锅炉课程设计思考题

思考题

1.你选用的煤属于什么煤种？它的主要特性对锅炉设计有什么影响？

生物质与煤相比挥发分与水分含量较高，灰分与碳含量较少，总体的发热量小于煤，所以应布置更多的空气预热器并增加锅炉内部受热面面积。

2.锅炉参数对你设计的锅炉总体布置有什么影响？

蒸汽参数：汽压13.7MPa、汽温540℃、给水温度235℃，属超高压锅炉。蒸发吸热比例小，过热吸热比例大，设置顶棚过热器、屏式过热器。采用管式空气预热器双级布置。

3.你设计的锅炉其工质的加热吸热、蒸发吸热、过热吸热和再热吸热的比例如何计算？

吸热量分配由蒸汽参数决定。加热吸热主要由省煤器完成，蒸发吸热则由水冷壁完成，过热吸热由过热器完成，再热吸热由再热器完成。通过各受热面面积、给水量、蒸汽量和焓温表则可算出各吸热所占比例。

4.你选用什么样的锅炉整体外形？为什么？

（生物质）采用流化床炉或者链条炉。生物质燃烧一般先把生物质加工成颗粒状，不适合在传统锅炉中燃烧燃尽，流化床炉或者链条炉对燃料要求较低，燃烧效率也较高，适合生物质燃烧。

******************************************************************************* π型（煤）

1）锅炉排烟口在下方，送、引风机及除尘器等设备均可布置在地面，锅炉结构和厂房较低，烟囱也可以建筑在地面上；

3）在对流竖井中，烟气下行流动，便于清灰，具有自身除灰的能力；

4)各受热面易于布置成逆流方式，以加强对流换热；

5)机炉之间连接管道不长。

5．你设计的锅炉其水平烟道部分有水平段（中间走廊）吗？为什么？

没有。为了改善烟气在水平烟道的流动状况。利用转弯室的空间，在水平烟道部分布置更多的受热面。

6. 转弯烟室一般布置受热面吗？为什么？

不会布置。因为转弯烟室处流动太紊乱。

7.你是怎么选择锅炉各受热面材质的？

水冷壁材质不需要耐火材料，只需选取轻型绝热材料，来减少炉墙重量。而过热器和再热器是锅炉中金属壁温最高的受热面，对材质的耐高温、耐腐蚀、耐氧化等性能要求较高，并需要有较好的导热性能。

8.锅炉周围设刚性梁有何作用？锅炉平台用什么方法支承？

刚性梁能增强炉膛结构的刚性，防止由于炉膛爆燃正压、炉内运行负压等因素引起的炉内压力变化导致损坏受压管墙。* 锅炉平台采用钢架支承。

9.你设计的再热器采用几级布置？为什么？

采用二级再热方式。为了减少热偏差，节省金属用量。

10.你设计的过热器和再热器在系统连接上采取什么措施减小热偏差？

过热器：采用过热器分级，级与级之间采用交叉和混合布置，在金属温度可能最高的屏式过热器和末级过热器之间均装置喷水减温设备，蒸汽在末级对流过热器中采用顺流换热，这样可以避免过热器出口段金属温度过高。

再热器：限制再热器受热面的热负荷，对分级布置的再热器在两级之间进行蒸汽交叉混合，降低蒸汽流速，从而来减少再热器的热偏差。

11.你设计的锅炉炉墙结构如何？主要特点？

采用敷管式炉墙，这种炉墙直接敷贴在锅炉受热面管子上面，要求管子的节距要小，或采用膜式水冷壁。敷管式炉墙较薄，重量轻，消耗钢材少，成本低，且易做成任意的形状，它又可以和受热面一起组装，从而使安装大大简化并加快进度。

12.你设计的锅炉采用什么方法调节过热气温？为什么？减温器位置放置在何处？为什么？采用喷水减温的方法调节过热汽温，因为喷水减温器结构简单，提高过热器运行的安全性。第一级喷水减温器布置在屏式过热器前，起保护屏的作用，第二级布置在末级过热器前，以保证过热器的出口汽温。

