工学河北工业大学锅炉原理期末复习问答题.doc

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400700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中心的位置等等21.W型火焰燃烧特点及优缺点 燃烧分为：1、起始阶段，燃料在低扰动下着火，空气速度较低、流量较小；2、燃烧阶段，燃料与二次风、三次风强烈混合，燃烧剧烈；3、辐射换热阶段，上部炉膛内，低扰动状态下燃烧，辐射换热。优点：1、煤粉颗粒的行程较长，炉内逗留时间长，燃尽程度好，适用于低挥发分煤种；2、着火区空气量较小，可保证炉膛温度，着火快；3、煤粉自上而下进入炉膛，一次风率可降低到5%-15%，风速较低，便于采用直流燃烧器，空气可沿火焰行程逐步加入，实现了分级燃烧；4、烟气流动与水冷壁平行，不易结渣；5、火焰无旋转，温度场均匀。缺点是：空气与煤粉的后期混合差，不完全燃烧热损失有所增大；炉顶拱敷设燃烧带，容易结渣。22.流化态的特征 （1）床面自动保持水平；（2）像液体一样，充满容器；（3）具有连通器的性质，可以从一个床流向另一个连通的床，并达到平衡；（4）像液体一样，在任意高度的静压等于单位截面积上颗粒的重量；不同截面上的压差等于静压之差； （5）密度大于床料表观密度的物体会下沉，反之浮升；（6）可以像液体一样，从容器侧面的空口流出。23.流化床的优缺点：优点：（1）床内固体颗粒类似于液体，流动平稳，易于实现连续操作；（2）固体颗粒混合迅速，从而使温度趋于均匀；（3）并且颗粒直径小、比表面积大，气固两相之间的传热、传质速率较大；（4）颗粒运动剧烈，对床内受热面冲刷强烈，可大幅度提高传热系数。缺点: (1)、床内的气体流动状态复杂，难以进行物理描述，使设计工作复杂化；（2）床内颗粒混合迅速，使得颗粒在床内的停留时间不均；（3）脆性颗粒易被粉碎成碎末，随气流飘走；（4）床内受热面磨损严重；（5）能耗高；（6）对于易于结团、粘结性强的料，需要低温运行，反应速度降低。优点：1、适用燃料广泛：床料主要由沙子、石灰石、煤粉等组成，新加入的燃料只占床料的1%至3%，床料温度在850摄氏度左右，因此燃料进入后可以迅速被引燃。2、燃烧效率高：97%-99%。主要原因是新燃料着火迅速；并且炉内气固混合强烈，燃烧速度高。同时未燃尽的颗粒被分离器分离后重新送回炉膛，使燃烧时间延长，利于燃尽。3、脱硫效果好：石灰石以10微米左右的颗粒送入900摄氏度左右的炉内，恰好是最佳的脱硫温度，脱硫效果比较好。90%以上的脱硫率。4、NOx生成少：炉膛温度900度左右，不是NOx生成的最佳温度，因此温度型NOx生成少。5、炉膛截面热负荷高，利于大型化。6、锅炉负荷调整迅速，调节范围宽，可维持在额定负荷20%-30%正常工作。7、灰渣的综合利用较好。适用于作为水泥、建筑材料等原材料。缺点：1、飞灰热损失较大；2、磨损严重；3、密封困难；4、自用电较多。24.旋风分离器 是循环流化床常用的气固分离装置。旋风分离器内是三维湍流强旋流流动状态，主流是双层旋流，外侧向下旋转，中心向上旋转，但两者的旋转方向相同。在分离器内，颗粒受到离心力的作用被抛到壁面上，从而达到气固分离的目的，而净化后的气体在中心区域向上旋转，通过排气管排出。25.流化态形式 研究发现，经过临界流化状态之后，随着风速的增大，床内存在多种流态，包括散式流化态b、鼓泡流化态c、腾涌d、湍流流化态e和快速流化态f。各种流态化具有不同的特征；流态化主要取决于颗粒性质以及床的特征，在床内不同区域，可能同时存在不同的流化态。26.