《锅炉》课后习题答案(全)西安交大

1、第1章锅炉基本知识1阐述世界及我国的能源结构特点。略。2. 什么是能源？什么是一次能源与二次能源 ？能源是指自然界中能够转换成热能、光能、电能和机械能等能量的物质资源。一次能源：自然界中现成存在，可直接取用的能源，如煤、水力、太阳能等等。二次能源：经过加工或形式转换的能源，如焦炭、汽油、电力、蒸汽等等。3. 说明锅炉在国民经济中的重要地位。火力发电量在总发电量中的比重，在近十几年来一直保持在80%以上，其中煤电在总火电的比重保持在 90%以上。 九五”期间，煤电在火力发电中的比重更上升到95%以上，油电的比重则不到 5%,气电的比重微乎其微。预计在今后相当长时期内，我国发电能源构 成将继续保持

2、以煤电为主的格局。锅炉是火力发电厂三大主机之一，火力发电的发展要求锅炉工业以相应的速度发展。在各种工业企业的动力设备中，锅炉也是重要的组成部分。这些锅炉用户使用锅炉主要 是作为热源或动力源。大多数工矿企业用蒸汽或高温热水对其产品进行加热、焙烘、消毒、 保温或作为冬季采暖、夏季空调制冷的热源等等，也有少数的工矿企业用蒸汽作为动力，驱动汽轮机来拖动风机、水泵，油田和炼油厂或特殊部门都有这样需要。总之，工业锅炉绝大多数都以产生携带一定量热能的蒸汽和热水为目的，以水作为介质的形式出现。 此外，还有用于生活热水供应、洗浴和采暖的所谓生活锅炉。用于工业生产和生活的锅炉数量大、分布广。4. 说明锅炉的一般工

3、作过程。锅炉的工作过程可归纳为：(1 )燃料的燃烧过程。在这个过程中，燃料中的化学能被释放出来并转化成为被烟气所携 带的热能。(2 )传热过程。在这个过程中，烟气所携带的热能通过锅炉的各种受热面传递给锅炉的工 质。火焰导热受热面对流介质外S ,内f水和蒸汽)亦气（3）工质的升温、汽化、过热过程。在这个过程中，工质吸收热量而被加热到所期望的温 度。5请列举锅炉的主要部件和锅炉的辅助设备并说明什么是锅炉机组？以现代大型自然循环高压锅炉为例，它所具有的主要部件及其作用如下：（1）炉膛。保证燃料燃尽并使出口烟气温度冷却到对流受热面能安全工作的数值。（2 ）燃烧设备。将燃料和燃烧所需空气送入炉膛并使燃料

4、着火稳定，燃烧良好。（3）锅筒。是自然循环锅炉各受热面的闭合件，将锅炉各受热面联结在一起并和水冷壁，下降管等组成水循环回路。 锅筒内储存汽水，可适应负荷变化，内部设有汽水分离装置等以 保证汽水品质，直流锅炉无锅筒。（4） 水冷壁。是锅炉的主要辐射受热面、吸收炉膛辐射热加热工质，并用以保护炉墙。后 水冷壁管的拉稀部分称为凝渣管用以防止过热器结渣。（5）过热器。将饱和蒸汽加热到额定过热蒸汽温度。生产饱和蒸汽的蒸汽锅炉和热水锅炉 无过热器。（6）再热器。将汽轮机高压缸排汽加热到较高温度，然后再送到汽轮机中压缸膨胀作功。 用于大型电站锅炉以提高电站热效率。（7）省煤器。利用锅炉尾部烟气的热量加热给水，

5、以降低排烟温度，节约燃料。（8）空气预热器。加热燃烧用的空气，以加强着火和燃烧；吸收烟气余热，降低排烟温度， 提高锅炉效率；为煤粉锅炉制粉系统提供干燥剂。（9）炉墙。是锅炉的保护外壳，起密封和保温作用。小型锅炉中的重型炉墙也可起支承锅 炉部件的作用。（10）构架。支承和固定锅炉各部件，并保持其相对位置。锅炉的辅助设备及其作用如下：（1）燃料供应设备。贮存和运输燃料。（2 ）磨煤及制粉设备。将煤磨制成煤粉并输入燃用煤粉的锅炉燃烧设备燃烧。（3 ）送风设备。由送风机将空气送入空气预热器加热后输往炉膛及磨煤装置应用。（4 ）引风设备。由引风机和烟囱将锅炉排出的烟气送往大气。（5 ）给水设备。由给水泵

6、将经过水处理设备处理后的给水送入锅炉。（6）除灰除渣设备。从锅炉中除去灰渣并运走。（7 ）除尘设备。除去锅炉烟气中的飞灰，改善环境卫生。（8）自动控制设备。自动检测、程序控制、自动保护和自动调节。“锅炉机组”是指由锅炉本体及配合锅炉本体工作的其它设备或机械构成的成套装置， 这些配合锅炉本体工作的其它设备或机械我们统称之为锅炉辅助设备。6. 锅筒、集箱和管束在锅炉中各自起着什么作用？锅筒然循环锅炉各受热面的闭合件，将锅炉各受热面联结在一起并和水冷壁，下降管等组成水循环回路。 锅筒内储存汽水， 可适应负荷变化， 内部设有汽水分离装置等以保证汽 水品质，直流锅炉无锅筒。集箱是流体分散和汇集的关键部件

7、，是这些并联管组的联接件。在电站锅炉中，集箱 工作特性的优劣直接影响到连接于其间的受热面工作的安全和可靠， 尤其是严重影响到过热 器和再热器等高温受热面工作的可靠性。所谓的锅炉管束就是布置在上、 下锅筒之间的密集管束。 锅炉管束为蒸发受热面， 吸收 水冷壁不能完全吸收的热量。7. 请对比烟管锅炉和水管锅炉的优缺点。并说明现代锅炉的发展趋势。烟管锅炉的特点：（1）炉膛矮小，炉膛温度低，燃烧条件差，难于燃烧劣质煤，常需炉拱。（2）受热面简单，排烟温度高，效率低，常冒黑烟。（3）锅筒大，强度低，参数难提高，几乎不用于发电，钢耗大。（4）水容量大，负荷适应性好，水质要求低，运行、维修方便。 水管锅炉与