13.你设计的锅炉再热汽温采用设么调节方式？为什么？

再热蒸汽温度控制以烟气旁路挡板作为主要调节手段，而高、低温两段再热器之间的喷水装置作为细调，由于采用再热蒸汽喷水调节要降低机组的热效率，所以要尽量少用。

14.再热蒸汽系统设立事故喷水调节的目的？

紧急事故时作降温调节用。

15.怎样选择热空气温度？

热空气温度的选择主要应保证燃料在锅炉炉膛内迅速着火。它的选择主要取决于燃料的着火性能。着火性能好，可选的低些；着火性能差，则应选的高些。此外，热空气温度还与制粉系统干燥剂的种类、炉型等因素有关。而且热空气温度高到一定数值后，对强化燃烧帮助不大，反而要增加过多的空预器受热面并增加尾部受热面布置的困难。因此，只要保证燃料着火和稳定燃烧，热空气温度不必取的太高。

16.怎样选择排烟温度？

设计锅炉时，选用较低的排烟温度会使锅炉效率提高，从而减少燃料消耗量，降低锅炉运行费用。但另一方面，却使尾部受热面烟气侧和工质侧的温差减小，增加受热面金属消耗量，锅炉造价也会因此增大，运行中的风机所消耗的电能也随之而增高。此外，排烟温度如取过低，还会引起空气预热器的严重低温腐蚀。因此，排烟温度选择是个复杂的问题，必须通过不同方案的技术经济比较才能做出选择。

17. 对流过热器和高温再热器与烟气流动方向是采用什么布置方式？为什么？

采用的是顺流布置，因为对流过热器和高温再热器内工质温度本身已经很高，若采用逆流布置，则管子的平均温度会过高，金属材料无法承受，因此采用顺流布置，降低管子平均温度。

18.炉膛结构设计包括哪些内容？

炉膛容积、炉膛形状与尺寸、水冷壁布置、燃烧器型式与布置等。

19.设计折焰角的目的？折焰角是怎样构成的？

折焰角：后墙水冷壁在炉膛出口之前，向炉内延伸所形成的凸出的深度，约相当于炉膛深度的1/4～1/3。

设计目的：（1）相当于增加了水平烟道的长度，在不增加锅炉总深度的情况下，可布置较多的过热器；（2）改善了烟气对布置于炉膛出口的过热器的冲刷特性，由原来的斜向冲刷变成横向冲刷，提高了对流传热效果；（3）由于烟气流经折焰角时要往前绕，使炉内火焰充满程度提高，并使烟气沿炉膛出口高度方向的分布趋于均匀，可减小后部受热面的热偏差。

20.怎样选择炉膛容积热强度q

v

？

每小时送入炉膛单位容积中的平均热量(Q

ar，net

)

B为实际消耗量，并不是计算消耗量

原则：完全燃烧，满足烟气冷却条件。

影响：燃烧方式，燃料特性有关。

好煤（好烧）q

v 大，V

1

小。烟煤>贫煤>无烟煤。

21.怎样选择炉膛截面热强度q

F

？

q

v

确定后，长、高、宽，确定截面后，就能定高度。

一般为正方形，a/b≤1.12。冷灰斗：≥45～50℃

影响：q

F

↑→A↓→瘦高形，对着火、燃烬有利，但易结渣—煤；

q F ↓→A↑→矮胖形，对着火、燃烬不利，不易结渣—油。炉膛出口温度偏高。

3

1

,/

,m

kW

V

BQ

q net

ar

v

22.冷灰斗结构式如何设计的？

冷灰斗是锅炉炉膛下部由水冷壁所形成的斗状结构（倾角一般50°～55°），用以冷却灰渣，并使灰渣顺利下滑，出口大小根据锅炉容量大小选取，一般取0.6～1.4m。

23.炉膛出口烟窗高度根据什么确定？

由烟气温度与流速来决定，烟气流速一般取6m/s左右。

24.选用什么型式的燃烧器及其布置方式？为什么？

正四角切圆布置，一次风喷口分三层布置，带满负荷共12个一次风喷口。燃烧器的一、二、三次风喷口的布置，自上而下为（三）（二）（二）（一）（二）（一）（一）（三），一次风喷口分为上下两组分隔，以提高一次风气流的刚性。