流化床燃烧特点及优缺点 （ 1）尽管床料层温度较低（850-950摄氏度），但因整个沸腾段犹如一个“蓄热池”，所以仅占床料5%左右的煤粉一旦进入料层，就被迅速加热，因此着火条件优良，几乎适用于燃用所有劣质煤。 （2）床内颗粒运动剧烈，具有很高的传热传质系数，与空气混合效果良好，燃烧反应速度高，热强度高。（3）燃尽程度高，灰渣中的可燃物含量很低。3%左右。（4）可直接在床料中加入石灰石，炉内温度是脱硫的最佳温度，且温度型NOx的生成量小，因此污染物排放低。（5）在较低的负荷下，可维持稳定的燃烧工况。（4）缺点是：因风速较高，飞灰严重，热损失较大；由于床料层颗粒运动剧烈，故埋管的磨损严重；截面热负荷较低，约为煤粉炉的1/4，故难以大型化；因较小颗粒易于被气流夹带，所以脱硫剂的粒度受到限制，脱硫效率相对较低。27.CFBB燃烧过程（必考） 进入循环流化床内的煤颗粒依次经历干燥、加热、挥发分析出和燃烧、膨胀和一次破碎、焦炭燃烧和二次破碎、磨损等过程。 因燃料量仅占床料重量的1%-3%，因此新煤进入炉膛后，立即被不可燃的床料所包围，迅速接近床温。挥发分在500-600摄氏度析出并燃烧，煤颗粒膨胀破碎；挥发分的燃烧主要受氧扩散速率的影响，挥发分通常在炉膛上部燃烧，因此悬浮段的氧浓度分布直接影响挥发分的燃烧状态。 床内焦炭的燃烧比较复杂。在密相区，焦炭燃烧受化学动力学因素和扩散因素的影响相当；在稀相区，由于炉膛温度较低，且气固滑移速度较大、氧扩散速率较高，燃烧趋于动力燃烧。（与煤粉炉不同，煤粉炉炉膛温度1300度以上，属于扩散燃烧） 焦炭的燃尽取决于逗留时间和颗粒直径；逗留时间越长，燃尽程度越高；颗粒直径越小，反应速度越高，燃尽程度越高。28.汽包的作用 （1）与受管热和其他管道连接：给水经省煤器进入汽包，汽包、下降管、集箱以及水冷壁上升管组成水系统循环回路，而饱和蒸汽经汽包送入过热器。另外，汽包上还连接有加药、排污等管道。（2）增加锅炉水位平衡和蓄热能力：由于汽包存有一定的水量，因此在负荷变化时，汽包具有蓄热器和储水器的作用。汽包容积越大，这种自调节的能力就越强。（3）改善蒸汽品质：汽包的下半部是饱和水，上半部分是饱和蒸汽区；水冷壁上升管内，水并不是完全被汽化，因此进入汽包的是汽水混合物。当蒸汽从水中逸出时，可能会携带水分，因此汽包内需要安装汽水分离装置，以减少送出蒸汽的含水量。另外，有些汽包内还设置蒸汽清洗装置（利用给水清洗蒸汽）、加药装置等，都可以改善蒸汽的品质。（4）为了保证锅炉安全工作，汽包上装有温度、压力、水位测量点以及安全阀等附件。29.结渣的原因，危害及防治措施。 原因：（1）燃料不好，灰熔点低。（2）设计不好，使受热辐射面少，出口温度高。（3）锅炉运行工况：火管温度升高，出口温度升高。 危害：受热面热阻增大、排演温度提高、过热蒸汽温度提高等等。 防治措施：（1）避免炉膛温度过高（2）防治灰熔点过低。30.水冷壁高温腐蚀及防治 高温情况下，水冷壁管金属在氧、硫等氧化剂的作用下，会发生氧化反应，产物继而在还原性气氛中，与S及硫化铁化合。若上述反应形成的氧化膜疏松多孔、脱落，则将导致氧化反应加速，管子将被腐蚀，甚至爆管。防治措施：改进燃烧，避免管壁超温，采用耐腐蚀材料。31.影响蒸汽温度变化的因素 （1）锅炉负荷：锅炉负荷提高，对流式过、再热器出口温度随之提高；辐射式则相反。（2）给水温度：给水温度提高，产生一定蒸汽量所需要的燃料量减少，烟气容积减小，炉膛出口温度降低。所以，过热汽温将降低。电厂中，高压加热器的投停对过热汽温影响显著。（3）受热面污染：炉膛受热面积灰、结焦，会减少辐射受热量，造成过热器区域烟温提高，过热汽温将提高；而过热器本身积灰或结焦将导致汽温降低。（4）燃料成分：燃煤发热量增大，辐射热的份额提高，对流受热面吸热份额减小；并且，燃料量减小、烟气容积减少。因此，过热汽温降低。32.