8、烟管锅炉的特点正好相反。现代锅炉的发展趋势：（1）电站锅炉：高效率（部分减少污染） 、大容量、高参数、低污染、自动化、高可靠性、 低成本（金属消耗量）（2）工业锅炉：高效率、低污染、自动化、低成本（金属消耗量）（3）生活锅炉：低污染、自动化、安全可靠8. 锅炉本体指哪些部件？请列举锅炉的辅助设备。锅炉本体，主要指由锅筒、集箱、受热面及其间的连接管道、燃烧设备、炉墙和构架 等所组成的整体。辅助设备有： 鼓引风设备、 运煤、 除灰渣设备、 制粉设备 （煤粉燃烧锅炉） 、给水设备、 水处理设备及烟气除尘、脱硫及脱硝设备等。9. 需要哪些参数才能描述一台锅炉？蒸汽锅炉一般需要用如下四个参数才能将锅炉的

9、大小描述清楚：（1）蒸发量，t/h （或 kg/s）;（2）出口蒸汽压力，MPa；（ 3）出口蒸汽温度，C ； （4）给水温度，C10. 锅炉的分类方法有哪些？ 锅炉的分类有多种方法。电站锅炉用于发电， 工业锅炉用于工烟气在管内流过，水管锅炉中， 汽水按用途可分为电站锅炉、 工业锅炉、 生活锅炉等。 业生产，生活锅炉用于采暖和热水供应。按结构可分为火管锅炉和水管锅炉。 火管锅炉中， 在管内流过。按蒸发受热面内工质的流动方式可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉、 直流锅炉和复合循环锅炉。 自然循环锅炉具有锅筒， 利用下降管和上升管中工质密度差产生工质循环， 只能 在临界压力以下应用。 直流锅炉无锅筒

10、， 给水靠水泵压头一次通过受热面， 适用于各种压力。 强制循环锅炉在循环回路的下降管与上升管之间设置循环泵用以辅助水循环并作强制流动， 又称辅助循环锅炉或控制循环锅炉。 复合循环锅炉是介于强制循环锅炉和直流锅炉之间的一 种锅炉。 它在高负荷时按直流锅炉模式运行， 而在低负荷时按强制循环锅炉模式运行， 循环 泵只在低负荷下工作。按出口工质压力可分为常压锅炉、微压锅炉、低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉、 亚临界压力锅炉、 超临界压力锅炉和超超临界压力锅炉。常压锅炉的表压为零。 微压 锅炉的表压为几十个 Pa。低压锅炉的压力一般小于 1.275MPa。中压锅炉的压力一般为 3.825MPa。

11、高压锅炉的压力一般为 9.8MPa。超高压锅炉的压力一般为13.73MPa。亚临界压力锅炉的压力一般为16.67MPa。超临界压力锅炉的压力2325MPa。超超临界压力锅炉的压力一般大于27 MPa。发电用锅炉的工作压力一般都为中等压力以上。按燃烧方式可分为火床燃烧锅炉、火室燃烧锅炉、流化床燃烧锅炉和旋风燃烧锅炉。按所用燃料或能源可分为固体燃料锅炉、液体燃料锅炉、气体燃料锅炉、余热锅炉、原子能锅炉和废料锅炉。按排渣方式可分为固态排渣锅炉和液态排渣锅炉。固态排渣锅炉中，燃料燃烧后生成的灰渣呈固态排出，是燃煤锅炉的主要排渣方式。 液态排渣锅炉中，燃料燃烧后生成的灰渣呈 液态从渣口流出，在裂化箱的冷

12、却水中裂化成小颗粒后排入水沟中冲走。按炉膛烟气压力可分为负压锅炉、微正压锅炉和增压锅炉。负压锅炉中炉膛压力保持负压，有送、引风机，是燃煤锅炉主要型式。微正压锅炉中炉膛表压力为25kPa,不需引风机，宜于低氧燃烧。增压锅炉中炉膛表压力大于0.3MPa,用于配蒸汽-燃气联合循环。按锅筒数目可分为单锅筒和双锅筒锅炉，锅筒可纵置或横置布置。现代锅筒型电站锅炉都采用单锅筒型式，工业锅炉采用单锅筒或双锅筒型式。按整体外形可分为倒 U型、塔型、箱型、 T型、U型、N型、L型、D型、A型等。D 型、A型用于工业锅炉，其他炉型一般用于电站锅炉。按锅炉房型式可分为露天、半露天、室内、地下或洞内布置的锅炉。工业锅炉

13、一般采用 室内布置，电站锅炉主要采用室内半露天或露天布置。按锅炉出厂型式可分为快装锅炉、组装锅炉和散装锅炉，小型锅炉可采用快装型式，电站锅炉一般为组装或散装。11什么是锅炉的最大连续蒸发量和额定蒸发量？锅炉最大连续出力(Boiler Maximum Co ntin uous Rat ing, BMCR )是锅炉为与汽轮机组 设计流量工况相匹配而规定的最大连续输出热功率，MV；习惯上也常用该工况下的主蒸汽流量，t/h来表示。所谓的锅炉额定出力是锅炉在额定蒸汽参数及给水温度条件下，与汽轮发电机组额定 出力(TRL)工况相匹配的锅炉输出热功率，MW习惯上也常用在此工况下的主蒸汽流量(t/h )来表示

