锅炉题和答案

1第一章：绪论1、计算1台1025t/h亚临界压力自然循环锅炉的年耗煤量、灰渣排放量。已知，锅炉每年的运行小时数为6000h，每小时耗煤128t，煤的收到基灰分为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（飞灰、沉降灰、底渣之和）排放量44hz876.8106.14410(/)100100araAMBta计算结果分析与讨论：（1）燃煤锅炉是一种煤炭消耗量很大的发电设备。（2）1台300MW机组每年排放的灰渣总量达到6.144万t，应当对电厂燃煤锅炉排放的固体废弃物进行资源化利用，以便降低对环境的污染。2、分析煤粉炉传热过程热阻的主要构成及提高煤粉炉容量的技术瓶颈。答：传热系数的倒数2111()()()gmhK其中，蒸汽或者水侧的对流放热系数α2=2000~4000W/(m2•K)，烟气侧的对流放热系数α1=50~80W/(2m•K)。导热热阻相对较小，可以忽略不计。因此锅炉的主要热阻出现在烟气侧。要提高锅炉的容量，必须设法增加烟气侧的对流换热系数或者受热面面积。煤粉炉提高容量的技术瓶颈就是烟气侧对流放热系数太小。3、分析随着锅炉容量增加，锅炉给水温度提高的原因。答：（1）锅炉的容量越大（即蒸汽流量D越大），水蒸气的压力就会越高。根据水的热力学性质，压力越高，水的饱和温度越高。（2）为了保证水冷壁的系热量主要用于蒸发，而不是用于未饱和水的加热。进入水冷壁的水的温度与对应压力下的饱和温度之间的差值基本上是常数。（3）水在省煤器中吸热提高温度基本上是常数。（4）综合分析（1）、（2），随着锅炉容量增加、水蒸气的压力就会提高。来自省煤器出口的水与未饱和温度之间的差值等于常数，因此省煤器出口的水温会随着2锅炉的容量的提高而提高，有因为水在省煤器中吸热提高温度基本上是常数，所以省煤器的入口水温，即给水温度随着锅炉容量的提高而提高。4、分析随着锅炉容量增加，锅炉蒸汽压力提高的原因。答：（1）锅炉的容量越大（即蒸汽流量D越大），水蒸气的压力就会越高。对应的水的饱和温度以及给水温度越高。（2）为了维持较高的给水温度，必须提高高压加热器的热源温度，即提高高压缸抽气的压力，如图1-1所示。第二章：燃料及燃烧计算1、简述煤粉的DT、ST、FT的用途答：设计锅炉时，一般选取炉膛出口烟气温度不高于50（DT）或者100（ST）。由《锅炉原理》表2-8提供的数据可知，一般来说炉膛出口烟气温度不好超过11002、分析煤的挥发分含量与锅炉炉膛高度的关系。答：（1）挥发分越低，发热量越低的锅炉，炉膛高度的值越高。（2）同一种炉型，相同的容量下，炉膛高度从高向低排列的顺序应当是：褐煤、无烟煤、贫煤、烟煤。3、已知某煤的收到基分析数据如下:Car=60%,Har=3%,Oar=5%,Nar=1%,Sar=1%,Aar=20%,Mt=10%,试求该煤燃烧所需的理论空气量V0。解：V0=0.0889（Car+0.375Sar）+0.265Har-0.0333Oar=0.0889×（60+0.375×1）+0.265×3-0.0333×5=5.9958m3/kg答：该煤的理论空气量为5.9958m3/kg。4、已知煤的收到基成分为Car=56.22%，Har=3.15%，Oar=2.74%，Nar=0.88%，Sar=4%，Aar=26%，Mar=7%，试计算其高、低位发热量。解：Qar’gr=[81Car+300Har-26（Oar-Sar）]×4.1816=[81×56.22+300×3-26（2.74-4）]×4.1816=23130.9kJ/kgQar’net=[Qar’gr-(54Har+6Mar)]×4.1816=[23130.9-(54×3.15+6×7)]×4.18163=22244kJ/kg答：该煤收到基高位发热量为23130.9kJ/kg。低位发热量为22211kJ/kg。