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鍋爐基本知識(shí)1.闡述世界及我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。略。2.什么是能源?什么是一次能源與二次能源?能源是指自然界中能夠轉(zhuǎn)換成熱能、光能、電能和機(jī)械能等能量的物質(zhì)資源。一次能源:自然界中現(xiàn)成存在,可直接取用的能源,如煤、水力、太陽(yáng)能等等。二次能源:經(jīng)過加工或形式轉(zhuǎn)換的能源,如焦炭、汽油、電力、蒸汽等等。3.說明鍋爐在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位?;鹆Πl(fā)電量在總發(fā)電量中的比重,在近十幾年來一直保持在80%以上,其中煤電在總火電的比重保持在90%以上?!熬盼濉逼陂g,煤電在火力發(fā)電中的比重更上升到95%以上,油電的比重則不到5%,氣電的比重微乎其微。預(yù)計(jì)在今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi),我國(guó)發(fā)電能源構(gòu)成將繼續(xù)保持以煤電為主的格局。鍋爐是火力發(fā)電廠三大主機(jī)之一,火力發(fā)電的發(fā)展要求鍋爐工業(yè)以相應(yīng)的速度發(fā)展。在各種工業(yè)企業(yè)的動(dòng)力設(shè)備中,鍋爐也是重要的組成部分。這些鍋爐用戶使用鍋爐主要是作為熱源或動(dòng)力源。大多數(shù)工礦企業(yè)用蒸汽或高溫?zé)崴畬?duì)其產(chǎn)品進(jìn)行加熱、焙烘、消毒、保溫或作為冬季采暖、夏季空調(diào)制冷的熱源等等,也有少數(shù)的工礦企業(yè)用蒸汽作為動(dòng)力,驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)來拖動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵,油田和煉油廠或特殊部門都有這樣需要。總之,工業(yè)鍋爐絕大多數(shù)都以產(chǎn)生攜帶一定量熱能的蒸汽和熱水為目的,以水作為介質(zhì)的形式出現(xiàn)。此外,還有用于生活熱水供應(yīng)、洗浴和采暖的所謂生活鍋爐。用于工業(yè)生產(chǎn)和生活的鍋爐數(shù)量大、分布廣。4.說明鍋爐的一般工作過程。鍋爐的工作過程可歸納為:(1)燃料的燃燒過程。在這個(gè)過程中,燃料中的化學(xué)能被釋放出來并轉(zhuǎn)化成為被煙氣所攜帶的熱能。(2)傳熱過程。在這個(gè)過程中,煙氣所攜帶的熱能通過鍋爐的各種受熱面?zhèn)鬟f給鍋爐的工質(zhì)。(3)工質(zhì)的升溫、汽化、過熱過程。在這個(gè)過程中,工質(zhì)吸收熱量而被加熱到所期望的溫度。5.請(qǐng)列舉鍋爐的主要部件和鍋爐的輔助設(shè)備并說明什么是鍋爐機(jī)組?以現(xiàn)代大型自然循環(huán)高壓鍋爐為例,它所具有的主要部件及其作用如下:(1)爐膛。保證燃料燃盡并使出口煙氣溫度冷卻到對(duì)流受熱面能安全工作的數(shù)值。(2)燃燒設(shè)備。將燃料和燃燒所需空氣送入爐膛并使燃料著火穩(wěn)定,燃燒良好。(3)鍋筒。是自然循環(huán)鍋爐各受熱面的閉合件,將鍋爐各受熱面聯(lián)結(jié)在一起并和水冷壁,下降管等組成水循環(huán)回路。鍋筒內(nèi)儲(chǔ)存汽水,可適應(yīng)負(fù)荷變化,內(nèi)部設(shè)有汽水分離裝置等以保證汽水品質(zhì),直流鍋爐無(wú)鍋筒。(4)水冷壁。是鍋爐的主要輻射受熱面、吸收爐膛輻射熱加熱工質(zhì),并用以保護(hù)爐墻。后水冷壁管的拉稀部分稱為凝渣管用以防止過熱器結(jié)渣。(5)過熱器。將飽和蒸汽加熱到額定過熱蒸汽溫度。生產(chǎn)飽和蒸汽的蒸汽鍋爐和熱水鍋爐無(wú)過熱器。(6)再熱器。將汽輪機(jī)高壓缸排汽加熱到較高溫度,然后再送到汽輪機(jī)中壓缸膨脹作功。用于大型電站鍋爐以提高電站熱效率。(7)省煤器。利用鍋爐尾部煙氣的熱量加熱給水,以降低排煙溫度,節(jié)約燃料。(8)空氣預(yù)熱器。加熱燃燒用的空氣,以加強(qiáng)著火和燃燒;吸收煙氣余熱,降低排煙溫度,提高鍋爐效率;為煤粉鍋爐制粉系統(tǒng)提供干燥劑。(9)爐墻。是鍋爐的保護(hù)外殼,起密封和保溫作用。小型鍋爐中的重型爐墻也可起支承鍋爐部件的作用。(10)構(gòu)架。支承和固定鍋爐各部件,并保持其相對(duì)位置。鍋爐的輔助設(shè)備及其作用如下:(1)燃料供應(yīng)設(shè)備。貯存和運(yùn)輸燃料。(2)磨煤及制粉設(shè)備。將煤磨制成煤粉并輸入燃用煤粉的鍋爐燃燒設(shè)備燃燒。(3)送風(fēng)設(shè)備。由送風(fēng)機(jī)將空氣送入空氣預(yù)熱器加熱后輸往爐膛及磨煤裝置應(yīng)用。(4)引風(fēng)設(shè)備。由引風(fēng)機(jī)和煙囪將鍋爐排出的煙氣送往大氣。(5)給水設(shè)備。由給水泵將經(jīng)過水處理設(shè)備處理后的給水送入鍋爐。(6)除灰除渣設(shè)備。從鍋爐中除去灰渣并運(yùn)走。(7)除塵設(shè)備。除去鍋爐煙氣中的飛灰,改善環(huán)境衛(wèi)生。(8)自動(dòng)控制設(shè)備。自動(dòng)檢測(cè)、程序控制、自動(dòng)保護(hù)和自動(dòng)調(diào)節(jié)?!板仩t機(jī)組”是指由鍋爐本體及配合鍋爐本體工作的其它設(shè)備或機(jī)械構(gòu)成的成套裝置,這些配合鍋爐本體工作的其它設(shè)備或機(jī)械我們統(tǒng)稱之為鍋爐輔助設(shè)備。6.鍋筒、集箱和管束在鍋爐中各自起著什么作用?鍋筒然循環(huán)鍋爐各受熱面的閉合件,將鍋爐各受熱面聯(lián)結(jié)在一起并和水冷壁,下降管等組成水循環(huán)回路。鍋筒內(nèi)儲(chǔ)存汽水,可適應(yīng)負(fù)荷變化,內(nèi)部設(shè)有汽水分離裝置等以保證汽水品質(zhì),直流鍋爐無(wú)鍋筒。集箱是流體分散和匯集的關(guān)鍵部件,是這些并聯(lián)管組的聯(lián)接件。在電站鍋爐中,集箱工作特性的優(yōu)劣直接影響到連接于其間的受熱面工作的安全和可靠,尤其是嚴(yán)重影響到過熱器和再熱器等高溫受熱面工作的可靠性。所謂的鍋爐管束就是布置在上、下鍋筒之間的密集管束。鍋爐管束為蒸發(fā)受熱面,吸收水冷壁不能完全吸收的熱量。7.請(qǐng)對(duì)比煙管鍋爐和水管鍋爐的優(yōu)缺點(diǎn)。并說明現(xiàn)代鍋爐的發(fā)展趨勢(shì)。煙管鍋爐的特點(diǎn):(1)爐膛矮小,爐膛溫度低,燃燒條件差,難于燃燒劣質(zhì)煤,常需爐拱。(2)受熱面簡(jiǎn)單,排煙溫度高,效率低,常冒黑煙。(3)鍋筒大,強(qiáng)度低,參數(shù)難提高,幾乎不用于發(fā)電,鋼耗大。(4)水容量大,負(fù)荷適應(yīng)性好,水質(zhì)要求低,運(yùn)行、維修方便。水管鍋爐與煙管鍋爐的特點(diǎn)正好相反?,F(xiàn)代鍋爐的發(fā)展趨勢(shì):(1)電站鍋爐:高效率(部分減少污染)、大容量、高參數(shù)、低污染、自動(dòng)化、高可靠性、低成本(金屬消耗量)(2)工業(yè)鍋爐:高效率、低污染、自動(dòng)化、低成本(金屬消耗量)(3)生活鍋爐:低污染、自動(dòng)化、安全可靠8.鍋爐本體指哪些部件?請(qǐng)列舉鍋爐的輔助設(shè)備。鍋爐本體,主要指由鍋筒、集箱、受熱面及其間的連接管道、燃燒設(shè)備、爐墻和構(gòu)架等所組成的整體。輔助設(shè)備有:鼓引風(fēng)設(shè)備、運(yùn)煤、除灰渣設(shè)備、制粉設(shè)備(煤粉燃燒鍋爐)、給水設(shè)備、水處理設(shè)備及煙氣除塵、脫硫及脫硝設(shè)備等。9.需要哪些參數(shù)才能描述一臺(tái)鍋爐?蒸汽鍋爐一般需要用如下四個(gè)參數(shù)才能將鍋爐的大小描述清楚:(1)蒸發(fā)量,t/h(或kg/s);(2)出口蒸汽壓力,MPa;(3)出口蒸汽溫度,℃;(4)給水溫度,℃。10.鍋爐的分類方法有哪些?鍋爐的分類有多種方法。按用途可分為電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、生活鍋爐等。電站鍋爐用于發(fā)電,工業(yè)鍋爐用于工業(yè)生產(chǎn),生活鍋爐用于采暖和熱水供應(yīng)。按結(jié)構(gòu)可分為火管鍋爐和水管鍋爐。火管鍋爐中,煙氣在管內(nèi)流過,水管鍋爐中,汽水在管內(nèi)流過。按蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)的流動(dòng)方式可分為自然循環(huán)鍋爐、強(qiáng)制循環(huán)鍋爐、直流鍋爐和復(fù)合循環(huán)鍋爐。自然循環(huán)鍋爐具有鍋筒,利用下降管和上升管中工質(zhì)密度差產(chǎn)生工質(zhì)循環(huán),只能在臨界壓力以下應(yīng)用。直流鍋爐無(wú)鍋筒,給水靠水泵壓頭一次通過受熱面,適用于各種壓力。強(qiáng)制循環(huán)鍋爐在循環(huán)回路的下降管與上升管之間設(shè)置循環(huán)泵用以輔助水循環(huán)并作強(qiáng)制流動(dòng),又稱輔助循環(huán)鍋爐或控制循環(huán)鍋爐。復(fù)合循環(huán)鍋爐是介于強(qiáng)制循環(huán)鍋爐和直流鍋爐之間的一種鍋爐。它在高負(fù)荷時(shí)按直流鍋爐模式運(yùn)行,而在低負(fù)荷時(shí)按強(qiáng)制循環(huán)鍋爐模式運(yùn)行,循環(huán)泵只在低負(fù)荷下工作。按出口工質(zhì)壓力可分為常壓鍋爐、微壓鍋爐、低壓鍋爐、中壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐、亞臨界壓力鍋爐、超臨界壓力鍋爐和超超臨界壓力鍋爐。常壓鍋爐的表壓為零。微壓鍋爐的表壓為幾十個(gè)Pa。低壓鍋爐的壓力一般小于1.275MPa。中壓鍋爐的壓力一般為3.825MPa。高壓鍋爐的壓力一般為9.8MPa。超高壓鍋爐的壓力一般為13.73MPa。亞臨界壓力鍋爐的壓力一般為16.67MPa。超臨界壓力鍋爐的壓力23~25MPa。超超臨界壓力鍋爐的壓力一般大于27MPa。發(fā)電用鍋爐的工作壓力一般都為中等壓力以上。按燃燒方式可分為火床燃燒鍋爐、火室燃燒鍋爐、流化床燃燒鍋爐和旋風(fēng)燃燒鍋爐。按所用燃料或能源可分為固體燃料鍋爐、液體燃料鍋爐、氣體燃料鍋爐、余熱鍋爐、原子能鍋爐和廢料鍋爐。 按排渣方式可分為固態(tài)排渣鍋爐和液態(tài)排渣鍋爐。固態(tài)排渣鍋爐中,燃料燃燒后生成的灰渣呈固態(tài)排出,是燃煤鍋爐的主要排渣方式。液態(tài)排渣鍋爐中,燃料燃燒后生成的灰渣呈液態(tài)從渣口流出,在裂化箱的冷卻水中裂化成小顆粒后排入水溝中沖走。按爐膛煙氣壓力可分為負(fù)壓鍋爐、微正壓鍋爐和增壓鍋爐。負(fù)壓鍋爐中爐膛壓力保持負(fù)壓,有送、引風(fēng)機(jī),是燃煤鍋爐主要型式。微正壓鍋爐中爐膛表壓力為2~5kPa,不需引風(fēng)機(jī),宜于低氧燃燒。