14、，故又称锅炉额定蒸发量。12.锅炉的性能指标主要有哪些？锅炉的技术经济指标通常用经济性、可靠性及机动性3项指标来表示。(1) 经济性锅炉的经济性主要指热效率、成本、煤耗和厂用电量等。(2) 锅炉可靠性锅炉可靠性常用下列 3种指标来衡量。(a)连续运行时间=两次检修之间的运行时间(用小时表示)。(b)事故率事故停用时间运行总时间-事故停用时间(c)可用率运行总时间-备用总时间统计时间总时间100%(3)机动性随着现代社会生活方式和用电负荷新的变化，用户对锅炉的运行方式提出了更多的新要求。也就是要求锅炉运行有更大的灵活性和可调性。第 3 章 锅炉燃料1. 什么是燃料？作为燃料的基本条件是什么？燃料

15、分那几类？ 燃料是指可以用来获取大量热能的物质。作为燃料， 应该满足下列条件： 就单位数量而言， 燃烧时能放出大量的热量；能方便而 很好的燃烧；在自然界中蕴藏量丰富，能大量开采，价格低廉；燃烧产物对人体、动植物、 环境等危害较小或无害。目前地球上的燃料可分为两大类，即核燃料和有机燃料。 按物态有机燃料可分为固体燃料、 液体燃料和气体燃料； 按用途有机燃料可分为工艺燃 料和动力燃料。2. 电站锅炉燃料为什么要以煤为主？为什么要提倡以煤代油？ 电站锅炉是消耗燃料的大户，每年燃料沙子消耗量约占全国燃料总耗量的20% 25%。电站锅炉要以煤为主、 以煤代油的燃料政策， 是根据我国客观情况而决定的。 我

16、国煤炭资源 十分丰富，已探明的储量在 6500 亿 t 以上，近年的煤炭产量也在稳步上升，可以保证长期 稳定供应。我国的石油、天然气资源虽然也十分丰富，但远不及煤炭资源可观。更主要的是石油、 天然气经过深加工之后， 可以得到更多的轻纺、 化工等部门所需的原料， 能获取更高的经济 价值。如果将石油、天然气作为锅炉燃料直接烧掉，那将是很可惜的，同时，还会使发电成 本提高。基于上述原因， 电站锅炉燃料要以煤为主， 以煤代油。 要尽一切可能压缩燃料油的消耗 量，原来烧油的锅炉，也要尽可能地进行技术改造，改烧煤炭。3. 什么是煤的元素分析成分与工业分析成分？ 煤的元素分析成分一般是指煤中碳、氢、氧、氮、

17、硫。 煤的工业分析成分是指煤中水分（ M ）、灰分（ A ）、挥发分（ V ）和固定碳（ FC）。4. 煤中水分有哪几部分组成？煤中水分有何危害？ 煤中的水分的存在状态分为外在水分、内在水分和结晶水。 水分增加将影响燃料的着火和燃烧速度， 增大烟气量， 增加排烟热损失， 加剧尾部受热 面的腐蚀和赌灰。5. 煤中灰分有哪几部分组成？煤中灰分有何危害？灰分为煤样在规定条件下完全燃烧后的固体残留物。煤中的矿物质由原生矿物质、 次生矿物质和外来矿物质三部分构成。灰分降低了煤的品质，给燃烧造成困难，可能使锅炉积灰、结渣，并磨损金属受热面。6. 煤中的硫以什么形式存在？煤中硫分有何危害？硫在煤中以三种形式

18、存在： （ 1）有机硫， 与碳、 氢等结合成复杂化合物； （2）黄铁矿硫， 如 FeS2 等；（3）硫酸盐，如 CaSO4、Na2SO4 等。硫燃烧生成SO2和少量SO3,排出锅炉后造成严重污染，是形成酸雨的主要物质。硫若 与烟气中的水蒸气反应生成硫酸或亚硫酸，在锅炉低温受热面凝结后产生强烈的腐蚀作用。7. 煤中灰分和煤中不可燃矿物质的含义一样吗？含义不一样。 煤中灰分是指燃烧后剩余的不可燃矿物质， 其含量是在实验室用加热方法 烧去可燃物而测定的。煤中的不可燃矿物质， 虽然不参与燃烧，但在高温下，会经历失去结 晶水、 碳酸盐和硫酸盐热分解、 以及黄铁矿氧化等过程， 原来不可燃的矿物质成分会有一

19、定 变化，质量也有所减轻。因此，灰分与煤中不可矿物质的含义是不一样的。8. 煤中的含碳量、固定碳、焦碳的含义相同吗？煤的含碳量是碳在煤中的质量百分数， 包括煤中全部碳量。 所谓煤中的固定碳， 实际上 是煤中有机质在隔绝空气加热时热分解的残留物。 工业分析中， 水分、 挥发分析出后剩余的 部分称为焦炭，焦炭是由固定碳和灰分所组成。因此，煤中的含碳量、固定碳、焦碳三者的 含义是不同的。9. 煤的成分分析基准有哪几种？常用的基准有以下四种：收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基。10. 什么是燃料的发热量？高位发热量与低位发热量有什么区别？煤的发热量是指单位质量的煤在完全燃烧时所释放出的热量，单位是

20、kJ/kg 。煤样在氧弹内燃烧时产生的热量减去硫和氮生成酸的校正值后所得的热量，称为高位发热量。煤的高位发热量减去煤样中水和燃烧时生成的水的蒸发潜热后的热值，称为低位发热量。因此高位发热量和低位发热量的不同在于是否将水的汽化潜热计算在内。11. 什么是标准煤？规定标准煤有何实用意义？将收到基低位发热量为 29300kJ/kg 的燃料称为标准煤。 提出标准煤的主要目的是把不同的燃料划规统一的标准， 便于核算企业对能源的消耗量， 便于比较和管理。12. 什么是煤的折算灰分、折算水分、折算硫分？折算成分有何实际用意？规定把相对于每4182kJ/kg （即1000kcal/kg ）收到基低位发热量的煤

