锅炉原理与设计复习思考题

复习思考题

第一章

绪论

1. 试述电站燃煤锅炉的主要系统及工质流程。

2.锅炉容量（额定增发量、最大连续增发量），锅炉的蒸汽参数。300MW机组和600MW机组对应的锅炉最大连续蒸发量是多少？

3锅炉不同分类标准（用途、容量、蒸汽压力、燃烧方式、蒸发受热面内工质的流动方式排渣相态、燃烧室内的压力分类） 4.锅炉安全和经济性指标。

2.水冷壁类型。（光管、膜式、内螺纹管、销钉管）

13.为什么锅炉受热面希望尽可能使用小管径代替大管径。（小管径经济，节约管材，经济） 第三章 锅炉燃料 一、填空

1、煤的元素分析成分是C、H、O、N、S、A、M ，其中可燃成分是C、H、S，有害成分 是S、A、M。煤中含量最高的元素是_ C _，包括固定碳FC和_挥发分中的碳 _。

2、 煤的工业分析成分有M V FC A 。

3、煤的碳化程度越低，地质年代较短的煤，挥发分含量越__多__，挥发分开始析出的温度越___低_____。

4、煤的碳化程度越深，其着火温度___高___，点火越__困难____，燃烧越_不稳定_______。 5、表示灰渣熔融性的指标DT表示__变形温度_____，ST表示_软化温度______，FT表示流动温度_。

A进行分类，6、我国动力用煤主要依据V daf 并参考M、一般分为无烟煤 烟煤 贫

煤 褐煤 。

7、无烟煤的挥发 V daf≤10％，烟煤的挥发分10％~37%， 褐煤的挥发分≥37%。

8、煤的成分基准常用的有收到基ar 空气干燥基ad 干燥基d 干燥无灰基daf 。

9、炉膛出口的烟温应控制在_灰的软化温度ST以下 ，否则将引起_炉膛出口受热面结渣。 二、判断改错

1、煤的挥发分含量越多，则其发热量越高。（ ） 煤的挥发分含量多少与发热量高低没有直接关系。

2、煤的挥发分含量多少，基本上能反应出煤燃烧的难易程度。（ ）。 3、煤的收到基水分Mar越大，则该煤低位发热量Qnet，ar越低。（ ） 4、在同一煤种成分中，原煤的收到基水分等于其空气干燥基水分。（ ） 在同一煤种成分中，原煤的收到基水分不等于其空气干燥基水分。 5、在同一煤种成分中，碳的收到基含量等于碳的干燥无灰基含量。（ ） 不等于

6、煤的元素分析成分中收到基的碳是固定碳。（ ）

煤的元素分析成分中收到基的碳是由固定碳和碳化物中的碳组成。 7、煤的元素分析成分中收到基的碳是焦炭。 （ ）

煤的元素分析成分中收到基的碳是由固定碳和碳化物中的碳组成。 8、煤被一场大雨淋湿后，每千克煤干燥基碳的含量增加。（ ） 不变

9、煤被一场大雨淋湿后，每千克煤收到基的高位发热量增加。（ ） 减少

10、褐煤的挥发分析出温度高于烟煤的挥发分析出温度。（ ）

1

低于 三、问答

1、煤中的固定碳，焦炭和煤中含碳量是否相同，有什么区别？

答：煤中含碳量、固定碳和焦炭三者的数量和物理意义不同。煤中的含碳量是煤中的全部碳量，包括固定碳和挥发分中的碳；没有挥发的碳称为固定碳，固定碳要在较高的温度下才能着火燃烧；固定碳和灰分组成了焦炭。

2、可燃硫是什么形态的硫？煤中的硫会给锅炉工作带来哪些危害？ 答：煤中的硫以三种形态存在：有机硫（SO）、硫铁矿硫（SP）和硫酸盐硫（SS）。前两种硫均能燃烧，称为可燃硫。硫酸盐硫不能燃烧，属于灰分的一部分。我国煤的硫酸盐硫含量很少，故常用全硫代表可燃硫作燃烧计算。

硫是煤中有害的可燃元素，给锅炉工作带来许多危害。 （1）硫造成金属受热面的低温腐蚀。

硫在燃烧后生成SO2，其中一部分SO2再氧化成SO3，随烟气流动的SO3与烟气中的水蒸气进一步结合形成硫酸蒸汽。当锅炉低温受热面的金属壁温低于烟气露点时，硫酸蒸汽凝结在受热面上，造成金属的低温腐蚀及堵灰。

（2）煤中的硫还是使受热面发生高温腐蚀的重要因素。

（3）煤中的硫铁矿硫质地坚硬，在煤粉制备过程中加剧磨煤部件的磨损。

（4）烟气中的氧化硫排入大气，会污染环境，造成酸雨。根据环保要求，电厂锅炉应采取脱硫措施。

3、 煤中所含的灰分、水分对锅炉运行有哪些不利影响？ 答：灰分是煤中的有害成分。

（1）煤中的灰分非但不能燃烧，而且还妨碍煤中的可燃质与氧的接触，增加燃料着火和燃尽的困难，使燃烧损失增加；

（2）煤中的灰分是炉膛结渣，受热面积灰和磨损的根源； （3）煤中的灰分还造成大气和环境的污染。 水分也是煤中的有害成分。

（1）水分不利于煤的燃烧，会降低炉膛温度，使着火困难；

（2）燃料燃烧后，煤中的水分首先吸热变成水蒸气并随烟气排入大气，造成热量损失，使锅炉热效率降低；

（3）水蒸气增加烟气的体积，使吸风机的电耗增加； （4）水分为低温受热面的腐蚀创造了外部条件； （5）原煤中的水分增加了煤粉制备的困难。

4、 煤的挥发分含量多少对锅炉工作有何影响？

答：挥发分是煤的重要特性指标，对煤的燃烧过程有很大的影响。挥发分高的煤，着火温度低，煤容易着火。而且挥发分析出后，其焦炭的孔隙率也大，大大增加了与空气的接触面积，易于完全燃烧。相反，挥发分少的煤，着火困难，也不容易燃烧完全。挥发分含量是对煤进行分类的重要依据。