增壓鍋爐中爐膛表壓力大于0.3MPa,用于配蒸汽-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)。按鍋筒數(shù)目可分為單鍋筒和雙鍋筒鍋爐,鍋筒可縱置或橫置布置。現(xiàn)代鍋筒型電站鍋爐都采用單鍋筒型式,工業(yè)鍋爐采用單鍋筒或雙鍋筒型式。按整體外形可分為倒U型、塔型、箱型、T型、U型、N型、L型、D型、A型等。D型、A型用于工業(yè)鍋爐,其他爐型一般用于電站鍋爐。按鍋爐房型式可分為露天、半露天、室內(nèi)、地下或洞內(nèi)布置的鍋爐。工業(yè)鍋爐一般采用室內(nèi)布置,電站鍋爐主要采用室內(nèi)半露天或露天布置。按鍋爐出廠型式可分為快裝鍋爐、組裝鍋爐和散裝鍋爐,小型鍋爐可采用快裝型式,電站鍋爐一般為組裝或散裝。11.什么是鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量和額定蒸發(fā)量?鍋爐最大連續(xù)出力(BoilerMaximumContinuousRating,BMCR)是鍋爐為與汽輪機(jī)組設(shè)計(jì)流量工況相匹配而規(guī)定的最大連續(xù)輸出熱功率,MW;習(xí)慣上也常用該工況下的主蒸汽流量,t/h來表示。所謂的鍋爐額定出力是鍋爐在額定蒸汽參數(shù)及給水溫度條件下,與汽輪發(fā)電機(jī)組額定出力(TRL)工況相匹配的鍋爐輸出熱功率,MW。習(xí)慣上也常用在此工況下的主蒸汽流量(t/h)來表示,故又稱鍋爐額定蒸發(fā)量。12.鍋爐的性能指標(biāo)主要有哪些?鍋爐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)通常用經(jīng)濟(jì)性、可靠性及機(jī)動(dòng)性3項(xiàng)指標(biāo)來表示。(1)經(jīng)濟(jì)性鍋爐的經(jīng)濟(jì)性主要指熱效率、成本、煤耗和廠用電量等。(2)鍋爐可靠性 鍋爐可靠性常用下列3種指標(biāo)來衡量。(a)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間=兩次檢修之間的運(yùn)行時(shí)間(用小時(shí)表示)。(b)(c)(3)機(jī)動(dòng)性 隨著現(xiàn)代社會(huì)生活方式和用電負(fù)荷新的變化,用戶對(duì)鍋爐的運(yùn)行方式提出了更多的新要求。也就是要求鍋爐運(yùn)行有更大的靈活性和可調(diào)性。第3章鍋爐燃料什么是燃料?作為燃料的基本條件是什么?燃料分那幾類?燃料是指可以用來獲取大量熱能的物質(zhì)。作為燃料,應(yīng)該滿足下列條件:就單位數(shù)量而言,燃燒時(shí)能放出大量的熱量;能方便而很好的燃燒;在自然界中蘊(yùn)藏量豐富,能大量開采,價(jià)格低廉;燃燒產(chǎn)物對(duì)人體、動(dòng)植物、環(huán)境等危害較小或無(wú)害。目前地球上的燃料可分為兩大類,即核燃料和有機(jī)燃料。按物態(tài)有機(jī)燃料可分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料;按用途有機(jī)燃料可分為工藝燃料和動(dòng)力燃料。電站鍋爐燃料為什么要以煤為主?為什么要提倡以煤代油?電站鍋爐是消耗燃料的大戶,每年燃料沙子消耗量約占全國(guó)燃料總耗量的20%—25%。電站鍋爐要以煤為主、以煤代油的燃料政策,是根據(jù)我國(guó)客觀情況而決定的。我國(guó)煤炭資源十分豐富,已探明的儲(chǔ)量在6500億t以上,近年的煤炭產(chǎn)量也在穩(wěn)步上升,可以保證長(zhǎng)期穩(wěn)定供應(yīng)。
我國(guó)的石油、天然氣資源雖然也十分豐富,但遠(yuǎn)不及煤炭資源可觀。更主要的是石油、天然氣經(jīng)過深加工之后,可以得到更多的輕紡、化工等部門所需的原料,能獲取更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。如果將石油、天然氣作為鍋爐燃料直接燒掉,那將是很可惜的,同時(shí),還會(huì)使發(fā)電成本提高。
基于上述原因,電站鍋爐燃料要以煤為主,以煤代油。要盡一切可能壓縮燃料油的消耗量,原來燒油的鍋爐,也要盡可能地進(jìn)行技術(shù)改造,改燒煤炭。什么是煤的元素分析成分與工業(yè)分析成分?煤的元素分析成分一般是指煤中碳、氫、氧、氮、硫。煤的工業(yè)分析成分是指煤中水分(M)、灰分(A)、揮發(fā)分(V)和固定碳(FC)。煤中水分有哪幾部分組成?煤中水分有何危害?煤中的水分的存在狀態(tài)分為外在水分、內(nèi)在水分和結(jié)晶水。水分增加將影響燃料的著火和燃燒速度,增大煙氣量,增加排煙熱損失,加劇尾部受熱面的腐蝕和賭灰。煤中灰分有哪幾部分組成?煤中灰分有何危害?灰分為煤樣在規(guī)定條件下完全燃燒后的固體殘留物。煤中的礦物質(zhì)由原生礦物質(zhì)、次生礦物質(zhì)和外來礦物質(zhì)三部分構(gòu)成?;曳纸档土嗣旱钠焚|(zhì),給燃燒造成困難,可能使鍋爐積灰、結(jié)渣,并磨損金屬受熱面。煤中的硫以什么形式存在?煤中硫分有何危害?硫在煤中以三種形式存在:(1)有機(jī)硫,與碳、氫等結(jié)合成復(fù)雜化合物;(2)黃鐵礦硫,如FeS2等;(3)硫酸鹽,如CaSO4、Na2SO4等。硫燃燒生成SO2和少量SO3,排出鍋爐后造成嚴(yán)重污染,是形成酸雨的主要物質(zhì)。硫若與煙氣中的水蒸氣反應(yīng)生成硫酸或亞硫酸,在鍋爐低溫受熱面凝結(jié)后產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕作用。煤中灰分和煤中不可燃礦物質(zhì)的含義一樣嗎?含義不一樣。煤中灰分是指燃燒后剩余的不可燃礦物質(zhì),其含量是在實(shí)驗(yàn)室用加熱方法燒去可燃物而測(cè)定的。煤中的不可燃礦物質(zhì),雖然不參與燃燒,但在高溫下,會(huì)經(jīng)歷失去結(jié)晶水、碳酸鹽和硫酸鹽熱分解、以及黃鐵礦氧化等過程,原來不可燃的礦物質(zhì)成分會(huì)有一定變化,質(zhì)量也有所減輕。因此,灰分與煤中不可礦物質(zhì)的含義是不一樣的。煤中的含碳量、固定碳、焦碳的含義相同嗎?煤的含碳量是碳在煤中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù),包括煤中全部碳量。所謂煤中的固定碳,實(shí)際上是煤中有機(jī)質(zhì)在隔絕空氣加熱時(shí)熱分解的殘留物。工業(yè)分析中,水分、揮發(fā)分析出后剩余的部分稱為焦炭,焦炭是由固定碳和灰分所組成。因此,煤中的含碳量、固定碳、焦碳三者的含義是不同的。煤的成分分析基準(zhǔn)有哪幾種?常用的基準(zhǔn)有以下四種:收到基、空氣干燥基、干燥基、干燥無(wú)灰基。什么是燃料的發(fā)熱量?高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量有什么區(qū)別?煤的發(fā)熱量是指單位質(zhì)量的煤在完全燃燒時(shí)所釋放出的熱量,單位是kJ/kg。煤樣在氧彈內(nèi)燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量減去硫和氮生成酸的校正值后所得的熱量,稱為高位發(fā)熱量。煤的高位發(fā)熱量減去煤樣中水和燃燒時(shí)生成的水的蒸發(fā)潛熱后的熱值,稱為低位發(fā)熱量。因此高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量的不同在于是否將水的汽化潛熱計(jì)算在內(nèi)。什么是標(biāo)準(zhǔn)煤?規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)煤有何實(shí)用意義?將收到基低位發(fā)熱量為29300kJ/kg的燃料稱為標(biāo)準(zhǔn)煤。提出標(biāo)準(zhǔn)煤的主要目的是把不同的燃料劃規(guī)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),便于核算企業(yè)對(duì)能源的消耗量,便于比較和管理。什么是煤的折算灰分、折算水分、折算硫分?折算成分有何實(shí)際用意?
規(guī)定把相對(duì)于每4182kJ/kg(即1000kcal/kg)收到基低位發(fā)熱量的煤所含的收到基水分、灰分和硫分,分別成為折算水分、折算灰分和折算硫分。這算成分可以方便比較煤中各種有害成分(水分、灰分及硫分)對(duì)鍋爐工作的影響,更好的鑒別煤的性質(zhì)。什么是揮發(fā)分?它對(duì)燃燒和對(duì)鍋爐工作有何影響?揮發(fā)分中含有水分嗎?煤樣在規(guī)定條件下隔絕空氣加熱,煤中的有機(jī)質(zhì)受熱分解出一部分分子量較小的液態(tài)(此時(shí)為蒸汽狀態(tài))和氣態(tài)產(chǎn)物,這些產(chǎn)物稱為揮發(fā)物。揮發(fā)物占煤樣質(zhì)量的分?jǐn)?shù),稱為揮發(fā)分產(chǎn)率或簡(jiǎn)稱為揮發(fā)分。揮發(fā)分是煤中氫、氧、氮、硫和一部分碳的氣體產(chǎn)物,大部分是可燃?xì)怏w。揮分含量高,煤易于著火,燃燒穩(wěn)定。因此,揮發(fā)分是表征燃燒特性的重要指標(biāo),從而也對(duì)鍋爐工作帶來多方面的影響,如,需要根據(jù)揮發(fā)分大小考慮爐膛容積及形狀;揮發(fā)分含量影響燃燒器的型式及配風(fēng)方式的選用,影響磨煤機(jī)型式及制粉系統(tǒng)型式的選擇。同時(shí),揮發(fā)分也是煤進(jìn)行分類的重要指標(biāo)之一。揮發(fā)分中也含有一定量的水分。灰的熔融特性用什么指標(biāo)表示?有何實(shí)用意義?灰的熔融特性泳三個(gè)特征溫度來表示:變形溫度DT、軟化溫度ST和流動(dòng)溫度FT。DT、ST和FT是液相和固相共存的三個(gè)溫度,不是固相向液相轉(zhuǎn)化的界限溫度,即表示煤灰形態(tài)變化過程中的溫度間隔。三個(gè)溫度的溫度間隔對(duì)鍋爐的工作很有影響,如果溫度間隔很大,那就意味著固相和液相共存的溫度區(qū)間很寬,煤灰的粘度歲溫度的變化很慢,這樣的灰渣成為長(zhǎng)渣,長(zhǎng)渣在冷卻時(shí)可長(zhǎng)時(shí)間保持一定的粘度,故在爐膛中易于結(jié)渣;反之,如果溫度間隔很小,那么灰渣的粘度就隨溫度急劇變化,這樣的灰渣成為短渣。短渣在冷卻時(shí)其粘度增加得很快,只會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)造成結(jié)渣。影響灰熔點(diǎn)的因素有哪些?影響煤灰熔融性的主要是煤灰的化學(xué)組成和煤灰周圍高溫的環(huán)境介質(zhì)(氣氛)性質(zhì)。第4章物質(zhì)平衡及熱平衡什么是理論空氣量?如何計(jì)算?1kg固體及液體燃料完全燃燒并且燃燒產(chǎn)物(煙氣)中午自由氧存在時(shí),所需要的空氣量成為理論空氣量。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的理論空氣量可根據(jù)燃料中C、S、H等可燃元素所需要的氧氣量計(jì)算得到。什么是實(shí)際空氣量?什么是過量空氣系數(shù)?實(shí)際送入鍋爐的空氣量稱為實(shí)際空氣量。