21、所含的收到基水分、 灰分和硫分，分别成为折算水分、折算灰分和折算硫分。这算成分可以方便比较煤中各种有害成分 （水分、 灰分及硫分）对锅炉工作的影响，更 好的鉴别煤的性质。13. 什么是挥发分？它对燃烧和对锅炉工作有何影响？挥发分中含有水分吗？煤样在规定条件下隔绝空气加热，煤中的有机质受热分解出一部分分子量较小的液态 （此时为蒸汽状态） 和气态产物，这些产物称为挥发物。 挥发物占煤样质量的分数，称为挥 发分产率或简称为挥发分。挥发分是煤中氢、 氧、氮、硫和一部分碳的气体产物， 大部分是可燃气体。 挥分含量高， 煤易于着火，燃烧稳定。 因此， 挥发分是表征燃烧特性的重要指标，从而也对锅炉工作带来

22、多方面的影响， 如，需要根据挥发分大小考虑炉膛容积及形状； 挥发分含量影响燃烧器的型 式及配风方式的选用， 影响磨煤机型式及制粉系统型式的选择。 同时，挥发分也是煤进行分 类的重要指标之一。挥发分中也含有一定量的水分。14. 灰的熔融特性用什么指标表示？有何实用意义？灰的熔融特性泳三个特征温度来表示：变形温度DT、软化温度ST和流动温度FT。DT、 ST 和 FT 是液相和固相共存的三个温度，不是固相向液相转化的界限温度，即表 示煤灰形态变化过程中的温度间隔。 三个温度的温度间隔对锅炉的工作很有影响， 如果温度 间隔很大， 那就意味着固相和液相共存的温度区间很宽， 煤灰的粘度岁温度的变化很慢，

23、 这 样的灰渣成为长渣，长渣在冷却时可长时间保持一定的粘度，故在炉膛中易于结渣；反之， 如果温度间隔很小， 那么灰渣的粘度就随温度急剧变化， 这样的灰渣成为短渣。 短渣在冷却 时其粘度增加得很快，只会在很短时间内造成结渣。15. 影响灰熔点的因素有哪些？影响煤灰熔融性的主要是煤灰的化学组成和煤灰周围高温的环境介质（气氛）性质。第 4 章 物质平衡及热平衡1. 什么是理论空气量？如何计算？1kg 固体及液体燃料完全燃烧并且燃烧产物（烟气）中午自由氧存在时，所需要的空气 量成为理论空气量。标准状态下的理论空气量可根据燃料中C、S、H 等可燃元素所需要的氧气量计算得到。2. 什么是实际空气量？什么是

24、过量空气系数？实际送入锅炉的空气量称为实际空气量。 实际空气量与理论空气量的比值称为过量空气系数。3. 燃料的燃烧产物（烟气）中都有哪些成分？理论烟气的组成为 CO2、SO2、N2和 出0。前三种组成合在一起称为干烟气，包括出0在内的烟气称为湿烟气。 当有过量空气时，烟气中除上述组分外， 还含过量的空气。若燃烧 不完全，则除上述组分外，烟气中还将出现CO、CH4和H2等可燃成分。4. 烟气的成分组成是如何表示的？每种成分的容积用符号 V和下角标注以该成分的分子式来表示，如VCO、VSO、Vo2、VN 、 VH 0、 VCO 分别表示每千克燃料燃烧后所生成烟气中二氧化碳、二氧化硫、未参加 燃烧反

25、应的剩余氧气、氮气、水蒸气、一氧化碳的容积。烟气的成分组成， 是用烟气中某种成分的容积占干烟气容积的百分数来表示，并直接用用该成分的分子式书写。 所谓干烟气体积 Vgy 是指烟气中除水蒸气外其他各成分体积之和。5. 奥氏烟气分析仪式根据什么原理分析烟气成分的？某些化学药剂对气体具有选择性吸收的特性，如将一定量的烟气（通常为100mL ）反复多次流经这些药剂时， 其中某一成分的气体便与之反应而被吸收， 通过在等温等压条件下 对气体减量的测定，便可获得该气体的体积分数。6. 什么是燃烧方程式？燃料燃烧是可燃物与氧的化合反应。 燃烧后生成的烟气成分组成与燃料的干燥无灰基元素成分之间，必然存在一定规律

26、，并满足一定的方程式，此方程式就称燃烧方程式。利用燃烧方程式可以推算出烟气中CO的含量，可以分析出烟气中 R02与02的变化关7什么是燃烧特性系数？在进行燃烧计算及分析有关问题时，常遇到一个系数3,系数B值只取决于燃料的干燥无灰基成分组成，而与水分、灰分无关，对于不同的燃料有不同的3值，故称3为燃料特性系数。8什么是燃料的max(R02)?当燃烧完全时，无一氧化碳产生，当烟气中剩余氧为 0(即a =1)时，烟气中的(R02)值达到最大，即。9锅炉运行中，如何确定其过量空气系数？锅炉运行时的过量空气系数可根据烟气分析的结果予以确定:VoVk1Vk - V 1 JVVk其中？V是漏风量，Vk表示实

27、际空气量。mo v.称为该烟道的漏风系数。(I运行中漏风系数的确定， 是：用烟气分析器测出欲确定漏风的烟道出口及进口处的烟气成分，再分别计算出口及进口处的过量空气系数，出口与进口过量空气系数之差即为这部分 烟道的漏风系数。11.烟气中(R02)和(02)值延锅炉烟气流程如何变化?烟气中值与值大小取决于燃烧所产生的二氧化碳和二氧化硫容积Vr02、富裕氧的容积Vo2及干烟气容积 Vgy。由完全燃烧方程式知道，烟气中值与值是互成反比关系的。燃料的燃烧反应在锅炉炉膛出口处结束。这时，生成既定量的值。在以后的既定量的干烟气Vgy及富裕氧量，因而，也就有一定的烟气流程中,值是否变化,要看烟气容积是否变化，

