华北电力大学热能锅炉原理复试必背简答题.docx
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华北电力大学热能锅炉原理复试必背简答题
名词解释:
活化能P86:
表示燃料的反应能力。
绝大多数参与反应的分子能量处于平均水平,具有平均能量的分子转化为活化分子所需要的最低能量称为活化能。
活化能使参与化学反应的物质达到开始进行化学反应状态所需要的最低能量,用E1表示。
标准煤P26:
安照规定,收到基发热量为29310kJ/kg的煤为标准煤。
可磨性系数P63:
煤被磨成一定细度的煤粉的难易程度称为煤的可磨性系数。
将质量相等的标准煤和实验煤由相同的初始粒度磨制成细度相同的煤粉时,消耗的能量的比值。
循环倍率P237:
上升管中实际产生一公斤蒸汽需要进入多少公斤水,即K=G/D
1、什么是煤的工业分析?
化学分析?
简述其中各成分对煤燃烧的影响(灰分、挥发份、水分、碳)。
P22-23DP60
元素(化学)分析:
全面测定煤中所含全部化学成分。
包括:
CHONSAM
工业分析:
在一定的实验室条件下的煤样,通过分析得出水分、挥发份、固定碳和灰分这四种成分的质量百分数叫做工业分析。
碳:
碳是煤中含量最多的可燃元素,发热量较大,其中包含挥发份和固定碳,固定碳燃点较高,不易着火和燃尽。
水分:
水分增加会使锅炉内温度下降,影响燃料的着火,并增大排烟损失,也会加剧尾部受热面的腐蚀和堵灰。
(水分多,燃料燃烧有效放热量便减少;水分多,增加着火热,推迟着火;水分多,降低炉内温度,使着火困难,燃烧也不易完全,增加机械和化学不完全燃烧热损失;水分吸热变成水蒸气排出,增加排气量而使排烟热损失增大,降低锅炉热效率;同时为低温受热面的积灰、腐蚀创造了条件;水分增加,提高过热气温;会给煤粉制备增加困难;但水分多,水分蒸发后,会使煤粉颗粒内部的反应表面积增加,从而提高着火能力和燃烧速度。
)
灰分:
灰分的存在不仅使单位燃料量的发热量减少,而且影响燃料的着火和燃尽,也是造成锅炉受热面积灰、结渣、磨损的主要因素。
(灰分增加,煤中可燃成分相对减少,降低发热量,且灰分熔融吸收热量,排渣带走大量热量;灰分多,在煤粒表面形成灰分外壳,妨害煤的燃烧,使煤不易燃尽,增加机械不完全热损失;灰分多,使炉膛温度下降,燃烧不稳定;灰分多,磨损受热面,受热面积灰,增加排烟温度,降低锅炉效率;灰分多,产生炉内结渣,腐蚀金属;增加煤粉制备的能量消耗;造成环境污染。
)
挥发份:
挥发份是煤的重要特性,可以作为煤分类的主要依据。
挥发份越多的煤,越容易着火,燃烧也易于完全。
(挥发份是气体可燃物,其着火温度较低,发热量高,着火容易;挥发份越多,固定碳越少,越容易燃烧完全;挥发份越多,煤的孔隙越多。
)
2、碳、固定碳、焦炭的区别及其对燃烧的影响。
P23
碳是煤中含量最多的可燃元素,碳中的一部分与HONS结合成挥发性有机化合物,而其余为单质状态的碳为固定碳。
煤在失去水分和挥发份后剩余部分即为焦炭,它包括固定碳和灰分。
碳的发热量较大,其中包含挥发份和固定碳,其燃烧受挥发份含量的影响;固定碳燃点较高,不易着火和燃尽;焦炭因为含有灰分,其燃烧受灰分含量的影响。
3、煤按挥发份的分类——褐煤、烟煤、无烟煤。
P28
我国煤的分类方法是采用表征煤化程度的干燥无灰基挥发份Vdaf作为分类指标。
4、何谓过量空气系数?
写出α=f(O2)的具体表达式,分析处于负压的对流烟道内,沿烟气流动方向的O2的变化趋势。
P38。
实际空气量Vk与理论空气量Vo的比值成为过量空气系数。
α=Vk/Vo。
处于负压的对流烟道,由于漏风使烟道内的过量空气系数沿烟气流程逐渐增大。
5、当过量空气系数增大时,炉膛出口烟气温度如何变化?
