第一章 绪论
一、概念
1、锅炉额定蒸发量：蒸汽锅炉在额定蒸汽参数，额定给水温度，使用设计燃料并保证效率时所规定的蒸汽产量。
2、锅炉最大连续蒸发量：蒸汽锅炉在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料长期连续运行时所能达到的最大蒸发量。
3、锅炉额定蒸汽参数：过热器出口处额定蒸汽压力和额定蒸汽温度。
4、锅炉事故率：锅炉事故率=[事故停用小时数/（运行小时数+事故停用小时数）]×100% 5、锅炉可用率：锅炉可用率=[(运行总小时数+备用总小时数)/统计期间总时数]×100% 6、锅炉热效率：锅炉每小时的有效利用热量占输入锅炉全部输入热量的百分数。 7、锅炉钢材消耗率：锅炉单位蒸发量所用钢材的吨数。 8、连续运行小时数：两次检修之间运行的小时数。 二、填空
1、火力发电厂的三大主要设备为锅炉、汽轮机、发电机。 2、锅炉按燃烧方式分有层燃炉、室燃炉、旋风炉、沸腾炉。 3、锅炉按排渣方式分有固态排渣炉、液态排渣炉两种。
4、锅炉按工质流动方式分有自然循环锅炉、强制流动锅炉两种，而后者又可分为直流锅炉、多次强制循环锅炉、复合循环锅炉三种。
5、锅炉型号DG—670/140—540/540—5中，DG为东方锅炉厂，670为额定蒸发量，140为额定蒸汽压力，分子540为过热蒸汽温度，分母540为再热蒸汽温度，5为修改设计序号。
6、火电厂中实现化学能与热能转换的设备是锅炉，热能与机械能转换的设备是汽轮机，机械能与电能转换的设备是发电机。 三、判断题
1、电站锅炉型号中蒸汽压力值常用绝对压力表示。（×）
2、电站锅炉型号中蒸发量的值常用最大连续蒸发量表示。（×） 3、电站锅炉燃烧的煤粉是由磨煤机制成的。（√） 四、问答题
1、电站锅炉本体由哪些部件组成？
答：其组成主要包括“炉”和“锅”两部分。“炉”主要包括炉膛、燃烧器、空气预热器、烟道和钢架等。“锅”主要包括汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器和省煤器等受热面。 2、电站锅炉的辅助设备主要有哪些？
答：锅炉的附属设备主要有：送风机、引风机、给煤机、磨煤机、排粉机、除尘器、烟囱、监测仪表及自控装置。
3、常用的锅炉安全技术指标有哪些？并说明它们的意义。
答：锅炉常用的安全技术指标有连续运行小时数、锅炉事故率和锅炉可用率。 连续运行小时数：两次检修之间运行的小时数。
锅炉事故率：锅炉事故率=[事故停用小时数/（运行小时数+事故停用小时数）]×100% 锅炉可用率：锅炉可用率=[(运行总小时数+备用总小时数)/统计期间总时数]×100% 4、常用的锅炉经济技术指标有哪些？并说明它们的意义。
答：常用的锅炉经济技术指标主要有锅炉热效率、锅炉成本（钢材消耗率）等。 锅炉热效率：锅炉每小时的有效利用热量占输入锅炉全部热量的百分数。 锅炉钢材消耗率：锅炉单位蒸发量所用钢材的吨数。
5、火力发电厂中存在哪几次能量转换？各在什么设备中完成？
答：火力发电厂存在着三次能量转换，其中在锅炉中燃料的化学能转化为蒸汽的热能，在汽轮机中蒸汽的热能转化为轴的机械能，在发电机中机械能转化为电能。
第二章 燃料
一、概念
1、发热量：单位质量或容积的燃料完全燃烧时所放出的热量。
2、高位发热量：单位量燃料完全燃烧，而燃烧产物中的水蒸汽全部凝结成水时所放出的全部热量，称为燃料的高位发热量。
3、低位发热量：单位量燃料完全燃烧，而燃烧产物中的水蒸汽全部保持蒸汽状态时所放出的全部热量。
4、折算成分：指燃料对应于每4190kJ/kg收到基低位发热量的成分 5、标准煤：规定收到基低位发热量Qarnet。p=29270kJ/kg的煤。