28、即是否有冷空气漏入而异。在微正压燃烧锅炉中，烟气呈正压状态,从炉膛出口到空气预热器之前，烟气中的炉膛至空气预热器出口，烟气呈负压状渐增大，由于值是一定的则气中氧气量逐渐增多，这样，沿烟气流程的外界空气不及烟不严密处逐渐漏入，使烟气容积逐，烟气容积基本不变。所以般燃烧正常的煤粉炉，炉膛出口维持过量空气系数5渐变小于空气的漏入， 使烟 值将逐渐增大。右这时值是不变的。平衡通风锅炉，从值约为 1416,a将增至于1.35 1约为34。约上升至5.5 6.8。这时，烟炉出口时，由于外界空气不断漏入，过量空气系数值大约下降至于12.7 13.8,而值则大DC低受什么因素影响?理论燃烧温度的高低对锅燃料在

29、绝热条件下燃烧， 烟气所能达到的温度称理论燃烧温度。也就是说，燃料燃烧时12.什么是理论燃烧温度？理炉工作有何影响?有效发热量不往外传递，全部用来加热燃烧产物所能达到的温度。理论燃烧温度的高低与燃料的热值、燃烧产物的热容量、燃烧产物的数量、燃料与空气 的温度和过量空气系数等因素有关。锅炉炉膛；四周都布满了水冷壁， 燃料在炉内燃烧放热的同时即进行热量的传递，燃烧放出的热量，一部分很快被炉内受热面所吸收。也就是说，实际锅炉不可能为燃料创造绝热燃烧的条件，因而，在实际锅炉中，理论燃烧温度高明不存在的。那么，讨论理论燃烧温度 的高低还有什么实际意义呢？理论燃烧温度虽不存在，但它却在一定程度上代表炉内温

30、度水平。炉内辐射传热与温度的四次方成正比，理论燃烧温度高，炉内温度水平高，辐射传的热 能力强。 同时， 理论燃烧温度的高低， 还在一定程度上影响锅炉辐射传热量与对流传热量的 比例， 理论燃烧温度低， 辐射传热能力下降， 对流传热比例必然增大， 由于对流受热面传热 效果比辐射受热面差，这样就会使锅炉总的受热面积增大，对降低锅炉造价是不利的。13.什么是低氧燃烧？低氧燃烧有何优点？采用低氧燃烧应具备什么条件？ 使用较低的过量空气系数，使燃烧后烟气中剩余氧很少的燃烧技术称低氧燃烧。低氧燃烧的优点主要有以下几方面：（1）送风量和烟气量减小使排烟热损失下降， 锅炉效率提高， 并使吸、 送风机耗电量减小；

31、（2）烟气中剩余氧浓度降低， 金属高温氧化的可能性降低， 并能降低五氧化二钒的生成量， 能有效地减轻受热面的高温腐蚀和防止出现高温粘结灰；（3）能使三氧化硫生成量下降，烟气露点温降低，有利于防止受热面的低温腐蚀；（4）减少氮氧化合物生成量，有利于环境保护。采用低氧燃烧技术， 必须在保证燃料能完全燃烧的前提下进行， 这并不是轻而易举就能 实现的，需要满足一定的前提条件，主要有：（1）燃烧器要有较大的调节范围；（2）注意减小锅炉漏风，特别是减小炉膛漏风，这只有在采用微正压燃烧的燃油炉、燃气 炉才有可能实现；（3）要求有相应的测量和自动控制设备，特别是能可靠地测量和控制燃料量与空气量；（4）科学合理

32、的配风， 以便能在； 较小的富裕氧的情况下达到最稳定和最经济的燃烧效果。14.什么是锅炉机组热平衡与热平衡方程？锅炉热平衡是指在稳定运行状态下， 锅炉输入热量与输出热量及各项热损失之间的热量 平衡。一般的热平衡方程式为：Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6， kJ/kg式中： Qr 锅炉输入热量；Qi锅炉有效利用的热量；Q2排烟热损失；Q3可燃气体不完全燃烧热损失;Q4固体不完全燃烧热损失；Q5锅炉散热损失；Q6其他热损失。15什么是输入热量？输入热量来自哪几方面？锅炉输入热量 Qr是从锅炉范围以外输入锅炉的热量，不包括锅炉范围内循环的热量, 通常有如下几项：Qr=Qar,net+i r+

33、Q wr+Qzq式中，Qar,net燃料的收到基低位发热量，kJ/kg ；ir燃料物理显热，kJ/kg ；Qwr外来热源加热空气时带入的热量，kJ/kg ；Qzq雾化燃油所用蒸汽带入的热量，kJ/kg。16什么是锅炉有效利用热量？如何计算？锅炉有效利用热是指水和蒸汽流经各受热面时吸收的热量，而空气在空气预热器吸热后又回到炉膛，这部分热量属锅炉内部热量循环，不应计入。锅炉有效利用热Qi为:1QiDgr(gr-igs)匕 Dzr(zr - izr)Dzy(izy - igs) Dpw(ilgs)B式中，B燃料消耗量，kJ/kg ；Dgr、Dzr、Dzy、Dpw过热蒸汽量、自用蒸汽量、排污量和再热蒸

34、汽量，kJ/kg ；igr、jzy、i i gs过热蒸汽焓、自用蒸汽焓、饱和水焓和给水焓,kJ/kg ；zr、izr再热器出口和进口蒸汽焓，kJ/kg。17什么是机械未完全燃烧热损失？如何计算？机械未完全燃烧热损失是指燃料中未燃烧或未燃尽碳造成的热损失, 中。这些碳残留在灰渣机械未完全燃烧热损失 q4的计算公式为:对于火床炉q4= ( - (aiz )(Clz)100-.(Ciz)-(aim )- (Clm )100 -，(Cm)-(ayh)-(Cyh )100 _ (Cyh) .(a fh)CO (C fh )100-232700 ( Aar )Q,% (aj佝 m)(ayh)Cfh) =1

35、对于流化床锅炉(Cyl)(Gh)(Cyh)qC (ayi)(aih)-(ayh)y100 一 (Cyl)100 (Cih)100- (Cyh) )叭Cfh) 3270(Aar) %(a fh )%fh 100 (Cfh)Qr(a，何)(ayh)伽)=1对于煤粉炉q-(ah)100(C(CT-(ayh)Cy；C-+(am)-0(CfC-)270QAar)o%100，(C|h)100 (Cyh)100 (Cfh)Qr(ai h)Cyh)(afh) =1以上各式中的 3 ( az )、3 (aim )、3 ( ayh)、3 ( afh )、3 ( ayl)、3 ( aih )分别为炉渣、漏 煤、烟道

