鍋爐運行經(jīng)濟(jì)性分析題考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項選擇題（下列每題只有一個選項是正確的，請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.鍋爐熱效率是指鍋爐有效利用的熱量與（）之比。A.輸入鍋爐的總熱量B.燃料完全燃燒放出的熱量C.鍋爐吸收的熱量D.排煙帶走的熱量2.采用正平衡法計算鍋爐效率時，輸入熱量通常是指（）。A.燃料收到基低位發(fā)熱值B.燃料收到基高位發(fā)熱值C.鍋爐水吸收的熱量D.燃料化學(xué)未完全燃燒損失熱量3.鍋爐反平衡計算中，測量煙氣溫度和成分的主要目的是為了確定（）。A.鍋爐有效吸熱量B.排煙熱損失（q2）C.燃料物理未完全燃燒損失（q4）D.鍋爐總輸入熱量4.在其他條件不變的情況下，提高鍋爐的給水溫度，將導(dǎo)致（）。A.排煙損失（q2）增大B.散熱損失（q3）增大C.化學(xué)未完全燃燒損失（q3）增大D.鍋爐熱效率（η）提高5.鍋爐運行中，保持適宜的爐膛溫度對于保證燃燒效率主要是為了（）。A.減少散熱損失B.促進(jìn)燃料燃盡，減少機(jī)械未完全燃燒損失C.降低排煙溫度，減少排煙損失D.減少給水熱量需求6.對于同一種燃料，其收到基低位發(fā)熱值（Qnet,ar）與高位發(fā)熱值（Qnet,ad）的關(guān)系是（）。A.Qnet,ar=Qnet,adB.Qnet,ar>Qnet,adC.Qnet,ar<Qnet,adD.無法確定大小關(guān)系7.鍋爐效率反平衡計算公式q2=[（a1Aar+a2Aad+a3Afd）(VyarCO2+VyarH2O)+a4VfCO]tgest/Qnet,ar中，項（a1Aar+a2Aad+a3Afd）(VyarCO2+VyarH2O)主要代表（）。A.燃料燃燒產(chǎn)生的理論煙氣焓B.燃料物理未完全燃燒損失產(chǎn)生的熱量C.排煙熱損失D.燃料化學(xué)未完全燃燒損失產(chǎn)生的熱量8.鍋爐的散熱損失主要與（）等因素有關(guān)。A.燃料消耗量B.爐膛和煙道的保溫性能C.爐膛出口煙氣溫度D.給水溫度9.下列哪項措施主要目的是為了減少鍋爐的機(jī)械未完全燃燒損失（q4）？（）A.增加送風(fēng)量，提高爐膛溫度B.加強(qiáng)吹灰，保持受熱面清潔C.提高給水溫度D.優(yōu)化燃燒器，使燃料與空氣混合更均勻10.鍋爐運行中，煙氣溫度過高會（）。A.增加排煙損失，降低效率B.減少散熱損失C.促進(jìn)燃料燃盡D.提高給水溫度二、多項選擇題（下列每題有多個選項是正確的，請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)，多選、錯選、漏選均不得分）1.影響鍋爐熱效率的因素主要包括（）。A.燃料性質(zhì)B.運行參數(shù)（如爐膛溫度、給水溫度等）C.設(shè)備狀況（如受熱面清潔度、密封性等）D.燃燒穩(wěn)定性E.大氣壓力2.鍋爐熱損失通常包括（）。A.排煙熱損失（q2）B.散熱損失（q3）C.化學(xué)未完全燃燒損失（q3）D.機(jī)械未完全燃燒損失（q4）E.有效利用熱量3.提高鍋爐運行經(jīng)濟(jì)性的主要途徑有（）。A.降低排煙溫度B.減少各部分熱損失C.改善燃燒，減少未完全燃燒損失D.提高給水溫度E.減少鍋爐排污量4.