P162
过量空气系数增大时,进入炉膛的空气量增大,炉膛温度水平将降低,炉内辐射传热将减弱。
因此,辐射过热器和再热器出口汽温降低。
过量空气系数还将使燃烧生成的烟气量增多,烟气流速增大,对流传热加强,使对流过热器和对流再热器的出口汽温升高。
6、锅炉五大热损以及其影响因素分别是什么?
哪项最大?
以及减少的措施。
P53
锅炉机组的热平衡方程:
Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6
Qr——输入锅炉热量
Q1——有效利用热
Q2——排烟热损失:
由于排烟所拥有的热量随烟气排入大气而未被利用造成的损失。
是锅炉热损失中最大的一项。
主要取决于排烟温度和排烟容积,其影响因素主要有:
燃料的性质、受热面的积灰、结渣或结垢、炉膛出口的过量空气系数、烟道各处的漏风。
减少q2就要适当降低排烟温度和排烟容积,增加锅炉尾部受热面面积。
但也应注意温度过低引起的低温腐蚀。
Q3——气体未完全燃烧热损失:
亦称化学未完全燃烧热损失。
是锅炉中残留的可燃气(CO2H2CH4等)未燃烧放热而造成的热损失,等于烟气中各种可燃气体的容积与其容积发热量乘积之和。
影响因素有:
燃料的挥发份、炉膛过量空气系数、燃烧器结构和布置、炉膛温度和炉内空气动力工况。
Q4——固体未完全燃烧热损失:
是灰中未燃烧或未燃尽的碳造成的热损失和使用中速磨煤机时排出石子煤的热量损失,也称为机械未完全燃烧损失。
仅次于排烟热损失。
影响因素有:
燃料性质、燃烧方式、炉膛型式和结构、燃烧器设计和布置、炉膛温度、炉膛负荷、运行水平、燃料在炉内的停留时间和空气的混合情况等。
减小q4,使用灰分和水分较少、挥发份较多、煤粉较细的煤;合理的炉膛结构、燃烧器的结构性能好、布置位置适当,使气粉有较好的混合条件和较长的炉内停留时间;炉内过量空气系数适当(减小α一般会q4增大);及较高的炉膛温度(锅炉负荷过高将使煤粉来不及烧透,负荷过低则使炉温降低);
Q5——散热损失:
过来了通过自然对流和辐射传热方式向周围散热。
影响因素:
锅炉外表面积、炉墙结构、保温隔热性能、环境温度、锅炉额定蒸发量等。
Q6——灰渣物理热损失:
锅炉排出的炉渣、飞灰与沉降灰所携带的热量未被利用而引起的热损失。
影响因素:
燃料中灰分的含量以及炉渣、飞灰、沉降灰的相对含量和灰渣温度。
7、最佳过量空气系数及其影响因素?
P54
当过量空气系数增加时q2(排烟)+q3(气体)+q4(固体)总量是先减少后增加的,则其有一个最小值,此最小值对应的炉膛出口过量空气系数即为最佳过量空气系数。
其影响因素即为q2(排烟)+q3(气体)+q4(固体)。
8、何谓煤粉细度?
衡量煤粉品质的指标有:
煤粉细度、煤粉颗粒均匀性指数和煤粉水分,分别说明三者对锅炉工作的影响。
P60
煤粉细度表示煤粉颗粒群的粗细程度。
取一定量的煤粉样放入某一尺寸的筛子上进行筛分,当有ag煤粉留在筛面上,bg煤粉通过筛孔落下,则煤粉细度为筛子上剩余的煤粉质量占原煤粉样总质量的百分比。
R=a/(a+b)*100%
煤粉越细,越容易着火和燃烧完全,但是,煤粉越细制粉系统消耗的电能以及金属的磨损量也就越大,制粉系统的经济性降低,因此实际运行中应选用使机械不完全燃烧热损失Q4和制粉能耗εm之和最小的煤粉细度,即最佳煤粉细度(经济煤粉细度)。
煤粉均匀性指数n对煤粉的质量影响较大,煤粉越均匀,大颗粒煤粉越少,燃烧热损失越小。
细煤粉少,磨煤电耗越低,制粉系统的经济性好。
煤粉的水分过高,影响煤粉的着火和燃烧,在煤仓中容易结块,可能引发管路堵塞,造成断粉现象。
而水分太低则可能引起制粉系统自燃或爆炸,还会使干燥能耗增加。
9、制粉系统的型式有哪些?
