1kgH完全燃烧需5.556Nm3O2 1kgS完全燃烧需0.7Nm3O2
而1kg燃料中含C、H、S的质量分别为Car/100、Har/100、Sar/100kg，所以1kg燃料完全燃烧需氧的体积为：
1.866Car/100+5.556Har/100+0.7Sar/100Nm3
由于1kg燃料中含有Oar/100kg的氧气可以助燃，且标况下氧气的密度为1.429kg/Nm3，即1kg燃料中含氧气的体积为0.7Oar/100Nm3，所以实际从空气中取氧气的体积为： V0O2=1.866Car/100+5.556Har/100+0.7Sar/100-0.7Oar/100Nm3
由于氧气在空气中的容积份额为21%，所以1kg燃料完全燃烧时的理论空气量为： V0=（1.866Car/100+5.556Har/100+0.7Sar/100-0.7Oar/100）/0.21 =0.0889（Car+0.375Sar）+0.265Har-0.0333OarNm3/kg
2、某锅炉燃京西无烟煤，其特性如下：Cdaf=94%，Hdaf=1.4%，Odaf=3.7%，Ndaf=0.6%，Sdaf=0.3%，Aar=24%，Mar=4%。燃料特性系数β=0.024，当过量空气系数为1.1时，求实际空气量。 解：（1）先求收到基成分：干燥无灰基换算到收到基的系数为： （100-Aar-Mar）/100=（100-24-4）/100=0.72 则收到基成分为Car=0.72×Cdaf=0.72×94=67.68% Har=0.72×Hdaf=0.72×1.4=1.008% Oar=0.72×Odaf=0.72×3.7=2.664% Nar=0.72×Ndaf=0.72×0.6=0.432% Sar=0.72×Sdaf=0.72×0.3=0.216% （2）求理论空气量：
V0=0.0889（Car+0.375Sar）+0.265Har-0.0333Oar
=0.0889（67.68+0.375×0.216）+0.265×1.008-0.0333×2.664 =6.202Nm3/kg
（3）求实际空气量：VK=α×V0=1.1×6.202=6.8226Nm3/kg 答：实际空气量VK=6.8226Nm3/kg
3、某锅炉燃煤的特性系数β=0.11，运行中测知省煤器前后的RO2 值分别为14.3%及14%，（或O2值分别为4.3%及4.6%）。求该省煤器处的漏风系数。
解：解（一）：RO2max=21/（1+β）=21/（1+0.11）=18.92% α′=RO2max/RO2′=18.92/14.3=1.323 α″=RO2max/RO2″=18.92/14=1.351 Δα=α″-α′=1.351-1.323=0.028
解（二）：α′=21/（21-O2′）=21/（21-4.3）=1.257 α″=21/（21-O2″）=21/（21-4.6）=1.280 Δα=α″-α′=1.280-1.257=0.023 答：省煤器漏风系数Δα=0.023或0.028
4、已知理论干烟气量V0gy，导出实际烟气量计算式。 解：（1）先求理论烟气量Vy0Vy0=V0gy+V0H2O （2）求VyVy=Vy0+（α-1）V0+0.0161（α-1）V0 =Vy0+1.0161（α-1）V0
=V0gy+V0H2O+1.0161（α-1）V0 =V0gy+VH2O+（α-1）V0
5、已知：Vy=6.5Nm3/kg，VH2O=0.5Nm3/kg，VRO2=0.9Nm3/kg，VCO2=0.24Nm3/kg，求三原子的容积份额。
