锅炉原理习题课

锅炉原理习题课第一章概述1.锅炉是什么设备？它有哪些主要部件？2.用哪些参数来描述一台锅炉？3.锅炉分几种类型？4.锅炉压力对受热面布置有何影响？5.锅炉的技术经济指标有哪些？各项指标的含义是什么？6.工业锅炉的型号是怎样表示的？各组字码代表什么意思？7.画出锅炉的示意简图，并标注各部件名称。8.简述循环流化床锅炉的特点。9.循环流化床锅炉的技术关键是什么？第一章概述4.锅炉压力对受热面布置有何影响？答：1.低参数小容量锅炉(工业锅炉)-----主要是蒸发受热面，除了炉膛水冷壁外，对流烟道中还要放置锅炉管束。仅在尾部装有面积不大的铸铁省煤器预热给水。2.中参数锅炉-----加热和过热所需热量增加，蒸发吸热比例减少，炉膛辐射热传给作为蒸发受热面的水冷壁，对流水平烟道放置过热器，尾部竖烟井放置省煤器和空气预热器。3.高参数锅炉------蒸发吸热比例更小，不足以完全吸收炉膛中燃料燃烧放出的辐射热，而过热吸热增加很多，就有可能也有必要在炉膛中放置过热受热面，如顶棚过热器和屏式过热器。4.超高参数锅炉-----蒸发吸热比例进一步大幅减少，相应的过热和中间再过热的比例增加。除了顶棚过热器和出口处后屏过热器外，在炉膛上部还放置了前屏过热器，并在水平烟道后部和尾部烟道上部布置再热器。5.亚临界参数带中间再热的锅炉-----过热器和再热器面积还要增加。而为了使炉膛出口烟温不致过高，在炉膛里要安装双面水冷壁或墙式再热器。第一章概述6.工业锅炉的型号是怎样表示的？各组字码代表什么意思？答：国产电厂锅炉型号一般如下表示：△△－XXX/XXX－XXX/XXX－△X

第一组符号是制造厂家的汉语拼音的缩写，如HG表示哈尔滨锅炉厂,SG表示上海锅炉厂，WG表示武汉锅炉厂，DG表示东方锅炉厂，BG表示北京锅炉厂等。第二组是数字，分子数字是锅炉容量，单位以t/h表示；分母数字为锅炉出口过热蒸汽压力，单位以MPa[或kgf/cm2，表压]表示。第三组也是数字，分子和分母分别表示过热蒸汽和再热蒸汽温度，单位均以℃表示。最后一组中符号表示燃料代号，而数字表示设计序号。煤，油，气的燃料代号分别为M,Y,Q；其他燃料的燃料代号为T。例如DG-670/140-540/540-M8表示东方锅炉厂制造的，容量为670t/h，过热蒸汽压力为140kgf/cm2(13.7MPa,表压)，过热蒸汽温度为540℃，再热蒸汽温度为540℃，设计燃料为煤，设计序号为8。第一章概述9.循环流化床锅炉的技术关键是什么？答：PPT上是有的！(1)分离器(2)有效的防磨防腐措施

--炉膛水冷壁的防磨

--分离器的防磨

--尾部对流受热面的防磨

--特殊部位的防磨(3)点火系统(4)回灰装置

第二章锅炉的物质平衡和热平衡

6.一台4吨/时的链条炉，运行中用奥氏分析仪测得炉膛出口处RO2=13.8%，O2=5.9%，CO=0；省煤器出口处RO2=10.0%，O2=9.8%，CO=0。如燃料特性系数β为0.1，则试校核烟气分析结果是否准确？炉膛和省煤器出口处的过量空气系数及这一段烟道的漏风系数有多大？并以计算结果分析锅炉工作是否正常？答：炉膛出口处省煤器出口处故，两处的烟气分析皆正确。炉膛出口处省煤器出口处由故，从炉膛和省煤器出口处烟道漏风系数为0.49，漏风较大。

第二章锅炉的物质平衡和热平衡

7.