蒸汽温度的调节 （1）蒸汽侧调节：利用喷水减温器调节过热蒸汽温度，即将减温水直接喷入过热蒸汽，利用水的吸热蒸发，来降低蒸汽温度。喷水减温器一般布置在过热器中间联箱或连接管内，有笛形管式、漩涡式和文丘里管式几种。 （2）烟气侧调节：主要用于调节再热蒸汽温度，通过改变烟气量或烟气温度实现蒸汽温度调节。常见的方法是烟道内装烟气挡板；在大型煤粉炉中，也可使用摆动燃烧器来调整火焰中心位置，间接实现蒸汽温度调节。也可利用烟气再循环方法。33. 省煤器的作用、分类及布置方式 （1）利用烟气余热，降低烟气温度，减少排烟热损失，节约燃料； （2）加热给水，减小因汽包壁面与给水之间的温差而造成的热应力，延长汽包使用寿命； （3）利用低温材料代替昂贵的高温水冷壁材料，加热给水，降低锅炉造价。 分类：（1）按材料分类：铸铁式和钢管式。 （2）按出口参数分类：沸腾式和非沸腾式。 （3）按结构形式分类：光管式、鳍片式、膜片式和螺旋肋片管式。 布置方式： 省煤器在尾部烟道中多采用卧式逆流布置，这样既利于排出积水，又有利于强化传热。工作原理：水在蛇行管内自下向上流动，烟气在管外从上向下横向冲刷管壁，实现热量交换。水采用这种流向还有利于排出管内的空气，避免壁面腐蚀；而烟气如此流动，利于吹除表面积灰。根据蛇行管在烟道中的布置形式，分为纵向和横向两种。 A、纵向：相同换热面积情况下，管子短、根数多。由于烟道后墙磨损最严重，所以检修时需要更换所有管子。B、横向：相同换热面积情况下，管子长、根数少；并且靠近后墙的管子仅有几根，所以维护量小得多。34. 省煤器的再循环系统 锅炉启动时，一般是间断给水的，这样一来，省煤器内的水就会处于不流动的状态，但是烟气的加热却不会间断，又可能造成省煤器内的水汽化，蒸汽就会聚集在管子上部或者省煤器上段，造成管壁温度提高，甚至烧毁。因此，多在省煤器与汽包之间装设再循环回路。锅炉启动时，将再循环阀4打开，利用再循环管道和省煤器内水的密度差，使水流动起来，以保证省煤器管子不被烧毁。 或者是在省煤器与除氧器之间设置循环回路，当汽包不进水的时候，开启阀门7，使水流回除氧器，以保证省煤器的不间断供水。 35. 空气预热器的作用、分类 （1）利用烟气余热加热助燃空气，降低烟气温度，减少排烟热损失； （2）空气温度提高可改善着火、燃烧条件，降低不完全燃烧热损失； （3）空气预热可提高炉膛温度，减少水冷壁面积，降低锅炉造价。 （4）排烟温度降低，可改善引风机的工作条件，降低电耗。分类：（1）按传热方式分为导热式和蓄热式。36. 低温腐蚀机理与危害。 机理：燃料所含硫分在燃烧过程中产生二氧化硫和三氧化硫，并与烟气中的水蒸汽结合形成硫酸蒸汽。当受热面外壁温度低于硫酸蒸汽的露点（凝结所对应的温度）时，硫酸蒸汽将凝结成酸液，腐蚀受热面。 危害：导致受热面泄漏，造成低温粘结性积灰。37. 水循环及其分类 水循环：在锅炉中，水在由锅筒、下降管、联箱和水冷壁组成的系统内循环流动不已。流动过程中，水通过蒸发受热面被加热、汽化；而受热面则依靠水循环将高温烟气传递的热量带走，并使壁面温度保持在金属能够承受的工作温度范围内。上述锅内水的循环流动过程，就是水循环。自然循环（natural circulation）：如图，在下集箱两侧分别是下降管和水冷壁上升管，由于下降管中的冷水密度大于上升管中汽水混合物的密度，因此，将产生重力差，该压差就可以推动汽水混合物沿上省管向上流动，同时水沿下降管向下流动。上述循环流动过程无需外力，仅依靠密度差就可完成，故称为自然循环。强制循环：若上述流动是在水泵等外力的驱动下完成，则为强制循环。直流锅炉就是强制循环。38. 锅筒自然循环的基本原理 锅筒下半部分是饱和水，上半部分是蒸汽，因此在下降管中，随着水向下流动，因静压提高，会逐渐变为过冷水。