36、灰、飞灰、溢流灰、冷灰和冷炉斗灰渣中的灰量占入炉燃料总灰分的质量分数，3(Cz )、3( Cm )、3(Gh)、3( Cfh )、3 ( Gi)、3(Ch )分别为炉渣、漏煤、烟道灰、飞灰、溢流灰、冷灰和冷炉斗灰渣中可燃物的质量分数，32700为每kg纯碳的发热量(kJ )。18.影响机械未完全燃烧热损失的因素有哪些？影响机械未完全燃烧热损失的主要因素有：燃料的性质、燃烧方式、炉膛型式和结构、燃烧器设计和布置、炉膛温度、锅炉负荷、运行水平、燃料在炉内的停留时间和与空气的混合情况等。19什么是排烟热损失？如何计算？排烟热损失与哪些因素有关？锅炉排烟温度的进一步降低受那些条件限制？排烟热损失是由于

37、锅炉排烟带走的热量所造成的损失，等于排烟焓与入炉空气焓之差。计算公式如下:(I py - apy I LK )(10O - q4)q2QT式中，Ipy排烟焓，kJ/kg;I0ik 进入锅炉的冷空气焓，按冷空气温度为30摄氏度计算，kJ/kg;apy排烟处的过量空气系数。影响排烟热损失的主要因素为排烟温度和烟气容积。排烟温度的进一步降低主要有以下条件的限制：(1) 排烟温度低，会引起尾部受热面的低温腐蚀，因此，在燃用硫分和水分较高的煤时以及燃烧重油时，不宜采用过低的排烟温度；(2) 排烟温度低，锅炉尾部受热面传热温差减小，传递同样的热量，需要较多的受热面积，锅炉金属耗量增大，锅炉通风阻力及风机电

38、耗也随之增加，锅炉外形尺寸也要增大，布置上也会带来一定的困难。合理的排烟温度，是根据排烟热损失和受热面金属消耗费用，通过技术经济比较而确定的。20.什么是化学未完全燃烧热损失？如何计算？哪些因素影响化学未完全燃烧热损失的大小？由于CO、H2、CH等可燃气体未燃烧放热就随烟气离开锅炉而造成的热损失，成为化学不完全燃烧热损失。锅炉运行中可用下式计算：q /(CaJ +0.375%Sar儿 23決(C0)+201.5(H2)*668(CH4)J00 q4 q3 一Qr：(RO2)(CO)(CH4)100,0式中，(CO)、 (H2)、(CH4)干烟气中一氧化碳、氢气、甲烷的体积分数；(RO2)干烟气

39、中三原子气体的体积分数。影响化学不完全燃烧热损失的主要因素有：燃料的挥发分、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等。21什么是锅炉散热损失？其大小与哪些因素有关？锅炉散热损失是由于锅炉本体及锅炉范围内各种管道、附件的温度高于环境温度而散失 的热量。影响散热损失的主要因所有：锅炉外表面积的大小、外表面温度、炉墙结构、保温 隔热性能及环境温度等。22.什么是灰渣物理热损失？其大小与哪些因素有关？锅炉排出的灰渣，还具有较高的温度，它所携带的物理显热，称灰渣物理热损失q6。影响灰渣物理热损失大小的主要因素是排渣量的大小及温度的高低。灰渣物理热损失的影响因素主要是灰渣温度。23

40、什么是最佳过量空气系数？过量空气系数大小，对机械未完全燃烧热损失、化学未完全燃烧热泪盈眶损失、排烟热损失均有影响。只要增大过量空气系数，排烟热损失肯定增加；适当增大过量空气系数，可使q3、q4下降，而过量空气系数过大时将引起炉温下降，又导致q3、q4增大。因此，必然有一个最合理的过量空气系数存在。最合理的过量空气系数，应使q2、q3、q4为最小，这个过量空气系数，称最佳过量空气系数。24什么是锅炉热效率？什么是正平衡热效率与反平衡热效率？如何计算？锅炉有效利用热量与单位时间内所消耗燃料的输入热量的百分比，称为锅炉热效率。正平衡热效率由锅炉热效率的定义直接获得，即为锅炉的有效利用热与锅炉送入热量

41、之比：=Ql 100,%Qr反平衡热效率即求出各项热损失后，由下式求得：- =100-(q2 绻 74 75 76),%25.什么是燃煤量与计算燃煤量？他们有何区别？单位时间内锅炉消耗的燃料量称为燃煤量B,单位为kg/s、kg/h或t/h。由于有机械未完全燃烧热损失q4存在，1kg入炉燃料实际上只有 kg参加燃烧后应。通常把扣除机械未完全燃烧热损失后的燃煤量称为计算燃煤量。燃煤量B是必须供应的煤量，计算中燃煤量是在炉内实际烧掉的煤量。在职作燃料量预算、计算输煤系统出力、计算发电煤耗时，用燃煤B。在计算燃烧所需空气量、生成烟气量及炉内传热计算时，用计算燃煤量。第 5 章 燃烧方式及燃烧设备1.