6、煤的挥发分：失去水分的煤样在规定条件下加热时，煤中有机质分解而析出的气体。
7、油的闪点：在一定条件下加热液体燃料，液体表面上的蒸汽与空气的混合物在接触明火时发生短暂的闪火而又随即熄灭时的最低温度。
8、煤灰熔融性：在规定条件下随加热温度的变化灰的变形、软化、流动等物理状态的变化特性。 二、填空
1、煤的元素分析法测定煤的组成成分有C、H、O、N、S、M、A，其中C、H、S是可燃成分，S、M、A是有害成分。
2、煤的工业分析成分有水分、挥发分、固定碳和灰分。
3、表征灰的熔融特性的三个特征温度为变形温度、软化温度和融化温度。
4、灰的软化温度t2的影响因素有灰的组成成分及含量、灰周围介质的气氛及烟气中灰的含量。 5、对于固态排渣煤粉炉，为了防止炉膛出口的受热面结渣，要求炉膛出口烟温应θl″ 6、发电用煤主要依据煤中挥发分的含量进行分类，一般分为无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤几大类。， 7、煤的炭化程度越深，其挥发分含量越少，着火温度越高，点火与燃烧就越困难。 8、煤的成分分析基准常用的有收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基。 三、选择 1、在下列煤的成分中，能用干燥无灰基表示的成分有。（1）、（2）、（3）、（5） （1）碳（2）氧（3）挥发分（4）灰分（5）固定碳 2、煤的收到基低位发热量的大小与煤中下列成分有关。（1）、（2）、（4）、（5）、（6） （1）Car（2）Oar（3）Nar（4）Har（5）Sar（6）Mar 3、煤被一场大雨淋湿后，煤的高位发热量。（2） （1）升高（2）降低（3）不变 4、煤被一场大雨淋湿后，煤的干燥基碳的百分含量。（3） （1）升高（2）降低（3）不变 5、下列各煤种中，对锅炉的安全工作危害最大的是。（3） A、Qarnet。p=31320kJ/kg，Sar=3.2% B、Qarnet。p=29310kJ/kg，Sar=2.5% C、Qarnet。p=25435kJ/kg，Sar=2.7% 6、煤的元素分析成分中收到基碳是（4）。 （1）固定碳（2）焦碳（3）碳化物中的碳 （4）由固定碳和碳化物中的碳组成 四、判断题 1、煤中含灰量多少，不影响煤的发热量高低。（×） 2、煤的挥发分越多，则其发热量越高。（×） 3、煤的收到基水分Mar越大，则该煤低位发热量越低。（√） 4、在同一煤种成分中收到基的含量等于可燃基的含量。（×） 5、褐煤挥发分析出温度高于烟煤挥发分析出温度。（×） 6、在电厂中实际能够利用的煤的发热量是低位发热量。（√） 7、弹筒量热计能够测得的煤的发热量是低位发热量。（×） 8、煤的挥发分多少，基本上能反映煤燃烧的难易程度。（√） 五、问答题 1、什么是折算成分？引入折算成分有什么意义？ 答：折算成分是指相对于每4190KJ/Kg收到基低位发热量的成分。 燃料中的水分、灰分和硫分对燃料的燃烧和锅炉运行都有不利的影响。但只看含量的质量百分数，不能正确估价它们对锅炉工作的危害程度。例如，一台锅炉在同一负荷下，分别烧灰分相同、发热量不 同的两种燃料时，发热量低的燃料耗量就大，带入炉内的总灰量多，危害也就大。因此，为准确反映杂质对锅炉工作的影响，需将这些杂质的含量与燃料的发热量联系起来，从而引入了折算成分。 2、什么是标准煤？为什么要引入标准煤的概念？ 答：规定收到基低位发热量Qarnet。p=29270kJ/kg的煤为标准煤。 