工学河北工业大学锅炉原理期末复习问答题.docx
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工学河北工业大学锅炉原理期末复习问答题
1.发热量
蒸发量D:
指蒸汽锅炉每小时所生产的额定蒸汽量(即额定压力、额定温度、效率一定时的连续蒸发量),单位t/h。
2.发热量
燃料的发热量:
指在某一温度下(通常是在15至25度之间测定的),单位质量的燃料(1kg或者1Nm3)在与外界无机械功交换条件下,完全燃烧后再冷却到原来温度时所释放出的热量。
(kJ/kg)
高位发热量:
在实验条件下测定发热量的时候,燃烧产物最终被冷却到初始温度,此时燃料产物中的水蒸气温度将凝结为水,并将汽化潜热释放出来,因此此时测定的发热量称为高位发热量Qgw。
低位发热量:
在燃烧设备中,产物一般温度较高,水蒸汽不能凝结,此时得到的发热量是低位发热量Qdw。
发热量是评价燃料质量的重要指标之一,也是热力计算的基本数据,需要实验测定。
3.灰熔点和焦炭结焦对炉内燃烧的影响
灰熔点对锅炉的工作具有较大的影响,灰熔点过低,容易引起受热面结渣。
另外溶化的渣会将未燃尽的焦炭包裹起来,阻碍空气与焦炭的充分接触,使燃烧速度降低;有时候,熔融的灰渣还会堵塞炉排的通风孔隙,使燃烧工况恶化。
焦炭粘结性对层燃锅炉的燃烧过程影响相当显著,若在炉排燃烧粘结性弱的煤,则会在燃烧过程中形成粉状焦炭,堆积十分严密,将妨碍空气从炉排缝隙穿过。
为了加强通风,则必须提高空气流动速度,那么这些粉状焦炭又会被高速气流吹走,在炉排上形成“火口”,燃烧工况也会恶化。
若焦炭的粘结性太强,焦炭又会熔融粘结在一起,内部的可燃物质难以接触到外围的空气,燃烧过程将趋于缓慢甚至中断。
因此,对于链条锅炉来讲,粘结性太弱或太强的煤,都不适用。
4.锅炉热平衡
锅炉热平衡研究燃料的热量在锅炉内部的利用情况,测算多少热量被利用,多少热量损失,以及这些损失的表现方式与产生原因;热平衡的根本目的就是为提高锅炉的热效率寻找最佳的途径。
热效率是衡量锅炉设备的完善程度与运行水平的重要指标之一,提高热效率是锅炉运行管理的主要工作。
为了全面评定锅炉的工作状况,有必要对锅炉进行热平衡测试,从而更加细致的分析总结影响热效率的因素,得到测量数据以指导锅炉的运行与改造。
5.固体不完全燃烧的种类与影响因素。
(1)灰渣损失Qhz,为参与燃烧或者没有燃尽的碳粒与灰渣一同落入灰斗造成的损失;
(2)漏煤损失Qlm,部分燃料经炉排落入灰坑造成的损失;
(3)飞灰损失Qfh,未燃尽的碳粒随烟气飞走造成的损失。
(1)燃料特性的影响:
灰分越高、灰分熔点越低,灰渣损失越大;
(2)燃烧方式的影响:
机械或者风力抛煤机炉比链条炉的飞灰损失大,煤粉炉尽管不漏煤但飞灰损失远远大于层燃炉,沸腾炉飞灰损失更严重;
(3)锅炉结构的影响:
炉拱的尺寸、二次风的大小、炉排的尺寸及间隙都有影响,炉排间隙大则漏煤损失严重,炉膛尺寸过小则烟气滞留时间短,飞灰损失加强。
(4)运行工况的影响:
当负荷增大时,燃料增加,风量相应提高,风速增加,飞灰损失加大;过量空气系数增加也导致飞灰损失增加。
6.排烟热损失
由于技术条件限制,烟气在排入大气的温度要远远高于进入锅炉得空气温度,这部分被排烟带走的热量称为排烟热损失。
影响因素主要是排烟温度与排烟容积。
(1)排烟温度的影响:
排烟温度越高,热损失越大;但是排烟温度过低在技术上、经济上都是不合理的。
排烟温度降低,将导致烟气与空气的传热温差降低,增加金属耗量;对于含S的燃料,如果排烟温度低于酸露点,将引起尾部受热面腐蚀。
因此排烟温度一般控制在150至200摄氏度。
(2)排烟容积与过量空气系数、漏风量以及燃料所包含水分的多少有关。
漏风严重将导致过量空气系数增加,相应的烟气量增大;水分高也会导致排烟容积增加。
7.燃烧的三个阶段
一般划分为预热、挥发分与焦炭燃烧、燃尽三个阶段。
1、预热阶段:
煤进入炉内被干燥去除水分,然后挥发分析出,最终形成多孔的焦炭;在此阶段,预热所需的热量主要来自于火焰,干燥时间的长短取决于燃料特性与含水量。
2、挥发分与焦炭的燃烧:
当达到挥发分的着火温度时,挥发分马上着火燃烧,形成包络火焰,发出的热量一部分被受热面吸收一部分提高燃料自身温度,为焦炭燃烧提供条件。
随着温度的提高,挥发分减少,达到焦炭的着火温度,氧气也扩散到了焦炭表面,焦炭开始燃烧,同时在表面形成焦壳。
在此阶段,燃烧反应强烈,释放大量热量。
3、燃尽阶段:
随着焦炭的燃尽,形成灰渣,伴随大量固体不完全燃烧热损失。
8.煤层过薄过厚的结果
燃料层过厚,通风阻力增大,氧气扩散速度降低,不完全燃烧产物CO增多。
燃料层过薄,通风不均,空气将穿透燃料层,形成火口,炉膛温度降低,排烟损失增大。
9.手烧炉投煤后片刻冒黑烟的原因
煤进炉层后,挥发分燃烧需要大量空气,而实际参与燃烧的空气不足,严重缺氧情况下产生炭黑,这就是手烧炉投煤后片刻冒黑烟的原因。
10.手烧炉的改进措施
提高操作水平,及时观察、勤投煤少投煤以保证煤层厚度、炉门开启时间尽量缩短;采用间断送二次风、加强扰动;采用摇动炉排,减少进风阻力。
1)明火反烧炉:
通常在炉排铺垫灰渣以均布空气,上面加煤400~700毫米,表面引燃。
由于未燃煤在下层干燥并析出挥发分,挥发分向上流经高温焦炭燃烧层,燃烧比较完全,不至于冒黑烟并且含尘量小;由于炉门不频繁开启,燃烧稳定。
缺点是不能连续运行
2)双层炉排手烧炉:
设有两层炉排三个炉门,上层炉排由间距30毫米左右直径60毫米左右的水管构成,类似于上升管束。
上炉门常开,是燃料与空气的入口,新煤在表面层燃烧,高温烟气向下流动;未燃尽的颗粒落在下层炉排继续燃烧。
由于上层逆向燃烧,挥发分燃烧较完全;黑烟少;炉膛温度较高;炉内扰动强烈,燃烧条件得到改善。
11.
链条炉的燃烧区域划分。
(1)新煤区:
预热干燥,从O1K面开始析出挥发分,区段较长。
(2)挥发分燃烧区:
挥发分析出的同时就开始燃烧,此区域很短,温度高达1200摄氏度。
(3)焦炭燃烧区:
燃烧剧烈,温度更高;分为氧化区与还原区两层,自炉排下进入的氧气迅速被耗尽,燃烧产物上升至还原区,还原区温度略低于氧化区。
(4)燃尽区:
灰渣在表面和下层生成,炉排末端焦炭燃烧是夹在灰渣层之间的,因此容易造成固体不完全燃烧热损失。
12.链条炉烟气成分沿炉排变化
:
干燥区基本不消耗空气,挥发分燃烧时氧
气浓度降低,二氧化碳升高;
在氧化区,氧气几乎不能穿透燃烧层就被耗尽,同时二氧化碳出现峰值;
还原反应区域,一氧化碳含量增高,二氧化碳逐渐降低;
严重缺氧的时候,甲烷都有可能无法燃尽。
还原区消失以后,二氧化碳重新达到峰值,需要氧气量很少,氧气浓度增大
13.煤的性质对燃烧的影响。
(1)如果煤水分过高,则将延长预热段,亦即缩短了炉排燃烧长度,增大不完全燃烧热损失。
但是水分不宜过少,否则会被吹走和漏落,因此对于细末较多的煤,应适量加水;水分的蒸发可使煤层疏松,促进混合,利于燃烧。
粘结性强的煤少量加水可以减弱焦结;高挥发分煤少量加水有利于挥发分燃尽;但是水分蒸发将带走热量,因此控制应用基水分在10%左右。
(2)灰分:
炉排尾端焦炭夹在灰渣之间燃烧,如灰分过大,将增大氧气扩散阻力,使固体不完全热损失加大;如果灰熔点过低,将造成结渣,影响传热与燃烧。
(3)挥发分:
挥发分低将造成预热区加长,燃烧燃尽时间缩短,固体不完全热损失增加;如挥发分太高,在高热负荷情况下,气体不完全热损失增大。
(4)粘结性过高,高温下容易板结,通风阻力增大,燃烧不稳定;弱粘结煤受热容易形成碎末,飞灰漏煤损失增加,因此一般掺和混烧。
(5)颗粒度:
如果颗粒不均,小颗粒镶嵌在煤块之间,会造成预热区水蒸气散出困难,延缓着火;并造成通风阻力增加。
如果颗粒相差悬殊,将导致燃烧层厚度不均,炉排两侧过早穿风燃尽,出现火龙,固体不完全燃烧热损失增加。
14.链条炉的燃烧调节
在炉排上,燃料层温度很高,燃烧速度主要取决于氧量,因此送风量的调节可以灵敏控制燃烧的强弱。
(1)送风量的变化对锅炉出力的影响显著,送风量提高,出力将迅速增大。
