西安交大《锅炉》课后习题及答案

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。

（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，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，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, ℃；（4）给水温度, ℃。

10.锅炉的分类方法有哪些？锅炉的分类有多种方法。

按用途可分为电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉等。

电站锅炉用于发电，工业锅炉用于工业生产，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，烟气在管内流过，水管锅炉中，汽水在管内流过。

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，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3.825 MPa 。

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23～25MPa 。

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2～5kPa ，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 Continuous Rating, 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，MW ；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，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) %100⨯+=事故停用时间运行总时间事故停用时间事故率 (c) %100⨯+=统计时间总时间备用总时间运行总时间可用率 (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。