P75
制粉系统可以分为:
直吹式系统——煤在磨煤机中磨成煤粉后直接将气粉混合物送入锅炉去燃烧的制粉系统;中间仓储式系统——将煤磨制成煤粉后先储存在煤粉仓中,煤粉通过给粉机后与热空气混合,形成气粉混合物,在送入锅炉去燃烧的制粉系统。
10、仓储式煤粉统统的煤粉输送方法:
乏气送粉系统,热风送粉系统。
P77
乏汽送粉系统:
制粉系统中分离出的乏汽中约含有10%的极细煤粉,可以直接作为一次风和煤粉仓中落下的煤粉混合后送入锅炉燃烧,这种将乏汽当做一次风使用的系统称为~。
热风送分系统:
热空气作为一次风输送煤粉,这种系统称为~
将制粉系统的乏气通过燃烧器中的专门喷口直接送入锅炉燃烧时,则乏气称为三次风。
11、影响燃烧速度的因素?
P87
1反应物的浓度(在着火区控制燃料与空气的比例是实现燃料尽快和连续着火的重要条件);
2活化能(活化能越小,反应能力越强,反应速度随温度的变化也较小,低温下也能燃烧;活化能越大,反应能力越差,反应速度随温度变化也较大,即在较高温度下才能达到较大的反应速度,这种燃料不仅着火困难,而且需要在较高的温度下经过较长的时间才能燃尽);
3反应温度(随着反应温度的升高,分子运动的平均动能增加,活化分子的数目大大增加,有效碰撞的次数和频率也增多,因而反应速度加快)。
12、实现稳定着火的两个条件P88:
1放热量和散热量达到平衡;
2放热量随系统温度的变化率大于散热量随系统温度的变化率。
13、在煤粉燃烧过程中,一次风和二次风有什么作用?
P100
一次风的作用是将煤粉送进炉膛,并供给煤粉着火阶段中挥发份燃烧所需要的氧量。
二次风在煤粉气流着火后混入,供给煤中焦炭和残余挥发份燃尽所需的氧量,以保证煤粉完全燃烧。
14、直流燃烧器有哪几种型式?
分别适合什么煤种?
P100
均等配风直流式燃烧器:
适用于容易着火的煤,如烟煤、挥发份较高的贫煤以及褐煤。
分级配风直流式燃烧器:
适用于燃烧着火比较困难的煤,如挥发份较低的贫煤、无烟煤或劣质烟煤。
15、影响煤粉气流燃烧的因素有哪些?
影响稳燃的因素以及稳燃的措施。
P123-125
影响煤粉气流着火的因素:
1燃料性质的影响:
挥发份含量以及发热量高的煤,着火温度低,火焰传播速度快,不仅容易着火,而且着火稳定性也好,也易于燃尽;灰分高的煤,着火困难,而且稳定性差;水分多,使着火热增加,着火推迟,但水分多,水分蒸发后,会使煤粉颗粒内部的反应表面积增加,从而提高着火能力和燃烧速度;煤粉细度,煤粉越细,越容易着火,也容易燃尽。
2设备结构因素;
3运行因素:
低负荷运行时煤粉的着火稳定性变差,其火焰容易在低温烟气中逐渐扩散以致熄灭。
4另:
一次风量、风速,过量空气系数,二次风……
低负荷稳燃技术:
1提高一次风气流中的煤粉浓度。
2提高煤粉气流的初温。
3提高煤粉颗粒细度。
4在难燃煤中加入易燃材料。
16、过热器的分类(根据传热方式):
对流、辐射、半辐射。
P149
17、什么是过热器的热偏差?
