鍋爐題和答案

1、第一章：緒論1、計算1臺1025t/h亞臨界壓力自然循環(huán)鍋爐的年耗煤量、灰渣排放量。已知，鍋爐每年的運(yùn)行小時數(shù)為6000h，每小時耗煤128t，煤的收到基灰分為Aar=8%。答：解：（1）每年的煤耗量Ba=6000×128=76.8×104×8/100=6.144×104（t/a）（2）每年的灰渣（飛灰、沉降灰、底渣之和）排放量計算結(jié)果分析與討論：（1）燃煤鍋爐是一種煤炭消耗量很大的發(fā)電設(shè)備。（2）1臺300MW機(jī)組每年排放的灰渣總量達(dá)到6.144萬t，應(yīng)當(dāng)對電廠燃煤鍋爐排放的固體廢棄物進(jìn)行資源化利用，以便降低對環(huán)境的污染。2、分析煤粉爐傳熱過程熱阻的主

2、要構(gòu)成及提高煤粉爐容量的技術(shù)瓶頸。答：傳熱系數(shù)的倒數(shù)其中，蒸汽或者水側(cè)的對流放熱系數(shù)2=20004000W/(m2K)，煙氣側(cè)的對流放熱系數(shù)1=5080W/(K)。導(dǎo)熱熱阻相對較小，可以忽略不計。因此鍋爐的主要熱阻出現(xiàn)在煙氣側(cè)。要提高鍋爐的容量，必須設(shè)法增加煙氣側(cè)的對流換熱系數(shù)或者受熱面面積。煤粉爐提高容量的技術(shù)瓶頸就是煙氣側(cè)對流放熱系數(shù)太小。3、分析隨著鍋爐容量增加，鍋爐給水溫度提高的原因。答：（1）鍋爐的容量越大（即蒸汽流量D越大），水蒸氣的壓力就會越高。根據(jù)水的熱力學(xué)性質(zhì)，壓力越高，水的飽和溫度越高。（2）為了保證水冷壁的系熱量主要用于蒸發(fā)，而不是用于未飽和水的加熱。進(jìn)入水冷壁的水的溫度

3、與對應(yīng)壓力下的飽和溫度之間的差值基本上是常數(shù)。（3）水在省煤器中吸熱提高溫度基本上是常數(shù)。（4）綜合分析（1）、（2），隨著鍋爐容量增加、水蒸氣的壓力就會提高。來自省煤器出口的水與未飽和溫度之間的差值等于常數(shù)，因此省煤器出口的水溫會隨著鍋爐的容量的提高而提高，有因為水在省煤器中吸熱提高溫度基本上是常數(shù)，所以省煤器的入口水溫，即給水溫度隨著鍋爐容量的提高而提高。4、分析隨著鍋爐容量增加，鍋爐蒸汽壓力提高的原因。答：（1）鍋爐的容量越大（即蒸汽流量D越大），水蒸氣的壓力就會越高。對應(yīng)的水的飽和溫度以及給水溫度越高。（2）為了維持較高的給水溫度，必須提高高壓加熱器的熱源溫度，即提高高壓缸抽氣的壓力，

4、如圖1-1所示。第二章：燃料及燃燒計算1、簡述煤粉的DT、ST、FT的用途答：設(shè)計鍋爐時，一般選取爐膛出口煙氣溫度不高于50（DT）或者100（ST）。由鍋爐原理表2-8提供的數(shù)據(jù)可知，一般來說爐膛出口煙氣溫度不好超過11002、分析煤的揮發(fā)分含量與鍋爐爐膛高度的關(guān)系。答：（1）揮發(fā)分越低，發(fā)熱量越低的鍋爐，爐膛高度的值越高。 （2）同一種爐型，相同的容量下，爐膛高度從高向低排列的順序應(yīng)當(dāng)是：褐煤、無煙煤、貧煤、煙煤。3、已知某煤的收到基分析數(shù)據(jù)如下:Car=60%,Har=3%,Oar=5%,Nar=1%,Sar=1%,Aar=20%,Mt=10%,試求該煤燃燒所需的理論空氣量V0。解：V0

