2026年新版余热发电试题及答案

2026年新版余热发电试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.下列哪类余热资源属于中温余热？A.80℃工业废水B.350℃回转窑烟气C.120℃干燥机废气D.600℃高炉渣显热答案：B（中温余热通常指200-500℃，350℃符合；A为低温，D为高温，C未达中温下限）2.余热发电系统中，汽水循环的核心热力循环是？A.布雷顿循环B.卡诺循环C.朗肯循环D.奥托循环答案：C（余热发电多采用水蒸气作为工质，基于朗肯循环实现热能-机械能转换）3.某余热锅炉设计参数为：入口烟气量120000Nm³/h，入口烟温450℃，出口烟温180℃，烟气定压比热容1.05kJ/(kg·℃)，烟气密度1.3kg/Nm³，则锅炉吸热量约为？A.32.76MWB.45.28MWC.51.42MWD.63.15MW答案：A（计算式：Q=烟气量×密度×比热容×(T入-T出)=120000×1.3×1.05×(450-180)/3600=32.76MW）4.补汽式汽轮机与纯凝式汽轮机的主要区别是？A.补汽式可回收低品位蒸汽B.纯凝式效率更高C.补汽式采用冲动级设计D.纯凝式需配置减温减压装置答案：A（补汽式汽轮机可在中间级引入低压蒸汽，适用于余热资源不稳定或多品位余热回收场景）5.余热发电系统中，汽水分离器的主要作用是？A.提高蒸汽干度B.降低凝结水温度C.平衡系统压力D.减少管道阻力答案：A（汽水分离器通过离心或重力分离，去除蒸汽中的水滴，防止汽轮机水蚀）6.下列哪种设备不属于余热发电热力系统辅助设备？A.凝结水泵B.除氧器C.给水泵D.布袋除尘器答案：D（布袋除尘器属于烟气净化设备，非热力系统核心辅助设备）7.余热锅炉受热面布置顺序（按烟气流动方向）通常为？A.省煤器→蒸发器→过热器B.过热器→蒸发器→省煤器C.蒸发器→过热器→省煤器D.省煤器→过热器→蒸发器答案：B（高温烟气先加热过热器（需高温），再加热蒸发器（中温），最后加热省煤器（低温，回收余热））8.汽轮机临界转速是指？A.额定转速的1.5倍B.转子固有频率与激振频率重合时的转速C.最低允许运行转速D.最大振动值对应的转速答案：B（临界转速是转子系统的固有频率与旋转频率一致时的转速，此时振动剧烈，需快速通过）9.余热发电系统中，凝汽器真空度下降的常见原因不包括？A.循环水量不足B.轴封蒸汽压力过高C.真空泵故障D.凝汽器铜管结垢答案：B（轴封蒸汽压力过高会导致蒸汽外漏，可能影响真空度但非常见原因；压力过低才会导致空气内漏）10.下列哪项指标不属于余热发电系统能效考核关键参数？A.单位余热发电量（kWh/t·℃）B.厂用电率（%）C.锅炉排烟含氧量（%）D.汽轮机临界转速（rpm）答案：D（临界转速是设备固有特性，非运行能效考核指标）11.余热资源评估时，“当量标准煤量”计算需考虑的核心参数不包括？A.余热介质流量B.介质比热容C.环境温度D.发电效率答案：D（当量标准煤量仅反映余热资源本身的能量，发电效率影响最终发电量但非资源量计算参数）12.下列哪种情况会导致余热锅炉蒸发器产汽量下降？A.烟气量增加B.给水温度升高C.蒸发器管内结垢D.过热器喷水量减少答案：C（蒸发器管内结垢会降低换热效率，减少产汽量；A、B会增加产汽量，D不影响蒸发器）13.汽轮机启动过程中，“暖机”的主要目的是？A.提高润滑油温度B.均匀加热转子和汽缸，减少热应力C.测试保护系统动作D.预润滑轴承答案：B（暖机通过低速运行使金属部件均匀受热，避免因温差过大产生热变形或裂纹）14.余热发电系统中，除氧器的主要除氧方式是？A.化学除氧B.热力除氧C.真空除氧D.解析除氧答案：B（余热发电多采用热力除氧，利用蒸汽加热使水达到饱和温度，析出溶解氧）15.下列关于余热发电系统碳排放计算的描述，错误的是？A.