解：rRO2=VRO2/Vy=0.9/6.5=0.1385rH2O=VH2O/Vy=0.5/6.5=0.0769 r=rRO2+rH2O=0.1385+0.0769=0.2154 答：r=0.2154
第四章 锅炉热平衡
一、解释名词
1、锅炉热平衡：在稳定工况下，输入锅炉的热量与锅炉输出热量的相平衡关系。 2、最佳过量空气系数：（q2+q3+q4）之和为最小时的过量空气系数。
3、排烟热损失q2：锅炉中排出烟气的显热所造成的热损失。
4、固体不完全燃烧损失q4：由于飞灰、炉渣和漏煤中的固体可燃物未放出其燃烧热所造成的损失。 5、气体未完全燃烧损失q3：锅炉排烟中含有残余的可燃气体未放出其燃烧热所造成的损失。 6、正平衡热效率：锅炉有效利用热量占单位时间内所消耗燃料的输入热量的百分数。
7、反平衡热效率：将输入热量作为100%求出锅炉的各项热损失从百分之百中减去各项热损失后所得的效率。
8、锅炉有效利用热：单位时间内工质在锅炉中所吸收的总热量。 9、锅炉燃料消耗量：单位时间内锅炉所消耗的燃料量。
10、锅炉计算燃料消耗量：扣除固体未完全燃烧热损失后的燃料消耗量。 二、填空题
1、在室燃炉的各项热损失中，最大的一项是排烟热损失q2，其值约为4～8%。 2、在固态排渣煤粉炉中，q4是由q4fh和q4lz组成的。
3、锅炉容量越大，q5损失则越小，对于同一台锅炉，负荷越高q5则越小。
4、对于燃煤锅炉，如果燃料和空气都没有利用外来热源进行加热，并且燃料水分Mar 1、对于固态排渣煤粉炉，不完全燃烧热损失是指。（2）、（3）、（4） （1）q22）q3（3）q4fh（4）q4lz（5）q5（6）q6 2、锅炉有效利用热量是指下列哪些受热面中的工质所吸收的热量。（1）、（2）、（3）、（4） （1）水冷壁（2）省煤器（3）过热器（4）再热器（5）空气预热器 3、最佳过量空气系数是指时所对应的过量空气系数。（3） （1）热效率最高（2）燃烧效率最高（3）q2+q3+q4最小 4、飞灰中灰量占总灰量的份额用符号表示。（1） （1）αfh（2）Cfh（3）Afh（4）Gfh 5、锅炉额定蒸发量越大，q5。（2） （1）越大（2）越小（3）不变 6、除尘器漏风量增加，炉膛出口负压不变，q2。（3） （1）增加（2）减小（3）不变 四、判断题 1、在正常运行情况下，煤粉炉的q4是大于q2的。（×） 2、锅炉蒸发量越大，其散热损失q5则越大。（×） 3、锅炉的有效利用热包括水、蒸汽、空气在锅炉中吸收的热量。（×） 4、为了减少锅炉的排烟热损失，应把排烟温度降得越低越好。（×） 5、当前火力发电厂普遍采用反平衡法计算锅炉热效率。（√） 6、排烟热损失是指排出烟气和飞灰显热所造成的损失。（√） 五、问答题 1、写出锅炉热平衡式的两种表达式，并说明式中各项名称是什么？ 答：锅炉热平衡的两种表达式为： Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6kJ/kg 100=q1+q2+q3+q4+q5+q6% 在以上两式中：Qr为输入热量，kJ/kg Q1或q1-------有效利用热量，kJ/kg或% Q2或q2-------排烟热损失，kJ/kg或% Q3或q3-------气体（化学）不完全燃烧热损失，kJ/kg或% Q4或q4-------固体（机械）不完全燃烧热损失，kJ/kg或% Q5或q5-------散热损失，kJ/kg或% Q6或q6-------灰渣物理热损失，kJ/kg或% 2、提高锅炉热效率时为什么不能把排烟温度降得很低？ 