简答题1. 简述锅炉有效利用热(q
1)的概念及其计算方法。
锅炉有效利用热是指水或蒸汽流经各受热面时所吸收的全部热量。
用下式进行计算:
式中Q
B——锅炉在单位时间内的总有效吸热量,kJ/h;
B——燃料消耗量,kg/h;
Q
r——输入热量,kJ/kg。
2. 如何计算燃料量?
实际燃料消耗量B(kg/h)可用下式计算:
由于实际运行中存在机械不完全燃烧热损失q
4,故实际送入炉内的燃料只有(1-q
4)Bkg参加燃烧,所以燃烧所需空气量和生成的烟气量均减少,在计算时应对燃料量进行修正,这就是计算燃料量Bj(kg/h):
Bj=B(1-q
4) kg/h
3. 什么是锅炉的蒸汽品质?
电厂锅炉生产的蒸汽必须符合设计规定的压力和温度,蒸汽中的杂质含量也必须控制在规定的范围之内。通常所说的蒸汽品质是指杂质在蒸汽中的含量,换句话说就是蒸汽的洁净程度。在高压以上的电厂锅炉中,对蒸汽品质的要求是非常严格的,这是因为蒸汽品质对设备的经济性和安全性有非常大的影响。
4. 蒸汽中常见的杂质有哪些?它们分别对设备有何影响?
蒸汽中常见的杂质分气体杂质和非气体杂质两种。O2、N2、CO2以及NH3等是常见的气体杂质;蒸汽含盐是蒸汽中的非气体杂质。
杂质对设备的影响有:
(1)气体杂质若处理不当时可造成严重的金属腐蚀,其中CO2气体还参与了杂质沉淀过程。
(2)蒸汽含盐沉积在锅炉受热面上,会使传热恶化、金属壁温超温。
(3)汽轮机叶片积盐会改变叶片的型线,降低效率,增大流动阻力。
(4)当沿汽轮机圆周积盐不均匀时,会影响转子平衡产生振动,甚至造成重大事故。
(5)阀门上的积盐会使阀门卡涩动作失灵,关闭不严密,造成内漏。
(6)管道内的积盐减小了管道的通流截面,降低机组效率。
5. 造成蒸汽品质恶化(蒸汽污染)的原因有哪些?
造成蒸汽品质恶化(蒸汽污染)的原因有:
(1)蒸汽带水。锅炉的补给水含有杂质,给水进入锅炉后被加热成蒸汽,杂质也大部分转移到炉水中,如此多次循环,炉水中杂质浓度越来越高。含有高浓度杂质的炉水被饱和蒸汽携带就叫做蒸汽带水,是蒸汽污染的第一个原因。常见于中、低压锅炉。
(2)蒸汽溶盐。锅炉在较高的工作压力下,蒸汽能溶解某些盐分。这是蒸汽污染的第二个原因。
蒸汽带水称做机械携带;蒸汽溶盐称为选择性携带。
6. 影响机械携带(蒸汽带水)的因素有哪些?
影响机械携带(蒸汽带水)的因素有很多,主要有锅炉负荷、工作压力、汽包水位和炉水含盐量等。
(1)锅炉负荷的影响。锅炉负荷越大,汽包中汽水混合物动能越大,水滴生成量越多,同时汽包汽空间流速也越大,蒸汽带水能力也越强。
(2)工作压力的影响。随着工作压力的升高,饱和水与饱和蒸汽间的密度差减小,汽水分离困难。且压力越高,水的表面张力越小,更易破碎成细小的水滴。故蒸汽带水能力增强。
(3)汽包水位的影响。汽包水位高,汽空间减小,飞溅的水滴更易被带走。
(4)炉水含盐量的影响。首先是在相同的带水量时,由于炉水含盐量多而使蒸汽含盐量增多。其次由于炉水中盐分会使炉水表面张力减小,炉水中产生的小气泡增多,难以被水释放,促使水容积增大,使蒸汽带水量增加。
7. 选择性携带(蒸汽溶盐)有哪些特点?