减少过热器和再热器热偏差的措施。
P156160
所谓热偏差,是指过热器和再热器管组中因各根管子的结构尺寸、内部阻力系数和热负荷可能不同而引起的每根管子中的蒸汽焓增不同的现象。
减小热偏差的结构措施:
①受热面分级布置。
②受热面分段布置。
③炉宽两侧的蒸汽进行左右交叉。
④采用各种定距装置,保持横向节距,避免由于形成烟气走廊而引起热偏差。
⑤选择合理的联箱连接型式。
⑥加装节流圈。
⑦采取结构措施,使热负荷高的管子具有较大的蒸汽流量,以使蒸汽额焓增减小,热偏差减小。
减小热偏差的运行措施:
①避免火焰中心偏斜;②即使吹灰。
18、气温变化的静态特性。
P161
气温变化的静态特性:
指过热器和再热器出口蒸汽温度与锅炉负荷之间的关系。
①辐射式——锅炉负荷增加,燃料消耗同比增大,但火焰温度升高不多,故辐射传热量并不同比增长,这使得辐射式过热器的辐射传热量跟不上负荷的增加,从而使其中单位质量蒸汽的辐射吸热量减少,因而出口汽温降低。
②对流式——锅炉负荷增加,燃料消耗同比增大,对流过热器中烟速增加,烟气侧对流放热系数增加,同时烟温增加,使对流过热器中单位质量蒸汽的吸热量增加,最终使出口汽温增加。
③半辐射式——介于两者之间。
19、影响汽温(过热和再热汽温)的因素以及调节汽温的方法?
并说明为什么采用这种方法?
过热气温的调节范围(-10~+5°C)P162163
影响汽温变化的因素分为结构因素和运行因素。
主要有:
锅炉负荷(正)、炉膛过量空气系数(辐射减弱,对流增强)、给水温度(反)、燃料性质(灰分和水分增加时,辐射减弱,对流增强),受热面污染情况(过热再热器之前受热面污染,汽温上升;本身污染,汽温降低)和火焰中心的位置(上升,汽温升高;反之降低)。
汽温调节方法有两大类:
蒸汽侧调温——喷水减温法和汽汽热交换法;烟气侧调温——改变火焰中心位置、烟气再循环法和烟气挡板法。
1喷水减温法:
直接将水喷入蒸汽中,水在加热、蒸发、过热的过程中将消耗蒸汽的热量。
调节灵敏、惯性小,易于实现自动化,调温范围大、设备结构简单。
2摆动式燃烧器:
调节摆动的上下倾角,可以改变火焰的中心位置,从而改变炉膛出口烟温,以调节锅炉辐射吸热量和对流吸热量的比例,达到调温的目的。
调温方法灵敏,时滞较小。
3烟气挡板法:
将尾部竖井烟道分隔成并联的两部分,将再热器和过热器分别布置在相互隔开的两个烟道内。
过热器和再热器的下面布置省煤器,在省煤器的下方装设烟气调节挡板,调节挡板开度,可以改变流经再热器的烟气量,达到调节再热汽温的目的。
同时,流经过热器的烟气量也将改变,从而使过热气温改变。
结构简单、操作方便、调节气温时滞太大。
20、省煤器的磨损原因以及防磨措施P178180
省煤器的磨损是由于飞灰的撞击磨损及摩擦磨损造成的。
影响磨损的主要因素有:
①烟气的流动速度和灰粒;②灰粒的特性和飞灰浓度;③管束排列方式与冲刷方式;④气流运动方向;⑤管壁材料和壁温;⑥烟气成分;⑦烟气走廊。
减轻和防止磨损的措施:
①选择合理的烟气流速;②采用防磨装置;③采用扩展受热面;④其他措施——加装除尘器,采用较低的过量空气系数,尽量减少各受热面的漏风量,严格孔子煤粉细度。
21、影响省煤器积灰的因素和解决措施?
P181
影响因素:
烟气的流动速度和方向,管子的排列方式和节距。
防止和减轻的主要措施:
①选择合理的烟气流动速度;②采用吹灰装置;③采用合理的结构和布置方式。
22、什么是低温腐蚀?
