2026年《锅炉原理》试题及参考答案

2026年《锅炉原理》试题及参考答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.对于超临界煤粉锅炉，下列哪种水冷壁形式目前应用最广泛且水动力安全性最优（）A.垂直管屏光管水冷壁B.螺旋管圈水冷壁C.垂直内螺纹管水冷壁D.水平围绕管圈水冷壁2.循环流化床锅炉中，决定炉内流化状态的核心参数是（）A.炉膛温度B.流化风速C.给煤粒径D.床料厚度3.下列哪项不属于锅炉固体未完全燃烧热损失q4的主要影响因素（）A.燃料挥发分含量B.过量空气系数C.炉膛容积热负荷D.排烟温度4.亚临界压力自然循环锅炉，影响其水循环可靠性的最核心因素是（）A.下降管带汽率B.水冷壁热负荷分布C.汽包压力D.给水温度5.我国动力配煤加工中，为降低劣质无烟煤的着火难度，通常会掺入一定比例的哪种煤改善燃烧特性（）A.无烟煤B.贫煤C.褐煤D.贫瘦煤6.循环流化床锅炉中，下列哪个部位的受热面磨损问题最为突出（）A.炉膛上部水冷壁B.尾部烟道低温省煤器C.炉膛出口旋风分离器入口区域D.汽包内部导汽管7.超临界直流锅炉启动过程中，为了防止汽水分离器出口蒸汽带水影响汽轮机安全，控制的核心参数是（）A.启动压力B.给水流量C.升温升压速率D.炉膛出口烟温8.锅炉运行中过量空气系数增大时，下列关于热损失的变化描述正确的是（）A.q2增大，q3、q4减小B.q2减小，q3、q4增大C.q2、q3增大，q4减小D.q2、q4增大，q3减小9.目前国内大型低氮煤粉锅炉中，应用最广泛的低氮燃烧器布置形式是（）A.普通直流燃烧器切圆燃烧B.普通旋流燃烧器对冲燃烧C.低氮浓淡分离型直流燃烧器切圆燃烧D.普通旋流燃烧器前墙燃烧10.对于燃用易结渣煤的固态排渣煤粉炉，炉膛出口烟气温度通常设计为比灰的变形温度DT低多少，以防止炉膛出口结渣（）A.20-30℃B.50-100℃C.150-200℃D.200-250℃二、多项选择题（每题3分，共15分，多选、少选、错选均不得分）1.下列技术措施中，属于锅炉低氮燃烧技术范畴的有（）A.空气分级燃烧B.燃料分级燃烧C.烟气再循环D.低氧燃烧E.选择性催化还原脱硝2.自然循环锅炉常见的水循环故障主要包括（）A.汽水分层B.循环停滞C.循环倒流D.膜态沸腾E.下降管阻力过大3.下列哪些运行因素会导致锅炉排烟温度升高、排烟热损失q2增大（）A.炉膛及受热面积灰结垢B.过量空气系数过大C.炉膛出口烟温升高D.给水温度降低E.锅炉负荷大幅降低4.与常规煤粉锅炉相比，循环流化床锅炉的突出优点包括（）A.燃料适应性广，可高效燃烧劣质煤、城市生活垃圾及工业固废B.炉内直接脱硫，脱硝运行成本远低于煤粉锅炉C.低负荷燃烧稳定性好，调峰能力强D.燃烧温度低，NOx生成量低E.受热面磨损程度低，检修维护工作量小5.超临界直流锅炉与汽包锅炉相比，具有哪些典型特点（）A.无汽包结构，锅炉金属消耗量更低，造价更低B.适合变压运行，调峰响应速度快C.工质一次通过所有受热面，不存在自然循环的循环倍率限制D.启动过程热损失小，启动速度快E.对给水处理的要求更低三、判断题（每题1分，共10分，正确打√，错误打×）1.锅炉额定蒸发量是指锅炉在额定运行参数、额定给水温度、设计燃料条件下，长期连续运行所能达到的最大蒸发量。（）2.自然循环锅炉的循环倍率越大，水循环可靠性越高，因此设计过程中循环倍率越大越好。（）3.相同燃烧条件下，燃料收到基挥发分含量越高，煤粉着火越容易，燃尽程度越高，固体未完全燃烧热损失q4越小。（）4.膜式水冷壁相较于光管水冷壁，具有密封性好、炉膛漏风少、可保护炉墙、允许更高炉膛热负荷等优点，是现代大型锅炉水冷壁的主流形式。（）5.对于固态排渣煤粉炉，灰的软化温度ST越高，灰的熔融特性越不容易结渣。（）6.锅炉炉膛出口过量空气系数小于排烟处过量空气系数，原因是锅炉烟道存在漏风。（）7.超临界直流锅炉没有汽包，热惯性比汽包锅炉更大，因此变负荷响应速度比汽包锅炉更慢。（）8.沸腾式省煤器的特点是省煤器出口水温达到饱和温度并产生部分蒸汽，主要应用于现代超临界压力锅炉。（）9.回转式空气预热器相较于管式空气预热器，换热效率高、结构紧凑、金属消耗量低，同时漏风率更低，因此大型锅炉普遍采用。