實(shí)際空氣量與理論空氣量的比值稱為過量空氣系數(shù)。燃料的燃燒產(chǎn)物(煙氣)中都有哪些成分?理論煙氣的組成為CO2、SO2、N2和H2O。前三種組成合在一起稱為干煙氣,包括H2O在內(nèi)的煙氣稱為濕煙氣。當(dāng)有過量空氣時(shí),煙氣中除上述組分外,還含過量的空氣。若燃燒不完全,則除上述組分外,煙氣中還將出現(xiàn)CO、CH4和H2等可燃成分。4.煙氣的成分組成是如何表示的?每種成分的容積用符號(hào)V和下角標(biāo)注以該成分的分子式來表示,如、、、、、分別表示每千克燃料燃燒后所生成煙氣中二氧化碳、二氧化硫、未參加燃燒反應(yīng)的剩余氧氣、氮?dú)狻⑺魵?、一氧化碳的容積。煙氣的成分組成,是用煙氣中某種成分的容積占干煙氣容積的百分?jǐn)?shù)來表示,并直接用用該成分的分子式書寫。所謂干煙氣體積Vgy是指煙氣中除水蒸氣外其他各成分體積之和。奧氏煙氣分析儀式根據(jù)什么原理分析煙氣成分的?某些化學(xué)藥劑對(duì)氣體具有選擇性吸收的特性,如將一定量的煙氣(通常為100mL)反復(fù)多次流經(jīng)這些藥劑時(shí),其中某一成分的氣體便與之反應(yīng)而被吸收,通過在等溫等壓條件下對(duì)氣體減量的測(cè)定,便可獲得該氣體的體積分?jǐn)?shù)。什么是燃燒方程式?燃料燃燒是可燃物與氧的化合反應(yīng)。燃燒后生成的煙氣成分組成與燃料的干燥無(wú)灰基元素成分之間,必然存在一定規(guī)律,并滿足一定的方程式,此方程式就稱燃燒方程式。利用燃燒方程式可以推算出煙氣中CO的含量,可以分析出煙氣中RO2與O2的變化關(guān)系等。什么是燃燒特性系數(shù)?在進(jìn)行燃燒計(jì)算及分析有關(guān)問題時(shí),常遇到一個(gè)系數(shù)β,系數(shù)β值只取決于燃料的干燥無(wú)灰基成分組成,而與水分、灰分無(wú)關(guān),對(duì)于不同的燃料有不同的β值,故稱β為燃料特性系數(shù)。什么是燃料的?當(dāng)燃燒完全時(shí),無(wú)一氧化碳產(chǎn)生,當(dāng)煙氣中剩余氧為0(即α=1)時(shí),煙氣中的值達(dá)到最大,即。鍋爐運(yùn)行中,如何確定其過量空氣系數(shù)?鍋爐運(yùn)行時(shí)的過量空氣系數(shù)可根據(jù)煙氣分析的結(jié)果予以確定:其中?V是漏風(fēng)量,Vk表示實(shí)際空氣量。什么是漏風(fēng)系數(shù)?運(yùn)行中如何確定漏風(fēng)系數(shù)?各部件所處煙道內(nèi)漏入的空氣量?V與理論空氣量的比值,稱為該煙道的漏風(fēng)系數(shù)。運(yùn)行中漏風(fēng)系數(shù)的確定,是:用煙氣分析器測(cè)出欲確定漏風(fēng)的煙道出口及進(jìn)口處的煙氣成分,再分別計(jì)算出口及進(jìn)口處的過量空氣系數(shù),出口與進(jìn)口過量空氣系數(shù)之差即為這部分煙道的漏風(fēng)系數(shù)。煙氣中和值延鍋爐煙氣流程如何變化?煙氣中值與值大小取決于燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳和二氧化硫容積、富裕氧的容積及干煙氣容積Vgy。由完全燃燒方程式知道,煙氣中值與值是互成反比關(guān)系的。燃料的燃燒反應(yīng)在鍋爐爐膛出口處結(jié)束。這時(shí),生成既定量的,既定量的干煙氣Vgy及富裕氧量,因而,也就有一定的與值。在以后的煙氣流程中,與值是否變化,要看煙氣容積是否變化,即是否有冷空氣漏入而異。
在微正壓燃燒鍋爐中,煙氣呈正壓狀態(tài),外界空氣不能漏入,煙氣容積基本不變。所以,從爐膛出口到空氣預(yù)熱器之前,煙氣中的及值是不變的。平衡通風(fēng)鍋爐,從爐膛至空氣預(yù)熱器出口,煙氣呈負(fù)壓狀態(tài),外界空氣將從不嚴(yán)密處逐漸漏入,使煙氣容積逐漸增大,由于值是一定的則值沿?zé)煔饬鞒淘谥饾u變小。由于空氣的漏入,使煙氣中氧氣量逐漸增多,這樣,沿?zé)煔饬鞒痰闹祵⒅饾u增大。
一般燃燒正常的煤粉爐,爐膛出口維持過量空氣系數(shù)α為1.2左右,這時(shí)值約為14—16,值約為3—4。而到鍋爐出口時(shí),由于外界空氣不斷漏入,過量空氣系數(shù)a將增至于1.35—1.40。這時(shí),煙氣中值大約下降至于12.7—13.8,而值則大約上升至5.5—6.8。
12.什么是理論燃燒溫度?理論燃燒溫度的高低受什么因素影響?理論燃燒溫度的高低對(duì)鍋爐工作有何影響?燃料在絕熱條件下燃燒,煙氣所能達(dá)到的溫度稱理論燃燒溫度。也就是說,燃料燃燒時(shí)有效發(fā)熱量不往外傳遞,全部用來加熱燃燒產(chǎn)物所能達(dá)到的溫度。理論燃燒溫度的高低與燃料的熱值、燃燒產(chǎn)物的熱容量、燃燒產(chǎn)物的數(shù)量、燃料與空氣的溫度和過量空氣系數(shù)等因素有關(guān)。鍋爐爐膛;四周都布滿了水冷壁,燃料在爐內(nèi)燃燒放熱的同時(shí)即進(jìn)行熱量的傳遞,燃燒放出的熱量,一部分很快被爐內(nèi)受熱面所吸收。也就是說,實(shí)際鍋爐不可能為燃料創(chuàng)造絕熱燃燒的條件,因而,在實(shí)際鍋爐中,理論燃燒溫度高明不存在的。那么,討論理論燃燒溫度的高低還有什么實(shí)際意義呢?理論燃燒溫度雖不存在,但它卻在一定程度上代表爐內(nèi)溫度水平。爐內(nèi)輻射傳熱與溫度的四次方成正比,理論燃燒溫度高,爐內(nèi)溫度水平高,輻射傳的熱能力強(qiáng)。同時(shí),理論燃燒溫度的高低,還在一定程度上影響鍋爐輻射傳熱量與對(duì)流傳熱量的比例,理論燃燒溫度低,輻射傳熱能力下降,對(duì)流傳熱比例必然增大,由于對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵝Ч容椛涫軣崦娌?,這樣就會(huì)使鍋爐總的受熱面積增大,對(duì)降低鍋爐造價(jià)是不利的。13.什么是低氧燃燒?低氧燃燒有何優(yōu)點(diǎn)?采用低氧燃燒應(yīng)具備什么條件?使用較低的過量空氣系數(shù),使燃燒后煙氣中剩余氧很少的燃燒技術(shù)稱低氧燃燒。低氧燃燒的優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾方面:
(1)送風(fēng)量和煙氣量減小使排煙熱損失下降,鍋爐效率提高,并使吸、送風(fēng)機(jī)耗電量減??;
(2)煙氣中剩余氧濃度降低,金屬高溫氧化的可能性降低,并能降低五氧化二釩的生成量,能有效地減輕受熱面的高溫腐蝕和防止出現(xiàn)高溫粘結(jié)灰;
(3)能使三氧化硫生成量下降,煙氣露點(diǎn)溫降低,有利于防止受熱面的低溫腐蝕;
(4)減少氮氧化合物生成量,有利于環(huán)境保護(hù)。
采用低氧燃燒技術(shù),必須在保證燃料能完全燃燒的前提下進(jìn)行,這并不是輕而易舉就能實(shí)現(xiàn)的,需要滿足一定的前提條件,主要有:
(1)燃燒器要有較大的調(diào)節(jié)范圍;
(2)注意減小鍋爐漏風(fēng),特別是減小爐膛漏風(fēng),這只有在采用微正壓燃燒的燃油爐、燃?xì)鉅t才有可能實(shí)現(xiàn);
(3)要求有相應(yīng)的測(cè)量和自動(dòng)控制設(shè)備,特別是能可靠地測(cè)量和控制燃料量與空氣量;
(4)科學(xué)合理的配風(fēng),以便能在;較小的富裕氧的情況下達(dá)到最穩(wěn)定和最經(jīng)濟(jì)的燃燒效果。什么是鍋爐機(jī)組熱平衡與熱平衡方程?鍋爐熱平衡是指在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下,鍋爐輸入熱量與輸出熱量及各項(xiàng)熱損失之間的熱量平衡。一般的熱平衡方程式為:Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6,kJ/kg式中:Qr——鍋爐輸入熱量;Q1——鍋爐有效利用的熱量;Q2——排煙熱損失;Q3——可燃?xì)怏w不完全燃燒熱損失;Q4——固體不完全燃燒熱損失;Q5——鍋爐散熱損失;Q6——其他熱損失。什么是輸入熱量?輸入熱量來自哪幾方面?鍋爐輸入熱量Qr是從鍋爐范圍以外輸入鍋爐的熱量,不包括鍋爐范圍內(nèi)循環(huán)的熱量,通常有如下幾項(xiàng):Qr=Qar,net+ir+Qwr+Qzq式中,Qar,net——燃料的收到基低位發(fā)熱量,kJ/kg;ir——燃料物理顯熱,kJ/kg;Qwr——外來熱源加熱空氣時(shí)帶入的熱量,kJ/kg;Qzq——霧化燃油所用蒸汽帶入的熱量,kJ/kg。什么是鍋爐有效利用熱量?如何計(jì)算?鍋爐有效利用熱是指水和蒸汽流經(jīng)各受熱面時(shí)吸收的熱量,而空氣在空氣預(yù)熱器吸熱后又回到爐膛,這部分熱量屬鍋爐內(nèi)部熱量循環(huán),不應(yīng)計(jì)入。鍋爐有效利用熱Q1為:式中,B——燃料消耗量,kJ/kg;Dgr、Dzr、Dzy、Dpw——過熱蒸汽量、自用蒸汽量、排污量和再熱蒸汽量,kJ/kg;i''gr、izy、i'、igs——過熱蒸汽焓、自用蒸汽焓、飽和水焓和給水焓,kJ/kg;i''zr、i'zr——再熱器出口和進(jìn)口蒸汽焓,kJ/kg。什么是機(jī)械未完全燃燒熱損失?如何計(jì)算?機(jī)械未完全燃燒熱損失是指燃料中未燃燒或未燃盡碳造成的熱損失,這些碳?xì)埩粼诨以?。機(jī)械未完全燃燒熱損失q4的計(jì)算公式為:對(duì)于火床爐對(duì)于流化床鍋爐對(duì)于煤粉爐以上各式中的ω(alz)、ω(alm)、ω(ayh)、ω(afh)、ω(ayl)、ω(alh)分別為爐渣、漏煤、煙道灰、飛灰、溢流灰、冷灰和冷爐斗灰渣中的灰量占入爐燃料總灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù),ω(Clz)、ω(Clm)、ω(Cyh)、ω(Cfh)、ω(Cyl)、ω(Clh)分別為爐渣、漏煤、煙道灰、飛灰、溢流灰、冷灰和冷爐斗灰渣中可燃物的質(zhì)量分?jǐn)?shù),32700為每kg純碳的發(fā)熱量(kJ)。影響機(jī)械未完全燃燒熱損失的因素有哪些?影響機(jī)械未完全燃燒熱損失的主要因素有:燃料的性質(zhì)、燃燒方式、爐膛型式和結(jié)構(gòu)、燃燒器設(shè)計(jì)和布置、爐膛溫度、鍋爐負(fù)荷、運(yùn)行水平、燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間和與空氣的混合情況等。什么是排煙熱損失?如何計(jì)算?排煙熱損失與哪些因素有關(guān)?鍋爐排煙溫度的進(jìn)一步降低受那些條件限制?排煙熱損失是由于鍋爐排煙帶走的熱量所造成的損失,等于排煙焓與入爐空氣焓之差。計(jì)算公式如下:式中,Ipy——排煙焓,kJ/kg;I0lk——進(jìn)入鍋爐的冷空氣焓,按冷空氣溫度為30攝氏度計(jì)算,kJ/kg;apy——排煙處的過量空氣系數(shù)。影響排煙熱損失的主要因素為排煙溫度和煙氣容積。排煙溫度的進(jìn)一步降低主要有以下條件的限制:(1)排煙溫度低,會(huì)引起尾部受熱面的低溫腐蝕,因此,在燃用硫分和水分較高的煤時(shí)以及燃燒重油時(shí),不宜采用過低的排煙溫度;(2)排煙溫度低,鍋爐尾部受熱面?zhèn)鳠釡夭顪p小,傳遞同樣的熱量,需要較多的受熱面積,鍋爐金屬耗量增大,鍋爐通風(fēng)阻力及風(fēng)機(jī)電耗也隨之增加,鍋爐外形尺寸也要增大,布置上也會(huì)帶來一定的困難。