分析在锅炉上加装暖风机对锅炉安全性和经济性的影响。
P182185
低温腐蚀,是烟气中的水蒸气和硫酸蒸汽进入低温受热面时,与温度较低的受热面金属接触,并可能发生凝结而对金属壁面造成的腐蚀。
暖风机,是利用汽轮机抽气加热空气的面式加热器,其作为前置式空气预热器,减轻和防止低温腐蚀,提高了锅炉的安全性。
这种方式会使排烟温度提高,锅炉效率下降,增加电耗。
但是由于它利用了汽轮机的抽气,减少了汽轮机的冷源损失,提高了热力系统的热经济性,也提高了循环热效率。
23、高温腐蚀P254VS低温腐蚀P182。
低温腐蚀:
是烟气中的水蒸气和硫酸蒸汽进入低温受热面时,与温度较低的受热面金属接触,并可能发生凝结而对金属壁面造成的腐蚀。
一般只发生在省煤器和空气预热器中(对管壁温度较低的管式空气预热器的低温段和金属温度较低的回转式空气预热器冷端,均是容易发生低温腐蚀的部位)。
高温腐蚀:
是燃料中的硫在燃烧过程中生成腐蚀性灰污层或渣层以及腐蚀性气氛(还原性气氛),使高温受热面金属管子表面受到侵蚀的现象。
腐蚀严重的现象通常出现在(水冷壁的)燃烧器区域或过热器区域。
24、什么是自然循环?
汽液两相流有哪几种流型?
那个安全哪个不安全?
P236239
自然循环是指:
在一个闭合的回路中,由于工质自身的密度差造成的重位压差,推动工质流动的现象。
汽液两相流的流型主要有四种:
泡状流型、弹状流型、环状流型、雾状流型。
雾状流动阶段,由于管子壁面的水膜被蒸干,只有管子中心的蒸汽流中夹带着小液滴,工质对管壁的放热系数急剧减小,管壁温度发生突变性提高,随后由于流动速度的增加和小液滴对管壁的润湿作用,管壁温度又有所下降。
当雾状流蒸汽中水滴全部被蒸干后,放热系数进一步减小,管壁温度进一步上升。
为不安全阶段。
25、直流锅炉的适用条件极其特点?
P257
直流锅炉的本质特点:
汽水系统中不设置锅筒,工质一次性的通过省煤器、水冷壁、过热器;强迫流动;受热面无固定界限。
直流锅炉的结构特点:
主要表现在蒸发受热面上,其他装置与自然循环锅炉完全一样;没有汽包,不能排污,采用外置式过渡区和汽水分离器;蒸发受热面可以任意布置;为了解决启动问题,需要有旁路系统回收工质和热量。
直流锅炉的其他特点:
循环倍率K=1;第二类传热恶化现象一定会出现;水动力特性呈多值性;要求给水品质高;启动速度快;适用于任何压力,可适用于300MW以上的亚临界参数和超临界参数机组;节省金属,制造方便。
26、直流锅炉水冷壁型式及其特点?
P257
垂直管屏:
结构简单,容易实现膜式壁结构,但传统技术的垂直管屏水冷壁采用光管结构,其造价成本低,抵抗膜态沸腾的能力差,不适合变压运行。
螺旋管圈:
水动力稳定性高,不会产生停滞和倒流,可以不装节流圈,最适合变压运行。
(优)工作在炉膛下辐射区的水冷壁同步经过炉膛内受热最强和最弱的区域;水冷壁中的工质在下辐射区一次性沿着螺旋管圈上升,中间没有联箱,工质在比体积变化最大的阶段避免了在分配;不受炉膛周界的限制,可灵活选择并联工作的水冷壁管子的根数和管径,保证较大的流速。
(缺)结构复杂、制造安装及检修工作量大、流动阻力大;管带宽度随锅炉容量提高而增大,管带盘旋圈数减少,热偏差增大。
27、直流锅炉怎样提高水动力稳定性?
