2025年锅炉原理考试试题及答案

2025年锅炉原理考试试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1.衡量锅炉容量的主要指标是（）。A.蒸汽压力B.蒸汽温度C.额定蒸发量D.受热面积答案：C2.以下哪种燃烧方式属于层燃炉的典型特征？（）A.燃料颗粒悬浮燃烧B.燃料层固定在炉排上燃烧C.燃料随气流高速旋转燃烧D.燃料在流化床中剧烈扰动燃烧答案：B3.锅炉水冷壁的主要作用是（）。A.加热给水B.吸收炉膛辐射热，产生饱和蒸汽C.降低排烟温度D.强化烟气扰动答案：B4.当锅炉过量空气系数α增大时，下列哪项热损失会显著增加？（）A.机械不完全燃烧热损失B.化学不完全燃烧热损失C.排烟热损失D.散热损失答案：C5.煤粉细度R90表示（）。A.90μm筛上剩余量占总质量的百分比B.90μm筛下通过量占总质量的百分比C.90%的煤粉粒径小于该值D.90%的煤粉粒径大于该值答案：A6.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.循环泵的机械功D.炉膛火焰的热辐射答案：B7.锅炉热平衡中，q4表示（）。A.排烟热损失B.机械不完全燃烧热损失C.化学不完全燃烧热损失D.散热损失答案：B8.空气预热器的主要作用是（）。A.提高燃烧温度，改善燃烧条件B.降低给水温度C.减少燃料消耗量D.增加蒸汽湿度答案：A9.超临界锅炉的工质压力（）。A.等于22.1MPaB.大于22.1MPaC.小于16MPaD.介于16-22.1MPa之间答案：B10.锅炉启动过程中，控制升温速率的主要目的是（）。A.减少燃料消耗B.防止受热面因热应力过大而损坏C.提高蒸汽品质D.缩短启动时间答案：B二、填空题（每空1分，共15分）1.锅炉按水循环方式可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉、________和复合循环锅炉。答案：直流锅炉2.燃料的高位发热量与低位发热量的区别在于是否考虑________的汽化潜热。答案：水蒸气3.煤粉燃烧过程可分为预热干燥、________和燃尽三个阶段。答案：挥发分析出与燃烧4.锅炉热效率是指有效利用热量与________的比值。答案：输入热量5.影响锅炉受热面磨损的主要因素是烟气流速、________和灰粒特性。答案：飞灰浓度6.汽包的主要作用包括汽水分离、________、储水储汽和连接各受热面。答案：缓冲压力7.低氮燃烧技术通过控制燃烧区域的________和温度，抑制NOx提供。答案：氧浓度8.锅炉烟气露点主要取决于烟气中________的含量。答案：硫酸蒸汽9.一次风的主要作用是输送煤粉并提供________所需的氧气。答案：挥发分燃烧10.省煤器的作用是利用烟气余热加热________，降低排烟温度。答案：给水11.循环流化床锅炉的主要特点是燃料颗粒在________中呈流化状态燃烧。答案：床层12.锅炉启动时，过热器的冷却主要依靠________。答案：蒸汽流通13.影响锅炉燃烧稳定性的主要因素包括燃料性质、________和炉膛温度。答案：空气供应14.锅炉排污分为连续排污和________两种方式。答案：定期排污15.超临界锅炉由于工质在临界点以上无________过程，因此取消了汽包。答案：相变三、简答题（每题8分，共40分）1.简述自然循环锅炉与强制循环锅炉的主要区别。答案：自然循环锅炉依靠下降管（水）与上升管（汽水混合物）的密度差产生循环推动力，无需循环泵；强制循环锅炉则在下降管系统中增设循环泵，通过泵的压头推动工质循环。自然循环锅炉对水质要求较低，但循环倍率较高（一般5-25）；强制循环锅炉循环倍率较低（一般2-5），可适应更高的压力，且启动速度更快，但增加了泵的能耗和设备复杂度。