需计算系统自身消耗的化石能源碳排放B.余热发电替代电网供电的碳减排量需计入C.烟气中CO₂直接排放不计入系统碳排放D.设备制造阶段的隐含碳排放需纳入全生命周期核算答案：C（余热发电系统的碳排放包括自身能耗（如厂用电）产生的间接排放，而利用工业余热不新增CO₂排放，但原工艺烟气中的CO₂排放属于原有工业过程，不计入发电系统）二、多项选择题（每题3分，共30分，至少2个正确选项）1.余热发电系统的核心组成部分包括：A.余热回收装置（余热锅炉）B.汽轮发电机组C.烟气净化系统D.凝结水系统答案：ABD（烟气净化系统属于环保辅助系统，非核心发电单元）2.影响余热发电效率的主要因素有：A.余热资源的温度与流量稳定性B.汽轮机内效率C.循环冷却水温度D.锅炉排烟温度答案：ABCD（均直接影响能量转换效率，如排烟温度越高，热损失越大）3.余热锅炉常见受热面形式包括：A.光管B.鳍片管C.螺旋肋片管D.膜式壁答案：ABC（膜式壁多用于常规电站锅炉，余热锅炉因烟气含尘量高，多采用扩展受热面如鳍片管、螺旋肋片管，光管用于低尘场景）4.汽轮机运行中，轴承温度过高的可能原因有：A.润滑油量不足B.油质劣化（如乳化）C.轴承间隙过小D.轴向推力过大答案：ABCD（润滑油量不足或油质差导致润滑冷却失效；间隙过小增加摩擦；轴向推力过大导致轴承载荷超限）5.余热发电系统启动前，需重点检查的电气设备包括：A.发电机定子绕组绝缘B.励磁系统参数C.厂用变压器分接头位置D.汽轮机转速传感器答案：ABC（D属于热工仪表，非电气设备检查重点）6.下列关于余热发电系统汽水品质控制的描述，正确的有：A.给水硬度需≤5μmol/LB.蒸汽钠含量需≤10μg/kgC.凝结水溶解氧需≤30μg/LD.炉水pH值应控制在9-11答案：ABD（凝结水溶解氧标准通常≤20μg/L，C错误）7.余热锅炉“四管泄漏”（省煤器、蒸发器、过热器、再热器）的常见现象包括：A.炉膛负压波动（正压）B.给水量大于蒸汽流量C.排烟温度下降D.引风机电流增大答案：ABCD（泄漏导致烟气带水，负压波动；给水需补充泄漏量；泄漏处吸热减少，排烟温度下降；引风机需克服额外阻力，电流增大）8.下列哪些措施可提高余热发电系统的发电量？A.降低余热锅炉排烟温度B.提高汽轮机进汽参数（压力、温度）C.减少厂用电消耗D.增加循环冷却水流量答案：ABCD（A减少热损失；B提高蒸汽焓值；C提升净输出；D降低凝汽器背压，提高汽轮机出力）9.余热资源评估时，需收集的基础数据包括：A.余热介质的种类（烟气、废气、废水等）B.介质的流量（质量流量或体积流量）C.介质的进口温度与环境温度D.介质的化学成分（如含尘量、腐蚀性成分）答案：ABCD（均为评估余热可利用性、设备选型及寿命的关键数据）10.汽轮机紧急停机的触发条件包括：A.转速超过额定转速的110%（超速保护未动作）B.轴承振动超过报警值C.润滑油压力低于最低允许值D.发电机定子绕组温度超过限值答案：ACD（振动超过报警值应先降负荷观察，紧急停机需达到跳闸值；A、C、D为直接威胁设备安全的情况）三、判断题（每题1分，共10分，正确打√，错误打×）1.余热发电系统的热效率通常高于常规火力发电。（×）（常规火电利用高品位化石能源，效率可达40%-50%；余热发电利用低品位余热，效率一般15%-30%）2.余热锅炉的设计需优先考虑烟气侧阻力，避免影响原工艺系统运行。（√）（余热锅炉作为原工艺的附加设备，需控制烟气阻力，防止影响工艺设备如窑炉的通风）3.汽轮机轴向位移增大一定是由于推力轴承损坏。（×）（可能原因包括负荷突变、叶片结垢、蒸汽参数异常等，推力轴承损坏是结果而非唯一原因）4.凝汽器真空度越高，汽轮机出力越大，因此应尽可能提高真空度。（×）（真空度提高受循环冷却水流量、温度限制，过高真空会增加循环水泵电耗，存在经济真空平衡点）5.余热发电系统的厂用电主要消耗在给水泵、凝结水泵和循环水泵。