答：降低排烟温度可以降低排烟热损失，提高锅炉热效率，节约燃料消耗量，但降低排烟温度必须增加尾部受热面，增加了锅炉的金属消耗量和烟气流动阻力。另一方面，由于烟温太低会引起尾部受热 面酸性腐蚀，特别是燃用硫分较高的燃料时，这种腐蚀更为严重。因此提高锅炉效率不能把烟温降的过低。 3、现代电站锅炉常用什么方法求热效率，为什么？ 答：现代大型电站锅炉一般采用反平衡法求热效率，因为采用反平衡法有利于发现影响热效率低的原因，有利于分析和研究并找出降低热损失或提高热效率的途径，另外，大容量锅炉的燃料消耗量难以准确测定，采用正平衡法求热效率也比较困难。所以电站锅炉一般用反平衡法求热效率。 4、说明影响排烟热损失的主要因素及降低排烟热损失的措施是什么？ 答：影响q2的主要因素是排烟焓的大小，而影响排烟焓的主要因素是排烟容积和排烟温度。 措施：（1）选择合理的排烟温度及合理的过量空气系数。尽量的降低排烟温度及排烟容积。（2）运行中尽量减少炉膛及烟道漏风。因为漏风不仅会增大排烟容积，还可能使排烟温度升高。（3）运行中应及时对受热面吹灰打焦，经常保持受热面的清洁。因为受热面积灰和结渣会使传热减弱，促使排烟温度升高。 5、固态排渣煤粉炉输入热量Qr包括哪些热量？为什么不包括QK？ 答：固态排渣煤粉炉的输入热量包括燃料的收到基低位发热量和显热，用外来热源加热燃料或空气时所带入的热量。QK是来自锅炉本身烟气的热量，是锅炉的循环热量，所以不应计入锅炉的输入热量中。 6、说明影响q4的主要因素及降低q4的措施有哪些？ 答：影响q4的主要因素是灰渣量和灰渣中残碳含量。灰渣量主要与燃料灰分含量有关，灰渣中残碳含量与燃料性质、燃烧方式、炉膛结构、锅炉负荷及司炉操作水平有关。为了减小q4，应有合理的炉膛结构，有结构性能良好的燃烧器，有较好的的配风工况和混合条件。此外，还应有足够高的炉膛温度等。 7、燃料消耗量与计算燃料消耗量有何不同？各应用于什么场合？ 答：燃料消耗量是指每小时锅炉所消耗的燃料量。经过q4修正后的燃料消耗量称为计算燃料消耗量。在进行燃料运输系统、制粉系统的计算时用燃料消耗量。在燃料的发热量、空气需要量、烟气容积等的计算时用计算燃料消耗量。 六、综合分析题 1、对于固态排渣煤粉炉，分析如何提高锅炉热效率？ 答：要提高固态排渣煤粉炉热效率，首先是减少q2，q3和q4损失，尤其是减少q2和q4热损失。其次是考虑减少q5热损失，q6热损失一般不考虑，只有当Aar>Qarnet。p/418%时才考虑. 减少q2热损失：（1）要保持设计排烟温度运行，受热面积灰、结渣等会使排烟温度升高，因此应定期吹灰，及时打渣，经常保持受热面清洁；（2）要减少排烟容积，消除或尽量减少炉膛及烟道漏风，漏风不仅增大排烟容积，而且还可能使排烟温度升高，故应维持最佳过量空气系数运行并减少漏风等。 减少q4热损失：（1）要有合理的炉膛结构（适当的空间和高度）和性能良好的燃烧器及合理布置，使气粉在炉内有较好的混合条件和较长的停留时间；（2）要保证最佳煤粉细度和较大的均匀度；（3）要保持最佳过量空气系数运行；（4）要保持较高的炉温等。 减少q3热损失：（1）要有合理的炉膛结构和性能良好的燃烧器及合理的布置，使炉内有良好的空气动力工况；（2）要保持最佳的过量空气系数运行；（3）要有较高的炉温等。 减少q5热损失：（1）采用保温性能良好的隔热材料；（2）要有合理完善的保温结构。 2、试分析锅炉炉膛漏风和烟道积灰时锅炉效率将如何变化？ 答：炉膛漏风时,一方面会增大排烟容积，另一方面还会使排烟温度升高，这都将使排烟热损失增大，锅炉效率会降低。当烟道积灰时，由于传热效果降低，所以会使排烟温度升高，这也使排烟热损失增大，锅炉效率降低。