必考：理论空气量，理论烟气量，烟气焓（考试的时候需要查表的值会给定的）第二章锅炉的物质平衡和热平衡

9~11为热损失计算题，公式课本上都有。要知道各项表示什么~9.某厂SZP10-13型锅炉燃用应用基灰分为17.74%、低位发热量为6100kCal/kg的煤，每小时耗煤1544kg。在运行中测得灰渣和漏煤总重量为213kg/h，其可燃物含量为17.6%，飞灰可燃物含量为50.2%，试求固体不完全燃烧热损失。答：a表示灰量占入炉燃料总灰分的质量份额！！！第二章锅炉的物质平衡和热平衡

10.某链条炉热工试验测得数据如下：Cy=55.5%，Hy=3.72%，Sy=0.99%，Oy=10.38%，Ny=0.98%，Ay=18.43%，Wy=10.0%；=5100kCal/kg；炉膛出口的烟气成分RO2=11.4%，O2=8.3%以及固体不完全燃烧热损失q4=9.78%，试求气体不完全燃烧热损失。答：得：第二章锅炉的物质平衡和热平衡

11.已知SHL10-13-WII型锅炉燃煤元素成分：Cy=59.6%，Hy=2.0%，Sy=0.5%，Oy=0.8%，Ny=0.8%，Ay=26.3%，Wy=10.0%；=5300kCal/kg；αpy=1.65，θpy=160℃；tlk=30℃；q4=7%，试计算排烟热损失。答：理论耗氧量：冷空气焓：理论烟气焓：烟气焓：理论烟气焓+过量的空气焓：排烟热损失：第三章蒸发受热面

对于水冷壁，汽包，折焰角及卫燃带的作用5.为什么大型锅炉采用双面水冷壁？答：随着锅炉容量的增加，炉膛空间虽然相应增大，但能布置水冷壁的炉墙表面积并不成比例增加，而是增加较少，因而需要布置双面水冷壁来增加辐射受热面。6.为什么小型锅炉要设置对流管束？为什么对流锅炉要安装折烟板？答：1.

对于小型锅炉，由于工作压力低，汽化热所占比例较大，炉膛辐射吸热量远小于锅炉工质蒸发所需的热量，仅炉膛水冷壁吸热量还不能满足汽化热的需要，故还必须有另外的对流蒸发受热面，即对流管束。2.折烟板可增加烟气流程，增加湍流程度，加强烟气混合，使热交换更充分，且各流程的烟气流截面随烟气的温度的降低而逐渐缩小，使烟气流沿着烟道高度分布趋于均匀，消除温度不均，可保持足够高的烟气流速，同时防止结渣。第四章过热器与再热器

3.

为什么中低压锅炉大多采用对流过热器，而高压或超高压及以上压力锅炉采用对流式过热器外还要采用半辐射式或辐射式过热器？答：对中低压锅炉，由于需要的过热量较少，因此，只要把过热器布置在锅炉的对流烟道中，采用顺流或逆流的合理布置方式，通过对流传热吸收的热量已经足够，同时也保证管壁的安全和尽量节约金属用量。高压或超高压及以上压力锅炉中，一方面炉膛辐射吸热量大于蒸发所需热量，炉膛辐射受热必需而且可能让出一部分给其它受热面，另一方面过热器需要更多的热量，汽温升高，即采用半辐射式或辐射式过热器。5.

为什么辐射式过热器常作为过热器的低温段？答：辐射式过热器通常布置在炉膛中，烟温很高，把它作为低温段可以保护过热器。同时在正常的工作条件下，辐射过热器中最大的管壁温度可能比管内工质的温度高出100—120度，因此，辐射式过热器常作为过热器的低温段。7.

为什么再热器蒸汽侧的放热系数仅为过热器的1/5，而再热器的传热系数与过热器几乎相等？

由于再热蒸汽压力低，管壁对蒸汽的对流放热系数较小，传热性能较差，蒸汽的密度较小，其放热系数比过热蒸汽相对小很多传热系数为蒸汽侧给热、金属管壁导热、烟气侧给热串联组成。烟气侧给热系数最低，是控制步骤，所以再热器的传热系数与过热器几乎相等。11.

分配集箱转换系数B1小于1，而汇集集箱转换系数B2大于1，各表明什么？分配集箱转换系数B1小于1，表明由于分流造成涡流，主流道流体由于动量交换而获得的能量比转换系数为1时的理论值小；而汇集集箱转换系数B2大于1，表明由于合流造成涡流，主流道流体所失去的能量比理论值大。第四章过热器与再热器

第五章省煤器与空气预热器

5.