随着工作压力的升高,蒸汽的性能越来越接近于水,越易于溶解某些盐分。此时它有以下特点:
(1)饱和蒸汽和过热蒸汽的溶盐能力相近,凡能溶于饱和蒸汽的盐分,均能溶于过热蒸汽。
(2)工作压力越大,蒸汽的溶盐能力越强。
(3)不同盐类在相同的条件下,其溶解度不同。
8. 比较三种炉水中常见的物质在饱和蒸汽中的溶解度。
(1)弱酸类。主要是硅酸(H2SiO3),极易溶于饱和蒸汽。
(2)碱类和盐酸盐类。主要是NaOH、NaCl和CaCl2,较难溶于饱和蒸汽。
(3)盐类。主要有Na2SO4、Na2SiO3、Na3PO4、Ca3(PO4)2、CaSO4和MgSO4等,在饱和蒸汽中溶解度极低。
9. 提高蒸汽品质的途径有哪些?
提高蒸汽品质的途径如下:
(1)提高给水品质。锅炉排污量不变时,提高给水品质可以有效地减少锅水含盐量。
(2)增加排污量。增大排污量可降低锅水的含盐量。但是无节制地排污又会增大补水率,所以一般凝汽式机组控制排污率为0.5%~1.0%(采用化学除盐水补水方式时)。
(3)改进汽水分离。合理改进汽水分离装置和系统,提高汽水分离效率,也是提高蒸汽品质的有效途径。
10. 简述蒸汽清洗的目的及概念。
蒸汽清洗的目的就是要降低蒸汽溶盐。
所谓蒸汽清洗就是利用干净清洁的补给水与汽包内分离出来的含盐蒸汽直接接触,将蒸汽中的溶盐转移到水中,以减少蒸汽溶盐。
11. 何谓典型蒸汽清洗装置(起泡穿层式)?
从水冷壁管来的汽水混合物进入汽包后,经旋风分离器进行粗分离。蒸汽向上穿过清洗孔板和清洗水层。当蒸汽与清洗水层接触时,清洗水(干净的补给水)将蒸汽中的溶盐、杂质冲洗溶解到水中,净化了蒸汽。
12. 炉内水处理过程对汽水分离装置及系统有何要求?
炉内水处理过程对汽水分离装置及系统有如下要求:
(1)消除大流量汽水混合物进入汽包时的动能,在不打散水滴的条件下首先分离出大量的水。
(2)应能够沿汽包内蒸汽区水平面均匀分配蒸汽,降低蒸汽的上升速度减少卷吸水滴。
(3)能够充分利用汽水密度的差异进行汽水分离,捕捉微小水滴并将其分离出来。
13. 炉外水处理有哪些方法?
炉外水处理有以下方法:
(1)水的沉淀处理。利用在水中添加混凝剂的方法,将水中的悬浮物凝聚成较大的颗粒而沉淀下来,然后加以清除。
(2)水的过滤处理。使水经过由不同滤料组成的过滤层,进一步把水中的悬浮物过滤出来。
(3)水的离子交换处理。利用离子交换剂遇水后与水中所含某种离子(欲去除的离子)进行交换的性质,将水中杂质去除。
14. 煤粉燃烧器的作用有哪些?
煤粉燃烧器是煤粉锅炉燃烧设备的主要部件。其作用主要有:
(1)炉内输送煤粉和煤粉燃烧所需的空气。
(2)合理组织,使煤粉和空气得到充分的混合。
(3)保证燃料进入炉内能够迅速、稳定地着火和完全燃烧。
15. 煤粉燃烧器的分类和基本形式有哪些?
常见的煤粉燃烧器分为直流式和旋流式两种。直流式煤粉燃烧器的出口由一组矩形、圆形或多边形等形状的喷口组成,携带煤粉的一次风和助燃用的二次风以及制粉乏气(三次风)均以直流形式通过各自的喷口进入炉膛。直流式燃烧器一般不可以单支独立燃烧,需与四角布置的其他燃烧器一起在炉膛中心的一个或两个轴线上的假想切圆共同组成燃烧中心区。旋流燃烧器的出口均为圆形,其一次风可为直流或旋流进入炉内,二次风以旋流形式绕燃烧器轴线旋转进入炉膛,以达到风粉充分混合的目的。旋流燃烧器可以单支独立燃烧。由于其出口均为圆形,故也称为圆形燃烧器。
16. 介绍直流燃烧器的两种布置形式。
均等配风直流燃烧器:一二次风口交错布置,相邻喷口间间距较小。适用于易着火的煤种,如烟煤、褐煤及挥发分产率较高的贫煤等煤种。
分级配风直流燃烧器:数个一次风口集中布置,一二次风喷口中心间距较大。适用于着火较为困难的煤种,如无烟煤、贫煤和劣质煤等。这些煤种若使一二次风混合过早,会使火焰温度降低,造成着火不稳。故将二次风分级送入,有效推迟一二次风的混合,保证煤粉既稳定着火又完全燃烧。
17. 分级配风有哪些特点?