P265
①提高质量流速ρω;②提高启动压力p;③采用节流圈;④减小进口工质欠焓△h;⑤减小受热偏差;⑥控制下辐射区水冷壁出口温度;⑦控制水冷壁热负荷。
28、简述蒸汽带盐的危害。
P285
蒸汽中携带的杂质包括气体杂质和非气体杂质。
气体杂质常见的有O2N2CO2NH3等,处理不当时这些杂质可能腐蚀金属,其中CO2还可参与沉积过程。
非气体杂质主要是硅酸和钠盐等物质,当其含量超过规定时,就会在蒸汽通过的各部件或设备内产生明显的沉积。
沉积在过热器中,将使流动阻力和传热热阻增加,管壁温度升高,有可能导致爆管;沉积在汽轮机中,将使流通截面积减小,叶片的粗糙度增加、型线改变,这将引起汽轮机出力和效率的降低,并且由于流动阻力的增加将引起轴向推力的增大;沉积在阀门中,可能使阀门动作失灵或关闭不严。
29、影响蒸汽品质的因素以及提高蒸汽品质的措施?
P287
蒸汽污染的关键环节是给水污染,给水中的杂质来源分别是:
补给水带入的杂质、凝汽器泄露使循环冷却水进入凝结水侧带入的杂质、疏水回收带入的杂质、热用户返回水带入的杂质、水汽系统的腐蚀产物。
蒸汽污染的原因:
机械性携带——是指蒸汽由于携带含盐的锅水水滴而带盐的现象;溶解性携带——是指由于蒸汽能够溶解盐类而带盐的现象。
防止途径:
①合理水处理。
降低补给水杂质含量。
②对凝结水进行除盐处理。
③对于锅筒锅炉,进行排污,控制锅水品质;进行汽水分离,控制机械性携带;进行蒸汽清洗,控制机械携带和溶解性携带;进行锅内加药,降低锅水含盐量。
④降低补给水量⑤对回收疏水和热用户返回水水质监督⑥对水汽系统进行防腐措施⑦对新安装的机组进行化学清理⑧防止凝汽器泄露。
30、炉膛辐射换热的基本方程:
P190
1高温烟气与辐射受热面间的辐射换热方程
2高温烟气在炉内放热的热平衡方程
3炉膛换热基本方程
炉膛换热的主要影响因素:
炉膛黑度、辐射受热面的平均吸热能力、辐射受热面积、火焰平均温度。
——计算燃料消耗量
——以1kg燃料为基准的炉内换热量
——斯蒂芬—波尔兹曼常量,=5.67
——炉膛系统黑度
——炉膛换热壁面积
——炉膛内烟气介质的平均温度和炉膛辐射壁面温度
——考虑炉膛散热损失的保热系数
——以1kg计算燃料为基准送入炉膛内的有效热量,包括燃烧用空气带入炉膛的热量等
——炉膛出口界面上燃烧产物的焓
——燃烧产物的平均比热容
——燃烧产物的绝热燃烧温度,,也称为理论燃烧温度,即为在绝热条件下1kg燃料完全燃烧后燃烧参悟能达到的温度。
——炉膛出口烟气温度
——火焰黑度
——炉膛壁面黑度
——炉膛黑度,定义式——
——水冷壁热有效系数:
描述辐射受热面的平均吸热能力,定义为受热面的吸热量与投射到炉膛壁上的热量比值,定义式——
J——有效辐射,定义为本身辐射加上反射辐射。
定义式——
Jhy——火焰有效辐射,定义式——
Jb——壁面的有效辐射
——同温度下黑体的辐射力——火焰的本身辐射
31、对流受热面换热计算的基本方程:
P203
1受热面的对流传热方程
——以对流方式由烟气传递给受热面内工质的热量,以1kg燃料为基准。
——传热系数
——传热温压
——参与对流换热的受热面面积
——锅炉计算燃料量
2烟气侧热平衡方程(各段受热面基本相同)
——保热系数,考虑散热损失的影响
——烟气在该受热面入口及出口截面上的平均焓值
——对应于过量空气系数α=1时,漏入该段受热面烟气侧的冷空气焓值
——该段受热面的漏风系数
3工质侧热平衡方程
炉膛出口的屏式或对流过热器:
——受热面吸收来自炉膛的辐射热量
——工质流量
——受热面出口及入口的工质焓值
水平烟道和尾部烟道中的过热器、再热器、省煤器及支流锅炉的过渡区:
空气预热器中空气的吸热量:
——空气预热器出口空气过量系数
——空气预热器空气漏到烟气侧的漏风系数
——空气预热器入口及出口截面上的理论空气焓值