5、根据下表和课本35页中表2-10的数据计算下列煤种的锅炉空气预热器烟气出口处的空气焓和烟气焓。（假设空气预热器烟气出口处的过量空气系数：无烟煤，1.38；贫煤，1.31；烟煤，1.28；洗中煤，1.39；褐煤，1.41。飞灰份额afh=0.95）答：假设空气预热器烟气出口处的过量空气系数：无烟煤，1.38；贫煤，1.31；烟煤，1.28；洗中煤，1.39；褐煤，1.41。飞灰份额afh=0.95理论空气焓实际空气焓理论烟气焓飞灰焓烟气焓按照烟气成分分类烟气中氧气的焓烟气中氮气的焓烟气中水蒸气的焓三原子气体焓烟气焓将已知条件代入上述各式（见课本），计算结果见下表：煤种元素成分（%）发热量（kJ/kg）空干基水分(%)干燥无灰基挥发物(%)灰熔点（℃）水分灰分碳氢氧氮硫变形温度软化温度熔化温度MarAarCarHarOarNarSarQar，net，pMadVdafDTSTFT京西无烟煤5.022.867.91.72.00.40.2230400.86.0126013701430徐州烟煤10.013.563.04.16.71.51.2247202.037.0110013801450龙凤洗中煤15.029.842.93.47.50.90.5167602.047.0138014001400元宝山褐煤24.021.339.22.711.20.60.9145801.637.01150130013604国内主要动力煤烟气焓(空气预热器烟气出口处)(kJ/㎏)序号煤种HN2HRO2HH2OHO2HfhHy1京西无烟煤127631184952517912阳泉无烟煤13593171141022119123焦作无烟煤1273303101952317954萍乡无烟煤1228278126922717515金竹山无烟煤1267300103952417906西山贫煤1265312110812217897淄博贫煤1248301114802517678芙蓉贫煤1172290102752516639抚顺烟煤10952611646516160210阜新烟煤9062231395425134611开滦烟煤11302681316731162712大同烟煤13493281468013191613新汶烟煤11702821406921168314徐州烟煤11992901527115172715淮南烟煤11492791386822165516义马烟煤9052291425418134817平顶山烟煤11122671326628160518开滦洗中煤9592141177338140119龙凤洗中煤8971971416833133620鹤岗洗中煤9132041216938134621元宝山褐煤7851811466223119722丰广褐煤72416115157281122由上表可知：(1)烟气焓以氮气焓为主，其次依次为三原子气体的焓、水蒸气的焓、氧气的焓、飞灰的焓，个别煤种的计算结果与上述规律略有出入。(2)即便是灰分很高的褐煤，烟气焓中飞灰焓的比例也很低。因此按照《锅炉原理》49页的公式作为判据忽略飞灰焓不会引起烟气焓计算结果的较大误差。为了更加直观的说明这个问题，将表3-8的结果进行数据处理得到表3-9。由表3-9可知，飞灰焓在烟气焓中的比例不会超过2.82％。将表3-9绘制成图3-2，可以直观地看出烟气焓中飞灰焓的比例很低。第三章：锅炉机组热平衡1、分析影响固体不完全燃烧损失的因素以及对锅炉效率的影响。答：影响固体不完全燃烧损失的因素有以下几点。过量空气系数。过量空气系数太大，炉膛温度偏低，燃烧不完全；过量空气系数太小，炉膛氧气浓度偏低，燃烧不完全。煤的挥发分降低、发热量降低，固体不完全燃烧损失越大。5锅炉负荷率。锅炉负荷率越高，炉膛温度越高，煤的燃尽度越高。燃烧效率越高，固体不完全燃烧损失越小。煤的灰熔点越低，煤粉燃烧中形成结渣的可能性越大。结渣中含有的固体碳元素越多，燃烧效率越低，固体不完全燃烧损失越大。煤粉细度。