因此,链条炉在负荷发生变化时,应该先调节送风量,然后再改变燃料量(调整炉排转速)。
(2)一般控制煤层厚度在150毫米左右,粘结性强的煤,宜薄;无烟煤、贫煤略厚,保证足够的蓄热量,利于着火;挥发分高的煤,煤层要薄,炉排转速要高,以便于挥发分气体的燃尽;高水分煤要厚,且降低转速,以减少未燃尽的煤排入渣斗。
15.链条炉改善燃烧的措施
(1)分区送风:
既然燃烧过程分段,所需空气量肯定不同,统仓送风造成主燃烧区域空气不足,未完全燃烧的一氧化碳与氢气量增加,热损失加大。
因此采用小风室分区送风方式,有效降低了总的过量空气系数,减少了排烟热损失。
(2)炉拱:
作用是改善气流流动、促进新煤着火;前拱可以接受辐射热量并再辐射,加速新煤着火;同时也可以保护煤闸门免受高温辐射。
后拱的作用是将含过量氧气的烟气重新导入燃烧中心,利用火雨改善燃烧条件,炉拱的长度与高度根据煤的性质设计。
前后拱配合形成喉口,可以对炉内烟气产生强烈的扰动。
(3)二次送风:
在燃烧层上方用喷嘴送风,强化炉内气流的扰动与混合,降低气体不完全燃烧热损失;并延长细屑燃料在炉内的逗留时间,促进燃烧、减少飞灰;还可以提高炉膛内火焰的充满度,减少炉膛死角涡流区,防止积灰结焦。
(4)分层给煤、分层燃烧:
分层给煤可以使煤层均匀、疏松,减小通风阻力,增加了通风面积和通风量,可以有效避免炉排上出现火口和燃烧不匀的现象,可显著提高火床热强度和燃尽速度。
16.室燃炉的特点。
(1)没有炉排,燃料随空气流进入燃烧室内,燃料在燃烧的各个阶段都处于悬浮状态;因此,其容量的提高不再受炉排面积与设置的限制。
(2)燃料与空气的混合良好,燃烧表面积增大,燃烧速度与燃烧效率都比层燃炉高;所以,可以采用较小的过量空气系数。
(3)由于燃料在室燃炉内部停留的时间比较短,为了保证燃烧的充分程度,一般都采用比较大的炉膛容积。
(4)燃料适应性广,可以燃用固体燃料、液体燃料与气体燃料。
(5)燃烧调节与运行管理易于实现机械化、自动化。
17.制粉系统的分类
(1)直吹式系统:
磨煤机磨制的煤粉直接送入炉膛,分为正压系统和负压系统两种。
正压系统中,排粉风机在磨煤机之前;反之就是负压系统。
(2)中间储仓式系统:
磨煤机磨制的煤粉先储存在煤粉仓内,然后根据锅炉负荷需要送入。
因此磨煤机磨制的煤粉量不需要与锅炉燃煤量一致。
18.煤粉燃烧器的作用及所需条件
燃烧器的作用:
将携带煤粉的一次风和助燃二次风送入炉膛,并组织合理的气流结构,促使煤粉稳定地着火燃烧。
良好的燃烧器需要满足
(1)能够组织良好的空气动力场,使燃料迅速地着火,并稳定地燃烧;
(2)有较好的燃料适应性,可以较大范围调节负荷;(3)NOx排放低;(4)运行可靠,易维护,可实现自动控制。
19.煤粉炉的炉膛要求
1、足够的空间、合理的形状,以组织燃烧;2、合理的炉内温度场和良好的炉内空气动力学特性,既要保证稳定燃烧,又要保证火焰不会冲撞炉墙,不会造成局部过热和水冷壁结渣;3、要能够布置足够的受热面,将炉膛出口烟气温度降低到允许范围,避免尾部受热面结渣。
20.切圆燃烧的特点
1、着火:
从每一角的燃烧器喷射出来的煤粉气流,斗灰受到相邻的正在燃烧的火焰的冲击与加热;并且中心负压区将高温烟气回流到火焰根部、同时每一股煤粉气流也会卷吸一部分高温烟气,因此这种燃烧方式的着火条件很好。
2、燃烧:
直流射流的射程大、贯穿能力强,可以对高温烟气产生强烈卷吸;炉内气流的强烈旋转可以使温度场更加均匀,加速了煤粉与空气的混合,因此燃烧条件比较好。
3、燃尽:
炉内气流螺旋上升,改善了炉内火焰充满程度,延长了煤粉载炉内的逗留时间,因此燃尽程度较高。
4、主要问题:
一次风煤粉气流容易出现偏斜,火焰会冲击水冷壁,造成结渣;由于在炉膛出口气流依然旋转,将造成炉膛出口烟气温度与速度出现偏差,导致过热器、再热器超温;各角的二次风分配不均将影响火焰
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