42、何谓燃烧？燃烧的基本条件有哪些？ 所谓燃烧是燃料中的可燃物质与氧气发生剧烈的、伴随发光发热的一种化学反应。 为了使燃烧过程能持续进行， 除了必须有燃料和燃烧所需要的足够数量的氧气外， 还必 须有： （1）足够高的温度； （2）足够的传质动力， 以使需要的氧气能及时到达燃烧区域； （3） 足够的时间，以使反应能够完成。2. 何谓化学反应速度？影响化学反应速度的主要因素有哪些？是如何影响的？ 所谓的化学反应速度是指单位时间内反应物质（或生成物质 ） 浓度的变化。研究表明，浓度、温度和压力以及是否有催化剂等影响化学反应速度。 反应物浓度对化学反应速度的影响可用质量作用定律来说明， 即温度不变时， 化

43、学反应 速度与该瞬间各反应物浓度幂的乘积成正比。实验证实，温度对化学反应速度的影响很大。常温下，温度每提高10C，反应速度约提高24倍。同时，温度对反应速度的影响也很复杂，既存在某些反应的速度随温度的增 加而增加， 同时又存在少数反应的速度随温度的增加而减小。 燃烧过程中化学反应的速度几 乎都随温度的升高而迅速增大。在反应容积不变的情况下， 反应系统压力的增高， 就意味着反应物浓度增加了， 从而使 化学反应速度增加。催化剂可以影响化学反应速度， 但化学反应中催化剂本身并未改变。 催化剂虽然也可以 参加化学反应， 但在另一个反应中又被还原， 所以到反应终了时， 它本身的化学性质并未发 生变化。

44、所有的催化作用都有一个共同的特点， 即催化剂在一定条件下， 仅能改变化学反应 的速度， 而不能改变反应在该条件下可能进行的限度， 即不能改变平衡状态， 而只能改变达 到平衡的时间。从活化能的观点看，催化剂可以改变反应物的活化能。3. 试述着火的机理并分析着火温度的影响因素。着火的反应机理有二： 其一是热力着火。 可燃混合物由于自身的氧化反应放热或者由于 外部热源的加热，使得温度不断升高，导致氧化反应加快，从而聚积更多的热量，最终导致着火。其二是链式着火。 可燃物反应过程中存在链载体， 当链产生的速度超过其销毁的速度， 或者反应本身为支链反应， 由于链载体的大量产生， 使反应速度迅速增大， 同时

45、又产生更多的链载体，最终使反应物着火着火温度的影响因素有燃料的物理化学性质和系统的热力条件。4. 分析煤粉气流着火的特点。如何强化煤粉气流的着火与燃烧 ? 煤粉空气混合物经燃烧器以射流方式被喷入炉膛后， 通过湍流扩散和回流， 卷吸周围的 高温烟气， 同时受到炉膛四壁及高温火焰的辐射， 被迅速加热， 当达到一定温度后就开始着 火。试验发现，煤粉气流的着火温度要比煤的着火温度高一些。为了将煤粉气流更快地加热到煤粉颗粒的着火温度， 一般并不是将煤粉燃烧所需的全部 空气都与煤粉混合来输送煤粉，而只是用其中一部分来输送煤粉。这部分空气称为一次风， 其余的空气称为二次风和三次风。5. 阐述炉拱、二次风对链

46、条炉的燃烧和燃尽过程中作用。炉拱在链条炉中主要起加快新燃料的引燃和促进炉膛内气体混合的作用。 炉拱通过强化 传热和控制炉内气体流动这两种方式来起作用。炉拱控制气体流动的直接效应是强化混合， 间接的效应是强化着火区的传热。二次风的主要作用是扰乱炉内气流， 使之自相混合， 从而使气体不完全燃烧损失和炉膛 内的过量空气系数都得以降低。 与炉拱相比， 二次风的优点是布置灵活，调节方便，而且炉 膛结构也不会因之复杂化。但二次风要消耗一定能量。一般情况下，二次风配合炉拱使用， 以取得最佳效果。6. 说明直流燃烧器和旋流燃烧器的工作原理及其优缺点。(1) 旋流燃烧器是指总的出口气流为一股绕燃烧器轴线旋转的射

47、流的一类燃烧器。旋转射流通过各种型式的旋流器来产生。气流在出燃烧器之前，在圆管中作螺旋运动， 当它一旦离开燃烧器后， 如果没有外力的作用， 它应当沿螺旋线的切线方向运动， 形成辐射 状的环状气流。旋转射流具有如下特点：(a) 旋转射流不但具有轴向速度，而且有较大的切向速度，从旋流燃烧器出来的气体质 点既有旋转向前的趋势，又有从切向飞出的趋势，因此，气流的初期扰动非常强烈。(b) 射流不断卷吸周围气体，其切向速度的旋转半径不断增大，切向速度衰减得很快，因而使旋所以射流的后期扰动不够强烈。 最大轴向速度也由于卷吸周围气体而衰减得很快， 转射流的射程比较短。（c）旋转射流离开出口一段距离后的轴向速度

48、为负值，说明射流有一个回流区。这在燃 烧器中能回流高温烟气， 帮助煤粉气流着火。 因此，旋流燃烧器从两方面卷吸周围高温烟气。 一方面从回流区回流高温烟气；另一方面旋转射流也从射流的外边界卷吸周围高温烟气。（d）旋转射流的扩展角较大。（2）直流燃烧器是由一组矩形或圆形的喷口组成，喷出的一、二次风都是不旋转的直流射 流。直流射流的基本特性：从喷口喷出来的直流射流，具有较高的初速，一般其雷诺数Re 106,因此燃烧器喷射出来的射流都是湍流射流。射流自喷口喷出后，仅在边界层处有周围气体被卷吸进来。7. 什么是煤粉炉的一、二、三次风？它们的作用是什么？ 携带煤粉送入燃烧器的空气称为一次风， 其主要作用是

49、输送煤粉和满足燃烧初期对氧气的需要，一次风数量一般较少。煤粉气流着火后再送入的空气称为二次风。 二次风补充煤粉继续燃烧所需要的空气， 并 主要起扰动、混合作用。当煤粉制备系统采用中间储仓式热风送粉时， 在磨煤机内干燥原煤后排出的乏气， 其中 含有10%15%的细小煤粉，可将这股乏气由单独的喷口送入炉膛燃烧，这股乏气称为三 次风。8. 什么是着火热？哪些因素会影响它的高低？将燃料加热到着火温度所需的热量称为着火热。着火热随燃料性质 （着火温度， 燃料水分、 灰分、 煤粉细度 ）和运行工况 （煤粉气流初温、 一次风率和风速 ）的变化而变化，此外，也与燃烧器结构特性及锅炉负荷等有关。9. 一次风率与