5、 高低位发热量有何异同之处？ 答：高、低位发热量都与燃料中可燃物的含量有关，一般可燃元素含量越多，氧的含量越少，发热量越高。其区别在于水蒸气的汽化潜热，高位发热量等于低位发热量加上水蒸气的汽化潜热。

2

6、 灰渣熔融特性在锅炉设计和运行中有何实用意义？影响灰熔点的因素有哪些？

答：煤的灰渣在高温下处于软化或熔化状态，具有粘性。对固态排渣煤粉炉，要求灰渣接触受热面之前冷凝成固态。否则，熔融的灰渣粘附在受热面上，造成受热面结渣，影响锅炉正常运行。对液态排渣煤粉炉，却希望燃烧室内的灰渣处于熔化状态，能顺利地从渣池中排出。因此，在锅炉设计和运行中，必须考虑灰的熔融性。实践表明，对于固态排渣煤粉炉，当ST>1350℃时，造成炉内结渣的可能性不大，为了避免炉膛出口结渣，炉膛出口烟气温度应低于ST。

影响灰燃点的因素主要是煤中灰分的成分及各种成分的含量比例大小，它是决定灰渣熔融特性的最主要因素。其次是与灰渣所处的环境气氛有关，在还原性气氛中灰的ST降低。

7、 我国发电用煤根据哪几个主要指标进行分类？

答：根据GB7562－87，我国发电用煤选用Vdaf、Ad、Mf及全水分Mt、干燥基的全硫St，d和ST作为主要分类特性指标，以Qnet，ar作为辅助分类指标。

四、计算（示例）

1、已知HG-120/39型锅炉燃用鹤岗烟煤，它的元素分析成分如下：

Car=58.14% Har＝3.86％ Oar＝8.09％ Nar=0.62% Sar＝0.22％ Aar＝20.07％ Mar =9% Mad =1%

试求：该燃料的空气干燥基和干燥基成分。

答：煤的收到基成分换算成空气干燥基成分的换算系数为：

100?Mad100?1 K===1.088

100?Mar100?9 则煤的空气干燥基成分为：

Cad=1.088?58.14%=63.26% Had=1.088?3.86%=4.20% Oad=1.088?8.09%=8.80% Nad=1.088?0.62%=0.67% Sad=1.088?0.22%=0.24% Aad=1.088?20.07%=21.84%

煤的收到基成分换算成干燥基成分的换算系数为：

100100 K===1.099

100?Mar100?9 则煤的干燥基成分为：

Cd=1.099?58.14%=63.90% Hd=1.099?3.86%= 4.24% Od=1.099?8.09%=8.89% Nd=1.099?0.62%=0.68% Sd=1.099?0.22%=0.24% Ad=1.099?20.07%=22.06%

3

100-Mar100-11.3 =0.887Kd-ar==100100

Aar=Ad?Kd-ar=0.4147?0.887=0.3678

100-Mar-Aar100 ?11.3?36.78 100100 Car=Kdaf-ar?Cdaf=0.8206?0.5192=0.4260 Har=Kdaf-ar?Hdaf=0.0555?0.5192=0.0288

Oar=Kdaf-ar?Odaf=0.0888?0.5192=0.0461

Nar=Kdaf-ar?Ndaf=0.0157?0.5192=0.0081

Sar=Kdaf-ar?Sdaf=0.0194?0.5192=0.01

2、已知甲种煤的Qnet，ar=25122kJ/kg Aar＝20％； 乙种煤的Qnet，ar=16748kJ/kg

Aar＝15％ 如果锅炉工作时，效率、负荷条件基本相同，试问哪一种燃料出 灰量大？ 答：甲种煤的折算灰分Aar，zs=10000?Kdaf-ar=??0.519220Aar1=10000?=7.961%

25122Qnet,ar1 乙种煤的折算灰分Aar，zs=10000?15Aar2=10000?=8.956%

16748Qnet,ar2 故当锅炉工作效率、负荷条件基本相同时，乙种燃料出灰量大。

3、北京某电厂燃煤的Qnet，ar=26667kJ/kg ，每小时耗煤量24.5 t/h ；天津某电厂燃 煤的Qnet，ar=20592kJ/kg ，每小时耗煤量26.5 t/h 。试比较哪个电厂煤耗量低？ 答：北京某电厂每小时标准耗煤量Bb＝B?Qnet,ar26667=24.5?=22.32 t/h

2927029270Qnet,ar20592=26.5?=18.64 t/h

2927029270 天津某电厂每小时标准耗煤量Bb＝B?所以，天津某电厂的煤耗量低。

4. 某电厂燃用马头洗中煤，Cdaf=82.06%，Hdaf=5.55%，Odaf=8.88%，Ndaf=1.57%，Sdaf=1.94%，Mar=11.30%，Ad=41.47%，试计算该煤种的收到基成份。 答：

100-Mar100-11.3Kd-ar===0.887

100100

Aar=Ad?Kd-ar=0.4147?0.887=0.3678

100-Mar-Aar100?11.3?36.78Kdaf-ar=??0.5192

100100

Car=Kdaf-ar?Cdaf=0.8206?0.5192=0.4260

Har=Kdaf-ar?Hdaf=0.0555?0.5192=0.0288

Oar=Kdaf-ar?Odaf=0.0888?0.5192=0.0461

Nar=Kdaf-ar?Ndaf=0.0157?0.5192=0.0081

Sar=Kdaf-ar?Sdaf=0.0194?0.5192=0.01

4

第四章：燃烧过程的物质平衡和锅炉热平衡 一、填空

1、当α>1、完全燃烧时，烟气的成分有CO2 SO2 N2 O2 H2O；当α＜1、不完全燃烧时，烟气的成分有 CO2、CO、SO2、N2、O2、H2O 。

2、烟气焓的单位是“kJ/kg”，其中“kg”是指 每千克燃料 。 3、负压运行的锅炉中，沿烟气流程到空气预热器前，烟气侧的RO2逐渐变小，O2逐渐增大，烟气侧的α逐渐增大，漏风总量逐渐增大，飞灰浓度逐渐减小。 4、烟气中的过量空气（含水蒸气容积）ΔV=1.0161（α-1）V0 。