5、=0.0889（Car +0.375 Sar）+0.265 Har -0.0333 Oar =0.0889×（60+0.375×1）+0.265×3-0.0333×5=5.9958m3/kg答：該煤的理論空氣量為5.9958 m3/kg。4、已知煤的收到基成分為Car=56.22%，Har=3.15%，Oar=2.74%，Nar=0.88%，Sar=4%，Aar=26%，Mar=7%，試計算其高、低位發(fā)熱量。解：Qargr=81Car+300Har-26（Oar-Sar） ×4.1816 =81×56.22+300×3-26

6、（2.74-4） ×4.1816 =23130.9kJ/kg Qarnet= Qargr-(54Har+6Mar) ×4.1816 =23130.9-(54×3.15+6×7) ×4.1816 =22244kJ/kg答：該煤收到基高位發(fā)熱量為23130.9kJ/kg。低位發(fā)熱量為22211kJ/kg。5、根據(jù)下表和課本35頁中表2-10的數(shù)據(jù)計算下列煤種的鍋爐空氣預(yù)熱器煙氣出口處的空氣焓和煙氣焓。（假設(shè)空氣預(yù)熱器煙氣出口處的過量空氣系數(shù)：無煙煤，1.38；貧煤，1.31；煙煤，1.28；洗中煤，1.39；褐煤，1.41。飛灰份額afh=0.95

7、）煤種元素成分（%）發(fā)熱量（kJ/kg）空干基水分(%)干燥無灰基揮發(fā)物(%)灰熔點(diǎn)（）水分灰分碳?xì)溲醯蜃冃螠囟溶浕瘻囟热刍瘻囟萂arAarCarHarOarNarSarQar，net，pMadVdafDTSTFT京西無煙煤5.0 22.8 67.9 1.7 2.0 0.4 0.2 230400.8 6.0 126013701430徐州煙煤10.0 13.5 63.0 4.1 6.7 1.5 1.2 247202.0 37.0 110013801450龍鳳洗中煤15.0 29.8 42.9 3.4 7.5 0.9 0.5 167602.0 47.0 138014001400元寶山褐煤24.0

8、 21.3 39.2 2.7 11.2 0.6 0.9 145801.6 37.0 115013001360答：假設(shè)空氣預(yù)熱器煙氣出口處的過量空氣系數(shù)：無煙煤，1.38；貧煤，1.31；煙煤，1.28；洗中煤，1.39；褐煤，1.41。飛灰份額afh=0.95 理論空氣焓 實際空氣焓 理論煙氣焓 飛灰焓 煙氣焓 按照煙氣成分分類 煙氣中氧氣的焓 煙氣中氮?dú)獾撵?煙氣中水蒸氣的焓 三原子氣體焓 煙氣焓 將已知條件代入上述各式（見課本），計算結(jié)果見下表： 國內(nèi)主要動力煤煙氣焓(空氣預(yù)熱器煙氣出口處) (kJ/)序號煤種HN2HRO2HH2OHO2HfhHy1京西無煙煤127631184952517

9、912陽泉無煙煤13593171141022119123焦作無煙煤1273303101952317954萍鄉(xiāng)無煙煤1228278126922717515金竹山無煙煤1267300103952417906西山貧煤1265312110812217897淄博貧煤1248301114802517678芙蓉貧煤1172290102752516639撫順煙煤10952611646516160210阜新煙煤9062231395425134611開灤煙煤11302681316731162712大同煙煤13493281468013191613新汶煙煤11702821406921168314徐州煙煤1199290

10、1527115172715淮南煙煤11492791386822165516義馬煙煤9052291425418134817平頂山煙煤11122671326628160518開灤洗中煤9592141177338140119龍鳳洗中煤8971971416833133620鶴崗洗中煤9132041216938134621元寶山褐煤7851811466223119722豐廣褐煤72416115157281122 由上表可知： (1)煙氣焓以氮?dú)忪蕿橹鳎浯我来螢槿託怏w的焓、水蒸氣的焓、氧氣的焓、飛灰的焓，個別煤種的計算結(jié)果與上述規(guī)律略有出入。 (2)即便是灰分很高的褐煤，煙氣焓中飛灰焓的比例也很低。