25.燃烧器喷口层数根据什么确定？选的合理与否如何判别？燃烧器喷口尺寸如何确定？

燃烧器喷口层数根据煤种决定。选的合理与否的判别标准是煤粉是否完全燃烧。燃烧器喷口尺寸由炉膛尺寸与燃烧器功率等因素决定。

26.采用切圆燃烧方式时，为什么要求炉膛结构设计尽量接近正方形？

四条煤粉射流情况最为接近，有利于组织炉内单一火球的稳定燃烧。

27.怎样选择炉膛出口烟气温度？

锅炉炉膛出口烟温选择，主要以对流受热面不结渣为前提，在条件允许时，应尽量考虑最佳的吸热分配，过热器管材使用温度的限制等因素。

28.炉膛高度的确定和燃烧器布置设计完毕后，是否认为炉膛高度设计已经合理？为什么？不是。炉膛高度影响后续烟气的流速与温度，进一步影响了过热器与再热器的换热量以及出口烟温，对锅炉结构影响较大，所以需要后面进一步的校核确定是否合理。

29.过热蒸汽减温水量设计时如何确定？减温水量的校核在何时进行？

减温水量是先假定的，待过热器系统的热力计算完毕后再进行校核

30.对流过热器、高温和低温再热器为什么采用多绕管？它的绕数是否相同？

为啥呢？

为了修正热偏差。它们的绕数不相同。因为热偏差不同，采用不同的绕数弥补不同的偏差。

31.再热器与过热器内工质的质量流速有什么不同？为什么?

过热器的质量流速较高。由于过热器热负荷较高，为了保证过热器受热面的安全，则需要采用较高的质量流速。

32．设计对流受热面时，怎样选择烟道内烟气流速？

对流受热面中选择烟气流速时，考虑因素有受热面传热强度，烟气流动阻力，含尘气流对受热面的磨损，受热面积灰等。

1）大烟速增加传热强度，可用较少的受热面积达到要求的传热量，节省钢材。但烟速增大会使烟道阻力增大，引风机耗能增加。权衡这两个制约因素，可得到一个最经济烟气流速，使投资和运行费用之和最省。

2）高烟速加重磨损，磨损与速度三次方成正比，故要从防止受热面受飞灰磨损的要求对烟气流速加以限制，通常限制过热器允许流速为10-14m/s。

3）低烟速易导致积灰，影响传热，增加污染系数，一般横向冲刷管束应大于6m/s，纵向冲刷管式和回转式空预器应大于8m/s。

33.举例说明对流受热面之间要留多大间隙？有何功用？

在高压尤其是超高压汽包锅炉中，大量采用了半辐射式屏式过热器。它布置在炉膛上部的出口处，有紧密排列的管子组成，纵向节距S2/d=1.1～1.25;屏与屏之间的横向节距S1应不小于500mm，一般在550～1500mm，烟温较高的锅炉和锅炉容量较大时，选取较大值。由于屏间距离很大，屏式过热器上不易结渣，即使结渣也不至堵塞烟气通路，同时也使检修方便。

34.烟道截面的尺寸是根据什么确定的？怎么确定？

烟道截面尺寸由烟气量和烟气流速决定。* 由烟气量、烟气速度与出口烟温可计算出烟道截面。

35.转弯烟室传热计算的特点？

现代锅炉的转向室墙上常装有包覆管。转向室受热面热力计算的特点是：

1）由于转向室截面积大，烟气流速很低，对流传热量很小，可以忽略不计，只要考虑辐射传热。

2）当包覆管采用膜式管壁结构的受热面时，漏风系数Δα=0。

3）热力计算采用先假定吸热量后校核的方法进行，计算的吸热量与预先估计的吸热量，二者误差允许在10%以内。

36.你设计的省煤器是垂直还是平行后墙布置？为什么？管子排列采取什么型式？为什么？省煤器布置：垂直布置。原因:当蛇形管垂直于前墙时,管子支吊简单,因为烟道的深度较小,在两端弯头附近支吊已经足够,但从飞灰与磨损来看这种布置是不利的。