5、利用奥氏烟气分析仪进行烟气分析时，先让烟气经过装有氢氧化钾溶液的吸收瓶1，以吸收烟气中的CO2 SO2；再让烟气经过装有焦性食子酸碱溶液的吸收瓶2，以吸收烟气中的O2；最后让烟气经过装有氧化亚铜溶液的吸收瓶3，以吸收烟气中的CO。以上吸收顺序不能颠倒。

6、 烟气成分一般用烟气中某种气体的分容积占总容积的百分数表示。

7、完全燃烧方程式为21-O2=（1+β）RO2它表明完全燃烧时，烟气中含氧量和RO2之间的关系。当α=1时，该方程式变为RO2，max、=21/（1+β），它表明烟气中最大的RO2含量仅仅与燃料的特性系数β有关系，利用它可以求燃烧生成烟气中RO2的最大值。 8、计算α的两个近似公式分别为α＝RO2，max21，α＝。两式的使用条件是β很小，

RO221?O2完全燃烧，Nar忽略不计。

9、在室燃炉各项热损失中，最大一项热损失是__排烟热损失，其值约为__4%-8%______。

10、对于固态排渣煤粉炉，不完全燃烧热损失是指气体不完全损失q3和固体不完全损失q4。 11、最佳过量空气系数是指q2+q3+q4之和最小时所对应的过量空气系数。 12、现代大型电站锅炉输入热量中最大一项是燃料收到基地位发热值。

13、电站锅炉有效利用热量中最大一项是__给水变成过热蒸汽所吸收的热量_。 14、锅炉容量越大，其散热损失__小_____。 15、燃煤锅炉如果没有用外界热量加热燃料时，只有当固体燃料的水分___Mar>Qar,net/630_ 时才考虑计算燃料的物理显热。

16、对于固态排渣煤粉炉，只有当_____Aar>Qar,net/418___时才考虑计算q6，计算时灰渣的温度取_600℃_。

17、锅炉的有效利用热量一般包括过热蒸汽 再热蒸汽 排污水 和自用蒸汽。

二、判断改错

1、实际空气量就是燃料完全燃烧实际需要的空气量。（×） 实际空气量就是实际供给燃料燃烧的空气量。

2、负压运行的锅炉中，沿烟气流程到空气预热器前，烟气侧的RO2、O2是逐渐减少的。（×） 负压运行的锅炉，沿烟气流程到空气预热器前，烟气侧的RO2逐渐减小，O2是逐渐增大的。 3、负压运行的锅炉中，沿烟气流程到空气预热器前，烟气侧的α和漏风总量是逐渐增大的。（√） 4、煤种不同而理论空气量是相同的。（×） 煤种不同，理论空气量是不同的。

5、固态排渣煤粉炉燃烧室出口的飞灰浓度大于空气预热器前的飞灰浓度。（√ ）

6、烟气成分分析中，RO2、O2、CO等分别表示这些气体的容积占全烟气容积的百

分数。（×）

5

烟气成分中，RO2、O2、CO等分别表示这些气体的分容积占干烟气容积的百分数。

三、问答

1、写出锅炉热平衡方程式的两种表达式，并说明式中各项名称。 答:锅炉热平衡方程式为：

（1） Qr＝Q1＋Q2＋Q3＋Q4＋Q5＋Q6 kJ/kg

式中Qr――相应于每千克燃料的锅炉输入热量，kJ/kg ； Q1――相应于每千克燃料的锅炉有效利用热量，kJ/kg ； Q2――每千克燃料的排烟损失热量，kJ/kg ；

Q3――每千克燃料的气体（化学）未完全燃烧损失热量，kJ/kg ； Q4――每千克燃料的固体（机械）未完全燃烧损失热量，kJ/kg ； Q5――每千克燃料的锅炉散热损失热量，kJ/kg ； Q6――每千克燃料的灰渣物理损失热量，kJ/kg ； （2）100%＝q1＋q2＋q3＋q4＋q5＋q6 ％

式中qi＝

Qi?100% (i＝1，2，3，4，5，6)，分别为锅炉有效利用热量或各 Qr 项热损失占输入热量的百分数

2、提高锅炉热效率时，为什么不能把排烟温度降得很低？

答: 降低排烟温度，需要增加空气预热器的受热面积，使空气预热器的金属耗量增大，通风阻力及风机电耗也随之增加。而且为了布置更多的受热面，锅炉的外形尺寸也得增大。此外，排烟温度低，还可能造成尾部受热面的低温腐蚀。所以，提高锅炉热效率时不能把排烟温度降得很低。

合理的排烟温度应该根据排烟热损失和受热面金属消耗费用，通过技术经济比较来确定。目前电厂锅炉的排烟温度约为110～160℃。

3、现代电站锅炉常用什么方法求热效率，为什么？

答:一般电厂锅炉主要通过反平衡试验来确定锅炉的热效率。因为：

（1）正平衡试验要求锅炉在比较长时间内保持稳定的运行工况，这在锅炉运行中是难以完全做到的。

（2）正平衡试验需要准确测量燃煤量以及用以决定有效利用热量的锅炉工质参数，如工质的流量及相应的状态参数等。当前不少锅炉还没有准确测量燃煤量的手段，给计算带来困难。