2.分析影响锅炉排烟热损失q2的主要因素。答案：排烟热损失q2取决于排烟温度和排烟容积。排烟温度越高，q2越大；排烟容积越大（即过量空气系数α过大或漏风严重），q2也越大。具体因素包括：（1）受热面积灰、结渣导致传热恶化，排烟温度升高；（2）空气预热器漏风增加排烟容积；（3）燃料水分或挥发分过低，燃烧所需理论空气量增加，排烟容积增大；（4）运行中过量空气系数控制不当，α过高导致排烟量增大。3.说明煤粉燃烧器的主要作用及分类方式。答案：煤粉燃烧器的作用是将煤粉和燃烧所需空气按一定比例、速度和混合方式送入炉膛，形成稳定的燃烧火焰。分类方式：（1）按出口气流特性分为直流燃烧器（射流为直流，多布置于四角）和旋流燃烧器（射流旋转，多布置于前后墙）；（2）按用途分为主燃烧器（供煤粉和一次风）和辅助燃烧器（供油或天然气点火）；（3）按空气分级方式分为普通燃烧器和低氮燃烧器（如浓淡分离燃烧器）。4.论述锅炉结渣的主要危害及预防措施。答案：危害：（1）结渣使受热面传热恶化，排烟温度升高，热效率下降；（2）渣块脱落可能砸坏受热面或堵塞烟道；（3）水冷壁结渣导致水循环不良，管壁超温爆管；（4）炉膛出口结渣可能引起过热器、再热器超温。预防措施：（1）控制炉膛温度，避免局部高温；（2）选用灰熔点高的燃料或混配低灰熔点燃料；（3）合理组织燃烧，避免火焰偏斜；（4）定期吹灰，保持受热面清洁；（5）采用低氧燃烧或分级燃烧，降低还原性气氛区域。5.解释锅炉热平衡中各项热损失的含义，并说明q2、q3、q4的关系。答案：锅炉热平衡中，输入热量Qr等于有效利用热量Q1与各项热损失之和，即Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6。其中：Q2为排烟热损失（烟气带走的热量）；Q3为化学不完全燃烧热损失（未燃尽CO等气体的热量）；Q4为机械不完全燃烧热损失（未燃尽固体颗粒的热量）；Q5为散热损失（炉墙等向环境散失的热量）；Q6为灰渣物理热损失（灰渣带走的热量）。q2、q3、q4三者相互影响：若q2降低（如排烟温度降低），可能因燃烧区域温度下降导致q3、q4增大；若过量空气系数α过小，可能导致q3、q4增大，但α过大会增大q2。因此需优化α和燃烧条件，使三者之和最小。四、计算题（每题10分，共20分）1.某锅炉输入热量Qr=29000kJ/kg，有效利用热量Q1=22500kJ/kg，排烟热损失q2=6.5%，化学不完全燃烧热损失q3=0.8%，机械不完全燃烧热损失q4=2.2%，散热损失q5=0.5%，灰渣物理热损失q6=0.3%。试计算锅炉热效率η，并验证热平衡是否成立（保留两位小数）。解：锅炉热效率η=Q1/Qr×100%=22500/29000×100%≈77.59%验证热平衡：各项热损失之和=q2+q3+q4+q5+q6=6.5%+0.8%+2.2%+0.5%+0.3%=10.3%有效利用热率q1=100%-10.3%=89.7%，但根据Q1/Qr计算得η=77.59%，说明题目中Q1应为Qr×(1-Σq)，可能存在数据假设误差（实际计算中Q1=Qr×(1-Σq)）。若按热平衡定义，η=100%-Σq=100%-10.3%=89.7%，与Q1/Qr的差异可能因Qr为输入热量（含燃料低位发热量、物理显热等），而Q1为工质吸收的热量，需根据具体定义确认。（注：本题假设Qr为燃料低位发热量，实际计算中需统一基准，此处仅为示例。）2.已知某煤的收到基成分：Car=58%，Har=3.5%，Oar=5%，Nar=1%，Sar=1.5%，Mar=8%，Aar=23%。计算该煤的理论空气量V0（Nm³/kg）和实际烟气量Vy（α=1.2时，保留两位小数）。