由于各种煤的发热量差别很大，在发电厂或锅炉负荷不变时，当燃用低发热量的煤时耗量就大，而燃用高发热量的煤时耗量就小。故不能只用煤耗量大小来比较各发电厂或锅炉的经济性。为便于各发电厂进行经济性比较、计算煤耗量与编制生产计划，引入了标准煤的概念。 3、分析灰的熔融性有什么意义？影响灰熔融性的因素有哪些？ 答：意义在于可根t1、t2、t3三个特征温度指标来判断煤在燃烧过程中结渣的可能性。实践表明对于固态排渣煤粉炉，当t2>1350℃时造成炉内结渣的可能性不大。为了避免炉膛出口结渣，炉膛出口烟温θl″应低于t2，并留有50℃-100℃的余量。对液态排渣煤粉炉，当t2>1350℃时,不能进行顺利排渣。 影响因素主要有灰的组成成分及各种成分含量比例大小的影响，它是决定灰渣熔融特性最基本因素；其次是受灰渣周围介质的性质的影响和烟气中灰的含量的影响。 4、煤中水分的存在对锅炉工作有哪些影响？ 答：（1）煤中水分的存在，使煤中的可燃质相对减少，降低了煤的低位发热量； （2）在燃烧过程中，因水汽化吸热降低了炉膛温度，不利于燃烧，燃烧热损失增大； （3）水变成水蒸汽后，增大了排烟容积，使排烟热损失增大，且使引风机电耗增加； （4）因烟气中水蒸汽增加，加剧了尾部受热面的积灰与腐蚀； （5）原煤水分过多，引起煤粉制备工作的困难，易造成煤仓及给煤设备的堵塞现象。 5、煤中灰分的存在对锅炉工作有哪些影响？ 答：（1）煤中灰分的存在，使煤中可燃质减少，降低了煤的低位发热量； （2）在燃烧过程中，灰分防碍了可燃质与氧的接触，不利于燃烧，使燃烧损失增大； （3）燃烧后使烟气中含灰量增大，使受热面积灰、结渣和磨损加剧； （4）原煤含灰量增大，增加了开采、运输和煤粉制备的费用； （5）灰分排入大气，造成对大气和环境的污染。 6、什么是挥发分？挥发分的存在对锅炉工作有哪些影响？ 答：失去水分的煤样，在规定条件下加热到一定温度后煤中有机质分解而析出的产物称为挥发分。由于挥发分主要是由一些可燃气体组成，所以其含量的大小对燃烧过程的发生和进展有较大的影响。在燃料的着火阶段，首先是挥发分着火，其燃烧放出的热量加热了焦碳，使燃烧迅速；同时，挥发分析出时使焦碳疏松，形成孔隙，增加了与氧接触的面积，有利于燃料的燃烧和燃尽。所以，挥发分常被作为锅炉燃烧设备的设计、布置及运行调整的重要依据，也作为对煤进行分类的主要依据。 7、煤中的固定碳，焦碳和煤中含碳量是否相同？为什么？ 答：这三者是不相同的。焦碳包括固定碳和灰分两部分；煤中含碳量包括固定碳和挥发物中的碳；而固定碳仅是煤中含碳量的一部分。 8、煤的元素分析成分有哪些？哪些是可燃元素？其中可燃硫会给锅炉工作带来什么危害？ 答：（1）煤的元素分析成分有碳、氢、氧、氮、硫。 （2）其中硫、氢、碳是可燃元素。 （3）可燃硫的燃烧产物SO2和SO3，将对低温受热面造成低温腐蚀；能使水冷壁、过热器、再热器产生高温腐蚀；煤中的硫铁矿（FeS2）还会加剧磨煤部件的磨损；SO2和SO3排入大气后会造成严重的大气污染。 六、计算题 1、已知：某种煤的组成成分如下： Mar=5.00%，Ad=20.00%，Cdaf=90.80%，Hdaf=3.80%， Odaf=3.10%，Ndaf=1.30%，Sdaf=1.00%， 试求：该煤的收到基组成。 