（3）正平衡法只能求出锅炉机组热效率，不能看出效率不高的原因何在。而利用反平衡法有利于发现影响热效率的因素，从而可以根据各项热损失的情况，采取提高热效率的措施。

4、说明影响排烟热损失的主要因素及降低排烟热损失的措施有哪些？ 答: 排烟热损失是现代锅炉各项热损失中最大的一项，其大小主要取决于排烟温度的高低和排烟体积的大小。

受热面积灰、结渣等会使传热减弱，促使排烟温度升高，因此在运行中应及时吹灰打渣，经常保持受热面的清洁；炉膛及烟道漏风，会增大排烟容积，炉膛下部漏风还有可能使排烟温度升高。因此，应尽量减少炉膛及烟道的漏风，也是降低排烟热损失的重要措施之一。

6

5、说明影响机械不完全燃烧热损失q4的主要因素及降低q4的措施有哪些？

答:影响机械不完全燃烧热损失q4的主要因素是灰渣量和灰渣中的残碳含量。灰渣量主要与燃料灰分含量有关。灰渣中残碳的含量与燃料性质，燃烧方式，炉膛结构，锅炉负荷及司炉操作水平有关。

为了减小机械不完全燃烧热损失q4，应维持较小的煤粉细度和较大的均匀度，维持最佳过量空气系数运行；应有合理的炉膛结构、结构性能良好的燃烧器，有较好的配风工况和混合条件，此外，还应有足够高的炉膛温度等。

6、锅炉燃料消耗量和计算燃料消耗量有何不同？各在什么情况下使用？ 答:燃料消耗量是指单位时间内锅炉所消耗的燃料量，由于有机械不完全燃烧热损失q4存在，1kg入炉煤实际上只有（1－

q4）kg参加燃烧反应。通常把扣除机械不完全燃烧热损失后100的燃料消耗量称计算燃料消耗量。

在作燃料量预算、计算输煤系统及制粉系统的出力、计算发电煤耗时，用实际燃料消耗量。在计算燃料的发热量、燃烧所需空气量、生成烟气容积及炉内传热计算时，用计算燃料消耗量。

四、计算

1、已知煤的分析数据如下：

Car=56.83% Har＝4.08％ Oar＝9.63％ Nar=0.73% Sar＝0.63％ Aar＝19.12％ Mar =8.98% V daf =34.28% Qnet，ar=22263kJ/kg 试计算：

（1）此种煤完全燃烧时的理论空气量V0；

（2）在固态排渣煤粉炉中燃烧时的实际空气量Vk；（α=1.2） （3）完全燃烧时的烟气体积Vy 、Vgy 、VH2O ； （4）完全燃烧时形成的烟气在1000℃时的焓。 答:（1）此种煤完全燃烧时的理论空气量V0为： V0＝0.0889Car+0.265Har+0.0333(Sar－Oar)

＝0.0889?56.83+0.265?4.08+0.0333?(0.63－9.63) ＝5.834 Nm3/kg

(2)在固态排渣煤粉炉中燃烧时的实际空气量 Vk＝αV0=1.2?5.834 Nm3/kg＝7.008Nm3/kg （3）完全燃烧时的烟气体积为： Vy ＝Vgy ＋VH2O

Vgy＝Vco2＋Vso2＋V0N2＋（α－1）V0 VRO2＝Vco2＋Vso2 =1.866?CarSar56.830.63＋0.7?＝1.866?＋0.7?＝1.065 Nm3/kg 100100100100 V0N2＝0.8?Nar＋0.79 V0 100 7

＝0.8?0.73＋0.79?5.834 Nm3/kg＝4.615Nm3/kg 100 Vgy＝Vco2＋Vso2＋V0N2＋（α－1）V0

＝1.065＋4.615＋（1.2－1）?5.834 Nm3/kg＝6.846 Nm3/kg

VH2O＝V0H2O＋0.0161（α－1）V0

V0H2O＝0.111 Har+0.0124 Mar＋0.0161V0

＝0.111?4.08+0.0124?8.98＋0.0161?5.834＝0.658 Nm3/kg VH2O＝0.658＋0.0161?（1.2－1）?5.834＝0.677 Nm3/kg

所以，Vy ＝Vgy ＋VH2O＝6.846＋0.677＝7.532 Nm3/kg （4）煤完全燃烧形成的烟气在1000℃时的焓Hy=H0y＋（α－1）H0k+Hfh H0y＝VRO2(cθ)RO2＋V0N2(cθ)N2＋V0H2O (cθ)H2O 查表4-4，1000℃时的比热为： cRO2＝2.2035kJ/ (m3·℃) cN2＝1.3917kJ/ (m3·℃) cH2O＝1.7226kJ/ (m3·℃) cK=1.4373 kJ/ (m3·℃)

H0y＝（1.065?2.2035＋4.615?1.3917＋0.658?1.7226）?1000＝9903 kJ/kg H0k＝V0(ct)K＝5.834?1.4373?1000＝8385 kJ/kg

0.95?19.12?fh?Aar因为1000?＝1000?＝0.816<1.43，故Hfh可忽略。

22263Qnet,ar 所以，Hy=H0y＋（α－1）H0k+Hfh＝9903＋（1.2－1）?8385＝11579 kJ/kg

2、某锅炉燃煤的特性系数β＝0.11，理论空气量V0＝7.1Nm3/kg。运行中测知省煤器前后的RO2值分别为14.3%及14%。求该省煤器处的漏风系数及漏风量。 答:

