸→汽轮机低压缸→凝汽器→凝结水泵→低压加热器→除氧器→给水泵→高压加热器→锅炉。能量转换/工质流动关系：锅炉将燃料化学能转换为蒸汽热能；汽轮机将蒸汽热能转换为机械能；凝汽器将排汽凝结为水并建立真空；除氧器除去给水中溶解氧；高低压加热器利用抽汽加热凝结水/给水，提高循环效率。5.可能原因：①高压缸通流部分结垢（如主蒸汽带盐，导致动叶、静叶积盐），通流面积减小，蒸汽流速降低，做功减少，排汽温度升高；②高压缸内效率下降（如叶片磨损、汽封间隙增大），能量转换不充分，排汽焓值增加；③再热器入口调温挡板故障（如开度不足），高压缸排汽进入再热器的流量减少，部分蒸汽旁通，导致排汽温度升高；④高压缸排汽至再热器的管道堵塞（如异物堵塞或阀门未全开），蒸汽流通阻力增大，排汽压力升高，温度上升；⑤机组负荷偏离设计值（如低负荷运行），高