50、一次风温对燃烧过程有何影响？一次风率直接影响到煤粉气流着火的快慢， 特别是对燃用低挥发分的煤时， 为加快着火， 应限制一次风量， 使煤粉空气混合物能较快地加热到煤粉气流的着火温度。 同样理由， 也应 采用较低的一次风速，使煤粉着火的稳定性较好。一次风温越高，可以带入越多的热量，有利于煤粉的着火和燃烧。10. 一、二次风速根据什么原则确定？一次风速 w1 主要取决于煤粉的着火性能，对直吹式制粉系统或用乏气送粉的中间储仓 式制粉系统取下限，热风送粉可取上限。二次风速w2 主要考虑气流的射程，以保证煤粉空气在燃烧后期混合良好并使之完全燃烧。一、二次风速比w2/w1 一般是1.12.3。11. 煤粉炉

51、内的火焰是怎样保持稳定的 ? 为了提高不投油工况下煤粉气流的着火、燃烧稳定性，已研究开发出多种行之有效的技术。这些技术的共同点都是设法建立稳定的着火热源、 增强对煤粉气流的传热能力和降低 一次风煤粉气流的着火热。例如， 敷设燃烧带来提高燃烧器区域的温度；采用热风送粉系统和较高的热风温度； 采用较低的一次风率和一次风速； 减小煤粉颗粒细度； 控制锅炉最低运 行负荷以及采用性能良好的燃烧器； 提高风粉混合物中煤粉浓度等。 燃烧反应速度与一次风 粉气流中煤粉浓度和氧浓度有关。 在一定的煤粉细度和空气温度条件下， 一定的煤粉浓度范 围内，随着煤粉浓度增大，反应速度加快，煤粉气流的着火和燃烧稳定性也变好

52、。12. 说明各种稳燃技术的基本原理及适用范围。13. 什么是火焰中心 ?其位置对锅炉工作有何影响 ?运行中火焰中心位置可以调节吗 ? 在锅炉炉膛中， 燃料燃烧放热的同时， 还进行着热量的传递。 由于不同部位处于不同的 燃烧阶段， 放热强度不一样，致使炉膛各部位的温度也不相同。在炉膛中的最高温度点，称 为火焰中心， 也称燃烧中心。 火焰中心在炉膛中的正确位置， 一般应在燃烧器平均高度所在 平面的几何中心处。火焰中心位置会因人为原因及其它因素而发生变化， 火焰中心位置的变动， 对锅炉传热 及锅炉安全工作均有影响。 火焰中心位置太低时， 可能引起冷灰斗处结渣； 火焰中心位置太 高，使炉膛出口烟温升

53、高， 导致炉膛出口对流受热面结渣及过热器壁温升高； 火焰中心在炉 膛内偏向某一侧时，会引起该侧炉墙的结渣。锅炉在运行中 ,火焰中心位置是可以调节的。 某些直流燃烧器本身就做成摆动式的 , 出口角度改变则射流方向也就随之变化, 出口倾角上仰或下倾 , 就可使火焰中心沿炉膛高度方向上升或下降。14. 试述流化床燃烧锅炉的工作原理和主要特点。如图（b）所示，当空气流速较大，床料开始膨胀，料层高度发生变化。气体对固体颗粒产生的作用力与固体颗粒所受的其他外力相平衡，固体颗粒呈现出类似流体的性质。这种当流体以一定的速度向上流过固体颗粒层时，固体颗粒层呈现出类似于流体状态的现象称为流态化现象。如果这时床料内

54、未产生大量的气泡，扰动并不强烈，把这种流化状态称为流动床。流动床在工业上有一定的意义，因为它具有流体的某些特性。具有高传热率、高热强度、燃料适应性极强、能有效地脱硫除硝等一系列优点。15. 循环流化床燃烧锅炉为什么会成为目前竟相发展的锅炉型式？它还有哪些问题没有得到很好的解决？循环流化床的特点可归纳如下：（1）不再有鼓泡流化床那样清晰的界面，固体颗粒充满整个上升段空间；（2）有强烈的物料返混，颗粒团不断形成和解体，并且向各个方向运动；（3）颗粒均气体之间的相对速度大，且与床层空隙率和颗粒循环流量有关；（4）运行流化速度为鼓泡流化床的 23倍；（5）床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化；（6

55、）颗粒横向混合良好；（7）强烈的颗粒返混、 颗粒的外部循环和良好的横向混合，使得整个上升段内温度分布均匀；（8）通过改变上升段内的存料量，固体物料在床内的停留时间可在几分钟到数小时范围内调节（9）流化气体的整体性状呈塞状流；（10）流化气体根据需要可在反应器 的不同高度加入。它几乎保持了沸腾炉的所有优点。除电耗大外，它几乎可以解决鼓泡床锅炉的所有其他 缺点。存在的问题：（ 1）大型化困难。（ 2）自动化水平要求高。（ 3）磨损严重。第6章燃料准备1. 煤粉的主要物理特性有哪些 ？煤粉通常由形状很不规则、尺寸小于500 ym的煤粒和灰粒组成。大部分为2060 ym。刚磨制的疏松煤粉的堆积密度为0.40.5t/m3,经堆存自然压紧后，其堆积密度约为0.7t/m3。由于颗粒小，比表面积大，煤粉能吸附大量空气，所以煤粉的堆积角很小，并有很好的流动性，可方便地采用气力输送。但煤粉容易通过缝隙向外泄漏，污染环境。2. 煤粉细度是如何表示的？煤粉的粗细程度用煤粉细度表示。煤粉细度是指经过专有筛子筛分后，残留中筛子上的煤粉重量占筛分前煤粉重量的百分数。实际中用一组由细金属丝编织的、具有正方形小孔的筛子进行筛分测定。 方孔的边长称筛子的孔径 X。煤粉的形状是不规则的，所谓煤粉颗粒直径是指在一定的振动