因此，为了减少q2热损失，提高锅炉热效率，运行中应及时对受热面进行吹灰打渣，并尽量减少炉膛及烟道漏风。 七、计算题 1、已知：D=410t/h,h((gq=3475kJ/kg，hgs=963kJ/kg，锅炉排污率为2%，hpw=1340kJ/kg，各项损失之和Σq=9.5%，其中q4=1.5%，燃料的低位发热量Qarnet。p=20935kJ/kg 求：（1）锅炉的计算燃煤量和标准燃煤量。 （2）若理论空气量V=5.5Nm3/kg，过量空气系数α=1.2，计算每小时送入锅炉的空气量。 解：锅炉热效率为：η=100-Σq=100-9.5=90.5% 锅炉有效利用热量为： Q=D（h((gq-hgs）+DPW（hpw-hgs） =410×103×（3475-963）+410×103×0.02×（1340-963） =1033011.4×103kJ/h 实际燃煤量为：B=Q/（Qarnet。p×η）×100 =1033011.4×103/（20935×90.5）×100 =54.523t/h 计算燃煤量为：Bj=B（1-q4/100） =54.523×（1-0.015） =53.705t/h 标准燃煤量为：Bb=BQarnet。p/29270 =54.523×20935/29270=38.997t/h 每小时送入锅炉的空气量为： V=Bjαv0=53.705×103×1.2×5.5=354453Nm3/h 2、已知：D=670t/h，h((gq=3475kJ/kg，hgs=1005kJ/kg，Dzq=580t/h， h((zq=3517kJ/kg，h(zq=3056kJ/kg，各项损失之和Σq=10%，其中q4=1.5%，燃料的低位发热量Qarnet。p=16747kJ/kg。 求：锅炉燃煤量，计算燃煤量和标准燃煤量。 解：锅炉热效率为：η=100-Σq=100-10=90% 锅炉有效利用热量为： Q=D（h((gq-hgs）+Dzq（h((zq-h(zq） =670×103×（3475-1005）+580×103×（3517-3056） =1922280×103kJ/h 实际燃煤量为：B=Q/（Qarnet。p×η）×100 =1922280×103/（16747×90）×100=127.537t/h 计算燃煤量为：Bj=B（1-q4/100） =127.537×（1-0.015）=125.624t/h 标准燃煤量为：Bb=BQarnet。p/29270 =127.537×16747/29270=72.971t/h 第五章 煤粉制备 一、解释名词 1、煤粉细度：煤粉由专用筛子筛分后，残留在筛子上面的煤粉质量a占筛分前煤粉总质量的百分数。定义式为R=a/（a+b）×100% 2、煤粉经济细度：从燃烧与制粉两个方面综合考虑，使得三项损失q4+qn+qm之和为最小时所对应的煤粉细度。 3、煤的可磨性系数：在风干状态下，将相同质量的标准煤和实验煤由相同的粒度磨制到相同的细度时所消耗的能量之比。 4、煤的磨损指数：在一定的实验条件下，某种煤每分钟对纯铁磨损的毫克数与相同条件下标准煤每分钟对纯铁磨损量的比值。 5、钢球充满系数：球磨机装载的刚球堆积容积与球磨机筒体容积的比值。 6、最佳磨煤通风量：从磨煤与通风两个方面衡量，当钢球装载量不变时，磨煤电耗Em与通风电耗Etf总和为最小时所对应的通风量。 7、直吹式制粉系统：磨煤机磨好的煤粉直接全部吹入炉膛燃烧的制粉系统，其制粉量等于锅炉耗粉量并随锅炉负荷变化而变化。 8、储仓式制粉系统：磨煤机磨好的煤粉先储存在煤粉仓中，然后再根据锅炉负荷的需要，从煤粉仓经给粉机送入炉膛燃烧的制粉系统。 