（√）（这三类泵是系统主要动力设备，占厂用电80%以上）6.过热蒸汽温度过低会导致汽轮机末级叶片水蚀。（√）（温度过低可能使蒸汽湿度增加，水滴冲击叶片造成水蚀）7.余热资源的“可利用性”仅取决于其温度和流量。（×）（还需考虑介质成分（如腐蚀性、含尘量）、连续性（是否稳定）、场地空间等因素）8.汽轮机启动时，应先投轴封蒸汽，再抽真空。（√）（避免空气从轴封漏入凝汽器，影响真空建立）9.锅炉定期排污的主要目的是排除炉水表面的悬浮杂质。（×）（定期排污针对水冷壁下联箱的沉淀物，连续排污排除表面浓缩杂质）10.余热发电系统的碳排放强度（gCO₂/kWh）低于常规燃煤电厂。（√）（余热发电不消耗化石燃料，碳排放主要来自厂用电，强度远低于燃煤电厂）四、简答题（每题5分，共40分）1.简述余热发电系统中“双压技术”的原理及优势。答案：双压技术指在余热锅炉中设置高压和低压两个独立的汽水循环系统，分别利用高温段和低温段烟气余热产生不同压力的蒸汽，再通过补汽式汽轮机或双进汽汽轮机做功。优势：①提高余热利用率（低温烟气热量被低压系统回收）；②适应宽温度范围的余热资源；③比单压系统发电效率高5%-10%。2.分析余热锅炉蒸发器管外积灰的主要危害及预防措施。答案：危害：①降低传热效率（积灰热阻大），减少产汽量；②增加烟气阻力，影响原工艺系统通风；③局部积灰导致受热面温度不均，可能引发爆管。预防措施：①设计时采用扩展受热面（如螺旋肋片管）减少积灰；②设置吹灰装置（蒸汽吹灰、声波吹灰）定期清灰；③控制烟气速度（4-8m/s）避免低速积灰；④优化烟气入口分布，减少局部流速过低区域。3.汽轮机运行中，若发现凝结水过冷度增大，可能的原因有哪些？答案：过冷度=排汽温度-凝结水温度，增大原因：①凝汽器水位过高，淹没部分冷却管，使凝结水被过度冷却；②循环水量过大或水温过低，冷却过度；③凝汽器内空气积聚（空气层热阻大，导致蒸汽凝结温度降低）；④冷却管泄漏，循环水进入凝结水系统，降低水温。4.简述余热发电系统汽水循环的主要流程（以单压系统为例）。答案：流程：除氧器→给水泵→省煤器（加热至接近饱和温度）→蒸发器（加热成饱和蒸汽）→过热器（加热成过热蒸汽）→汽轮机（膨胀做功）→凝汽器（冷凝成凝结水）→凝结水泵→除氧器（循环）。5.列举余热发电系统中3种主要的自动保护装置及其作用。答案：①汽轮机超速保护（OPC/ETS）：当转速超过110%额定转速时，快速关闭主汽门，防止飞车；②锅炉低水位保护：当汽包水位低于最低允许值时，紧急停炉，防止干锅爆管；③凝汽器低真空保护：真空低于限值时，自动减负荷或停机，防止汽轮机末级叶片过载；④发电机差动保护：检测定子绕组短路故障，快速切除故障。6.分析余热资源不稳定（如流量、温度波动）对发电系统的影响及应对措施。答案：影响：①蒸汽参数（压力、温度）波动，导致汽轮机出力不稳定，甚至被迫减负荷；②频繁的参数变化增加设备热应力，缩短寿命；③可能造成锅炉水位、汽温控制困难，引发超温或满水事故。应对措施：①设置蓄热器（如蒸汽蓄热器）缓冲蒸汽流量波动；②采用变工况设计的汽轮机（如补汽式、可调喷嘴）；③优化控制系统（如PID+前馈控制），提高响应速度；④与原工艺系统协调，获取余热参数预测数据，提前调整运行策略。7.简述余热锅炉“爆管”事故的主要现象及处理步骤。答案：现象：①锅炉汽包水位快速下降（给水量大于蒸汽流量）；②炉膛负压变正（烟气侧泄漏），引风机电流增大；③排烟温度下降（泄漏处吸热）；④现场可能听到泄漏声，炉墙冒汽。处理步骤：①确认泄漏部位及严重程度；②若轻微泄漏，降低负荷，加强给水维持水位，申请停炉；③若严重泄漏（水位无法维持），紧急停炉，关闭主汽门；④停炉后，隔离故障锅炉，防止烟气倒灌；⑤冷却后检查爆管原因（磨损、腐蚀、超温等），更换损坏管段。8.说明余热发电系统“能效对标”的主要指标及意义。