热能与动力工程基础复习题

热能与动力工程基础复习题内容摘要：

吸收烟气余热加热锅炉给水，降低排烟温度，提高锅炉热效率 . 给水温度提高后进入汽包，减小给水管与汽包壁之间的温度差，从而使汽包壁热应力下降，有利于延长汽包的使用寿命 .另外，给水在进入蒸发受热面之前，先在省煤器中进行加热，减少了水在蒸发热面中的吸热量，这就相当于用省煤器取代了部分蒸发受热面。 省煤器受热面比蒸发受热面的造价低廉得多，因此，从锅炉制造经济性考虑，安装省煤器是合算的。 30. 空气预热器的作用是什么。 答： 空气预热器是利用烟气余热来加热燃烧所需空气的设备。 作用 ① 降低排烟温度，减少排烟热损失，提高锅炉效率。 ②提高燃烧空气的温度，有利于燃料的着火、燃烧和燃尽， 可进一步提高锅炉热效率。 ③提高炉膛内烟气温度，强化炉内辐射换热。 可节省蒸发受热面，这相当于以廉价的空气预热器受热面，取代部分价格较高的蒸发受热面，这在锅炉制造的经济性上是很合算的。 31. 空气预热器分为哪两大类。 答： 空气预热器 按换热方式一般可分为间壁式和蓄热式两大类。 在间壁式 空气预热器中， 烟气和空气都各有自己的通路，之间存在一个壁面，热量从烟气侧连续地通过壁面传给空气， 使烟气温度降低，空气温度升高。 如管式 空气预热器，板式空气预热器等。 电站锅炉多用管式空气预热器。 在蓄热式空气预热器中， 烟气和空气交替地通过中间载热体，当烟气流过时，热量由烟气传给受热面金属，被金属载热体蓄积起来，尔后当空气通过受热面时，金属载热体就将蓄积的热量传给空气 ， 空气温 9 度升高。 通过这样连续不断地循环，进行烟气与空气间的热量交换。 当前大容量电站锅炉广泛使用回转式空气预热器。 32. 什么是低温腐蚀。 有何危害。 答： 当管壁温度低于烟气露点时，烟气中含有 SO3的水蒸汽在管壁上凝结，所造成的腐蚀称低温腐蚀，也称酸性腐蚀 .低温腐蚀多发生在空气预热器的低 温段。 发生低温腐蚀后，使受热面腐蚀穿孔而漏风 ； 由于腐蚀表面潮湿粗糙，使积灰，堵灰加剧，结果是排烟温度升高，锅炉热效率下降 ； 由于漏风及通风阻力增大，使厂用电增加，严重时会影响锅炉出力 ； 被腐蚀的管子或管箱需要定期更换，增大检修维护费用。 总之，低温腐蚀对锅炉运行的经济性，安全性均带来不利影响。 33. 防止或减轻低温腐蚀的基本方法有哪些。 答： 造成低温腐蚀的根本原因是，燃料中含硫的多少，燃烧过程中 SO3的生成量，以及管壁温度低等 .因此，要防止或减轻低温腐蚀，需针对上述原因采取如下基本对策 : 1） 进行燃料脱硫或往烟气中 加入添加剂进行烟气脱硫，这是有效的方法，技术上也基本成熟，只是成本太高，尚未能广泛地使用 . 2） 控制炉内燃烧温度不要太高，如采用分级燃烧或循环流化床燃烧技术，或采用低氧燃烧，以降低 SO3生成量。 3） 设法提高低温空气预热器的壁温，使其高于烟气露点 .如采用热风再循环，加装暖风器等。 4） 预热器采用耐腐蚀材料，如玻璃管，搪瓷管，不锈钢管，陶瓷传热元件等 . 34. 什么是烟气露点。 烟气露点高低与哪些因素有关。 答： 燃料中的硫燃烧后，生成 SO2及少量的 SO3，另外，在高温或有原子氧的情况下， SO2也可氧化一部分 SO3，即 SO2+[O]→SO 3。 