管子排列：逆流，顺列。原因:省煤器中的水设计成由下向上流,这样流动能把水在受热时产生的气泡带走,由于锅炉采用π型布置,烟气自上向下流动,因而布置方式为逆流。钢管式省煤器多采用错列布置,以使结构紧凑并减少积灰.但也有因管子支吊而采用顺列布置的,另外根据烟气流速的计算,顺列布置烟气流速比错列高,不易发生受热面堵灰。

37.尾部烟井深度根据什么确定？怎么确定？

*尾部烟井深度根据烟道内再热器与省煤器的尺寸确定。在确定吸热热量和再热热量后对省煤器与再热器结构进行设计，确定尺寸后再设计烟道深度，并使出口烟气温度在合适的范围内。

38.尾部对流受热面厚度太大时，设计中如何处理？

可以将尾部受热面设计成双级布置,为了使结构紧凑,省煤器管子可以采用鳍片管.空预器可采用回转式.

39.设计空预器时，考虑哪些问题？

管式:管子的结构尺寸及排列方式；管式空气预热器的布置要适合于锅炉的整体布置；管式空气预热器的烟气流速选择要同时考虑磨损与积灰。

回转式:主要考虑漏风量和蓄热板的温度变化。

40.怎样选择省煤器中工质流速？

在水平省煤管内，考虑金属局部腐蚀，流速越大越不易腐蚀；对于沸腾式省煤器，流速快能防止沸水段汽水分层；考虑换热量。

41.选择锅炉给水温度时，考虑什么？

考虑锅炉之前的除氧器内水温在什么温度下除氧效果最好；提高锅炉给水温度可以提高电厂循环热效率，减少燃料消耗，但同时会增加受热面积。

42.你设计的空气预热器是什么型式？为什么？如果烟气与空气流速不合适，对空气预热器可做什么设计修改？

选用管式空气预热器，其结构是密封性好、传热效率高、易于制造和加工。如果空气烟气流速不适合，可改变流程数或者管距进行调整。

43．当选用回转式空气预热器进行分段热力计算是，分段烟温的选择原则是什么？

冷热段选择的原则，以热段不受气体腐蚀为依据

44.为什么在进行在受热面传热计算式，要预先假定其附加受热面的吸热量？

因为主受热面在未完成计算前，附加受热面的吸热量是无法计算求得的，因此附加受热面热力计算采用先假定吸热量并驾到主受热面的吸热量中，然后再按校核的方法进行。

45.你设计的锅炉在进行热力计算式，热平衡计算误差的预校核工作可以在什么受热面计算完毕后进行？为什么？

视受热面布置形式不同而定。当空气预热器在省煤器之后时，在省煤器计算完毕后即可进行；反之，则在空气预热器计算完毕后即可进行。

46．锅炉热力计算最终达到什么标准可告结束？热平衡计算误差>±0.5%时如何处理？

当计算得到的排烟温度与原假定值相差不超过±10℃，热空气温度相差不超过±40℃，则计算即认为合格。当热平衡计算误差>±0.5%时，可是当修改原假定值重新计算。

47.热力计算结果的修正包括哪些内容？

排烟温度、排烟焓、排烟热损失、锅炉总热损失、锅炉热效率、锅炉实际燃料消耗量、计算燃料消耗量、热空气温度、理论热空气焓、空气带入炉内的热量、1kg燃料带入炉内的热量、炉膛吸热量等。

48.你怎么考虑各受热面的支吊？

中小容量的锅炉，一般为支承式锅炉，通常采用轻型炉墙，管式空气预热器，锅炉各受热面的支吊位置比较分散，采用刚性连接的框架式构架比较好，如果由于承受风荷载、地震作用等水平力的需要，也可在框架中适当增设斜支撑加强。

大容量悬吊锅炉，一般系露天布置，采用敷管炉墙，回转式空气预热器，各受热面的重量主要通过吊杆集中悬挂于顶部，整台锅炉的热膨胀系统自上而下要求通畅，因而多选用由支撑和框架组成的桁架式构架。