RO2，max＝

2121＝=18.92 % 1＋?1＋0.11RO2，max＝18.92＝1.323

RO2'14.3RO2，max＝18.92＝1.351

RO2''14

省煤器前的过量空气系数α'＝

省煤器后的过量空气系数α''＝

该省煤器处的漏风系数 ?α＝α''－α'＝1.351－1.323＝0.028

该省煤器处的漏风量?V＝?αV0＝0.028?7.1Nm3/kg＝0.1988Nm3/kg 3、已知：某燃料每千克完全燃烧后，形成的烟气体积Vy=6.5Nm3/kg，其中：VH2O=0.5Nm3/kg，VRO2=0.9Nm3/kg，VO2=0.24Nm3/kg求：完全燃烧时过量空气系数α（不能用近似公式）及三原子气体的容积份额。 答: 因Vy ＝Vgy ＋VH2O 则 Vgy ＝Vy －VH2O＝6.5－0.5=6.0 RO2＝

0.9VRO2?100%＝15％ ?100％＝6Vgy 8

O2＝

0.24VO2?100%＝4％ ?100％＝6Vgy 完全燃烧时过量空气系数为： α＝

214O221－7921－79100－（15＋4）100－（RO2＋O2）＝

21＝1.228

三原子气体的容积份额γ＝γRO2＋γH20 γRO2＝

VRO20.9＝＝0.1388 6.5VyVH2O0.5＝＝0.0769 6.5Vy γH20＝

所以，γ＝γRO2＋γH20＝0.1388＋0.0769＝0.2157

〃

4、已知：某锅炉额定蒸发量D=410t/h，过热蒸汽的出口焓hgq=3475kJ/kg，进入 锅炉的给水焓hgs=963kJ/kg，锅炉排污率为2％，汽包内炉水焓hls=1340kJ/kg， 各项热损失之和Σq=9.5%，其中q4=1.5%，燃料低位发热量Qnet，ar=20935kJ/kg 求：锅炉的计算燃煤量和标准燃煤量。

答:

锅炉热效率为：ηgl＝100－Σq＝100－9.5＝90.5％ 锅炉的有效利用热量为：

〃〃

Q＝D（hgq－hgs）＋Dpw（hls－hgs） ＝410×103×(3475－963)＋410×103×0.02×(1340－963) ＝1033011.4×103 kJ/h 锅炉实际燃煤量为：

1033011?10Q?100＝54.523×103 kg/h＝54.523 t/h ?100＝ B＝

?glQr90.5?20935 锅炉计算燃煤量为：

Bj＝B（1－

3q41.5）＝54.523×（1－）＝53.705 t/h

100100 标准煤耗量为： Bb＝B?Qnet,ar20935=54.523?=38.944 t/h

2927029270

5、已知：某锅炉运行时测得如下数据：

q2=5% q3=0.5% q4=1.5% q5=0.5% q6=0 hgs=921kJ/kgB=36.27t/h 燃料低位发热量Qnet，ar =16747kJ/kg。

hgq

〃

=3475kJ/kg

9

求：该锅炉的蒸汽量。

答：锅炉热效率为：ηgl＝100－Σq＝100－(5＋0.5＋1.5＋0.5＋0)＝92.5％ 锅炉的有效利用热量为：

〃

Q＝D（hgq－hgs）＝BQrηgl ＝D×(3475－963)＝36.27×103×16747×0.925＝561858×103 kJ/h

561858?103Q 锅炉的蒸汽量为D＝''＝＝219991 kg/h≈220 t/h

3475－921（hgq－hgs)

第五章：煤粉制备

1、磨制Vdaf<10％的煤粉时_无__爆炸可能性，Vdaf >20％的煤粉爆炸可能性___较大__。 2、煤粉越细越容易自燃和爆炸，粗粉爆炸可能性较小。对含挥发分较多的煤不宜把煤粉磨得过细。

4、磨煤机通常依靠撞击、碾压或积压的作用将煤磨成煤粉，但每种磨煤机只以其中一种作用为主。

5、低速磨煤机的转速为16-25r/min，中速磨煤机的转速为50-300r/min，高速磨煤机的转速为500-1500r/min。

6、粗粉分离器的工作原理有重力分离 ，惯性分离和离心力分离。

7、某锅炉烧烟煤，Vdaf＝36.44％，HGI＝50，宜选用中速磨煤机，根据选用的磨煤机应选用直吹式制粉系统为宜。

8、当煤的挥发分Vdaf＝12％，HGI≤50，应配低速钢球磨煤机，直吹式制粉系统。

9、电厂制粉系统可分为直吹式和中间仓储式两类，按其排粉机与磨煤机的相对安装位置又可分为正压和负压系统。

10、低挥发分劣质煤，为着火燃烧稳定常常采用热风送粉，这时乏气由排粉机送至专门的喷嘴喷入乏气称为三次风。

11、制粉系统中气粉混合物的温度越高，爆炸的可能性越大。实际运行中应严格控制磨煤机出口气粉混合物的温度。

12、对于无烟煤，为有利燃烧，要求煤粉经济细度R90较小。 三、判断改错题：

1、无烟煤煤粉经济细度R90小于褐煤煤粉的经济细度R90。（√ ） 2、褐煤煤粉经济细度R90大于烟煤煤粉的经济细度R90。（√） 3、直吹式制粉系统都是正压系统。（ ） 直吹式制粉系统有正压系统也有负压系统。

4、直吹式制粉系统的出力随锅炉负荷变化而变化。（√） 5、风扇式磨煤机不能采用中储式制粉系统。（√ ）

6、中储式制粉系统磨煤机出力不受锅炉负荷的影响，磨煤机可在本身的经济负荷下运行，提高了系统的经济性。（√） 四、问答题：

1、影响煤粉爆炸的因素有哪些？

答：影响煤粉爆炸的因素主要是煤粉的挥发分、水分和灰分含量、煤粉粒径、气体混合物的温度、煤粉浓度和氧气浓度。

2、说明不同类型的磨煤机对煤种的适应情况如何？

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答：球磨机：适用于各种煤，特别是硬度大，磨损性强的煤及无烟煤，高灰分劣质煤。