但密度变化不大。 在上升管靠近下集箱的管段，其压力较锅筒压力高，是未饱和水，需要吸热才能够达到沸点，也就是说，水必须上升Hs后方可沸腾。如图，上升管内部的水向上流动，边受热边降压，在Q点开始汽化达到饱和温度；Q点以后，压力继续降低，汽化程度越来越强，工质含汽量越来越高，Q点以后的区段是汽水混合物段，高度为Hq。因此下集箱至锅筒之间的总高度就是加热段与汽水混合段之和，即H=Hs+Hg。假设Hs段的热水、下降管中的水以及锅筒内部的水具有相同的密度，那么存在：上式左侧是由于密度差引起的压头差，称为运动压头；右侧是流动总阻力；当水循环稳定的时候两者恰好平衡。39. 循环回路工作稳定点。 循环回路的特性曲线可用于分析一定热负荷时，有效压头、下降管阻力和水流量之间的关系。对于固定的循环回路，下降管阻力与流速有关，流速越大，阻力越大；对于上升管来说，流速增大，管内含汽率减小，平均密度降低，有效压头下降。只有在上述两者区的平衡时，即两曲线的交点A，才是稳定的工作点。40.传热恶化分类（1）膜态沸腾：当蒸发管热负荷低于某临界值时，为核态沸腾，若提高热负荷，管内壁气泡数目增多，扰动加强，对流换热系数增大，壁面温度升高不大。但是，若热负荷大于临界值，管壁汽化核心急剧增多，气泡形成速度将大于气泡脱离管壁的速度，会在壁面形成连续汽膜，呈膜状沸腾，换热系数急剧下降，传热恶化，壁温急剧上升。（2） 蒸干：在蒸发管上部，当含汽率达到一定程度时，将呈环状流型。此时，壁面水膜很薄，局部水膜可能被气流撕裂、或者局部水膜被蒸干，管壁不能得到水的冷却，壁温骤增，传热恶化。防止措施：加大下降管截面积和引出管截面积。加装内螺纹管 ，采用高而适宜的流量流速，循环倍率大于界限循环倍率，减少炉内热偏差等。41. 循环倍率K及其意义 自然循环回路中，进入上升管的水并未全部变为蒸汽，上升管出口的蒸汽量仅占入口水量的一部分。 因此，引入循环倍率K定义为：循环回路中，进入上升管的水量G与上升管出口蒸汽量D的比值，即K=G/D。K与质量含汽率互为倒数。 循环倍率越大，上升管内含汽率越小，管壁水膜越稳定，对管壁的冷却效果越好。因此常用循环倍率来衡量水循环安全性42. 界限循环倍率 界限循环倍率是界限含汽率的倒数。自然循环锅炉，要保证循环倍率始终大于界限循环倍率Kjx。增大循环倍率的措施通常是增大下降管总截面积和保证上升管受热长度与直径之比不过大。43.循环流速0 与上升管含汽率 的关系： 锅炉热负荷较低情况下，产汽量少，上升管含汽率低，循环流速0低。随着热负荷的提高， 增大，运动压头将提高，但同时上升管阻力也会增大，循环流速0的变化趋势取决于上述两者之间的关系。 若 不太大，运动压头将大于流动阻力，循环流速提高。在 增大到一定程度后，由于流动阻力与流速的平方成正比，将出现阻力大于运动压头的情况，循环流速将降低。44.循环倍率为什么随着锅炉筒量和压力的提高而逐渐减小（1）同一压力级别下，蒸发量越大，水冷壁面积要相应增加，但其增长幅度尤其是上升管流通截面积的增长幅度要低于蒸发量的增加幅度。而为了维持一定的循环流速，循环水量G需要与上升管流通截面积同步增长。因此，循环水量的增长幅度也小于蒸发量的增加幅度。所以，循环倍率会逐渐降低。（2）蒸发量相同情况下，若压力提高，水的汽化潜热将减小，水冷壁面积也要相应减小，上升管截面积减小。为了维持稳定的循环流速，循环水量G相应降低。所以随着锅炉压力提高，循环倍率要降低。45.界限含汽率： 最大循环流速所对应的含汽率。称为界限含汽率。 46.循环回路的自补偿性：上升管中，在含汽率小于界限含汽率范围内。若受热增强，循环水量与循环流速随之提高，这种特性称为循环回路的自补偿性。 47. 