11、因此按照鍋爐原理49頁的公式作為判據(jù)忽略飛灰焓不會引起煙氣焓計算結(jié)果的較大誤差。為了更加直觀的說明這個問題，將表3-8的結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到表3-9。由表3-9可知，飛灰焓在煙氣焓中的比例不會超過2.82。將表3-9繪制成圖3-2，可以直觀地看出煙氣焓中飛灰焓的比例很低。第三章：鍋爐機(jī)組熱平衡1、分析影響固體不完全燃燒損失的因素以及對鍋爐效率的影響。答：影響固體不完全燃燒損失的因素有以下幾點(diǎn)。過量空氣系數(shù)。過量空氣系數(shù)太大，爐膛溫度偏低，燃燒不完全；過量空氣系數(shù)太小，爐膛氧氣濃度偏低，燃燒不完全。煤的揮發(fā)分降低、發(fā)熱量降低，固體不完全燃燒損失越大。鍋爐負(fù)荷率。鍋爐負(fù)荷率越高，爐膛溫度越高，煤的

12、燃盡度越高。燃燒效率越高，固體不完全燃燒損失越小。煤的灰熔點(diǎn)越低，煤粉燃燒中形成結(jié)渣的可能性越大。結(jié)渣中含有的固體碳元素越多，燃燒效率越低，固體不完全燃燒損失越大。煤粉細(xì)度。煤粉平均顆粒粒徑越大，燃盡所需要的時間越長，固體不完全燃燒損失越大。排渣方式。在鍋爐容量相同的條件下，固態(tài)排渣爐的固體不完全燃燒損失大于液態(tài)排渣煤粉鍋爐。燃燒方式。層燃鍋爐的固體不完全燃燒損失大于循環(huán)流化床鍋爐，循環(huán)流化床鍋爐的固體不完全燃燒損失大于煤粉鍋爐。配風(fēng)方式。分級配風(fēng)可能造成不完全燃燒，增加固體不完全燃燒損失，降低鍋爐效率。煤粉分配均勻性。如果某一臺旋流燃燒器或者某一個角的直流燃燒器的煤粉流量偏大，也會造成不完全

13、燃燒，增加固體不完全燃燒損失，降低鍋爐效率。2、分析理論空氣焓與煤的元素分析之間的關(guān)系。答：理論空氣焓 Hko=VO（）k kJ/kg 理論空氣量 VO=(1.866 Car+5.55Har+0.7Sar-0.7Oar)/21 m3/kg(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下) 由以上兩式可見（1）煤的碳元素、氫元素、硫元素含量越高，氧元素含量越低，煤的理論空氣量越大?？梢越评斫鉃槊旱氖盏交臀话l(fā)熱量越高，煤的理論空氣量越大。（2）煤的發(fā)熱量越高，煤的理論空氣量的焓越大。3、敘述最佳過量空氣系數(shù)的意義。答：當(dāng)爐膛出口過量空氣系數(shù)過大時，燃燒生成的煙氣量增多，煙氣在對流煙道中的溫降減少，排煙溫度升高，排煙量和排煙溫度增

14、大，使排煙熱損失q2變大；但在一定范圍內(nèi)爐膛出口過量空氣系數(shù)增大，由于供氧充分，爐內(nèi)氣流混合擾動好，有利于燃燒，使燃燒損失q3+q4減小。因此，存在一個最佳的過量空氣系數(shù)zj，可使q2 、q3、 q4損失之和最小，鍋爐效率最高。最佳zj可通過燃燒調(diào)整試驗來確定，運(yùn)行中應(yīng)按最佳的zj（O2）來控制爐內(nèi)用風(fēng)量。過?？諝庀禂?shù)過小或過大都會使鍋爐效率降低。第四章：煤粉制備系統(tǒng)及設(shè)備1、煤粉為什么有爆炸的可能性？它的爆炸性與哪些因素有關(guān)？答：煤粉很細(xì)，相對表面積很大，能吸附大量空氣，隨時都在進(jìn)行著氧化。氧化放熱使煤粉溫度升高，氧化加強(qiáng)。如果散熱條件不良，煤粉溫度升高一定程度后，即可能自燃爆炸。煤粉的爆炸