合理的排煙溫度,是根據(jù)排煙熱損失和受熱面金屬消耗費(fèi)用,通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較而確定的。什么是化學(xué)未完全燃燒熱損失?如何計(jì)算?哪些因素影響化學(xué)未完全燃燒熱損失的大???由于CO2、H2、CH4等可燃?xì)怏w未燃燒放熱就隨煙氣離開鍋爐而造成的熱損失,成為化學(xué)不完全燃燒熱損失。鍋爐運(yùn)行中可用下式計(jì)算:式中,、、——干煙氣中一氧化碳、氫氣、甲烷的體積分?jǐn)?shù);——干煙氣中三原子氣體的體積分?jǐn)?shù)。影響化學(xué)不完全燃燒熱損失的主要因素有:燃料的揮發(fā)分、爐膛過量空氣系數(shù)、燃燒器結(jié)構(gòu)和布置、爐膛溫度和爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況等。什么是鍋爐散熱損失?其大小與哪些因素有關(guān)?鍋爐散熱損失是由于鍋爐本體及鍋爐范圍內(nèi)各種管道、附件的溫度高于環(huán)境溫度而散失的熱量。影響散熱損失的主要因所有:鍋爐外表面積的大小、外表面溫度、爐墻結(jié)構(gòu)、保溫隔熱性能及環(huán)境溫度等。什么是灰渣物理熱損失?其大小與哪些因素有關(guān)?鍋爐排出的灰渣,還具有較高的溫度,它所攜帶的物理顯熱,稱灰渣物理熱損失q6。影響灰渣物理熱損失大小的主要因素是排渣量的大小及溫度的高低。灰渣物理熱損失的影響因素主要是灰渣溫度。什么是最佳過量空氣系數(shù)?過量空氣系數(shù)大小,對(duì)機(jī)械未完全燃燒熱損失、化學(xué)未完全燃燒熱淚盈眶損失、排煙熱損失均有影響。只要增大過量空氣系數(shù),排煙熱損失肯定增加;適當(dāng)增大過量空氣系數(shù),可使q3、q4下降,而過量空氣系數(shù)過大時(shí)將引起爐溫下降,又導(dǎo)致q3、q4增大。因此,必然有一個(gè)最合理的過量空氣系數(shù)存在。最合理的過量空氣系數(shù),應(yīng)使q2、q3、q4為最小,這個(gè)過量空氣系數(shù),稱最佳過量空氣系數(shù)。什么是鍋爐熱效率?什么是正平衡熱效率與反平衡熱效率?如何計(jì)算?鍋爐有效利用熱量與單位時(shí)間內(nèi)所消耗燃料的輸入熱量的百分比,稱為鍋爐熱效率。正平衡熱效率由鍋爐熱效率的定義直接獲得,即為鍋爐的有效利用熱與鍋爐送入熱量之比:反平衡熱效率即求出各項(xiàng)熱損失后,由下式求得:什么是燃煤量與計(jì)算燃煤量?他們有何區(qū)別?單位時(shí)間內(nèi)鍋爐消耗的燃料量稱為燃煤量B,單位為kg/s、kg/h或t/h。
由于有機(jī)械未完全燃燒熱損失q4存在,1kg入爐燃料實(shí)際上只有kg參加燃燒后應(yīng)。通常把扣除機(jī)械未完全燃燒熱損失后的燃煤量稱為計(jì)算燃煤量。
燃煤量B是必須供應(yīng)的煤量,計(jì)算中燃煤量是在爐內(nèi)實(shí)際燒掉的煤量。在職作燃料量預(yù)算、計(jì)算輸煤系統(tǒng)出力、計(jì)算發(fā)電煤耗時(shí),用燃煤B。在計(jì)算燃燒所需空氣量、生成煙氣量及爐內(nèi)傳熱計(jì)算時(shí),用計(jì)算燃煤量。第5章燃燒方式及燃燒設(shè)備何謂燃燒?燃燒的基本條件有哪些?所謂燃燒是燃料中的可燃物質(zhì)與氧氣發(fā)生劇烈的、伴隨發(fā)光發(fā)熱的一種化學(xué)反應(yīng)。為了使燃燒過程能持續(xù)進(jìn)行,除了必須有燃料和燃燒所需要的足夠數(shù)量的氧氣外,還必須有:(1)足夠高的溫度;(2)足夠的傳質(zhì)動(dòng)力,以使需要的氧氣能及時(shí)到達(dá)燃燒區(qū)域;(3)足夠的時(shí)間,以使反應(yīng)能夠完成。何謂化學(xué)反應(yīng)速度?影響化學(xué)反應(yīng)速度的主要因素有哪些?是如何影響的?所謂的化學(xué)反應(yīng)速度是指單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物質(zhì)(或生成物質(zhì))濃度的變化。研究表明,濃度、溫度和壓力以及是否有催化劑等影響化學(xué)反應(yīng)速度。反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響可用質(zhì)量作用定律來說明,即溫度不變時(shí),化學(xué)反應(yīng)速度與該瞬間各反應(yīng)物濃度冪的乘積成正比。實(shí)驗(yàn)證實(shí),溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響很大。常溫下,溫度每提高10℃,反應(yīng)速度約提高2~4倍。同時(shí),溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響也很復(fù)雜,既存在某些反應(yīng)的速度隨溫度的增加而增加,同時(shí)又存在少數(shù)反應(yīng)的速度隨溫度的增加而減小。燃燒過程中化學(xué)反應(yīng)的速度幾乎都隨溫度的升高而迅速增大。在反應(yīng)容積不變的情況下,反應(yīng)系統(tǒng)壓力的增高,就意味著反應(yīng)物濃度增加了,從而使化學(xué)反應(yīng)速度增加。催化劑可以影響化學(xué)反應(yīng)速度,但化學(xué)反應(yīng)中催化劑本身并未改變。催化劑雖然也可以參加化學(xué)反應(yīng),但在另一個(gè)反應(yīng)中又被還原,所以到反應(yīng)終了時(shí),它本身的化學(xué)性質(zhì)并未發(fā)生變化。所有的催化作用都有一個(gè)共同的特點(diǎn),即催化劑在一定條件下,僅能改變化學(xué)反應(yīng)的速度,而不能改變反應(yīng)在該條件下可能進(jìn)行的限度,即不能改變平衡狀態(tài),而只能改變達(dá)到平衡的時(shí)間。從活化能的觀點(diǎn)看,催化劑可以改變反應(yīng)物的活化能。試述著火的機(jī)理并分析著火溫度的影響因素。著火的反應(yīng)機(jī)理有二:其一是熱力著火??扇蓟旌衔镉捎谧陨淼难趸磻?yīng)放熱或者由于外部熱源的加熱,使得溫度不斷升高,導(dǎo)致氧化反應(yīng)加快,從而聚積更多的熱量,最終導(dǎo)致著火。其二是鏈?zhǔn)街???扇嘉锓磻?yīng)過程中存在鏈載體,當(dāng)鏈產(chǎn)生的速度超過其銷毀的速度,或者反應(yīng)本身為支鏈反應(yīng),由于鏈載體的大量產(chǎn)生,使反應(yīng)速度迅速增大,同時(shí)又產(chǎn)生更多的鏈載體,最終使反應(yīng)物著火.著火溫度的影響因素有燃料的物理化學(xué)性質(zhì)和系統(tǒng)的熱力條件。分析煤粉氣流著火的特點(diǎn)。如何強(qiáng)化煤粉氣流的著火與燃燒?煤粉空氣混合物經(jīng)燃燒器以射流方式被噴入爐膛后,通過湍流擴(kuò)散和回流,卷吸周圍的高溫?zé)煔?,同時(shí)受到爐膛四壁及高溫火焰的輻射,被迅速加熱,當(dāng)達(dá)到一定溫度后就開始著火。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),煤粉氣流的著火溫度要比煤的著火溫度高一些。為了將煤粉氣流更快地加熱到煤粉顆粒的著火溫度,一般并不是將煤粉燃燒所需的全部空氣都與煤粉混合來輸送煤粉,而只是用其中一部分來輸送煤粉。這部分空氣稱為一次風(fēng),其余的空氣稱為二次風(fēng)和三次風(fēng)。闡述爐拱、二次風(fēng)對(duì)鏈條爐的燃燒和燃盡過程中作用。爐拱在鏈條爐中主要起加快新燃料的引燃和促進(jìn)爐膛內(nèi)氣體混合的作用。爐拱通過強(qiáng)化傳熱和控制爐內(nèi)氣體流動(dòng)這兩種方式來起作用。爐拱控制氣體流動(dòng)的直接效應(yīng)是強(qiáng)化混合,間接的效應(yīng)是強(qiáng)化著火區(qū)的傳熱。二次風(fēng)的主要作用是擾亂爐內(nèi)氣流,使之自相混合,從而使氣體不完全燃燒損失和爐膛內(nèi)的過量空氣系數(shù)都得以降低。與爐拱相比,二次風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)是布置靈活,調(diào)節(jié)方便,而且爐膛結(jié)構(gòu)也不會(huì)因之復(fù)雜化。但二次風(fēng)要消耗一定能量。一般情況下,二次風(fēng)配合爐拱使用,以取得最佳效果。說明直流燃燒器和旋流燃燒器的工作原理及其優(yōu)缺點(diǎn)。(1)旋流燃燒器是指總的出口氣流為一股繞燃燒器軸線旋轉(zhuǎn)的射流的一類燃燒器。旋轉(zhuǎn)射流通過各種型式的旋流器來產(chǎn)生。氣流在出燃燒器之前,在圓管中作螺旋運(yùn)動(dòng),當(dāng)它一旦離開燃燒器后,如果沒有外力的作用,它應(yīng)當(dāng)沿螺旋線的切線方向運(yùn)動(dòng),形成輻射狀的環(huán)狀氣流。旋轉(zhuǎn)射流具有如下特點(diǎn):(a)旋轉(zhuǎn)射流不但具有軸向速度,而且有較大的切向速度,從旋流燃燒器出來的氣體質(zhì)點(diǎn)既有旋轉(zhuǎn)向前的趨勢(shì),又有從切向飛出的趨勢(shì),因此,氣流的初期擾動(dòng)非常強(qiáng)烈。(b)射流不斷卷吸周圍氣體,其切向速度的旋轉(zhuǎn)半徑不斷增大,切向速度衰減得很快,所以射流的后期擾動(dòng)不夠強(qiáng)烈。最大軸向速度也由于卷吸周圍氣體而衰減得很快,因而使旋轉(zhuǎn)射流的射程比較短。(c)旋轉(zhuǎn)射流離開出口一段距離后的軸向速度為負(fù)值,說明射流有一個(gè)回流區(qū)。這在燃燒器中能回流高溫?zé)煔?,幫助煤粉氣流著火。因此,旋流燃燒器從兩方面卷吸周圍高溫?zé)煔?。一方面從回流區(qū)回流高溫?zé)煔?;另一方面旋轉(zhuǎn)射流也從射流的外邊界卷吸周圍高溫?zé)煔狻?d)旋轉(zhuǎn)射流的擴(kuò)展角較大。(2)直流燃燒器是由一組矩形或圓形的噴口組成,噴出的一、二次風(fēng)都是不旋轉(zhuǎn)的直流射流。直流射流的基本特性:從噴口噴出來的直流射流,具有較高的初速,一般其雷諾數(shù)Re≥106,因此燃燒器噴射出來的射流都是湍流射流。射流自噴口噴出后,僅在邊界層處有周圍氣體被卷吸進(jìn)來。什么是煤粉爐的一、二、三次風(fēng)?它們的作用是什么? 攜帶煤粉送入燃燒器的空氣稱為一次風(fēng),其主要作用是輸送煤粉和滿足燃燒初期對(duì)氧氣的需要,一次風(fēng)數(shù)量一般較少。煤粉氣流著火后再送入的空氣稱為二次風(fēng)。二次風(fēng)補(bǔ)充煤粉繼續(xù)燃燒所需要的空氣,并主要起擾動(dòng)、混合作用。當(dāng)煤粉制備系統(tǒng)采用中間儲(chǔ)倉(cāng)式熱風(fēng)送粉時(shí),在磨煤機(jī)內(nèi)干燥原煤后排出的乏氣,其中含有10%~15%的細(xì)小煤粉,可將這股乏氣由單獨(dú)的噴口送入爐膛燃燒,這股乏氣稱為三次風(fēng)。什么是著火熱?哪些因素會(huì)影響它的高低?將燃料加熱到著火溫度所需的熱量稱為著火熱。