解：由干燥基换算到收到基的换算系数为 k1=（100-Mar）/100=（100-5.0）/100=0.95 则煤的收到基灰分Aar=k1Ad=0.95×20.00=19.00% 由干燥无灰基换算到收到基的换算系数为 k2=（100-Aar-Mar）/100=（100-5.0-19.00）=0.76 则煤的收到基组成为 Car=k2Cdaf=0.76×90.80=69.01% Har=k2Hdaf=0.76×3.80=2.89% Oar=k2Odaf=0.76×3.10=2.36% Nar=k2Ndaf=0.76×1.30=0.99% Sar=k2Sdaf=0.76×1.00=0.76% 验算：Car+Har+Oar+Nar+Sar+Mar+Aar =69.01+2.89+2.36+0.99+0.76+5.00+19.00=100.01% 2、已知：Qarnet。p=20935kJ/kg，Mar=15%，Aar=10%，Sar=2%， 试求：MZS=？AZS=？SZS=？ 解：MZS=4190×Mar/Qarnet。p=4190×15/20935=3.0% AZS=4190×Aar/Qarnet。p=4190×10/20935=2.0% SZS=4190×Sar/Qarnet。p=4190×2/20935=0.4% 答：MZS=3.0%，AZS=2.0%，SZS=0.4%。 3、已知：某台锅炉实际燃煤量为30t/h，其发热量Qarnet。p=14655kJ/kg， 试求：该台锅炉每小时标准燃煤量Bb=？ 解：Bb=BQarnet。p/29270 =30×1000×14655/29270 =15020.5kg/h =15.02t/h 答：该锅炉每小时标准燃煤量为15.02t/h。 第三章 燃料燃烧计算 一、名词解释 1、燃烧：燃料中可燃质与氧在高温条件下进行剧烈的发光放热的化学反应过程。 2、完全燃烧：燃烧产物中不再含有可燃物的燃烧。 3、不完全燃烧：燃烧产物中仍然含有可燃质的燃烧。 4、理论空气量：当1kg收到基燃料完全燃烧而又没有剩余氧存在时，燃烧所需要的空气量。 5、过量空气系数：燃料燃烧时实际供给的空气量与理论空气量之比。即α=VK/V0 6、漏风系数：相对于1kg收到基燃料漏入的空气量ΔVK与理论空气量V0之比。 7、理论烟气量：按理论空气量供给空气，1kg燃料完全燃烧时生成的烟气量。 8、烟气焓：1kg固体或液体燃料所生成的烟气在等压下从0℃加热到θ℃所需要的热量。 9、RO2max：当燃料完全燃烧时，且α=1，O2=0，烟气中的RO2值。 10、烟气成分：烟气中某种气体的分容积占干烟气容积的百分数。 二、填空题 1、理论水蒸气容积，包括燃料中氢燃烧生成的水蒸汽、燃料中水分蒸发形成水蒸汽、随同理论空气量带入的蒸汽容积三部分。 2、随同理论空气量V0带进烟气中的水蒸气容积为0.0161V0Nm3/kg。 3、烟气成分一般用烟气中某种气体的分容积占干烟气容积的百分数来表示。 4、负压运行的锅炉，烟气飞灰浓度沿着烟气流程的变化是逐渐减小，而RO2是逐渐减小，空气侧过量空气系数α是逐渐减小。 5、完全燃烧方程式为21-O2=（1+β）RO2，它表明烟气中含氧量与RO2之间的关系，当α=1时，其式变为RO2max=21/（1+β）。 6、算α的两个近似公式分别为α=RO2max/RO2、α=21/（21-O2）。两式的使用条件是β值很小、完全燃烧、Nar可忽略。 三、选择填空题 1、理论空气量的大小是由元素所决定的。（1）（4）（5）（6） （1）C（2）M（3）A（4）O（5）H（6）S（7）N 2、烟气焓的单位为“KJ/Kg”其中“Kg”是指。（2） （1）每Kg烟气（2）每Kg燃料（3）每Kg工质 3、当α=1时，不完全燃烧比完全燃烧烟气中氧的分容积。（1） （1）多（2）少（3）一样 4、能够用奥氏烟气分析仪直接测定的成分有。（1）（2）（3） (1)RO2（2）O2（3）CO（4）CO2（5）N2 四、判断题 1、实际空气量就是燃料完全燃烧实际需要的空气量。