解：理论空气量计算公式：V0=0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar代入数据：=0.0889×(58+0.375×1.5)+0.265×3.5-0.0333×5=0.0889×58.5625+0.9275-0.1665≈5.197+0.9275-0.1665≈5.958Nm³/kg实际烟气量Vy=V0×(α-1)+Vgy0+0.0161V0（考虑空气中水蒸气）其中，理论干烟气量Vgy0=0.01(1.866Car+0.7Sar+0.8Nar)+V0×0.79=0.01×(1.866×58+0.7×1.5+0.8×1)+5.958×0.79=0.01×(108.228+1.05+0.8)+4.707=0.01×110.078+4.707≈1.1008+4.707≈5.8078Nm³/kg理论水蒸气量Vq0=0.111Har+0.0124Mar+0.0161V0=0.111×3.5+0.0124×8+0.0161×5.958≈0.3885+0.0992+0.0959≈0.5836Nm³/kg则Vy=Vgy0+Vq0+V0×(α-1)=5.8078+0.5836+5.958×0.2≈6.3914+1.1916≈7.58Nm³/kg五、论述题（每题12.5分，共25分）1.结合锅炉燃烧过程，论述低氮氧化物（NOx）燃烧技术的原理及常用方法。答案：锅炉燃烧中NOx主要包括热力型NOx（高温下N2与O2反应提供）、燃料型NOx（燃料中氮元素氧化提供）和快速型NOx（碳氢燃料与N2反应提供），其中燃料型NOx占主导（约75%-90%）。低氮燃烧技术的核心是通过控制燃烧区域的温度、氧浓度和停留时间，抑制NOx提供。常用方法包括：（1）空气分级燃烧：将燃烧所需空气分阶段送入，主燃区缺氧（α<1），抑制燃料氮氧化为NOx；燃尽区补入剩余空气（α>1），完成燃料燃尽。（2）燃料分级燃烧：主燃区供入大部分燃料（α>1），再燃区喷入少量燃料（α<1），将主燃区提供的NOx还原为N2，最后在燃尽区补氧。（3）低氧燃烧：降低过量空气系数，减少高温区氧浓度，同时控制燃烧温度，减少热力型NOx。（4）浓淡分离燃烧：将一次风煤粉分为浓相（高煤粉浓度，α小）和淡相（低煤粉浓度，α大），浓相区缺氧抑制燃料氮氧化，淡相区温度较低，整体降低NOx。（5）烟气再循环：将部分低温烟气引入炉膛，降低燃烧温度和氧浓度，同时稀释反应物浓度，抑制热力型和燃料型NOx。（6）旋流燃烧器优化：通过调整旋流强度和二次风比例，延长燃料在缺氧区的停留时间，促进燃料氮的还原。实际应用中，常组合多种技术（如空气分级+低氧燃烧+烟气再循环），在降低NOx的同时需兼顾燃烧效率，避免q3、q4增大。2.从锅炉结构、工质特性和运行控制角度，论述超临界锅炉与亚临界锅炉的主要区别及技术优势。答案：超临界锅炉（压力>22.1MPa）与亚临界锅炉（压力<22.1MPa）的区别主要体现在以下方面：（1）结构差异：亚临界锅炉为自然循环或强制循环，设有汽包用于汽水分离；超临界锅炉为直流锅炉，无汽包，工质一次通过受热面完成加热、蒸发和过热（临界点以上无明显相变）。超临界锅炉的水冷壁多采用螺旋管圈（或垂直管圈），以适应变压运行时的流量分配；亚临界锅炉水冷壁多为光管或内螺纹管，依赖自然循环。（2）工质特性：亚临界工质在蒸发区存在气液两相，需通过汽包分离汽水；超临界工质为单相流体（超临界态），密度随温度变化显著，传热特性复杂（存在类相变区，比热容大）。（3）运行控制：亚临界锅炉通过调节汽包水位和汽水分离控制蒸汽品质；超临界锅炉无汽包，需严格控制给水量与燃料量的比例（煤水比），以维持出口蒸汽温度和压力稳定。变负荷时，超临界锅炉可通过变压运行（滑压）提高低负荷效率，而亚临界锅炉多为定压运行。技术优势：（1）热效率高：超