著火熱隨燃料性質(zhì)(著火溫度,燃料水分、灰分、煤粉細(xì)度)和運(yùn)行工況(煤粉氣流初溫、一次風(fēng)率和風(fēng)速)的變化而變化,此外,也與燃燒器結(jié)構(gòu)特性及鍋爐負(fù)荷等有關(guān)。一次風(fēng)率與一次風(fēng)溫對(duì)燃燒過程有何影響?一次風(fēng)率直接影響到煤粉氣流著火的快慢,特別是對(duì)燃用低揮發(fā)分的煤時(shí),為加快著火,應(yīng)限制一次風(fēng)量,使煤粉空氣混合物能較快地加熱到煤粉氣流的著火溫度。同樣理由,也應(yīng)采用較低的一次風(fēng)速,使煤粉著火的穩(wěn)定性較好。一次風(fēng)溫越高,可以帶入越多的熱量,有利于煤粉的著火和燃燒。一、二次風(fēng)速根據(jù)什么原則確定?一次風(fēng)速主要取決于煤粉的著火性能,對(duì)直吹式制粉系統(tǒng)或用乏氣送粉的中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)取下限,熱風(fēng)送粉可取上限。二次風(fēng)速主要考慮氣流的射程,以保證煤粉空氣在燃燒后期混合良好并使之完全燃燒。一、二次風(fēng)速比一般是1.1~2.3。煤粉爐內(nèi)的火焰是怎樣保持穩(wěn)定的?為了提高不投油工況下煤粉氣流的著火、燃燒穩(wěn)定性,已研究開發(fā)出多種行之有效的技術(shù)。這些技術(shù)的共同點(diǎn)都是設(shè)法建立穩(wěn)定的著火熱源、增強(qiáng)對(duì)煤粉氣流的傳熱能力和降低一次風(fēng)煤粉氣流的著火熱。例如,敷設(shè)燃燒帶來提高燃燒器區(qū)域的溫度;采用熱風(fēng)送粉系統(tǒng)和較高的熱風(fēng)溫度;采用較低的一次風(fēng)率和一次風(fēng)速;減小煤粉顆粒細(xì)度;控制鍋爐最低運(yùn)行負(fù)荷以及采用性能良好的燃燒器;提高風(fēng)粉混合物中煤粉濃度等。燃燒反應(yīng)速度與一次風(fēng)粉氣流中煤粉濃度和氧濃度有關(guān)。在一定的煤粉細(xì)度和空氣溫度條件下,一定的煤粉濃度范圍內(nèi),隨著煤粉濃度增大,反應(yīng)速度加快,煤粉氣流的著火和燃燒穩(wěn)定性也變好。說明各種穩(wěn)燃技術(shù)的基本原理及適用范圍。什么是火焰中心?其位置對(duì)鍋爐工作有何影響?運(yùn)行中火焰中心位置可以調(diào)節(jié)嗎?在鍋爐爐膛中,燃料燃燒放熱的同時(shí),還進(jìn)行著熱量的傳遞。由于不同部位處于不同的燃燒階段,放熱強(qiáng)度不一樣,致使?fàn)t膛各部位的溫度也不相同。在爐膛中的最高溫度點(diǎn),稱為火焰中心,也稱燃燒中心?;鹧嬷行脑跔t膛中的正確位置,一般應(yīng)在燃燒器平均高度所在平面的幾何中心處。
火焰中心位置會(huì)因人為原因及其它因素而發(fā)生變化,火焰中心位置的變動(dòng),對(duì)鍋爐傳熱及鍋爐安全工作均有影響?;鹧嬷行奈恢锰蜁r(shí),可能引起冷灰斗處結(jié)渣;火焰中心位置太高,使?fàn)t膛出口煙溫升高,導(dǎo)致爐膛出口對(duì)流受熱面結(jié)渣及過熱器壁溫升高;火焰中心在爐膛內(nèi)偏向某一側(cè)時(shí),會(huì)引起該側(cè)爐墻的結(jié)渣。鍋爐在運(yùn)行中,火焰中心位置是可以調(diào)節(jié)的。某些直流燃燒器本身就做成擺動(dòng)式的,出口角度改變則射流方向也就隨之變化,出口傾角上仰或下傾,就可使火焰中心沿爐膛高度方向上升或下降。試述流化床燃燒鍋爐的工作原理和主要特點(diǎn)。如圖(b)所示,當(dāng)空氣流速較大,床料開始膨脹,料層高度發(fā)生變化。氣體對(duì)固體顆粒產(chǎn)生的作用力與固體顆粒所受的其他外力相平衡,固體顆粒呈現(xiàn)出類似流體的性質(zhì)。這種當(dāng)流體以一定的速度向上流過固體顆粒層時(shí),固體顆粒層呈現(xiàn)出類似于流體狀態(tài)的現(xiàn)象稱為流態(tài)化現(xiàn)象。如果這時(shí)床料內(nèi)未產(chǎn)生大量的氣泡,擾動(dòng)并不強(qiáng)烈,把這種流化狀態(tài)稱為流動(dòng)床。流動(dòng)床在工業(yè)上有一定的意義,因?yàn)樗哂辛黧w的某些特性。具有高傳熱率、高熱強(qiáng)度、燃料適應(yīng)性極強(qiáng)、能有效地脫硫除硝等—系列優(yōu)點(diǎn)。循環(huán)流化床燃燒鍋爐為什么會(huì)成為目前竟相發(fā)展的鍋爐型式?它還有哪些問題沒有得到很好的解決?循環(huán)流化床的特點(diǎn)可歸納如下:(1)不再有鼓泡流化床那樣清晰的界面,固體顆粒充滿整個(gè)上升段空間;(2)有強(qiáng)烈的物料返混,顆粒團(tuán)不斷形成和解體,并且向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng);(3)顆粒均氣體之間的相對(duì)速度大,且與床層空隙率和顆粒循環(huán)流量有關(guān);(4)運(yùn)行流化速度為鼓泡流化床的2~3倍;(5)床層壓降隨流化速度和顆粒的質(zhì)量流量而變化;(6)顆粒橫向混合良好;(7)強(qiáng)烈的顆粒返混、顆粒的外部循環(huán)和良好的橫向混合,使得整個(gè)上升段內(nèi)溫度分布均勻;(8)通過改變上升段內(nèi)的存料量,固體物料在床內(nèi)的停留時(shí)間可在幾分鐘到數(shù)小時(shí)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)(9)流化氣體的整體性狀呈塞狀流;(10)流化氣體根據(jù)需要可在反應(yīng)器的不同高度加入。它幾乎保持了沸騰爐的所有優(yōu)點(diǎn)。除電耗大外,它幾乎可以解決鼓泡床鍋爐的所有其他缺點(diǎn)。存在的問題:(1)大型化困難。(2)自動(dòng)化水平要求高。(3)磨損嚴(yán)重。第6章燃料準(zhǔn)備煤粉的主要物理特性有哪些?煤粉通常由形狀很不規(guī)則、尺寸小于500μm的煤粒和灰粒組成。大部分為20~60μm。剛磨制的疏松煤粉的堆積密度為0.4~0.5t/m3,經(jīng)堆存自然壓緊后,其堆積密度約為0.7t/m3。由于顆粒小,比表面積大,煤粉能吸附大量空氣,所以煤粉的堆積角很小,并有很好的流動(dòng)性,可方便地采用氣力輸送。但煤粉容易通過縫隙向外泄漏,污染環(huán)境。煤粉細(xì)度是如何表示的?煤粉的粗細(xì)程度用煤粉細(xì)度表示。煤粉細(xì)度是指經(jīng)過專有篩子篩分后,殘留中篩子上的煤粉重量占篩分前煤粉重量的百分?jǐn)?shù)。實(shí)際中用一組由細(xì)金屬絲編織的、具有正方形小孔的篩子進(jìn)行篩分測(cè)定。方孔的邊長(zhǎng)稱篩子的孔徑。煤粉的形狀是不規(guī)則的,所謂煤粉顆粒直徑是指在一定的振動(dòng)強(qiáng)度和篩分時(shí)間下,煤粉能通過的最小篩孔的孔徑。為在孔徑為的篩子上的篩后剩余量占篩分煤粉試樣總量的百分?jǐn)?shù),由下式計(jì)算:,%式中,、分別表示留在篩子上和通過篩孔的煤粉質(zhì)量。篩余量越大,越大,則煤粉越粗。什么是煤粉的均勻性指數(shù)?煤在一定設(shè)備中被磨制成煤粉,其顆粒尺寸是具有一定規(guī)律的。每一套制粉系統(tǒng)都可以通過試驗(yàn)找出一個(gè)值,這個(gè)值是常數(shù)。表征煤粉顆粒的均勻程度。什么是煤的可磨性與可磨性系數(shù)?可磨性系數(shù)表示煤被磨成一定細(xì)度的煤粉的難易程度。什么是經(jīng)濟(jì)細(xì)度?如何確定經(jīng)濟(jì)細(xì)度?煤粉愈細(xì),著火燃燒愈迅速,鍋爐不完全燃燒損失愈小,鍋爐效率愈高,但磨煤電耗及磨煤設(shè)備的磨損和折舊費(fèi)也提高。反之,煤粉較粗,磨煤電耗及金屬磨損減少,但鍋爐不完全燃燒損失增加。因此,存在一個(gè)使得鍋爐不完全燃燒損失、磨煤電耗及金屬磨損的總和最小的煤粉細(xì)度,稱煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度。若把磨煤耗費(fèi)折算到與相同的單位,并用表示,可以得到和總和對(duì)應(yīng)于的變化曲線,該曲線是上凹的,其最小值對(duì)應(yīng)的煤粉細(xì)度稱就是經(jīng)濟(jì)細(xì)度。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)?因煤粉易吸附空氣,極易受到緩慢氧化,致使煤粉溫度升高,達(dá)到著火溫度時(shí),便引起煤粉自燃。煤粉和空氣的混合物在適當(dāng)?shù)臐舛群蜏囟认律踔習(xí)l(fā)生爆炸。影響煤粉爆炸的因素有:煤的揮發(fā)分含量、煤粉細(xì)度、煤粉濃度和溫度等。揮發(fā)分多的煤粉容易爆炸,揮發(fā)分少的煤粉不容易爆炸。煤粉越細(xì),煤粉與空氣的接觸面積越大,煤粉越易自燃和爆炸。一般小于10%的無(wú)煙煤煤粉,或者煤粉的顆粒尺寸大于200時(shí)幾乎不會(huì)爆炸。煤粉在空氣中的濃度為1.2~2.0kg/m3時(shí),爆炸性最大。當(dāng)煙煤濃度為0.25~3kg/kg(空氣),溫度為70~130℃時(shí),一旦有點(diǎn)火源,就會(huì)發(fā)生煤粉爆炸。輸送煤粉的氣體中,氧氣所占有的比例小于15%時(shí),煤粉不爆炸。煤粉氣流混合物的溫度高,容易爆炸,低于一定溫度則無(wú)爆炸的危險(xiǎn)。什么是直吹式制粉系統(tǒng)?有哪幾種類型?直吹式制粉系統(tǒng)有何優(yōu)缺點(diǎn)?直吹式制粉系統(tǒng)中,磨成的煤粉從磨煤機(jī)直接吹入爐膛。直吹式制粉系統(tǒng)有以下幾種類型:(1)中速磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)(3)風(fēng)扇式磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)(3)雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)在直吹式制粉系統(tǒng)中,磨煤機(jī)磨制的煤粉全部直接送入爐膛內(nèi)燃燒。因此具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、設(shè)備部件少、輸粉管道阻力小、運(yùn)行電耗低、鋼材消耗省、占有空間小、投資少和爆炸危險(xiǎn)性小等優(yōu)點(diǎn)。負(fù)壓直吹式系統(tǒng)中,燃燒需要的全部煤粉都要經(jīng)過排粉機(jī),因此它磨損較快,發(fā)生振動(dòng)和需要檢修的可能性就大。在直吹式系統(tǒng)中,磨煤機(jī)的工作直接影響鍋爐的運(yùn)行工況,鍋爐機(jī)組的可靠性相對(duì)低些。當(dāng)鍋爐負(fù)荷變動(dòng)或燃燒器所需煤粉增減時(shí),直吹式系統(tǒng)要從改變給煤量開始,經(jīng)過整個(gè)系統(tǒng)才能改變煤粉量,因而惰性較大。此外,直吹式系統(tǒng)的一次風(fēng)管是在分離器之后分支通往各個(gè)燃燒器的,燃料量和空氣量的調(diào)節(jié)手段都設(shè)置在磨煤機(jī)之前,同一臺(tái)磨煤機(jī)供給煤粉的各個(gè)燃燒器之間,容易出現(xiàn)風(fēng)粉不均現(xiàn)象。什么是中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)?