（×） 2、烟气成分分析中，RO2，O2，CO等分别表示这些气体的容积占全烟气容积的百分数。（×） 3、负压运行的锅炉中，沿着烟气流程到空气预热器前烟气侧的RO2，O2是在不断增大的。（×） 4、负压运行的锅炉中，沿着烟气流程到空气预热器前，烟气侧的α和漏风量是不断减少的。（×） 5、固态排渣煤粉炉炉膛出口处的飞灰浓度大于空气预热器前的飞灰浓度。（√） 6、理论空气需要量只与煤中的C，H，O，N，S的含量有关。（×） 7、当α=1时，燃料完全燃烧和不完全燃烧生成的烟气容积是相同的。（×） 8、有两种燃料，只要其Aar含量不同，则其燃料特性系数β一定也不同。（×） 五、问答题 1、在α>1的条件下，完全燃烧或不完全燃烧时烟气各由哪些成分组成？ 答：完全燃烧时由二氧化碳、氧气、氮气、二氧化硫和水蒸汽组成； 不完全燃烧时，烟气除上述成分外，还有一氧化碳。 2、烟气成分分析的原理是什么？测出的数值有何实际意义？ 答：测定烟气成分常用奥氏烟气分析器。它利用化学吸收法按容积百分数测定干烟气组成气体成分百分含量。 根据烟道某处测出的RO2，O2，CO值可求出该处的干烟气容积Vgy和过量空气系数α的值，据此分析燃烧工况及确定烟道的漏风情况。 3、在对烟气成分进行分析时，测定的成分为什么是以干烟气容积为基准？ 答：在成分测定过程中，含有水蒸汽的烟气经过过滤后再和量管中水接触，使其成为饱含水蒸汽的饱和气体，在等温等压下饱和气体中所含水蒸汽的容积百分比是一定的，或说水蒸汽和干烟气的容积比例是一定的。因此，在选择吸收过程中，随着某一成分被吸收，水蒸汽成比例的凝结掉，这样，量管中表明的读数就是干烟气成分的百分比。 4、什么是实际空气量？为什么按实际空气量供应空气？ 答：实际空气量等于理论空气量加过量空气。燃料在炉内燃烧时，可燃质空气中氧气很难达到理想的混合，如仅按理论空气量供应空气，必然有一部分可燃质得不到氧或缺氧燃烧，使不完全燃烧损失增大。因此，应按实际空气量供应空气，增加两者混合机会，减少不完全燃烧损失。 六、综合分析题 1、试分析公式α=21/（21-O2）与α=RO2max/RO2在锅炉运行中有何实用意义？ 答：在锅炉运行中，燃料燃烧所需风量的多少常用炉膛出口处的过量空气系数来表示。过量空气系数直接影响锅炉运行的经济性，准确、迅速的测定它，是监督锅炉经济运行的主要手段。由于这两个公式分别反应了过量空气系数与烟气中的氧及二氧化碳的含量的关系。如果燃料一定，根据燃烧调整实验可以确定对应于最佳过量空气系数下的RO2和O2的数值，运行中用氧量表或二氧化碳表测定并保持这样的数值就可以使锅炉处在经济工况下运行，从而实现对运行锅炉的过量空气系数的监督和调整。 2、分析空气量（V0，Vk，ΔV），烟气量（Vy，Vy0，Vgy）和组成气体（VH2O，V0H2O，VRO2，VN2，V0N2，RO2，O2，CO、N2，rRO2，rH2O）随α的变化如何变化？ 答：（1）空气量中的V0是理论空气量，它决定于燃料的性质，不随α的变化而变化，Vk，ΔV都随α的增加而增加，随α的减小而减小； （2）烟气量中的Vy0是理论烟气量，它也决定于燃料的性质，不随α的变化而变化，而Vy和Vgy都随α的增加而增加，随α的减小而减小； （3）烟气组成中V0H2O、VRO2、V0N2不随α的变化而变化，VH2O、VN2、N2、O2随α的增加而增加，随α的减小而减小；RO2、rRO2、rH2O都随α的增加而减小，随α的减小而增大；CO虽然也随α的增加而减小，随α的减小而增大，但α过大时，CO反而会增大。 七、计算题 1、试推导理论空气量的计算公式。 解：由燃烧反应可得：1kgC完全燃烧需1.866Nm3O2