答案：主要指标：①单位余热发电量（kWh/吨熟料、kWh/吨钢等，根据行业）；②发电效率（发电量/余热总热量×100%）；③厂用电率（厂用电量/发电量×100%）；④设备等效可用系数（实际运行时间/统计时间×100%）。意义：通过与行业先进值对比，识别系统能耗短板（如锅炉效率低、厂用电高等），指导技术改造（如更换高效泵、优化吹灰策略），提升整体能效水平，降低运行成本。五、计算题（每题8分，共24分）1.某水泥窑余热发电系统，窑头AQC锅炉入口烟气量180000Nm³/h，烟温320℃，出口烟温95℃；窑尾SP锅炉入口烟气量220000Nm³/h，烟温360℃，出口烟温160℃。烟气定压比热容均为1.05kJ/(kg·℃)，密度1.3kg/Nm³。若系统发电效率（发电量/余热总热量）为22%，求该系统总发电功率（MW）。（保留2位小数）解：AQC锅炉余热热量Q1=180000×1.3×1.05×(320-95)/3600=180000×1.3×1.05×225/3600=180000×1.3×236.25/3600=180000×307.125/3600=15356.25MJ/h=4.2656MWSP锅炉余热热量Q2=220000×1.3×1.05×(360-160)/3600=220000×1.3×1.05×200/3600=220000×273/3600=220000×0.07583=16682.67MJ/h=4.6341MW总余热热量Q=Q1+Q2=4.2656+4.6341=8.8997MW发电量P=Q×22%=8.8997×0.22≈1.96MW答案：1.96MW2.某汽轮机进汽参数：主蒸汽压力3.82MPa（绝压），温度450℃，流量50t/h；排汽压力0.008MPa（绝压）。查焓熵图得：主蒸汽焓h1=3335kJ/kg，排汽焓h2=2165kJ/kg（湿蒸汽），机械效率ηm=0.98，发电机效率ηg=0.97。求该汽轮机的发电功率（MW）。解：汽轮机内功率P内=流量×(h1-h2)=50×1000kg/h×(3335-2165)kJ/kg=50000×1170=58,500,000kJ/h=58,500,000/3600≈16250kW发电功率P=P内×ηm×ηg=16250×0.98×0.97≈16250×0.9506≈15447kW≈15.45MW答案：15.45MW3.某余热锅炉设计蒸发量30t/h，蒸汽压力3.2MPa（饱和蒸汽，焓h=2802kJ/kg），给水温度105℃（焓hfw=440kJ/kg），锅炉热效率η=88%。求该锅炉需吸收的烟气热量（MJ/h）。解：蒸发所需热量Q蒸=蒸发量×(h-hfw)=30×1000kg/h×(2802-440)=30000×2362=70,860,000kJ/h=70,860MJ/h锅炉吸热量Q=Q蒸/η=70,860/0.88≈80522.73MJ/h答案：80522.73MJ/h六、案例分析题（每题13分，共26分）案例1：某钢铁厂烧结机余热发电系统运行中，发现AQC锅炉排烟温度持续升高（从设计值110℃升至150℃），同时蒸汽产量下降5%。试分析可能原因及处理措施。答案：可能原因：①受热面积灰或结渣：烧结烟气含尘量高，长期运行后蒸发器、省煤器管外积灰，热阻增大，排烟温度升高，蒸汽产量下降。②烟气量增加：烧结机工况变化（如产量提升）导致烟气量超过设计值，锅炉换热时间缩短，排烟温度上升。③给水温度升高：若除氧器加热蒸汽量增加，给水温度高于设计值，省煤器吸热量减少，排烟温度升高（但蒸汽产量可能增加，需结合其他参数判断）。④受热面泄漏：如省煤器泄漏，给水进入烟气侧，部分热量用于加热泄漏的水，实际用于产汽的热量减少，排烟温度可能升高（但给水量会大于蒸汽量）。⑤吹灰系统故障：吹灰器未投用或损坏，无法有效清除积灰，导致换热效率下降。处理措施：①检查吹灰系统运行状态，手动启动吹灰器清灰，观察排烟温度是否下降；②核对烧结