分级配风是将一次风口集中布置,可使①着火区可保持较高的煤粉浓度,着火热可适当减少;②燃烧放热比较集中,着火区可保持高温,利于不易着火的煤种着火燃烧;③一次风气流刚性增强,不易使气流“飞边”。同时卷吸高温气流的能力增强,增强了着火能力。
18. 分级配风形式中,一次风集中布置有何问题?
一次风集中布置存在以下问题:
(1)着火区煤粉浓度大,供氧不足,燃烧速度减慢。
(2)一次风口处处于高温区,易烧损喷口。需加装中心或周界二次风用来冷却一次风喷口。
(3)由于一次风喷口处处于高温区,喷嘴易变形,出口部位风粉出现分层现象。需采取将一次风分割成多股小射流,增强其扰动,使着火趋于稳定。
19. 分级配风各层二次风的作用有哪些?
分级配风各层二次风据其与一次风口的距离可分为上二次风、中二次风和下二次风三种形式。
为了提高着火的稳定性,二次风不宜过早地与一次风混合,一般煤质越差,混合点应越远些,故在二次风口的设计中,上二次风口应与一次风口保持较大的距离且有微小角度的下倾。下二次风提供下排煤粉气流着火的空气并且起托扶煤粉防止离析的作用,在运行中还起到防止火焰下冲结渣的作用。中二次风位于上二次风与一次风之间或上下一次风之间,其作用是提供已燃烧的火焰所需空气,控制二次风与一次风的混合时机。
20. 画图介绍目前大型锅炉直流燃烧器的典型布置型式。
如图6-1所示:
21. 简述四角布置直流燃烧器的工作原理。
在布置有直流燃烧器的锅炉中,一般都将喷燃器在炉膛四角布置。这样,当四股一次风气流到达炉膛中心位置时,均以切圆形式汇合,形成一个旋流环境,且随着引、送风气流的取向,达到自下而上、旋涡状燃烧气流形态。其具体过程有:
(1)煤粉气流的加热过程;
(2)煤粉气流两侧的补气平衡过程;
(3)气流着火过程;
(4)风粉混合过程;
(5)风粉气流进入炉膛中心的切圆燃烧过程;
(6)煤粉的燃尽过程。
22. 简述四角布置燃烧器的切圆方式及其改进。
四角布置直流燃烧器不能单支独立运行,需与其他三角的燃烧器在炉瞠中心的假想切圆处共同燃烧。为了适应各自不同的煤种和其他目的,四角切圆有如下几个种类:①一、二次风分别采用不同直径的切圆;②一次风口侧加装侧二次风;③一、二次风分别采用正反切圆布置;④一次风对冲布置;⑤火焰下冲,即所谓的“W”形火焰。
不论采取何种布置方式,其目的均为尽可能达到一、二次风的良好混合,利于可燃物的充分燃烧,减轻火焰“贴壁”、“冲墙”,防止结渣,减弱气流进入过热区的残余旋转,减小过热器的热偏差,防止NOx的生成。
23. 三次风、周界风及夹心风的作用有哪些?
中间储仓式制粉系统若采用热风送粉方式时,在进行风粉分离后形成一部分带有10%细煤粉的乏气。这部分乏气送入炉膛就称做三次风。三次风对锅炉燃烧有不利影响。
在一次风喷口外缘有时布置有周界风,主要用来冷却一次风口,防止其烧损、变形,同时补充火焰外围的氧气。
在一次风喷口的中间有时布置了夹心风,主要作用是补充火焰中心氧气,同时作为变工况时的补充调整手段。
24. 简述旋流燃烧器的工作原理。
各种型式的旋流燃烧器均由圆形喷口组成,并装有不同型式的旋转射流发生器。当有风粉混合物(一次风)或热空气通过时,在旋流器的作用下发生旋转,产生旋转射流,在喷口附近形成有利于风粉早期混合的烟气回流区。
25. 旋流燃烧器有哪些类型?
按照其结构,可将旋流燃烧器分为:蜗壳式、轴向叶轮式和切向叶片式三种。其中蜗壳式有单蜗壳式、双蜗壳式和三蜗壳式三种;切向叶片式有单调风式和双调风式两种不同类型。