煤粉平均颗粒粒径越大，燃尽所需要的时间越长，固体不完全燃烧损失越大。排渣方式。在锅炉容量相同的条件下，固态排渣炉的固体不完全燃烧损失大于液态排渣煤粉锅炉。燃烧方式。层燃锅炉的固体不完全燃烧损失大于循环流化床锅炉，循环流化床锅炉的固体不完全燃烧损失大于煤粉锅炉。配风方式。分级配风可能造成不完全燃烧，增加固体不完全燃烧损失，降低锅炉效率。煤粉分配均匀性。如果某一台旋流燃烧器或者某一个角的直流燃烧器的煤粉流量偏大，也会造成不完全燃烧，增加固体不完全燃烧损失，降低锅炉效率。2、分析理论空气焓与煤的元素分析之间的关系。答：理论空气焓Hko=VO（θ）kkJ/kg理论空气量VO=(1.866Car+5.55Har+0.7Sar-0.7Oar)/21m3/kg(标准状态下)由以上两式可见（1）煤的碳元素、氢元素、硫元素含量越高，氧元素含量越低，煤的理论空气量越大。可以近似理解为煤的收到基低位发热量越高，煤的理论空气量越大。（2）煤的发热量越高，煤的理论空气量的焓越大。3、叙述最佳过量空气系数的意义。答：当炉膛出口过量空气系数α过大时，燃烧生成的烟气量增多，烟气在对流烟道中的温降减少，排烟温度升高，排烟量和排烟温度增大，使排烟热损失q2变大；但在一定范围内炉膛出口过量空气系数α增大，由于供氧充分，炉内气流混合扰动好，有利于燃烧，使燃烧损失q3+q4减小。因此，存在一个最佳的过量空6气系数αzj，可使q2、q3、q4损失之和最小，锅炉效率η最高。最佳αzj可通过燃烧调整试验来确定，运行中应按最佳的αzj（O2）来控制炉内用风量。过剩空气系数α过小或过大都会使锅炉效率η降低。第四章：煤粉制备系统及设备1、煤粉为什么有爆炸的可能性？它的爆炸性与哪些因素有关？答：煤粉很细，相对表面积很大，能吸附大量空气，随时都在进行着氧化。氧化放热使煤粉温度升高，氧化加强。如果散热条件不良，煤粉温度升高一定程度后，即可能自燃爆炸。煤粉的爆炸性与很多因素有关，主要的有：（1）挥发分含量。挥发分Vdaf高，产生爆炸的可能性大，而对于Vdaf10%的无烟煤，一般可不考虑其爆炸性。（2）煤粉细度。煤粉越细，爆炸的危险性越大。对于烟煤，当煤粉粒径大于100μm时，几乎不会发生爆炸。（3）气粉混合物浓度。危险浓度为1.2~20.kg/m3.在运行中。从便于煤粉输送及点燃考虑，一般还较难避开引起爆炸的浓度范围。（4）煤粉沉积。制粉系统中的煤粉沉积，往往会因逐渐自燃而成为引爆的火源。（5）气粉混合物中的氧气浓度。氧气浓度高，爆炸危险性大。在燃用Vdaf高的褐煤时，往往引入一部分炉烟干燥剂，也是防止爆炸的措施之一。（6）气粉混合物流速。流速低，煤粉有可能沉积；流速过高，可能引起静电火花。所以气粉混合物过高、过低对防爆都不利，一般气粉混合物流速控制为16~30m/s。（7）气粉混合物温度。温度高，爆炸危险性大。因此，运行中应根据Vdaf高低，严格控制磨煤机出口温度。煤粉水分。过于干燥的煤粉爆炸危险性大。煤粉水分要根据挥发分Vdaf、煤粉储存与输送的可靠性以及燃烧的经济性综合考虑决定。2、解释：经济细度第五章：煤粉燃烧理论基础及燃烧设备1、已知钢球磨煤机的最佳钢球充满系数75.1)//(12.0ljzjnn,最佳转速与临界转速之间的关系为nzj/nlj=0.74～0.8。假定钢球磨煤机工作在最佳转速下，试计算钢球磨煤机的最佳充满系数并对计算结果进行分析与讨论。7解:以0.01为步长，将nzj/nlj=0.74～0.8代入75.1)(12.0ljzjnn得到计算结果汇总于表4-3最佳钢球充满系数与nzj/nlj的关系nzj/nljψzjnzj/nljψzj0.740.2030.780.1850.750.1990.790.1810.760.1940.80.1770.770.190计算结果分析与讨论:（1）从表4-3可知，最佳转速与临界转速的比值越高，最佳钢球充满系数越小。钢球磨煤机的出力越大，筒体直径D越大，临界转速越小。临