9、一次风：携带煤粉进入炉膛的热空气。 10、二次风：为补充燃料燃烧所需的氧，经燃烧器进入炉膛的纯净的热空气。 11、三次风：在中间储仓式制粉系统的热风送粉系统中，携带细粉的磨煤乏气由专门的喷口送入炉内燃烧，称为三次风。 12、磨煤出力：单位时间内，在保证一定的原煤粒度和煤粉细度的条件下，磨煤机所能磨制的原煤量。 13、干燥出力：单位时间内，磨煤系统把煤由最初的水分Mar干燥到煤粉水分Mmf时所能干燥的原煤量。 二、填空题 1、煤粉挥发分含量越高，则越易爆炸，当挥发分含量〈10%则无爆炸危险。 2、输送煤粉的气体中氧的比例越大，越容易爆炸。对于易爆炸煤粉，可以采用在输送介质中掺入惰性气体（如烟气），以防止爆炸。 3、衡量煤粉品质的指标有煤粉细度、煤粉均匀性和煤粉水分。运行中，煤粉水分是通过磨煤机出口的气粉混合物的温度。来反映。 4、越越容易磨的煤，其可磨性系数Kkm则越大。通常认为Kkm<1.2的煤为难磨煤，Kkm>1.5的煤为易磨煤，标准煤的Kkm为1。 5、磨煤机通常依靠撞击、挤压或研磨的作用将煤磨成煤粉，但每种磨煤机是以其中一种作用为主。 6、影响球磨机出力的主要因素有球磨机的转速、护甲的形状以及钢球充满系数与钢球直径、磨煤机的通风量与载煤量等。 7、某锅炉烧烟煤，Vdaf=36.44%，KkmHa=56，宜选用中速磨煤机，根据选用的磨煤机应选用直吹式制粉系统为宜。 8、当煤的挥发分Vdaf=12%，可磨性系数KkmHa=48，应配低速筒式钢球磨煤机，且益选用中间储仓式制粉系统。 9、煤粉制备系统可分为中间储仓式和直吹式两大类。根据磨煤机与排粉机的相对位置不同又可分为正压和负压系统。 10、低挥发分劣质煤，为稳定着火与燃烧，常采用热风送粉系统，此时携带细粉的磨煤乏气由排粉机经燃烧器中专门的喷口送入炉膛燃烧，称为三次风。 11、粗粉分离器的工作原理有重力分离、离心力分离和惯性力分离。 12、粗粉分离器的作用有两个，一是将不合格的粗粉分离出来，送回磨煤机重新磨制，另一个是调节煤粉的细度。 13、给粉机的作用是根据锅炉负荷的需要的煤粉量，把煤粉仓中的煤粉均匀的送入一次风管中。 14、给煤机的作用是根据磨煤机或锅炉负荷的需要调节给煤量，并把原煤均匀的送入磨煤机中。 三、选择填空题 1、对于无烟煤，为有利燃烧，要求煤粉经济细度R90。（2） （1）大些好（2）小些好（3）与褐煤相同 2、甲、乙两种煤粉，若R200（甲） （1）甲（2）乙（3）一样 四、判断题 1、无烟煤煤粉经济细度R90小于褐煤煤粉的经济细度R90。（√） 2、褐煤煤粉经济细度R90大于烟煤煤粉的经济细度R90。（√） 3、中间储仓式制粉系统都是负压系统。（√） 4、风扇磨煤机不能采用中储式制粉系统。（√） 5、煤的挥发分含量越高，其爆炸的可能性越大。（√） 6、煤粉的R90值越大，则说明煤粉越细。（×） 7、煤粉的经济细度是指q2+q3+q4之和为最小时的细度。（×） 8、挥发分较高的煤种常采用乏气送粉系统。（√） 五、问答题 1、什么是煤粉的经济细度？并绘曲线说明煤粉经济细度是如何确定的？ 答：从燃烧和制粉两个方面考虑，使燃烧损失q4与制粉电耗qE和金属磨耗qm三者之和为最小时所对应的煤粉细度，称为煤粉的经济细度。从燃烧技术上讲，希望煤粉细些。煤粉越细，则越容易着火并达到完全燃烧，q4损失越小；但对制粉设备而言，制粉电耗与金属磨损增大，因此，应使q4与制粉电耗和金属磨耗三者之和为最小。若将制粉电耗与金属磨耗两者合称磨煤消耗，并将三者折算成相同的单位，则通过下图可确定煤粉的经济细度。