中速磨煤机：一般适宜磨制烟煤和贫煤，HGI≥50；不宜磨制硬煤和原煤水分、灰分高的煤。一般在煤种适宜的情况下，应优先采用中速磨煤机。

风扇式磨煤机最适合磨制高水分褐煤，同时也可用于磨制一些较软的烟煤。

3、说明影响煤粉经济细度的因素有哪些？

答：影响煤粉经济细度的主要因素是燃料的性质，其中以煤的挥发分Vdaf的影响最大。挥发分高的煤易于燃烧，可以允许煤粉粗些；其次是煤粉颗粒的均匀程度，固体未完全燃烧损失主要取决于煤粉中较粗颗粒燃烧是否完全，所以，如果煤粉颗粒均匀，也允许煤粉粗些；此外，燃烧设备的型式和运行工况对燃烧过程影响很大。因此，实际工作中对于不同的煤种和燃烧设备，应通过燃烧调整试验来确定煤粉的经济细度。

4、低速筒型磨煤机一般配什么样的制粉系统？为什么？

答：球磨机能在长期维持一定出力和一定煤粉细度下可靠地工作，且单机容量大，磨制的煤粉较细。但球磨机不磨煤空转时，所消耗能量与满负荷时相差不多，因此球磨机低负荷运行不经济，空载损耗大，且不宜调节。所以希望球磨机尽量在满负荷下运行，一般不适用直吹式制粉系统，仅在锅炉带基本负荷时才考虑采用直吹式制粉系统。采用中间储仓式制粉系统，球磨机的制粉量不需要与锅炉耗粉量一致，球磨机可经常保持在经济负荷下运行。

5、什么是磨煤通风量、干燥通风量、风量协调？

答：磨煤机内磨好的煤粉，需要一定的通风量将煤粉带出，该通风量称磨煤通风量。将煤粉从最初水分干燥到煤粉水分所必须的干燥剂量称干燥通风量。

在磨制煤粉的过程中，磨煤机必须有一定的通风量，该通风量即要满足磨煤通风量的要求，即把磨煤机内磨好的煤粉吹送走，保证磨煤出力，又要满足干燥通风的要求，把煤粉干燥到所需要的程度，保证干燥出力；如果制粉系统乏气是作为一次风送入炉膛，还要考虑着火燃烧对一次风量的要求。统一考虑磨煤、干燥及燃烧对风量的要求，就叫风量协调。

6、直吹式制粉系统和中储式制粉系统比较有何优缺点？

答：直吹式制粉系统的优点是系统简单，设备部件少，布置紧凑，钢材耗量少，投资省；由于输粉管路短，流动阻力小，因而运行电耗也较低；此外，煤粉没有停留，气粉温度也不太高，爆炸的危险性小。其缺点是系统运行可靠性差，磨煤机故障将直接影响锅炉运行，为提高系统运行可靠性，直吹式制粉系统中需设置备用磨煤机；此外，磨煤机负荷必须随锅炉负荷变化，故难以保证磨煤机在最经济的条件下运行；锅炉负荷变化时，燃煤量通过给煤机调节，时滞较大。

中间储仓式制粉系统有煤粉仓储存煤粉，并可通过螺旋输粉机利用邻炉煤粉，供粉的可靠性高。磨煤机负荷不受锅炉负荷限制，可经常在经济负荷下运行，所以它很适用于低负荷下运行经济性差的球磨机。锅炉负荷变化时，燃煤量通过给粉机调节，调节方便、灵敏。中间储仓式制粉系统可采用热风送粉，利于无烟煤、贫煤等低挥发分煤的着火和燃烧稳定。其缺点是系统复杂，钢材耗量大，占地多，初投资大，运行费用较高，此外，煤粉爆炸的危险性也较大。

7、 画出中速磨直吹式正压――带热一次风机制粉系统简图，并说明该系统的特点。

答：图见书5-7。.该系统的特点是排粉机装在磨煤机之前，整个制粉系统处于正压下工作。通过一次风机的是热空气，煤粉不经过排粉机，不存在叶片磨损问题，冷空气也不会漏入系

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统，因此运行的可靠性与经济性都比负压系统高，但由于介质温度高，风机效率将下降，而且运行可靠性也会有所降低。这种系统对磨煤机及管道严密性要求高，否则向外冒粉，既污染环境，又有引起煤粉自燃和爆炸的危险。

8、 画出中速磨直吹式负压制粉系统简图，并说明该系统的特点。

答：图见书中图5-7。该系统的特点是排粉机装在磨煤机之后，整个制粉系统处于负压下工作。由于燃烧所需煤粉全部通过排粉机，因而排粉风机叶片很容易磨损，不仅降低了排粉机效率，增加运行电耗，而且也使制粉系统的可靠性降低。经常更换叶片，也增加了维护费用。另外，系统在负压下工作，漏风量较大，使流经空气预热器的空气量减少，结果使排烟温度升高，排烟热损失增加，锅炉效率下降。这种系统最大优点是磨煤机内是负压，不会向外漏粉，设备要求低。

9.画出中速磨正压冷一次风机直吹式制粉系统，说明特点。 答：图见书中图5-8，特点见p105中5小条。

10.中速磨直吹制粉系统存在的问题。 答：见书p105中5小条。

11、 画出风扇磨采用热风和炉烟作干燥剂的系统简图，说明该系统的特点。

答：图参考课本。该系统采用热风和炉烟混合作干燥剂，不仅提高了制粉系统的干燥能力，而且由于掺入烟气，降低了干燥剂中的氧浓度，有利于防止煤粉爆炸。炉烟的混入，还可降低燃烧器区域的温度水平，避免燃用低灰燃点褐煤时炉内结渣。