SO3与烟气中的水 蒸汽 形成酸雾 (硫酸蒸汽 )，酸雾凝结时的温度，称为烟气露点。 烟气露点远高于烟气中水蒸汽的露点，其数值可用仪器测出。 燃料的含硫量高，烟气中水蒸汽分压力高，使用的过量空气系数大，都将使烟气露点升高。 烟气中飞灰多时，由于灰粒的活性作用能吸收一部分 SO3，故能使烟气的露点有所降低 . 35. 锅炉一、二、三次风各有何作用。 答： (1)一次风是用来输送加热煤粉， 使煤粉通过一次风管送入炉膛，同时以满足挥发分的着火燃烧。 (2)二次风一般是高温风，配合一次风搅拌混合煤粉， 提供煤粉燃烧所需要 的空气量。 (3) 三次风一般是由制粉系统的乏气从单独布置的喷口送入炉膛，以利用未分离掉的少量煤粉燃烧产生热量。 36. 煤 粉在炉膛内燃烧的三个阶段：（ 1）着火前的准备阶段；（ 2）燃烧阶段；（ 3）燃尽阶段。 37. 煤完全燃烧的原则性条件是什么。 答：煤完全燃烧的原则性条件有： （ 1）提供充足而合适的氧量； （ 2）适当高的炉温； （ 3）空气与煤粉的良好扰动与混合； （ 4）在炉内有足够的停留时间。 38. 尾部受热面运行中常出现哪些问题。 答：尾部受热面运行中常出现问题主要有积灰、低温腐蚀和磨损。 1) 积灰：尾部受热面的积 灰包括松散灰和低温粘结灰两类。 低温粘结灰的形成的原因： 由于燃料中含有燃料硫，燃料燃烧后总有一部分会形成 SO3，并和烟气中的水蒸汽形成硫酸。 硫酸蒸汽能在较高的温度下冷凝，使烟气露点温度升高。 当硫酸蒸汽流经受热面时，如果金属壁温低于烟气露点，则硫酸蒸汽就在管壁上冷凝下来， 当烟气流过时，硫酸溶液就吸附灰粒子与灰中钙的氧化物进行化学反应生成 CaSO4，粘在管壁上，形成了以硫酸钙为基质的低温粘结灰。 低温粘结灰呈硬结状，不易清除，也会无限增长，甚至会产生堵灰。 10 2）低温腐蚀 低温腐蚀的原因： 燃料硫燃烧形成的 SO3和 烟气中的水蒸汽形成硫酸蒸汽，当 壁面温度达到烟气露点时，硫酸蒸汽会冷凝在受热面管壁上，金属氧化膜被酸溶解，金属和电解液相互作用而造成尾部受热面的低温腐蚀。 影响低温腐蚀速度的主要因素：有硫酸的凝结量、硫酸的浓度和金属壁温，锅炉尾部受热面的腐蚀速度是上述诸因素综合的结果。 应对措施：主要有提高壁温、降低烟气露点或在冷端受热面采用耐腐蚀材料等。 3) 磨损 磨损原因：烟气中含有大量灰粒，烟气长期流过受热面时使受热面发生磨损。 磨损部位：在Π型锅炉中，易磨损部位为水平烟道的两侧及底部、下降烟道转弯的后墙，这些部位易 形成烟气走廊，局部烟气速度高而造成磨损。 磨损相关因素 ： ①撞击角度 ： 对单排管，α =36176。 ～ 40176。 处的磨损最严重。 ②烟气速度 ： 磨损量的大小与烟气速度的三次方成正比。 ③受热面的布置方式 ： 管束顺列布置比错列布置磨损轻，横向冲刷比纵向冲刷磨损严重。 避免受热面过大磨损的措施 ①正确地选取烟气流速，并尽量减少流速不均。 ②加装炉内除尘设备，降低进入尾部烟道的飞灰量。 39. 控制 SO2的 方法有哪些。 答： SO2 及 SO3都能够在烟气中稳定存在，且自由焓位较低，因此不能够抑制其生成，只能采取措施脱除。 脱硫 方法主要有 燃料 燃烧前脱硫 、 燃烧中脱硫 和 烟气脱硫。 1）燃烧前燃料脱硫 洗选法： 煤中硫化亚铁比重较大，可通过洗选法脱除部分的硫化亚铁以及其它矿物质。 