简答题1. 什么是折算成分和标准煤?
在锅炉的运行计算和设计中,为了更好地鉴别煤的性质,更加准确地比较煤中硫分、水分、灰分对锅炉运行的影响,特规定每送入炉内4182kJ/kg热量,带入炉内的硫分、水分、灰分称为折算成分。
为了准确地比较煤的消耗量,方便管理,特采用收到基低位发热量为29307.6kJ/kg(7000kcal/kg)的煤为标准煤。标准煤耗用Bb(kg/h)来表示:
Bb=BQar,net/29307.6
式中B——电厂实际煤耗。
2. 什么是煤的燃烧?
煤的燃烧是煤中的可燃物(如C、H、S等)与氧气在高温条件下进行的高速放热化学反应过程。
碳(C)的完全反应方程式为:
C+O2→CO2
氢(H)的完全反应方程式为:
2H2+O2→2H2O
硫(S)的完全反应方程式为:
S+O2→SO2
3. 什么是理论空气量和过剩空气系数?理论空气量如何计算?
根据燃烧的化学反应方程式计算出1kg燃料完全燃烧所需的空气量称为理论空气量。
实际空气量V与理论空气量V0之比称为过剩空气系数α,即
α=V/V0
一般用式α=21/(21-O2)来进行实际计算。
在实际工作中,送入炉内的是空气,氧在空气中存在的比例为21%。因此,1kg收到基燃料完全燃烧时所需理论空气量V0(m3/kg,标准状态下)为
V0=0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar
4. 煤的多相燃烧过程有哪几个步骤?
煤的多相燃烧过程如下:
(1)参加燃烧的氧气从周围环境扩散到反应表面;
(2)氧气被燃料表面吸附;
(3)在燃料表面进行燃烧化学反应;
(4)燃烧产物由燃料表面解吸附;
(5)燃烧产物离开燃料表面,扩散到周围环境中。
5. 试述炭粒燃烧的三个不同区域。
(1)当环境温度小于1000%时,炭粒表面化学反应速度很慢,需氧量很少。此时的燃烧速度主要取决于化学反应的动力因素,即温度和燃料的反应特性,故将这个反应温度区称为动力燃烧区,简称动力区。
(2)当温度大于1400℃时,炭粒表面的化学反应速度显著地超过氧向反应表面的输送速度,由于扩散到炭粒表面的氧远不能满足化学反应的需求,扩散速度已成为制约燃烧速度的主要因素,故将此时的反应温度区称为扩散燃烧区,简称扩散区。
(3)介于上述两个燃烧区之间的中间温度区,炭粒表面上的化学反应速度同氧的扩散速度相差不多。此时化学反应速度和扩散速度对燃烧速度都有影响。将这个反应温度区称为过渡燃烧区,简称过渡区。
6. 如何描述煤粉的燃烧过程?
煤粉颗粒受热之后,首先析出其水分,接着分解出挥发分。当温度足够高时,挥发分开始燃烧,同时将燃烧产生的热量传给煤粒,随着煤粒温度的升高,挥发分进一步得到释放。但由于剩余焦炭的温度还很低,同时释放出的挥发分阻碍了氧气向焦炭的扩散,故此时焦炭未燃烧。当挥发分释放完毕且与其他燃烧产物一起被空气流带走后,焦炭开始燃烧,此时保持不断地供氧,燃烧将进行到炭粒完全烧尽为止。
7. 为什么说煤的燃烧过程是以碳的燃烧为基础的?
这是因为:
(1)碳是煤中的主要可燃物质。
(2)焦炭(以碳为主要可燃物)着火最晚、燃烧最迟,其燃烧过程是整个燃烧过程中的最长阶段,故它的燃烧过程决定着整个粒子的燃烧时间。
(3)焦炭中碳的含量大,其总的发热量约占全部发热量的40%~90%,它的发展对其他阶段的进行有着决定性的影响。
因此说煤的燃烧过程主要是以碳的燃烧为基础的。
8. 强化煤粉的燃烧措施有哪些?
强化煤粉的燃烧措施如下:
(1)提高热风温度;
(2)提高一次风温和限制一次风量;
(3)控制好一、二次风的混合时间;
(4)选择适当的一次风速;
(5)选择适当的煤粉细度;
(6)在着火区保持高温;
(7)在强化着火阶段的同时,必须强化燃烧阶段本身。
9. 燃料在炉内燃烧会产生哪些派生的问题?