有何優(yōu)缺點(diǎn)?中間倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)中,磨成的煤粉先儲(chǔ)存在煤粉倉(cāng)內(nèi),隨后根據(jù)負(fù)荷要求再由煤粉倉(cāng)送入爐膛。中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)需要有煤粉倉(cāng)、細(xì)粉分離器、排粉風(fēng)機(jī)、給粉機(jī)等設(shè)備,系統(tǒng)復(fù)雜龐大,因而建設(shè)初投資大。由于系統(tǒng)的設(shè)備多,管道長(zhǎng),容易在系統(tǒng)中產(chǎn)生煤粉沉積,增加了煤粉爆炸的危險(xiǎn)性。系統(tǒng)中需設(shè)置許多防爆裝置。系統(tǒng)中負(fù)壓較大,漏風(fēng)量大,致使輸粉電耗增大,鍋爐效率降低。儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)中,因?yàn)殄仩t和磨煤機(jī)之間有煤粉倉(cāng),所以磨煤機(jī)的運(yùn)行出力不必與鍋爐隨時(shí)配合,即磨煤機(jī)出力不受鍋爐負(fù)荷變動(dòng)的影響,磨煤機(jī)可以一直維持在經(jīng)濟(jì)工況下運(yùn)行。即使磨煤設(shè)備發(fā)生故障,煤粉倉(cāng)內(nèi)積存的煤粉仍可供應(yīng)鍋爐需要,同時(shí),可以經(jīng)過螺旋輸粉機(jī)調(diào)運(yùn)其它制粉系統(tǒng)的煤粉到發(fā)生事故的煤粉倉(cāng)去,使鍋爐繼續(xù)運(yùn)行,提高了系統(tǒng)的可靠性。 當(dāng)鍋爐負(fù)荷變動(dòng)或燃燒器所需煤粉增減時(shí),儲(chǔ)倉(cāng)式系統(tǒng)只要調(diào)節(jié)給粉機(jī)就可以適應(yīng)需要,既方便又靈敏。什么是中間儲(chǔ)倉(cāng)式乏氣(干燥劑)送粉系統(tǒng)?乏氣送粉系統(tǒng),是以乏氣作為一次風(fēng)的輸送介質(zhì),乏氣夾帶的細(xì)粉與給粉機(jī)下來的煤粉混合后,被送入爐膛燃燒。什么是中間儲(chǔ)倉(cāng)式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)?熱風(fēng)送粉中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng),用從空氣預(yù)熱器來的熱空氣作為一次風(fēng)的輸送介質(zhì)。乏氣作為三次風(fēng)送入爐膛燃燒。第7章鍋爐各種受熱面的作用及結(jié)構(gòu)水冷壁、鍋爐管束、省煤器、過熱器、再熱器、凝渣管、空氣預(yù)熱器的作用是什么?所謂的爐膛水冷壁就是布置在爐膛四周的、管內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)一般為水或汽水兩相混合物的受熱面。若鍋爐為蒸汽鍋爐,水冷壁主要為蒸發(fā)受熱面;若鍋爐為熱水鍋爐或超臨界壓力鍋爐,則水冷壁主要為加熱受熱面。鍋爐管束:對(duì)于低壓鍋爐,由于蒸發(fā)吸熱量較大,僅布置水冷壁還不足以滿足需要,還要布置對(duì)流蒸發(fā)受熱面。過熱器的作用是將鍋爐的飽和蒸汽進(jìn)一步加熱到所需過熱蒸汽溫度。蒸汽初壓的提高雖可提高循環(huán)熱效率,但過熱蒸汽壓力的進(jìn)一步提高受到汽輪機(jī)排汽濕度的限制,因此為了提高循環(huán)熱效率及降低排汽濕度,可采用再熱器。凝渣管束可以保護(hù)后面密集的過熱受熱面不結(jié)渣堵塞,因此有時(shí)它也稱為防渣管束。省煤器的作用主要為:(1)降低排煙溫度,提高鍋爐效率,節(jié)省燃料。(2)充當(dāng)部分加熱受熱面或蒸發(fā)受熱面??諝忸A(yù)熱器的作用:(1)降低排煙溫度提高鍋爐效率。(2)改善燃料的著火條件和燃燒過程,降低燃燒不完全損失,進(jìn)一步提高鍋爐效率。對(duì)于著火困難的燃料,如無(wú)煙煤,常把空氣加熱到400℃左右。(3)熱空氣進(jìn)入爐膛,提高理論燃燒溫度,強(qiáng)化爐膛的輻射傳熱,進(jìn)一步提高鍋爐的熱效率。(4)熱空氣還作為煤粉鍋爐制粉系統(tǒng)的干燥劑和輸粉介質(zhì)。水冷壁、省煤器、過熱器、空氣預(yù)熱器可分為哪幾類?各有什么優(yōu)缺點(diǎn)?水冷壁水冷壁主要有兩類,即光管式水冷壁和膜式水冷壁。光管式水冷壁具有制造、安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但它的缺點(diǎn)是保護(hù)爐墻的作用小,爐膛漏風(fēng)嚴(yán)重。膜式水冷壁對(duì)爐墻的保護(hù)最好,爐墻的重量、厚度大為減少。因?yàn)槟な剿浔诘臓t墻只需要保溫材料,不用耐火材料,因而可采用輕型爐墻。同時(shí),水冷壁的金屬耗量增加不多。此外,膜式水冷壁的氣密性好,大大減少了爐膛漏風(fēng),甚至也可采用微正壓燃燒,提高鍋爐熱效率。由于蓄熱能力小,爐膛燃燒室升溫快,冷卻亦快,可縮短啟動(dòng)和停爐時(shí)間。廠內(nèi)預(yù)先組裝好才出廠,可縮短安裝周期,保證質(zhì)量。膜式水冷壁的缺點(diǎn)主要是制造工藝較復(fù)雜,設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到它的一些特點(diǎn)。如不允許兩相鄰管子的金屬溫度差超過50℃(這個(gè)要求對(duì)自然循環(huán)鍋爐是容易做到的),因要把水冷壁系統(tǒng)制成整體焊接的懸吊框式結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)膜式水冷壁時(shí)必須保證有足夠的膨脹延伸自由,還應(yīng)保證人孔、檢查孔、看火孔以及管子橫穿水冷壁等處有良好的密封性。水冷壁管穿過爐墻的部分要留出膨脹間隙。省煤器按材料省煤器可分為鑄鐵式和鋼管式;按出口是否沸騰可分為沸騰式和非沸騰式。鑄鐵式省煤器的優(yōu)點(diǎn)是耐腐蝕、耐磨損。缺點(diǎn)是不能做成沸騰式。否則易發(fā)生水擊,損壞省煤器;鑄鐵省煤器管壁較厚,體積和重量都大;肋片間易積灰、堵灰;彎頭多易滲水漏水。鋼管式省煤器可用于任何壓力和容量的鍋爐,置于不同形狀的煙道中。其優(yōu)點(diǎn)是體積小,重量輕,價(jià)格低廉。過熱器過熱器一般按傳熱方式來分類。主要可分為對(duì)流式、半輻射式和輻射式過熱器三種??諝忸A(yù)熱器按空氣預(yù)熱器的工作原理,空氣預(yù)熱器可分為間壁導(dǎo)熱式和再生式兩種。管式空氣預(yù)熱器的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部分,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,工作可靠,維修工作量少,嚴(yán)密性好,如果能采取措施解決預(yù)熱器的低溫腐蝕和磨損,則漏風(fēng)量不超過5%。缺點(diǎn)是體積很大,鋼材消耗多,漏風(fēng)量隨著預(yù)熱器管的低溫腐蝕和磨損穿孔而迅速增加?;剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的缺點(diǎn)是漏風(fēng)系數(shù)大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需傳動(dòng)裝置,消耗電能。優(yōu)點(diǎn)是受熱面兩面受熱,傳熱系數(shù)高,單位體積內(nèi)受熱面大,外形尺寸小,重量輕,不怕腐蝕。水冷壁、鍋爐管束、省煤器、過熱器、再熱器、凝渣管、空氣預(yù)熱器都是鍋爐必不可少的部件嗎?試述什么情況下必須布置,而有些情況下可以不布置。水冷壁是必不可少的鍋爐管束不是必不可少的,是低壓小容量鍋爐的對(duì)流蒸發(fā)受熱面。省煤器和空氣預(yù)熱器都是為了利用鍋爐尾部煙氣的熱量而設(shè)置的受熱面,不是必不可少的。過熱器對(duì)于電站鍋爐來說是必不可少的。再熱器是為了進(jìn)一步提高循環(huán)熱效率及降低排氣濕度者增加的受熱面,不是必不可少的。凝渣管是為了防止受熱面結(jié)渣堵塞而設(shè)置的,理論上不是必不可少的。為什么有時(shí)必須將空氣預(yù)熱器和省煤器交錯(cuò)雙級(jí)布置?省煤器與空氣預(yù)熱器雙級(jí)交錯(cuò)布置的根本原因是,通過空氣預(yù)熱器的煙氣熱容量大于空氣的熱容量。這樣,在空氣預(yù)熱器的傳熱過程中,煙溫每下降1℃,空氣溫度將上升1.2—1.4℃。隨著煙氣溫度的降低,空氣溫度的上升,它們之間的溫差會(huì)越來越小,要想得到較高的空氣溫度將成為不可能,而且也是不經(jīng)濟(jì)的。所以在需要較高的空氣溫度時(shí)采用雙級(jí)交錯(cuò)布置,即把空氣預(yù)熱器和省煤器都分成兩部分,在第一級(jí)空氣預(yù)熱器中空氣與煙氣的傳熱溫差變小后,跳過省煤器引入第二級(jí)空氣預(yù)熱器,使傳熱溫差增大。這樣就保證有較大的溫差和達(dá)到所要求的溫度。一般,管式空氣預(yù)熱器在要求熱風(fēng)溫度高于260-—280℃時(shí),就需要考慮采用雙級(jí)交錯(cuò)布置,回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器,在要求熱風(fēng)溫度高于300—350℃時(shí),也需采用雙級(jí)交錯(cuò)布置,這時(shí),第二級(jí)采用管式空氣預(yù)熱器。對(duì)蒸汽溫度調(diào)節(jié)方法有哪些基本要求?試述蒸汽溫度調(diào)節(jié)的工作原理,為什么有些鍋爐必須有減溫器?什么樣的鍋爐可以沒有或不裝減溫器?對(duì)整體溫度調(diào)節(jié)方法的要求:①調(diào)節(jié)慣性或延遲時(shí)間要小,即靈敏;②調(diào)節(jié)范圍要大;③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠;④對(duì)循環(huán)效率的影響要小;⑤附加的金屬和設(shè)備的消耗要少;⑥盡可能起到保持金屬的作用。從煙氣側(cè)對(duì)汽溫進(jìn)行調(diào)節(jié)的原理是,從煙氣側(cè)改變過熱器或再熱器的傳熱特性,影響蒸汽的焓增,改變汽溫。蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)的原理是利用減溫器來降低過熱蒸汽的焓,使汽溫降低到需要的溫度。說明鍋爐負(fù)荷、給水溫度、燃料性質(zhì)、過量空氣系數(shù)對(duì)汽溫的影響?鍋爐負(fù)荷對(duì)流式過熱器總的汽溫變化是隨鍋爐負(fù)荷的增加而增加;鍋爐負(fù)荷對(duì)輻射式過熱器的汽溫影響和對(duì)對(duì)流式過熱器的汽溫影響是相反的。給水溫度給水溫度降低,鍋爐工質(zhì)的總吸熱量將增加,因而需要增加燃料消耗量,這樣會(huì)使對(duì)流過熱器前的煙氣溫度和煙氣流速增加,從而使對(duì)流過熱器的吸熱量增加,汽溫升高。而對(duì)輻射式過熱器的汽溫影響不大。所以,給水溫度的降低一般總是導(dǎo)致過熱汽溫的升高。燃料性質(zhì)燃料性質(zhì)的變化,主要是煤中水分和灰分的變化,也要影響到過熱汽溫。