12、 画出中储式热风送粉系统简图，说明该系统的特点。

答：这种系统适用于挥发分较小的煤，如无烟煤、贫煤和劣质烟煤。它利用空气预热器过来的热空气作为一次风来输送煤粉，此时乏气作为三次风送入炉膛燃烧，可稳定着火和燃烧。

11、画出中储式干燥剂送粉系统简图，说明该系统的特点。

答：该系统将细粉分离器上部出来的乏气作为一次风输送煤粉进入炉膛，由于乏气温度低，又含有水蒸气，不利于煤粉的燃烧，所以这种系统仅适用于原煤水分较小、挥发分较高的煤种，如烟煤。

12、影响低速筒型磨煤机工作的主要因素有哪些？

答：影响低速筒型磨煤机工作的主要因素有：转速，钢球充满系数与钢球直径，护甲形状及完善程度，通风量，载煤量，燃料性质（主要是挥发分、煤的可磨性系数，原煤水分，原煤粒度）。

13、 双进双出钢球磨正压直吹系统相对于中速磨直吹系统有什么优点。 答：见书p111。

第六章：燃烧过程基本理论 1.均相反应和多相反应的区别。 2.不同因素对化学反应速度的影响。（反应物浓度、温度、压力、催化作用、锁链反应） 3、煤粉燃烧分哪几个阶段？各阶段的主要特点是什么？

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答：煤粉在炉内的燃烧过程大致可分为三个阶段： （1）着火前的准备阶段

煤粉进入炉膛至达到着火温度的阶段。在此阶段，煤粉中的水分蒸发，挥发分析出，煤粉与空气混合物达到着火温度，该阶段为吸热过程。 （2）燃烧阶段

当煤粉温度升至着火温度而煤粉浓度适当时，煤粉开始着火燃烧。该阶段的主要特点是：煤中的挥发分首先着火燃烧，燃烧放出的热量使煤粉温度升高，紧接着是焦炭的着火燃烧，此阶段是一个强烈的放热阶段。 （3）燃尽阶段

该阶段的主要特点是：在燃烧阶段未燃尽的被灰包裹的少量焦炭继续燃烧，碳粒变小，表面形成灰壳，此时是在氧气供应不足，混合较差，温度较低情况下的燃烧，是一个较弱的放热阶段。

4、碳燃烧的几个阶段。 答：（1）参与燃烧反应的气体分子向碳粒表面的转移和扩散；（2）气体分子被吸附到碳粒表面；（3）被吸附的气体分子在碳表面发生化学反应，生成燃烧产物；（4）燃烧产物从碳表面解吸附；（5）燃烧产物离开碳表面，扩散到周围的环境中。

5.多相燃烧反应的燃烧区域分类？不同燃烧区域（动力燃烧区、过渡燃烧区、扩撒燃烧区）的特点及强化燃烧措施？ 答：见书p126。

6、燃烧过程的着火和熄火条件（理解放热曲线与散热曲线的相互关系，搞清楚着火温度和熄火温度的相互关系。）

7、煤粉气流的主要着火源及影响煤粉气流的着火因素（燃料的性质，炉内散热条件，煤粉气流的初温，一次风量和一次风速，燃烧器结构特性，锅炉负荷）。P133-P134 8、锅炉燃烧的完全条件。P135

第七章 煤粉炉及燃烧设备

1、对于等温直流自由射流，其轴向速度沿轴向和横向方向衰减，但在核心区内各点的数值是基本不变的。

2、和烟煤相比，无烟煤其着火温度较高，要保证良好着火与燃烧，其一次风率较小，一次风温较高，一次风速应低些。从炉膛结构上讲，炉膛容积热负荷值应取大些，炉膛截面热负荷应取大些。若采用直流燃烧器时，应采用分级配风型。

3、化学反应速度与反应物浓度，反应空间总压力以及温度有关。

4、煤粉气流的着火热源来自两方面，一方面是被煤粉气流卷吸回来的高温烟气，另一方面是高温火焰及炉壁对煤粉气流的辐射加热，而高温回流烟气是煤粉气流着火的主要热源。 5、旋流燃烧器常用的布置方式有前墙、两面墙、炉顶布置等。采用前墙布置时，炉膛内气流扰动不够强烈，火焰充满程度差；直流燃烧器布置方式多为四角切圆燃烧方式，即燃烧器布置在炉膛的四角，燃烧器的几何轴线与炉膛中心的一个或两个假想圆相切，结果在炉膛中心形成一股螺旋上升气流。

6、目前，现代大型电站锅炉最常用的燃烧方式为火室燃烧，即燃料以粉状随同空气喷入炉膛以悬浮状态进行燃烧的方式，故又称为悬浮燃烧，这种燃烧方式燃烧效率较高，可达99%以上。

8、根据燃烧器中一、二次风喷口的布置情况，直流煤粉燃烧器可分为均等配风和分级配风

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两种型式。

9、直流煤粉燃烧器均等配风方式是指一、二次风喷口相间布置，简称2-1-2-1型，一般适用于挥发份较高的烟煤和褐煤煤种，所以又叫烟煤-褐煤型直流煤粉燃烧器。 10、直流煤粉燃烧器分级配风方式是指把燃烧所需要的二次风分级分阶段地送入燃烧的煤粉气流中， 即将一次风喷口全部集中或相对集中地布置在一起，而二次风喷口分层布置，一、 二次风喷口保持较大距离，这种燃烧器简称2－1－1－2型，一般适用于无烟煤、贫煤和劣质烟煤煤种，故又叫做无烟煤型直流煤粉燃烧器。

11、周界风的作用是防止煤粉从一次风中分离出来，夹心风的作用是提高一次风的刚性。 12、四角布置的直流燃烧器从四角射出的四股煤粉气流，在炉膛中心发生旋转，由于引风机的抽力，迫使气流上升，结果在炉膛中心形成一股螺旋上升的气流。