派生的问题如下:
(1)受热面的积灰和结渣;
(2)污染物如氧化氮(NOx)等的生成;
(3)受热面外壁的高温腐蚀;
(4)蒸发段水动力工况的安全性;
(5)火焰在炉膛内的充满程度。
10. 保证燃料在炉内完全燃烧的条件有哪些?
保证燃料在炉内完全燃烧的条件如下:
(1)保证着火的及时与稳定;
(2)控制好燃烧速度并保证燃料在炉内有足够的燃烧时间。
稳定着火是燃烧过程的良好开端,充分燃尽是实现锅炉经济燃烧的关键。
11. 燃煤锅炉的积灰及结渣对锅炉运行有何危害?
危害性如下:
(1)恶化传热,加剧结渣过程。
(2)换热量减少,出口烟温升高,热偏差增大。
(3)水冷壁结渣、积灰较多时,易造成高温腐蚀。
(4)降低锅炉效率。
(5)结渣严重时,大块渣落下易砸坏水冷壁,造成恶性事故。
12. 如何防止受热面结渣?
防止受热面结渣的措施如下:
(1)应布置有足够多的受热面以充分冷却烟气,使贴近受热面的烟温降低到灰的熔点以下,防止产生贴壁“熔渣”现象。
(2)组织好炉内空气动力工况,保证火焰不直接冲刷受热面,即所谓“飞边”、“冲墙”现象。
(3)尽可能燃用灰熔点温度较高的煤种,或采取其他措施设法提高灰熔点。
13. 什么是灰的性质?其性质指标用什么表示?
灰的性质主要是指其熔化性和烧结性。熔化性影响炉内的运行工况,烧结性则影响对流受热面的积灰性能。
将灰制成底面为等边三角形的灰锥,然后逐步加热,根据灰锥的形态变化确定三个温度指标来表示灰的熔化性质:
(1)变形温度DT(原t1),指锥顶变圆或开始顺斜,
(2)软化温度ST(原t2),锥顶弯至锥底或萎缩成球形。
(3)熔化温度FT(原t3),锥体呈液态沿平面流动。
实践表明,相对于固态排渣炉,当灰的软化温度ST>1350℃时,结渣的可能性不大。
14. 影响煤灰熔融特性的因素有哪些?
首先是煤的化学组成,煤中的酸性氧化物如SiO2、Al2O3及TiO3等会提高灰的熔点,而碱性氧化物如Fe2O3、CaO、MgO、Na2O及K2O等会降低灰的熔点。这些物质虽各自的熔点很高,但其混合燃烧后结合为熔点很低的共晶体。
其次是灰的周围介质性质对灰的熔融特性有较大影响,如炉内的还原性气氛会使Fe2O3还原成FeO,使灰熔点大幅下降。
15. 重油和重油的特性指标有哪些?
重油是石油炼制后的残油或渣油,也可作为锅炉燃料。同煤一样,其成分也分为碳、氢、氧、氮、硫、水分和灰分。
其主要特性指标有:
(1)黏度。黏度反映了重油的流动性,黏度愈小,流动性能愈好。
(2)凝固点。油温降低到发生凝固时的温度值称为凝固点。
(3)闪点。油温上升到一定值,油面上的油气达到某一浓度遇明火即发生短暂的闪光,这时的温度叫做闪点。
(4)含硫量。
(5)灰分。
16. 一般常用的气体燃料有哪些?
常用的气体燃料如下:
(1)天然气。主要成分为甲烷,分为气田气和油田气两种。
(2)高炉煤气。是炼铁炉的副产品,主要成分是一氧化碳和氢。
(3)焦炉煤气。是炼焦的副产品,主要成分是氢、甲烷以及少量的一氧化碳和其他杂质。
17. 何谓锅炉机组的热平衡?研究热平衡有何意义?
锅炉机组的热平衡是指输入锅炉的热量与锅炉机组输出热量之间的平衡。输出的热量由有效利用热量和各项热损失组成;输入热量是燃料释放的热量。
由于燃料释放的热量不可能全部被吸收,且燃料本身也不可能完全燃烧,所以就需要通过计算求得有多少热量被吸收,又有多少热量是因什么原因造成了损失,损失了多少。据此提出减少损失的措施,有效地提高锅炉热效率,减小热损失。
18. 锅炉机组热损失有哪几项?如何计算锅炉热效率?