如果水分和灰分增加時(shí),燃料發(fā)熱量降低而必須增加燃料消耗量,從而使對(duì)流過熱器受熱面的煙氣流速增加,加強(qiáng)了對(duì)流傳熱,對(duì)流過熱器的蒸汽吸熱量增加,出口汽溫將有所增高;對(duì)于輻射過熱器,由于爐膛溫度降低而使輻射吸熱量減少,其出口汽溫將要降低。如果灰分增多,爐膛受熱面結(jié)渣或積灰污染嚴(yán)重,會(huì)使?fàn)t內(nèi)輻射傳熱量減少,過熱區(qū)進(jìn)口煙溫提高,使對(duì)流熱器的汽溫上升,但是,過熱器本身也會(huì)因灰分增多而導(dǎo)致受熱面的污染,使過熱器傳熱能力下降,工質(zhì)溫度將會(huì)降低。如果燃料種類改變,過熱汽溫的變化將會(huì)更大。過量空氣系數(shù)爐膛過量空氣系數(shù)的變化對(duì)過熱汽溫也有顯著的影響。如過量空氣系數(shù)增加,則由于爐膛溫度水平降低而使輻射傳熱量減少,故輻射過熱器的出口氣溫將要降低。在對(duì)流過熱器中,過量空氣系數(shù)增加后,煙氣量增大,受熱面中的煙氣流速增加而使對(duì)流吸熱量增大,因而對(duì)流過熱器的出口汽溫將會(huì)升高,而且沿?zé)煔饬鞒逃掠?,由此面增加的比例愈大。?duì)于屏式過熱器,過量空氣系數(shù)的變化對(duì)氣溫的影響較小。對(duì)比煙氣側(cè)汽溫調(diào)節(jié)的蒸汽側(cè)汽溫調(diào)節(jié)的工作原理及其優(yōu)缺點(diǎn)。(1)從煙氣側(cè)對(duì)汽溫進(jìn)行調(diào)節(jié)的原理是,從煙氣側(cè)改變過熱器或再熱器的傳熱特性,影響蒸汽的焓增,改變汽溫。這種調(diào)節(jié)方法的特點(diǎn)主要有:①蒸汽溫度可以升高,也可以降低;②不需要增加額外的受熱面積;③調(diào)節(jié)精度低,一般只能進(jìn)行粗調(diào)節(jié)。(2)蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)的原理是利用減溫器來降低過熱蒸汽的焓,使汽溫降低到需要的溫度。這種調(diào)節(jié)方法的特點(diǎn)是:①調(diào)節(jié)精度高;②若布置合理,能起到保護(hù)過熱器金屬的作用,能使各蛇形管中的蒸汽溫度均勻;③只能降低溫度,為此就必須在設(shè)計(jì)時(shí)各布置全適量的受熱面,使過熱器的鋼材消耗量加大,還要額外消耗減溫所需的材料。請(qǐng)分別舉例說明煙氣側(cè)調(diào)節(jié)方法和蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)方法,并說明各自的特點(diǎn)。煙氣側(cè)調(diào)節(jié)煙氣再循環(huán)采用煙氣再循環(huán),再循環(huán)風(fēng)機(jī)工作條件比較惡劣;使鍋爐排煙熱損失增加,鍋爐效率略有下降。煙氣再循環(huán)多用于燃油鍋爐的再熱汽溫調(diào)節(jié)。采用煙氣檔板因擋板受熱發(fā)生不規(guī)則變形,或轉(zhuǎn)動(dòng)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)生卡澀而不能正常動(dòng)作,從而無(wú)法進(jìn)行調(diào)節(jié);由于理論設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)際調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)有較大出入,使調(diào)節(jié)超出可能范圍。也就是說,在擋板的可調(diào)范圍內(nèi),難以達(dá)到正常汽溫值。有時(shí),為了使汽溫盡可能接近規(guī)定值,往往造成主煙道(或旁路煙道)中的煙速不是過高,就是過低,從而使受熱面的管子磨損加劇,或發(fā)生嚴(yán)重積灰,影響鍋爐的運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)性。改變火焰中心位置改變火焰中心位置的調(diào)溫方法調(diào)節(jié)靈敏,慣性很小,但不精細(xì),常用噴水減溫等其他調(diào)溫方法配合使用。對(duì)于燃用灰熔點(diǎn)較低的燃料,考慮到結(jié)渣,腐蝕的危險(xiǎn),上擺角度不能太大。蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)面式減溫器噴水減溫器這種減溫器具有如下特點(diǎn):減溫水與蒸汽直接接觸,對(duì)減溫水的水質(zhì)要求較高;慣性小,調(diào)節(jié)靈敏,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化;減溫幅度與噴水量成正比,減溫幅度大,高達(dá)100℃;壓力損失?。唤Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,省材料,一般在過熱器的中間集箱或蒸汽管道間噴入減溫水,無(wú)復(fù)雜設(shè)備;減溫前的蒸汽溫度不能過于接近飽和溫度,至少要求高出20℃,否則噴入的水不能及時(shí)得到汽化;給水減溫時(shí),噴水量越大,意味著流經(jīng)過熱器的蒸汽流量越小,溫度越高。這個(gè)問題在直流鍋爐中更需要注意。③蒸汽旁通法 蒸汽旁通法用于再熱汽溫的調(diào)節(jié)。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,慣性小,對(duì)過熱汽溫沒有影響。缺點(diǎn)是再熱器金屬消耗量增加,初投資大。第8章鍋爐本體布置和熱力計(jì)算1.請(qǐng)說明如何選取排煙溫度、爐膛出口過量空氣系數(shù)和熱空氣溫度。答:(1)鍋爐排煙溫度的選擇:從經(jīng)濟(jì)性和安全性兩個(gè)方面考慮。經(jīng)濟(jì)性:排煙溫度低,排煙熱損小,鍋爐效率高,節(jié)約燃料,但會(huì)使尾部受熱面的傳熱溫差大幅降低,增加了受熱面積,浪費(fèi)金屬,提高了初投資。安全性:排煙溫度過低,硫酸蒸汽結(jié)露,使低溫受熱面嚴(yán)重腐蝕及堵灰。(2)爐膛出口過量空氣系數(shù)的選?。涸瓌t是保證燃燒穩(wěn)定的基礎(chǔ)上,盡量減小損失。爐膛出口過量空氣系數(shù)偏小時(shí),爐內(nèi)的不完全燃燒熱損失增大;偏大時(shí),過路的排煙熱損失又增多。因此,存在最佳值使得鍋爐上的熱損失之和最小。鍋爐的最佳過量空氣系數(shù)值與燃燒室的結(jié)構(gòu)、燃料種類和燃燒器的型式等有關(guān)。(3)熱空氣溫度的選擇:原則是降低排煙溫度,提高鍋爐效率,保證燃料的著火、燃燼。理論上講,熱空氣溫度越高越好,但高到一定數(shù)值后,對(duì)強(qiáng)化燃燒沒有太大的幫助,反而要耗費(fèi)過多的空氣預(yù)熱器受熱面,并增加尾部受熱面布置的困難。一般,只要燃料能穩(wěn)定燃燒,滿足制粉系統(tǒng)干燥的需要,熱空氣溫度就不必太高。2.試述蒸汽壓力、燃料性質(zhì)、鍋爐容量和對(duì)鍋爐熱力系統(tǒng)的影響。 答:(1)鍋爐蒸汽參數(shù)對(duì)熱力系統(tǒng)的影響:1)總吸熱量不變時(shí),隨著壓力的升高,過熱、蒸發(fā)、加熱三部分的吸熱量占總吸熱量的比例將發(fā)生變化,即隨壓力的升高,蒸發(fā)吸熱量減少,其它兩項(xiàng)升高。2)對(duì)于低壓鍋爐,蒸發(fā)吸熱是最主要的部分,一般僅布置水冷壁受熱面還不能滿足蒸發(fā)吸熱的需要,因此,還要布置鍋爐管束,這是低壓鍋爐的顯著特征之一,較少有或沒有過熱器,一般可裝設(shè)省煤器,有時(shí)也采用空氣預(yù)熱器。3)中壓時(shí),蒸發(fā)吸熱量減少,水冷壁受熱面基本能滿足,若略有不夠,可將省煤器設(shè)計(jì)成沸騰式,因而不需鍋爐管束。一般省煤器和空氣預(yù)熱器必不可少,有時(shí)要雙級(jí)布置,取決于所需的熱空氣溫度,過熱器一般為對(duì)流式,置于煙溫較高區(qū),如在凝渣管后。4)高壓、超高壓及亞臨界時(shí),由于蒸發(fā)吸熱的比例進(jìn)一步下降,僅布置水冷壁受熱面就能滿足蒸發(fā)吸熱的需要,甚至富裕。而過熱器吸熱比例升高,故一部分過熱器進(jìn)入爐膛構(gòu)成輻射或半輻射式過熱器。此時(shí)過熱器系統(tǒng)龐大而復(fù)雜。5)超臨界時(shí),工質(zhì)為單相,無(wú)蒸發(fā)受熱面,整臺(tái)鍋爐的受熱面只分加熱受熱面及過熱器兩種。加熱吸熱量約占總吸熱量的30%,其余為過熱吸熱量。鍋爐水冷壁不能采用自然水循環(huán),目前都用直流鍋爐或復(fù)合循環(huán)鍋爐。(2)燃料性質(zhì)對(duì)熱力系統(tǒng)的影響:不同種類的鍋爐,其熱力系統(tǒng)不同。同種類燃料,其化學(xué)成分、燃燒特性不同,對(duì)熱力系統(tǒng)的影響也不同。1)燃料水分增多,爐膛吸熱量減少,對(duì)流吸熱量增多,對(duì)流受熱面增加。爐內(nèi)輻射傳熱減弱,但輻射受熱面未必能相應(yīng)減少。相反,為了保證燃燼,應(yīng)有更高的爐膛。2)揮發(fā)分低,著火不易,燃盡困難,爐膛高度也應(yīng)增大。3)水分高和揮發(fā)分低的燃料都要求較高的熱空氣溫度以保證著火,從而使空氣預(yù)熱器增大,并要求與省煤器交錯(cuò)布置。4)灰分多的燃料易使對(duì)流受熱面受到劇烈的磨損,因而必須降低煙氣流速而使受熱面積增多,有時(shí)還需采用防磨、減磨的受熱面結(jié)構(gòu)型式。5)燃料含硫量高會(huì)造成低溫區(qū)受熱面的低溫腐蝕和堵灰,以及在高溫區(qū)受熱面的高溫腐蝕。燃料的影響較為復(fù)雜,有時(shí)并非單向,趨勢(shì)難于判斷。(3)鍋爐容量對(duì)熱力系統(tǒng)的影響:隨著鍋爐容量的增大,爐膛體積的增大要比爐膛壁面積增大快,這樣,大容量鍋爐的爐膛壁面積比容量小的鍋爐爐膛壁面積相對(duì)減少。在大容量鍋爐中除布置水冷壁外,必須再布置雙面露光水冷壁和雙面受熱的屏式過熱器,而中小鍋爐,僅水冷壁就可使煙氣足夠冷卻。鍋爐寬度對(duì)對(duì)流受熱面的布置有很大的影響,過熱器、再熱器、省煤器的管圈片數(shù)及空氣預(yù)熱器的管排數(shù)均與鍋爐的寬度成正比。隨著容量的增大,折算到鍋爐單位寬度上的蒸發(fā)量急劇增大,導(dǎo)致工質(zhì)和煙氣流速過高,受熱面難以布置,對(duì)流過熱器和再熱器需采用多重管圈結(jié)構(gòu),省煤器采用雙面進(jìn)水及多重管圈結(jié)構(gòu),管式空氣預(yù)熱器采用雙面進(jìn)風(fēng)。為了保證傳熱,過熱器、再熱器和省煤器需采用緊湊式布置和強(qiáng)化傳熱技術(shù),空氣預(yù)熱器往往采用回轉(zhuǎn)再生式。加大尾部對(duì)流豎井深度也是首先要采取的措施。3.為什么低壓小容量鍋爐必須設(shè)置鍋爐管束?答:低壓小容量鍋爐鍋爐,蒸發(fā)吸熱是最主要的部分,一般僅布置水冷壁受熱面還不能滿足蒸發(fā)吸熱的需要,因此,還要布置鍋爐管束。4.說明怎樣確定爐膛的形狀和尺寸以及怎樣進(jìn)行爐膛的熱力計(jì)算。答:爐膛形狀與火焰形式、燃燒方式、燃燒器布置和爐型有關(guān)。常見爐膛體型有瘦高和矮胖兩種。當(dāng)過于瘦高時(shí),在燃燒器附近釋放出的熱量沒有足夠的水冷壁吸收,局部溫度過高,易引起燃燒器附近受熱面的結(jié)渣。