自然水循环故障及安全措施： （1）如果个别上升管受热严重不良，则产生的有效压头将不足以克服公共下降管的阻力，从而使循环流速趋近于零，这种现象就是“循环停滞”。此时K=1。 （2）若某根上升管受热极差并有可能出现有效运动压头小于阻力时，将产生“倒流”；此时该上升管变成了受热的下降管。 （3）当汽水混合物在于水平或者微倾斜的上升管段内流动时，因汽水密度不同，水将倾向于在底部流动，汽倾向于在上部流动，在流速较低的时候，管内汽水就会出现分界面，即所谓的汽水分层现象。 （4）如果入口处阻力过高，将产生局部压降，则锅筒内的饱和水在进入下降管的时候因压力降低而汽化产生气泡，造成下降管带汽。 防治措施：（1）将每面墙的水冷壁按受热强度不同划分为若干独立的循环回路，使并联管总长度、受热管长度和形状尽量相近似，保证受热均匀。（2）提高循环回路高度以保证运动压头，并设法降低循环阻力。（3）上升管尽量与锅筒水空间连接，避免自由水面与蒸汽带水；减少上升管弯头数量；上集箱蒸汽引出管要尽量减小流动阻力；上升管尽量不要水平布置，倾斜布置倾角不应小于15度；上升管在保证阻力的同时要采用小管径。（4）下降管结构尽量简单以便减小阻力，不设中间集箱、不用串联管、不允许水平管与锐角弯头；尽可能从锅筒底部引出；下降管入口与上升管出口要保持一定距离并用隔板隔开；下降管要放置炉外不受热；下集箱下降管与上升管的连接要尽量保证90度交角并避免轴线重合。（5）上下锅筒之间的对流管束，要注意将容易产生循环停滞和倒流的管子布置在烟气温度较低的区域。48.蒸汽污染的原因及措施 蒸汽污染的原因有两个：（1）锅炉给水含有一定的盐分，随着水的蒸发，盐分在汽包内浓缩，使得锅水内的杂质较给水高很多。当饱和蒸汽从锅水中逸出时，会携带含盐水滴，造成蒸汽污染。蒸汽携带是中低压锅炉蒸汽污染的主要原因。（2）在高压锅炉中，除蒸汽携带外，蒸汽还会直接溶解某些盐类，这是蒸汽污染的第二个原因。控制蒸汽污染的措施：（1）采用排污或加药等措施，控制锅水品质；（2）进行给水处理，提高给水品质；（3）在汽包内安装汽水分离装置，减少蒸汽携带；（4）利用蒸汽清洗设备，减少蒸汽内的溶解盐分。49.影响蒸汽带水的原因及影响因素：课本P178-180 课件P32原因：汽包底部是水空间，上部是汽空间。当蒸汽从分界面进入汽空间时，具有一定的速度，可能会溅起水滴。 较大的水滴动能大、上升高度大，若汽空间高度不高，则有可能被蒸汽携带；而细小的颗粒质量小，也有可能被蒸汽携带。影响因素： 1、锅炉负荷：负荷增加时，蒸汽在汽包内上升速度增加，水滴被吹起的高度提高，所带起的水滴数量增加，蒸汽湿度越大 2、蒸汽空间高度：指汽水分界面到蒸汽引出口的垂直高度。气流的携带作用只能使飞溅大颗粒上升一段距离，如果蒸汽空间足够高，则蒸汽带水减少；在一定高度以后，蒸汽含湿趋向平稳，因此这个高度也不需要太高，一般0.40.6米。 3、锅水含盐量：随着循环的进行，锅水逐渐浓缩，含盐量增大；同时水分子之间结合力增强，生成气泡变小，锅水含汽率增加并促使水位膨胀上升；并且浮至水面的汽泡不易破裂，形成泡沫层。这都会造成蒸汽带水。 4、蒸汽压力的影响：压力提高，汽水密度差减小，汽水分离变弱；另外高汽压对应着较高的饱和温度，则分子间运动加强、引力减弱，更容易产生细微水滴颗粒。50. 汽水分离元件 汽水分离元件可以分为一次分离元件和二次分离元件。一次分离的任务是消减汽水混合物的动能，将蒸汽与水初步分离；二次分离的任务是把蒸汽携带的微小液滴分离出来，并使蒸汽从汽包均匀送出。 一次分离元件有旋风分离器、挡板、立式节流板、水下孔板等。 二次分离元件有百叶窗、均汽板等。51.锅炉排污的原因及方式 原因：受锅炉水处理条件的限制，锅水内总是含有一定量的杂质，经加药处理后，会形成水渣。这些杂质并不能全部被蒸汽带走，而是留在了锅水中。