为什么省煤器蛇形管大多采用平行于前墙的安装方式？答：蛇形管在烟道中的布置方向对蛇形管中的水速有很大影响。如果采用蛇形管平行于锅炉前墙的布置，那就会使比较严重的烟气磨损局限于靠近烟道后墙的几根管子，损坏后，也只需更换几根，而这一点恰能与保证所需水速的要求相一致。7.

什么条件下锅炉的尾部受热面需采用双级布置？为什么？画出尾部受热面双级布置时的温度变化曲线，简述尾部受热面双级布置时的吸热量分配原则。答：(1)在燃料需要较高的热空气温度时，同时主要取决于安全性考虑，采用双级布置的系统较合理。(2)省煤器和空气预热器的各级沿对流烟道交错布置。这种方式不可避免地要使锅炉本体和锅炉房的外形尺寸，特别是高度增加；同时还使对流烟道的结构复杂化，并增大省煤器受热面、连接管道以及风道等的金属耗量。采用双级布置，使空气预热器的运行可靠性降低。因此这种布置只有在燃料燃烧需要较高的热空气温度时才采用。

图为尾部受热面双级布置时的温度变化工况。在设计计算时，排烟温度、热空气温度和进尾部烟道的烟气温度是已选定或计算确定了的。因此，吸热量的最佳分配问题，可以归结为确定第一级和第二级空气预热器的烟气进口温度。尾部受热面双级布置时的吸热量分配原则:根据上面的分析，在采用双级配合尾部受热面时，应按以下原则考虑布置方案：（1）取第一级空气预热器空气出口温度等于给水温度加10-20℃；（2）第二级空气预热器入口烟温不宜超过480－500℃，以避免空气预热器上管板烧坏。（3）第一级省煤器出口水温应低于水沸点40－50℃。（4）在结构上尾部受热面不宜过长，过长时排烟烟道很难布置，一般希望排烟烟道的下缘标高在2m以上（以锅炉房地面标高为零时）。（5）在满足以上几个原则下改变第一级省煤器的吸热量以寻求最经济的配合方案8.

选择锅炉排烟温度的原则有哪些？(1)排烟温度的选择与冷空气温度、给水温度、水当量与烟气的最小温差有关；(2)冷空气温度是给定的，通常即为锅护房内的空气温度，为了防止腐蚀，有时需用蒸汽预热，加热程度取决于工作安全性；(3)给水温度、空气预热器出口端温差与省煤器进口端温差对排烟温度的影响决定于经济技术计算。第六章炉膛传热及计算4.炉膛出口过剩空气系数的变化对理论燃烧温度有何影响？答：一般来说，过量空气系数增加，理论燃烧温度下降，火焰中心位置及炉膛内火焰温度最高平面向上移动。当过量空气系数减少，与上述相反。但比炉膛燃烧完全所需最小值还要小时，由于燃料无法完全燃烧，燃烧温度也下降。5.同一种燃料，应用基水分增加时理论燃烧温度有何变化？答：理论燃烧温度也称绝热燃烧温度，是指在绝热条件下所具有的燃烧温度。应用基水分的增加会使进入炉膛的有效放热量降低，增加着火热，使着火推迟，燃烧也不易完全，机械和化学不完全燃烧热损失会增加，理论燃烧温度降低。6.计算炉膛出口烟温时为什么要预先假定一个值，然后通过反复校核来得到炉膛出口烟温，而不用显函数的形式直接计算？答：在炉膛传热计算的方程中，有很多量间的关系无法确定，由于炉内过程的复杂性，作纯理论的数学计算是不可能的，只能对简化的模型进行理论分析，然后根据相应的实验数据，建立半经验的计算公式，即要假设出口烟温，用迭代法使偏差在接受的范围内。8.某113.9kg/s(410t/h)锅炉计算燃料量为13.885kg/s，煤拥有热量Qar,net,p=25250kJ/kg，炉膛容积2750m3，炉墙面积Ab=1301m2，保温系数=0.995，炉膛黑度al=0.86，炉膛平均热有效系数=0.45，燃烧产物理论燃烧温度2268K，炉膛出口烟温为1373.15K时燃烧产物平均热容量为Vcpj=13.64kJ/(kg·K)。火焰中心位置系数M=0.439。试分别运用半经验计算公式和改进的炉膛传热计算方法计算炉膛出口烟气温度。答：（1）半经验公式(2)改进公式q4=0