锅炉机组热损失主要有:排烟热损失Q
2;化学未完全燃烧热损失Q
3;机械未完全燃烧热损失Q
4;锅炉散热损失Q
5;其他热损失Q
6。
它们与有效利用热量Q
1之和即等于锅炉的输入热量Q
r,即
Q
r=Q
1+Q
2+Q
3+Q
4+Q
5+Q
6 将上式两边同除以Q
r可得:
100%=q
1+q
2+q
3+q
4+q
5+q
6 式中:
,分别为有效利用热或各项热损失占输入热的百分比,i=1~6。
锅炉热效率即为
19. 何谓正平衡法和反平衡法求效率?
正平衡法采用直接测定锅炉输入和输出热量,求出热效率η
B:
反平衡法只测量各项热损失,由η
B=1-∑q来确定锅炉热效率。此法虽测量数据多,工作量大,但可通过反平衡法分析造成热损失的原因,进而对锅炉进行改造,所以目前电站锅炉大多采用此法测定锅炉效率。
20. 简述输入热量及其计算方法。
输入热量是指锅炉范围之外输入的热量,不包含锅炉范围之内的循环热量。相对于燃煤或燃油锅炉来说,单位质量(1kg)收到基燃料输入炉内的热量Qr(kJ/kg)计算如下:
Qr=Qar,net+ir+Qwr+Qwh
式中Qar,net——收到基低位发热量,kJ/kg;
ir——燃料的物理显热,kJ/kg;
Qwr——用其他热源加热送入锅炉的空气时,由热空气带入炉内的热量,kJ/kg;
Qwh——蒸汽雾化燃油时,由蒸汽带入炉内的热量,kJ/kg。
21. 简述机械不完全燃烧热损失(q
4)的概念及其计算方法。
由于一部分固体碳粒在炉内未完全燃尽时所造成的热损失,称为机械不完全燃烧热损失。
对于煤粉锅炉,一般采用下式进行计算:
a
th+a
yh+a
lh=1
式中a
yh、a
fh、a
lh——烟道灰、飞灰、冷灰或冷炉斗灰渣中的灰量占入炉燃料总灰分的质量份额;
C
yh、C
fh、C
lh——烟道灰、飞灰、冷灰或冷炉斗灰渣中可燃物含量的百分数;
32700——每千克纯碳的发热量;
Q
r——锅炉输入热量。
22. 简述化学不完全燃烧热损失(q
3)的概念及其计算方法。
燃料燃烧后烟气中残留的可燃气体,如CO、H2、CH4等未燃烧放热造成的热损失称为化学不完全燃烧热损失。
对于现代大型电站锅炉,q3≈0,一般推荐取0%~0.5%。
23. 简述排烟热损失(q
2)的概念及其影响的因素。
烟气在离开锅炉的最后受热面时仍具有一定的温度,称为排烟温度(θpy)。这部分热量随烟气排入大气造成的热量损失就称为排烟热损失。
影响排烟热损失的因素有:
(1)排烟温度。排烟温度越高,排烟热损失越大。实践证明,排烟温度每降低10~20℃,可使q2降低1%。但过度地降低排烟温度,又会带来金属耗量增大和尾部受热面的低温腐蚀。
(2)燃料的种类和性质。煤中水分会造成烟气容积增大;硫分可能造成低温腐蚀。这些指标都左右着排烟温度的选择。
(3)烟道的漏风和受热面的清洁程度。漏风量越大,位置越接近炉膛,排烟温度越高。受热面清洁程度越差,传热量越小,排烟温度也越高。
24. 简述散热损失(q
5)的概念及其影响的因素。
运行中的锅炉,其金属构件如炉墙、汽包、管道、联箱等的外表面温度均高于环境温度,必然要通过辐射和对流的方式向周围散热,由此而引起的热损失称为散热损失。
影响的因素有炉墙外表面积大小、外表面温度、保温层厚度和材料性能、环境温度等。
25. 简述其他热损失(q
6)的概念及其影响的因素。
其他热损失主要由灰渣物理热损失和水、空冷支撑梁的冷却热损失组成。
影响的因素主要有:煤中的灰分含量、灰渣温度、冷却水或空气带走的热量。