13、四角布置的直流燃烧器，其着火条件比较理想。因为每股煤粉气流除依靠本身卷吸高温烟气和接受炉膛辐射热外，每只燃烧器都将一部分高温火焰吹向相邻燃烧器的根部，因此形成相邻煤粉气流相互引燃；此外，气流旋转上升时，在离心力作用下，气流向四周扩散，造成高温烟气由上向下回流到火焰根部。

14、旋流射流除具有直流射流的轴向速度和径向速度外，还具有使气流旋转的切向速度。气流旋转的结果，使射流中心产生负压，吸引高温烟气反向流动，形成内回流区。同时射流外边界卷吸烟气，射流从内外两侧卷吸烟气_， 对稳定着火起着十分重要的作用。中心内回流区是煤粉气流着火的主要热源。

15、要使煤粉火炬稳定地着火，重要的是在一次风喷口出口附近形成局部高温、高煤粉浓度和适当高的氧浓度的“三高区” 三、问答题：

1、煤粉喷燃器的作用是什么？ 答：见书p140

2、从燃烧角度考虑，一个良好的炉膛应满足哪些条件？ 答：见书中P137

3、影响结渣的因素有哪些？如何防止结渣？

答：灰渣以液态或半液态粘附到受热面管壁或炉墙上，就会造成结渣。影响结渣的因素主要有：

（1）煤灰特性和化学组成的影响

灰具有不同的成分和熔融特性。如果灰熔点较低（ST<1200℃），灰粒子很容易达到软化状态，容易发生结渣。

（2）炉内温度水平的影响

燃烧区域的温度越高，灰越容易达到软化或熔化状态，产生结渣的可能性就大。 （3）炉内空气动力状况的影响

炉内的涡流区或气流的死区是结渣易产生的部位。 防止结渣的根本措施是消除产生结渣的基本条件。预防结渣主要从组织炉内良好的空气动力工况与燃烧工况着手，防止炉温及局部温度过高；避免灰的熔融温度降低；避免火焰偏斜。此外，预防结渣与堵塞漏风有关。漏风破坏了正常的炉内空气动力工况，降低了炉温，使燃料着火推迟，火焰中心上移，这些都促使受热面结渣。由于结渣有自动加剧的特点，所以及时吹灰打焦，保持受热面的清洁是预防结渣的重要措施

4、直流燃烧器四角布置切圆燃烧一次风气流偏斜的原因及影响因素是什么？ 答：见书p154

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5、 什么是三次风？三次风喷口布置时应注意哪些问题？ 答：中间储仓式热风送粉系统中，制粉系统的乏气通过单独的喷口直接喷入炉膛称为三次风。 三次风的特点是温度低、水分多，为了不影响主气流煤粉的燃烧，三次风喷口一般布置在燃烧器的上方，并与上二次风口保持一定间距且有一定下倾角。这样既不会对主煤粉的燃烧造成明显影响，又可起到压火作用，增加三次风气流在炉内逗留时间，有利于三次风中细煤粉的燃尽。三次风的流速不宜太低，否则它无法穿透炉烟而深入炉膛中心。

6、能够理解几种典型燃烧器的稳燃原理。 7、w型火焰燃烧方式特点。

第八章 过热器和再热器的运行问题 一、填空题：

1、过热器、再热器运行中应保持汽温稳定，一般规定汽温的波动不应超过（+5℃ -10℃）。 2、按照受热面的传热方式分类，过热器可分为对流式过热器、半辐射式过热器和辐射式过热器三种。

3、对流式过热器一般布置在锅炉的对流烟道内，它主要以对流传热方式吸收烟气的热量；半辐射式过热器一般放在炉膛上部出口附近，它既吸收炉膛中火焰的辐射热热量，又以对流方式吸收烟气的热量；辐射式过热器布置在炉膛内部，主要吸收炉膛内火焰的辐射热量。 4、在炉膛出口的水平烟道内，对流过热器常采用蛇形管垂直放置的立式布置方式，这种布置时积灰和结渣的可能性小；在尾部垂直烟道和塔式锅炉中，常采用蛇形管水平放置的卧式布置方式，这种布置容易积灰。

5、 对流过热器在烟气速度一定时，错列横向冲刷受热面的传热系数比顺列布置时高，但积灰严重。 6、壁式过热器有炉膛壁管式，顶棚管式及烟道包覆管式几种。

7、锅炉负荷增加时，对流过热器的出口汽温升高，辐射式过热器的出口汽温降低，半辐射式过热器的出口汽温平稳。

9、引起热偏差的原因有两个方面既热力不均和水力不均。热偏差系数与吸热不均系数成正比，与流量不均系数成反比。既并联管中吸热量大和流量小的个别管子热偏差大，管壁温度高。 10、造成过热器热力不均匀的主要原因是锅炉炉膛中烟气温度场和速度场分布不均匀。锅炉容量越大，炉膛截面尺寸越大，这种烟气温度场和速度场分布不均的现象越严重。 11、过热器并列工作的管子，流经任一根管子的蒸汽量取决于该管子的流动阻力系数和管子进出口端之间的静压差。

12、蒸汽引入管与联箱的连接方式会影响联箱中的静压分布。Z型连接的对流过热器，其进出口集箱的压差分布最不均匀，U型连接集箱的压差分布最均匀。 13、流经再热器的蒸汽量约为过热蒸汽量的80%左右，汽压约为过热蒸汽压力的20%～25%，再热后的蒸汽温度等于或接近于过热蒸汽温度。

14、运行中影响汽温变化的因素有_锅炉负荷、过量空气系数、给水温度、受热面的污染情况、燃烧器的投用方式、燃料等。

15、高压或超高压锅炉的过热器，一级喷水减温器一般布置在屏式过热器之前，二级喷水减温器一般布置在末级过热器之前。 二、判断改错题

1、提高过热蒸汽参数是提高火电厂热经济性的重要途径。所以，过热蒸汽温度的提高是不

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