（）10.空气分级燃烧降低NOx生成的核心原理是降低主燃烧区的氧浓度和火焰温度峰值，抑制热力型NOx的生成。（）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述影响煤粉气流着火温度的主要因素。2.简述自然循环锅炉运动压头的产生原理，以及影响运动压头大小的主要因素。3.简述循环流化床锅炉床层结焦的主要原因，列举三种常见的预防措施。4.简述锅炉尾部受热面低温腐蚀的形成机理，说明三种常用的防治措施。5.结合双碳背景下锅炉节能降碳要求，简述降低锅炉排烟热损失的主要技术措施。五、计算题（每题8分，共16分）1.已知某燃用烟煤的固态排渣煤粉锅炉，燃料收到基成分分析为：Car=55%，Har=3.2%，Oar=5.0%，Nar=1.2%，Sar=1.0%，Aar=20%，Mar=9.6%，低位发热量Qar,net=21350kJ/kg，实测炉膛出口过量空气系数α''l=1.2，排烟处过量空气系数αpy=1.3，排烟温度θpy=130℃，冷空气温度tlk=30℃，已知排烟处烟气焓Ipy=1650kJ/kg（每千克燃料），冷空气焓Ilk=160kJ/kg（每千克燃料），计算该锅炉排烟热损失q2的数值，结果保留一位小数。2.某亚临界压力自然循环锅炉某水循环回路，下降管总截面积Af=0.35m²，上升管总截面积Ss=1.32m²，循环水量G=300kg/s，饱和水密度ρ'=800kg/m³，饱和蒸汽密度ρ''=45kg/m³，上升管出口平均蒸汽干度x=0.15，计算该回路的循环倍率K，并判断是否满足水循环可靠性要求（设计要求循环倍率K不小于3）。六、综合分析题（共9分）某国内电厂1000MW超临界煤粉锅炉燃用设计煤种为烟煤，投运五年后，长期存在过热器出口汽温偏高，过热器减温水量比设计值增大40%，锅炉测试效率比设计值低1.2个百分点，受热面结渣积灰问题突出。请结合锅炉原理相关知识，分析该问题产生的可能原因，并给出对应的解决措施。参考答案一、单项选择题参考答案1.C2.B3.D4.A5.C6.C7.C8.A9.C10.B二、多项选择题参考答案1.ABCD2.ABCD3.ABCD4.ABCD5.ABC三、判断题参考答案1.√2.×3.√4.√5.√6.√7.×8.×9.×10.√四、简答题参考答案1.影响煤粉气流着火温度的主要因素包括：（1）燃料性质：挥发分含量越高，煤粉自身发热量越高，反应活性越强，着火温度越低；煤粉细度越细，比表面积越大，与氧气接触更充分，反应速率更快，着火温度越低；煤的灰分、水分越高，蒸发、加热需要吸收的热量越多，着火温度越高。（2分）（2）一次风参数：一次风率越大，一次风温越低，煤粉加热到着火温度需要吸收的着火热越多，实际着火温度越高；反之一次风温升高，着火温度降低。（2分）（3）炉内燃烧环境：炉膛容积热负荷越高，炉内整体烟气温度越高，对煤粉气流的加热强度越大，散热损失越小，实际着火温度越低；炉内烟气回流比越大，高温烟气对煤粉气流的卷吸加热效果越强，着火温度越低。（2分）2.运动压头产生原理：自然循环锅炉依靠连通管内工质密度差产生的压力差推动循环，下降管布置在炉膛外部不受热，管内充满饱和水，密度较大；水冷壁上升管布置在炉膛内部吸收辐射热，部分水受热蒸发为蒸汽，管内为汽水混合物，密度远小于下降管内的饱和水。两侧密度差在连通回路中产生的压力差即为运动压头，是自然循环的动力来源。（3分）影响运动压头大小的主要因素包括：（1）水循环回路的有效高度：有效高度是指汽包水位到下联箱中心的垂直距离，相同密度差下，有效高度越大，运动压头越大；（2）下降管与上升管内工质的密度差：密度差越大，运动压头越大，密度差受汽包压力、上升管出口含汽率共同影响，汽包压力越高，饱和水与饱和蒸汽的密度差越小，整体密度差越小；上升管出口含汽率越高，汽水混合物密度越小，密度差越大。（3分）3.循环流化床床层结焦的核心原因是床层整体或局部温度超过灰渣的软化温度，灰颗粒熔融后相互粘结，形成体积较大的焦块，破坏流化状态，最终导致床层失活。具体诱因包括：启动过程中升温速度控制不当，投煤过早导致煤量积累，局部热量堆积超温；运行中给煤量突增，流化风量调整不及时，床层热平衡被打破，整体温度超温；床料厚度过大或粒径分布偏粗，流化质量下降，出现局部流化死区，热量积累超温；实际入炉煤的灰熔融温度远低于设计值，正常床温下也会发生熔融粘结。