當(dāng)過于矮胖時(shí),則煙氣不能充分利用爐膛容積,煙氣在離開爐膛時(shí)還未得到足夠的冷卻,凝渣管或屏上會(huì)結(jié)渣。關(guān)于尺寸的確定,最好正方形,長(zhǎng)方形時(shí),希望寬深比不大于1.2。冷灰斗的開關(guān)一般變化不大,取傾角為50℃以便灰渣自行下滑,下口大小根據(jù)D大小送取,一般了0.6~1.4m。折焰角的長(zhǎng)度一般取爐深度1/3左右,上傾角取20~45°,煤中灰分少,煙速高時(shí),可取較小的上傾角。下傾角取20~30°。爐膛出口高度由煙溫和煙速來決定,煙速一般取6m/s左右。爐膛的熱力計(jì)算在布置好爐膛的幾何形狀,受熱面的結(jié)構(gòu)和面積后進(jìn)行。計(jì)算的目的是校核所設(shè)計(jì)的爐膛能否將火焰冷卻到預(yù)期的爐膛出口溫度,在爐膛內(nèi)布置的受熱面能否吸收預(yù)先分配的輻射吸熱量。由于和與有關(guān),而計(jì)算的目的是求出,因此,必須先假定一個(gè),然后比較假定值與計(jì)算值的差別,若二者之差小于℃,則認(rèn)為計(jì)算合格,并以計(jì)算值為準(zhǔn)。否則應(yīng)重新假定,再次計(jì)算,直至合格為止。5.比較“П”型、“T”型和塔型布置方案的優(yōu)缺點(diǎn)。答:(1)“П”型優(yōu)點(diǎn):鍋爐高度較低,安裝起吊方便;受熱面易于布置成工質(zhì)與煙氣呈相互逆流;尾部煙道煙氣向下流動(dòng),有利于吹灰;鍋爐煙氣出口在底層,送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、除塵器等都可以布置在地面;汽機(jī)與過熱器的連接管道長(zhǎng)度較短。缺點(diǎn):占地面積大;煙道轉(zhuǎn)彎引起易引起飛灰對(duì)受熱面的局部磨損;轉(zhuǎn)彎氣室部分難以利用,當(dāng)燃用發(fā)熱值低的劣質(zhì)燃料時(shí),尾部對(duì)流受熱面可能布置不下;容量大時(shí)燃燒器布置有困難。(2)“T”型優(yōu)點(diǎn):與“П”型比較,解決了尾部受熱面布置困難的問題,改善了過渡煙道流動(dòng)狀況,減少煙氣沿高度的熱偏差。缺點(diǎn):占地更大,汽水管道連接系統(tǒng)復(fù)雜,金屬耗量大。(3)“塔”型優(yōu)點(diǎn):所有對(duì)流受熱面都水平懸吊在爐膛上部,便于疏水;煙道短,占地面積小;煤粉管道和燃燒器布置方便,用旋風(fēng)爐也易布置;整臺(tái)鍋爐為懸吊結(jié)構(gòu),磨損減輕。缺點(diǎn):鍋爐高度大,安裝及檢修困難,蒸汽管道的長(zhǎng)度和成本增加;爐膛和對(duì)流煙道的截面需配合恰當(dāng);將空氣預(yù)熱器和引風(fēng)機(jī)放在頂部,加重了鍋爐構(gòu)架負(fù)荷,也增加了安裝和檢修困難。由于空氣預(yù)熱器是用煙氣(熱流體)來加熱空氣(冷流體)從而提高空氣的溫度,而升溫了的空氣送入了爐膛,亦即從煙氣吸收的熱量又返回了煙氣行程,因此有人說:在空氣預(yù)熱器中煙氣的熱量傳遞給了空氣,空氣攜帶的熱量送進(jìn)了爐膛,因而又送回了煙氣,這份熱量并未傳遞給工質(zhì),故對(duì)提高鍋爐的熱效率毫無(wú)作用。試說明這種觀點(diǎn)的錯(cuò)誤。答:如果不用煙氣預(yù)熱空氣,那么空氣溫度的上升必然吸收爐膛的熱量,這樣,爐內(nèi)的熱量就有一部分被空氣消耗掉,而沒有用來加熱工質(zhì),所以增加了損失,降低了效率。第9章鍋爐傳熱性能計(jì)算說明爐內(nèi)換熱的特點(diǎn)。答:爐膛內(nèi)的傳熱過程與燃料的燃燒過程同時(shí)進(jìn)行,參與燃燒與傳熱過程的各因素相互影響。爐膛傳熱以輻射為主,對(duì)流所占比例很小?;鹧媾c煙氣溫度在其行程上變化劇烈。火焰在爐膛內(nèi)的換熱是一種容積輻射。運(yùn)行因素影響爐內(nèi)傳熱過程。爐內(nèi)煙氣的成分有哪些?請(qǐng)說明它們對(duì)爐內(nèi)換熱的作用。答: 煙氣一般由二原子氣體(N2,O2,CO)、三原子氣體(CO2,H2O,SO2)以及懸浮固體粒子(炭黑、飛灰,焦碳粒子)所組成。氮和氧發(fā)射和吸收輻射熱的能力很弱,可以認(rèn)為是透明的,一般情況下,煙氣中CO的濃度很低。因此,煙氣中具有輻射能力的主要是三原子氣體和懸浮的固體粒子。包括:1)三原子氣體:CO2,H2O,SO2在紅外線光譜區(qū)的某些光帶內(nèi)輻射和吸收能量,在光帶外,既不輻射也不吸收,呈現(xiàn)透明性質(zhì)。2)炭黑粒子:燃料的烴類化合物在高溫下裂解而形成炭黑粒子,其直徑約為0.03μm,具有很強(qiáng)的輻射能力,使火焰發(fā)光。3)灰粒子:焦碳粒子的可燃成分燃燼后的剩余部分,直徑約為10~20μm,有一定的輻射能力,在高溫下發(fā)光。4)焦碳粒子:煤粉顆粒中的水分和揮發(fā)分逸出后的剩余部分,其直徑稍大,約為30~50μm,有很強(qiáng)的輻射能力。爐內(nèi)傳熱計(jì)算的原理和基礎(chǔ)方程式是什么?簡(jiǎn)述原蘇聯(lián)的爐內(nèi)換熱計(jì)算的基本思路,并與我國(guó)層燃爐爐內(nèi)換熱計(jì)算方法做比較。答:1)熱平衡方程式:根據(jù)能量守恒原理,煙氣在爐膛內(nèi)的換熱量可以看成煙氣從理論燃燒溫度到爐膛出口溫度的焓降,即,其中,——保溫系數(shù);——計(jì)算燃燒消耗量;——有效放熱量。2)輻射換熱方程式:由于爐內(nèi)傳熱以輻射為主,對(duì)流傳熱可忽略不計(jì),因此輻射換熱量可以認(rèn)為等于爐內(nèi)傳熱量。(1)由Stephan-Boltzmann定律直接計(jì)算輻射換熱量,式中,——系統(tǒng)黑度;,——火焰和爐壁的平均溫度;——爐壁面積。(2)根據(jù)有效幅射計(jì)算換熱量,式中,——爐壁的熱有效系數(shù),,——火焰對(duì)爐壁的有效輻射,——爐壁對(duì)火焰的有效輻射;——爐膛黑度。何謂爐膛黑度?引出它有何意義?請(qǐng)從有效輻射的定義和Stephan-Boltzmann定律導(dǎo)出室燃爐的爐膛黑度表達(dá)式。答:爐膛黑度是對(duì)應(yīng)于火焰有效輻射的一個(gè)假想的黑度。對(duì)于室燃爐,由傳熱方程和,令二者相等,則有火焰的有效輻射爐壁對(duì)火焰的有效輻射而代入后,整理得輻射受熱面的有效角系數(shù)、熱有效系數(shù)和污染系數(shù)的定義如何?三者之間的關(guān)系怎樣?答:有效角系數(shù): 熱有效系數(shù): 污染系數(shù): 三者的關(guān)系為:計(jì)算火焰中炭黑粒子的輻射減弱系數(shù)的公式為說明爐膛出口過量空氣系數(shù)、爐膛出口煙溫及燃料中碳?xì)浔鹊挠绊?。答:從公式中可以看出:爐膛出口過量空氣系數(shù)越大,就越小,當(dāng)=2時(shí),=0。爐膛出口煙溫越高,爐內(nèi)溫度越高,分解的越多,就越大。燃料中碳?xì)浔仍礁?,炭黑粒子的濃度就越高,就越大?.爐膛負(fù)荷的變化怎樣影響爐內(nèi)換熱的大小及爐膛出口煙溫的大???答:運(yùn)行中鍋爐負(fù)荷的變化會(huì)引起燃料消耗量的變化,爐內(nèi)溫度場(chǎng)隨之改變,導(dǎo)致爐內(nèi)輻射換熱量的改變,但是爐內(nèi)輻射換熱量的變化幅度并不等同于燃料量的變化幅度。當(dāng)鍋爐負(fù)荷增加時(shí),火焰平均溫度的增加大于輻射換熱量的增加,爐膛出口煙焓必然增加,爐膛出口煙溫升高。8.請(qǐng)說明確定爐膛出口煙溫的原則,并請(qǐng)給出各鍋爐爐膛出口煙溫的推薦值。答:確定爐膛出口煙溫的原則:(1)保證鍋爐輻射受熱面和對(duì)流受熱面工作的可靠燃用固體燃料時(shí),以受熱面不結(jié)渣為為限,一般應(yīng)小于。燃用液體和氣體燃料時(shí),無(wú)結(jié)渣問題,主要受經(jīng)濟(jì)性的限制,但爐膛出口煙溫不能太低,否則爐內(nèi)平均溫度水平降低,影響著火的穩(wěn)定和燃盡。(2)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的要求爐膛中輻射傳熱量與火焰的溫度的四次方成正比,在高煙溫區(qū)中輻射傳熱的效果優(yōu)于對(duì)流傳熱,因此,若吸收相同的熱量,采用輻射傳熱可以節(jié)省受熱面積和金屬消耗量。但過多地增加輻射受熱面后,爐膛出口溫度降得太低,亦即爐內(nèi)溫度水平較低,這不僅影響燃燒的順利進(jìn)行,而且輻射熱負(fù)荷的減低,節(jié)省金屬的優(yōu)越性不能充分體現(xiàn)。因此,若較高輻射受熱較少,對(duì)流受熱面就須很多,但較低輻射受熱較多,對(duì)流受熱面就也減少不了很多。故有最佳值使得二者和為最小。我國(guó)熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法中推薦,小型鍋爐燃用固體燃料時(shí),爐膛出口煙溫不宜低于950℃。對(duì)于燃用固體燃料的大中型室燃爐,比較經(jīng)濟(jì)合理的爐膛出口煙溫約為1200℃,燃用氣體燃料時(shí),因其火焰發(fā)光性較差黑度較小,輻射傳熱效果差,而對(duì)流受熱面沒有飛灰磨損的限制,將用較高的煙氣流速,以獲得較大的對(duì)流傳熱系數(shù),爐膛出口煙溫可提高到1400℃左右。9.一臺(tái)鍋爐運(yùn)行時(shí),影響爐膛出口煙溫的因素有哪些?是怎樣影響的?為什么?答:影響爐膛出口煙溫的因素:(1)燃燒器型式及布置位置。燃燒器型式及布置位置不同,將會(huì)明顯地改變爐內(nèi)火焰中心的位置,當(dāng)火焰中心提高時(shí),爐膛出口煙溫升高。(2)受熱面的多少。若爐膛輻射受熱面增加,將使?fàn)t膛出口煙溫降低。(3)爐膛形狀系數(shù)。爐膛形狀對(duì)爐膛傳熱過程有影響,而且主要反映在對(duì)爐內(nèi)溫度場(chǎng)的影響上。(4)受熱面積結(jié)渣和積灰程度的變化。程度嚴(yán)重時(shí),惡化爐內(nèi)傳熱過程,造成爐膛出口煙溫升高。(5)鍋爐負(fù)荷變化。當(dāng)鍋爐負(fù)荷增加時(shí),火焰平均溫度的增加大于輻射換熱量的增加,爐膛出口煙焓必然增加,爐膛出口煙溫升高。(6)過量空氣系數(shù)的變化。過量空氣系數(shù)增加,送入爐內(nèi)的吸熱性介質(zhì)增多,煙氣的熱容量增大。如果過量空氣系數(shù)增加較多,送入爐膛的空氣被加熱到火焰的溫度所吸收的熱量大于因爐內(nèi)煙氣平均溫度的降低而減少的輻射換熱量,爐膛出口煙溫下降;如果過量空氣系數(shù)過小,則爐膛出口煙溫上升。(7)煙氣再循環(huán)。部分煙氣進(jìn)入爐膛后可以改變爐膛煙氣的平均熱容量,降低爐膛煙氣的平均熱容量,降低爐膛煙氣的平均溫度,改變爐膛受熱面的熱負(fù)荷,控制爐膛出口煙溫。再循環(huán)延期送入的位置不同,再循環(huán)煙氣量不同,對(duì)爐膛出口煙溫的影響也不同。10.說明對(duì)流受熱面的傳熱過程。哪些受熱面是鍋爐的對(duì)流受熱面?其傳熱有何特點(diǎn)?答:對(duì)流受熱面的傳熱過程:就一圓管來說,可分為如下三個(gè)環(huán)節(jié):(1)從熱流體(煙氣)到壁面高溫側(cè)的熱量傳遞。由于積灰,管外壁上有灰層,實(shí)際上是熱流體向灰層外表面放熱。
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