常规洗选法 可以脱除 30％～ 50％的硫化亚铁。 其它脱硫技术： 化学浸出法、微波法、细菌脱硫 煤气化或者液化： 将煤转化为清洁的二次燃料，以达到脱硫的目的。 2）燃烧中脱硫 燃烧中脱硫主要指在燃烧过程中通过各种手段，将煤中的硫转移到固体废物中，从而减少 SO2向大气中排放。 燃烧中脱硫主要有脱硫剂吹入法、流化床燃烧以及型煤技术等。 最主要的脱硫反应 该该 反反 应应 受受 温温 度度 的的 限限 制制 ， 最最 佳佳 反反 应应 温温 度度 为为 800～～ 850 ℃℃。 煤煤 粉粉 炉炉 中中 燃燃 烧烧 区区 域域 温温 度度 一一 般般 远远 高高 于于 此此 温温 度度 范范 围围 ， 脱脱 硫硫 效效 率率 较较 低低。 此此 方方 法法 多多 应应 用用 于于 流流 化化 床床 锅锅 炉炉 中中。 3）） 烟烟 气气 脱脱 硫硫 烟烟 气气 脱脱 硫硫 可可 分分 为为 湿湿 法法 、 干干 法法 和和 半半 干干 法法。 （（ 1）） 湿湿 法法 脱脱 硫硫 ：： 采采 用用 碱碱 溶溶 液液 吸吸 收收 烟烟 气气 中中 的的 SO2。 特特 点点 ：： 反反 应应 速速 度度 快快 、 脱脱 硫硫 效效 率率 高高 、 钙钙 利利 用用 率率 高高。 缺缺 点点 ：：主主 要要 是是 初初 投投 资资 大大 、 运运 行行 费费 用用 高高。 石石 灰灰 石石 －－ 石石 膏膏 法法 是是 当当 前前 最最 主主 要要 、 应应 用用 最最 广广 的的 湿湿 法法 烟烟 气气 脱脱 硫硫 技技 术术。 （（ 2）） 半半 干干 法法 脱脱 硫硫 技技 术术 ：： 主主 要要 是是 炉炉 内内 喷喷 钙钙 尾尾 部部 烟烟 道道 增增 湿湿 脱脱 硫硫 技技 术术。 工工 作作 原原 理理 ：： 石石 灰灰 石石 在在 过过 热热 器器 附附 近近 喷喷 入入 ， 在在 高高 温温 条条 件件 下下 生生 成成 CaO而而 进进 行行 脱脱 硫硫 反反 应应 ；； 同同 时时 在在 锅锅 炉炉 尾尾 部部 烟烟 道道 空空气气 预预 热热 器器 和和 电电 除除 尘尘 器器 之之 间间 安安 装装 一一 个个 活活 化化 反反 应应 器器 ， 水水 从从 活活 化化 反反 应应 器器 上上 部部 喷喷 入入 ， 随随 烟烟 气气 进进 入入 活活 化化 反反 应应 器器 ， 未未反反 应应 的的 CaO 遇遇 水水 反反 应应 生生 成成 Ca(OH)2 , Ca(OH)2 与与 SO2 具具 有有 很很 高高 的的 反反 应应 速速 率率 而而 将将 SO2吸吸 收收 ， 以以 此此 可可 提提 高高 石石灰灰 石石 的的 利利 用用 率率。 （（ 3）） 干干 法法 脱脱 硫硫 技技 术术 ：： 有有 喷喷 雾雾 干干 燥燥 、 循循 环环 流流 化化 床床 法法 等等。 11 40. 控控 制制 NOx 排排 放放 的的 措措 施施 有有 哪哪 些些。 答答 ：： 控控 制制 NOx排排 放放 的的 技技 术术 措措 施施 可可 分分 为为 两两 大大 类类 ：： ①① 低低 NOx燃燃 烧烧 技技 术术 (一一 次次 措措 施施 )：： 用用 改改 变变 燃燃 烧烧 条条 件件 的的 方方 法法 来来 降降 低低 NOx的的 的的 生生 成成。 ②② 烟烟 气气 脱脱 硝硝 技技 术术 (二二 次次 措措 施施 )：： 将将 已已 经经 生生 成成 的的 NOx通通 过过 某某 种种 手手 段段 从从 烟烟 气气 中中 脱脱 除除 掉掉 ， 从从 而而 降降 低低 NOx的的 排排 放放 量量。 1）） 低低 NOx燃燃 烧烧 技技 术术 的的 主主 要要 原原 理理 是是 在在 炉炉 膛膛 内内 减减 少少 燃燃 料料 与与 氧氧 的的 充充 分分 接接 触触 ， 形形 成成 局局 部部 的的 还还 原原 性性 气气 氛氛 区区 域域 ， 减减 少少NOx的的 生生 成成。 低低 NOx燃燃 烧烧 技技 术术 主主 要要 有有 ：： 空空 气气 分分 级级 、 燃燃 料料 分分 级级 、 浓浓 淡淡 燃燃 烧烧 技技 术术 、 烟烟 气气 再再 循循 环环 和和 低低 NOx燃燃 烧烧 器器等等。 2）） 烟烟 气气 脱脱 硝硝 技技 术术 有有 选选 择择 性性 非非 催催 化化 脱脱 硝硝 法法 和和 选选 择择 性性 催催 化化 剂剂 法法 选选 择择 性性 非非 催催 化化 脱脱 硝硝 法法 是是 向向 炉炉 膛膛 中中 喷喷 射射 氨氨 、 尿尿 素素 等等 氨氨 基基 还还 原原 剂剂 ， NH3等等 只只 与与 烟烟 气气 中中 的的 NOx发发 生生 发发 应应。 选选 择择 性性 催催 化化 剂剂 法法 是是 采采 用用 催催 化化 剂剂 促促 进进 NH3与与 NOx的的 反反 应应 ， 称称 为为 选选 择择 性性 催催 化化 剂剂 法法。 41. 控控 制制 CO2 排排 放放 的的 措措 施施 有有 哪哪 些些。 答： 控控 制制 CO2 排排 放放 的的 措措 施施 有有 ：： ①提高能源效率； ②利用生物质燃烧 ③对生成的 CO2 进行埋藏和固化处理。 42. 汽温调节的基本方法有哪两种。 各有何特点。 答： 汽温调节的具体方法很多，可归结为两大类，即蒸汽侧调节汽温和烟气侧调节汽温。 蒸汽侧调节汽温，是通过改变蒸汽的热焓来实现的，一般通过减温器利用低温工质吸收蒸汽的热量使其降温。 改变吸热工质数量，就可达到调节汽温的目的。 采用这种调温方式，实质是只能调低而不能调高，为要在规定负荷范围内维持汽温稳定，就要多设置一部分过热器受热面，这部分受热面吸收的热量传递给减 温器中的冷却工质，使其温度升高或汽化，这相当于用过热器受热面取代一部分省煤器或蒸发受热面的作用，而过热器受热面的造价要比省煤器或水冷壁高得多，从制造成本考虑，是很不合算的。 但这种调节汽温的方式，灵敏度，准确性都比较高，因此，被广泛应用于过热蒸汽温度的调节。 从烟气侧调节蒸汽温度，是改变流过受热面的烟气温度或烟气流量，使传热差，传热系数发生变化来改变受热面的吸热量，达到调节汽温的目的。 从烟气侧调节汽温，其调温幅度较大，调节准确性较差，一般多用于再热蒸汽温度的调节。 43. 从烟气侧调节汽温有哪几种方法。 答： 从烟气 侧调节汽温的实用方法有下列几种 : 1） 改变火焰中心位置利用摆动式燃烧器上下摆动改变喷口倾角，以及开大上排或下排二次风，均能改变火焰中心在炉膛高度方向的位置，从而改变炉膛出口处的烟气。