随着锅水的不断蒸发，杂质浓度提高，会造成受热面结垢，影响运行安全，因此需要采取一定措施将含盐量较高的锅水排出，并补充清洁的水，锅炉排污是提高蒸汽品质的重要方法之一。 根据排污的目的不同，分为连续排污和定期排污两种： 连续排污：连续不断地从锅水含盐量最高的汽水分界面附近，将锅水排出，并补充清洁的水，以维持锅水碱度和含盐量。又称为表面排污。 定期排污：间断地将沉积在锅炉汽水系统较低位置（如水冷壁下集箱、汽包底部等）的不溶性沉渣等杂质排出52. 蒸汽清洗的目的及方式蒸汽清洗的目的是利用清洁的给水降低溶解在蒸汽中的盐类。目前使用的清洗装置采用起泡穿层布置，分为钟罩式和平孔板式两种1、钟罩式：由两块底盘、一块孔板组成；底盘之间的缝隙恰好被孔板罩住。蒸汽从底盘缝隙进入清洗装置，经历两次转弯，穿过清水层，经孔板小孔离开。清水则流入汽包。2、平孔板式：清洗水均匀分布在凭孔板之上，蒸汽通过小孔从下进入，穿过水层，起泡。对蒸汽流速有限制，以免造成带水。53.碱度和相对碱度的定义： 碱度（A）：水中能够接受氢离子的物质的量，如氢氧根、碳酸根等能够与酸反应的物质，mmol/L。 相对碱度：锅水中游离的NaOH和溶解固形物含量之比。54. 锅炉除碱方法： （1）沉淀软化：即在原水中加入石灰石。（2）一般也采用向软水中加酸来降低碱度。 2NaHCO3+H2SO4=Na2SO4+2CO2+2H2O 不过，为了保证给水系统不发生酸腐蚀，处理后的软水应该仍 然保持一定的残留碱度（0.30.5mmol/L）。 （3）氢-钠离子除碱的原理：将离子交换剂用酸液还原，则形成氢离子交换剂。当原水流过氢离子交换剂后，水中的钙镁离子被置换。经过处理后，水中的碳酸盐硬度转变为水和二氧化碳，硬度降低的同时，碱度与盐分同时降低；55. 锅炉除盐方法： （1）水中都有一定量的盐分，而组成这些盐的阴、阳离子在直流电场的作用下会分别向相反方向的电极移动，如果在一个电渗析器中插入阴、阳离子交换膜各一个，而离子交换膜具有选择透过性，这样在两个膜的中间隔室中，盐的浓度就会因为离子的定向迁移而降低。最后在中间的淡化室内达到脱盐的目的。 （2）其原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小（仅为10-10m左右），因此能够有效地去除水中的溶解盐类56. 硬度、暂时硬度、永久硬度 硬度（H）：溶解于水中能形成水垢的物质，即钙镁离子总含量，mmol/L。 暂时硬度（Ht）：溶于水的重碳酸钙镁等碳酸盐合称为碳酸盐硬度（Ht），而重碳酸盐加热后转变为沉淀物析出，所以也称为暂时硬度。永久硬度(Hft):而那些氯化钙镁等盐类只有在水完全蒸发后才沉淀，所以称为永久硬度Hft。总硬度=暂时硬度+永久硬度。57. 锅炉水软化方法： （1）水中的硬度是由于钙镁离子的存在引起的，因此多使用钠离子来进行交换；交换剂中的钠离子进入水中，将钙镁除去，形成软水 （2）沉淀软化：即在原水中加入石灰石，通过如下反应，去除水中的暂时硬度，而永久硬度不变。58.锅炉除氧的原因及方法： 原因：锅炉给水中所含有溶解氧、二氧化碳等气体对金属壁面会产生化学腐蚀与电化学腐蚀，因此在进入锅筒之前必须进行除气。 方法：（1）热力除氧：多采用大气式除氧器，不仅可以除氧，也可以除其他溶解气体。 （2）真空除氧：真空除氧设备结构与热力除氧设备相似，不过是利用低温水在真空状态下达到沸点从而去除水种的溶解氧。 （3）解析除氧：解吸除氧就是将不含氧的气体与软水强烈混合，使含氧软水的的氧扩散到无氧气体中，从而使软水含氧量降低。 （4）化学除氧：分钢屑除氧和药剂除氧。前者让含氧软水流经钢屑反应器，两者发生反应生成氧化铁，从而达到除氧的目的；后者在软水中加入亚硫酸钠，与氧气反应生成无腐蚀的物质达到除