（3分）常见预防措施：（1）启动过程中严格控制升温速率，按照规程控制初始投煤量，确认床层流化正常后逐步增加煤量，避免煤量堆积；（2）运行中保持合适的流化风速，定期排放冷渣，控制床层厚度在设计范围内，保证床料流化质量；（3）严格管控入炉煤质，当入煤灰熔点降低时，适当降低床层运行温度，避免超温；（4）向炉内添加高岭土、石灰石等添加剂改变灰的熔融特性，提高灰的软化温度。答出任意三种即可得3分。4.低温腐蚀形成机理：燃料中的硫分燃烧后生成二氧化硫，其中部分二氧化硫会在烟气中与过量氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫与烟气中的水蒸气结合生成硫酸蒸汽，硫酸蒸汽的露点温度远高于水的露点温度，当尾部受热面的管壁温度低于硫酸蒸汽的露点温度时，硫酸蒸汽就会在管壁表面凝结，硫酸具有强腐蚀性，会不断腐蚀金属管壁，即为低温腐蚀。（3分）常用防治措施：（1）选用低硫燃料，或在燃烧前对燃料进行脱硫处理，从源头降低燃料含硫量，减少三氧化硫的生成；（2）采用暖风器加热一次风、二次风，或采用热风再循环提高空气预热器入口风温，进而提高空气预热器管壁温度，使管壁温度始终高于硫酸露点温度，避免硫酸蒸汽凝结；（3）采用耐腐蚀材料加工低温受热面，常用的包括考顿钢、搪瓷管、氟塑料受热面等，提高受热面的抗腐蚀能力；（4）采用低氧燃烧技术，减少烟气中的过量氧气，降低二氧化硫向三氧化硫的转化率，进而降低硫酸露点温度。答出任意三种即可得3分。5.双碳背景下降低锅炉排烟热损失、提高锅炉效率的主要技术措施包括：（1）优化锅炉吹灰策略，根据受热面积灰特性调整吹灰频次，采用蒸汽吹灰结合声波吹灰的方式，及时清除炉膛水冷壁、尾部受热面、空气预热器的积灰，保证受热面清洁，恢复受热面换热能力，降低排烟温度；（1分）（2）优化运行调整，通过燃烧调整找到最佳过量空气系数，既要保证燃料完全燃烧，又要避免过量空气系数过大导致排烟热损失升高，同时定期检查烟道密封，封堵烟道漏风，降低排烟处的过量空气系数，减少排烟体积；（2分）（3）在原有低温省煤器后加装深度低温省煤器，回收排烟余热加热汽轮机凝结水，替代回热抽汽，提高循环效率，同时进一步降低排烟温度；回收的余热也可用来加热供暖热水或生产用蒸汽，提升余热利用价值；（1分）（4）对回转式空气预热器进行密封改造，采用柔性密封、刷式密封替代传统密封结构，降低空气预热器的漏风率，避免空预器漏风导致排烟量增大、排烟热损失升高；（1分）（5）采用烟气冷凝余热回收装置，深度回收烟气中的水蒸气汽化潜热，进一步降低排烟温度到露点温度以下，尤其适合燃用高水分褐煤、天然气的锅炉，可显著降低排烟热损失。（1分）五、计算题参考答案1.排烟热损失q2的计算公式为：=（3分）代入已知数值：=1650kJ/kg计算分子：1650−=×因此该锅炉排烟热损失q2约为6.8%。（1分）2.循环倍率K的定义为循环回路中，进入上升管的循环水量G与上升管出口产生的蒸汽量D的比值，即K=（2分），上升管出口蒸汽质量干度x的定义为x=，即D=xG，代入可得K==六、综合分析题参考答案该问题产生的可能原因如下：第一，实际燃用煤质偏离设计值，若实际燃用煤种的低位发热量、挥发分高于设计煤种，会导致炉膛内辐射吸热比例降低，炉膛出口烟温升高，过热器等对流受热面的吸热量大幅增加，进而导致过热汽温升高，减温水量远超设计值；若实际煤种灰分远高于设计值，相同负荷下需要消耗更多的燃料，烟气量增大，也会导致烟温升高、排烟损失增大，锅炉效率降低，同时高灰煤更容易产生结渣积灰，加剧问题。第二，炉膛水冷壁结渣积灰，水冷壁结渣后热阻增大，吸热能力下降，炉膛出口烟温升高，后续对流受热面吸热量增加，导致过热汽温升高，同时结渣会增加锅炉散热损失和不完全燃烧损失，降低锅炉效率。第三，空气预热器积灰堵塞，空气预热器积灰会导致换热效率下降，排烟温度升高，锅炉效率降低，同时送风温度降低，炉膛内加热煤粉需要更多热量，着火延迟，进一步推高炉膛出口烟温，加剧过热汽温偏高的问题。（4分）对应的解决措施：第一，加强入炉煤质管控，尽可能按照设计煤质采购燃煤，若煤质长期偏离设计