15、性與很多因素有關(guān)，主要的有：（1） 揮發(fā)分含量。揮發(fā)分Vdaf高，產(chǎn)生爆炸的可能性大，而對于Vdaf<10%的無煙煤，一般可不考慮其爆炸性。（2） 煤粉細(xì)度。煤粉越細(xì)，爆炸的危險性越大。對于煙煤，當(dāng)煤粉粒徑大于100m時，幾乎不會發(fā)生爆炸。（3） 氣粉混合物濃度。危險濃度為1.220.kg/m3.在運(yùn)行中。從便于煤粉輸送及點(diǎn)燃考慮，一般還較難避開引起爆炸的濃度范圍。（4） 煤粉沉積。制粉系統(tǒng)中的煤粉沉積，往往會因逐漸自燃而成為引爆的火源。（5） 氣粉混合物中的氧氣濃度。氧氣濃度高，爆炸危險性大。在燃用Vdaf高的褐煤時，往往引入一部分爐煙干燥劑，也是防止爆炸的措施之一。（6） 氣粉混合物

16、流速。流速低，煤粉有可能沉積；流速過高，可能引起靜電火花。所以氣粉混合物過高、過低對防爆都不利，一般氣粉混合物流速控制為1630m/s。（7） 氣粉混合物溫度。溫度高，爆炸危險性大。因此，運(yùn)行中應(yīng)根據(jù)Vdaf高低，嚴(yán)格控制磨煤機(jī)出口溫度。煤粉水分。過于干燥的煤粉爆炸危險性大。煤粉水分要根據(jù)揮發(fā)分Vdaf、煤粉儲存與輸送的可靠性以及燃燒的經(jīng)濟(jì)性綜合考慮決定。2、解釋：經(jīng)濟(jì)細(xì)度第五章：煤粉燃燒理論基礎(chǔ)及燃燒設(shè)備1、已知鋼球磨煤機(jī)的最佳鋼球充滿系數(shù),最佳轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為nzj/nlj=0.740.8。假定鋼球磨煤機(jī)工作在最佳轉(zhuǎn)速下，試計算鋼球磨煤機(jī)的最佳充滿系數(shù)并對計算結(jié)果進(jìn)行分析與討論。

17、解:以0.01為步長，將nzj/nlj=0.740.8代入 得到計算結(jié)果匯總于表4-3 最佳鋼球充滿系數(shù)與nzj/nlj的關(guān)系nzj/nljzjnzj/nljzj0.740.2030.780.1850.750.1990.790.1810.760.1940.80.1770.770.190計算結(jié)果分析與討論:（1） 從表4-3可知，最佳轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速的比值越高，最佳鋼球充滿系數(shù)越小。鋼球磨煤機(jī)的出力越大，筒體直徑D越大，臨界轉(zhuǎn)速越小。臨界轉(zhuǎn)速越小，最佳轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速的比值越高，最佳鋼球充滿系數(shù)越小。因此大型鋼球磨煤機(jī)的單位容積的鋼球裝載量會有所下降。2、簡述制粉系統(tǒng)的類型與煤種的關(guān)系。答：制粉系統(tǒng)

18、的類型：直吹式制粉系統(tǒng)、中間儲倉式制粉系統(tǒng)、半直吹式系統(tǒng)。直吹式系統(tǒng)適用于煙煤和優(yōu)質(zhì)貧煤，中間儲倉式制粉系統(tǒng)適用于無煙煤、貧煤、褐煤。三介質(zhì)干燥風(fēng)扇磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)也適合于軟褐煤。3、簡述三次風(fēng)與制粉系統(tǒng)類型的關(guān)系。答：中間儲倉式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)會有一股含有細(xì)顆粒的煤粉氣流，含粉量約為總煤粉量的1/10，溫度為7080，這股煤粉氣流稱為三次風(fēng)，必須送人爐膛進(jìn)行燃燒。4、解釋活化能。答：課本845、分析煤塊、煤粒、煤粉著火、燃燒的特點(diǎn)。答：（1）煤塊的著火熱足校，燃燒速度最慢。容易造成固體不完全燃燒損失。（2）煤粒的著火熱比較大，燃燒速度比較快，燃燒效率高。（3）煤粉顆粒的著火熱最大，燃燒速度最快，燃燒效率最高。6、簡述煤粉著火和熄火的條件（畫出放熱和散熱曲線）答：課本p916、簡述旋流射流及直流射流的特性？什么是直流射流的主體段？答：課本97和1027、簡述直流燃燒器的四角切圓布置中影響一次風(fēng)煤粉氣流偏斜的主要因素。答：課本113第六章：蒸發(fā)設(shè)備