測量鍋爐效率時，正平衡測量的輸入熱量需要考慮（）。A.燃料的質(zhì)量B.燃料的發(fā)熱值C.燃料中的水分D.燃料中的灰分E.燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣焓5.下列哪些措施有助于降低鍋爐的排煙熱損失（q2）？（）A.減少燃料消耗量B.提高煙氣在鍋爐中的焓值C.提高煙氣在鍋爐中的焓值并減少其流量D.增加鍋爐尾部受熱面積，提高其對煙氣的換熱效果E.使用低硫燃料6.鍋爐運行中，化學(xué)未完全燃燒損失（q3）產(chǎn)生的原因可能包括（）。A.爐膛溫度過低B.空氣量不足C.燃料在燃燒過程中與空氣隔離D.燃料中的可燃物未能與空氣充分接觸E.煙氣在爐膛內(nèi)停留時間過長7.機(jī)械未完全燃燒損失（q4）的大小與（）等因素有關(guān)。A.燃料的燃燒特性B.燃燒設(shè)備的類型和設(shè)計C.燃燒操作水平D.鍋爐的排污率E.受熱面的清潔程度8.提高鍋爐給水溫度的主要好處是（）。A.降低爐膛溫度，減少排煙損失B.減少鍋爐的物理未完全燃燒損失C.提高鍋爐效率D.減少鍋爐的金屬耗量E.降低鍋爐排污率三、簡答題1.簡述鍋爐正平衡計算和反平衡計算的區(qū)別和聯(lián)系。2.分析影響鍋爐排煙熱損失（q2）的主要因素，并提出相應(yīng)的降低措施。3.為什么說提高給水溫度是提高鍋爐效率的有效措施之一？簡述其原理。4.簡述鍋爐運行中減少機(jī)械未完全燃燒損失（q4）的主要途徑。四、計算題1.某鍋爐每小時燃燒收到基低位發(fā)熱值為25000kJ/kg的煤，煤耗量為300kg/h。鍋爐排煙溫度為180℃，煙氣平均容重為1.3kg/m3，煙氣中CO?含量為12%，H?O含量為6%，O?含量為6%（均為干煙氣基），N?含量為76%。已知冷空氣溫度為30℃，煙氣離開鍋爐時失去的熱量按排煙焓計算。試按反平衡法計算該鍋爐的排煙熱損失（q2）（計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）。2.已知某鍋爐的燃料消耗量為5t/h（收到基），燃料收到基低位發(fā)熱值Qnet,ar為25000kJ/kg。鍋爐正平衡測試測得蒸汽流量為35t/h，蒸汽焓為2800kJ/kg，給水焓為150kJ/kg。反平衡測試中，測得排煙溫度為180℃，煙氣成分同計算題第1題，冷空氣溫度為30℃，鍋爐本體散熱損失（q3）為1.5%，機(jī)械未完全燃燒損失（q4）為2%，化學(xué)未完全燃燒損失（q3）忽略不計。試求該鍋爐的熱效率（η）。（計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）五、論述題結(jié)合鍋爐運行實際，論述提高鍋爐經(jīng)濟(jì)性的重要意義，并從運行管理和設(shè)備維護(hù)兩方面，提出至少三項具有可操作性的節(jié)能措施。試卷答案一、單項選擇題1.B解析思路：鍋爐熱效率（η）定義為有效利用的熱量（通常指水吸收的熱量或蒸汽帶出的熱量）與輸入鍋爐的總熱量（即燃料燃燒放出的熱量）之比。輸入鍋爐的總熱量最直接的表示是燃料的高位發(fā)熱值或低位發(fā)熱值，但題目問的是“總熱量”，選項B“燃料完全燃燒放出的熱量”更準(zhǔn)確地代表了輸入鍋爐用于產(chǎn)生有效熱和各項熱損失的總能量基礎(chǔ)。2.B解析思路：正平衡法計算效率是基于輸入和輸出的熱量平衡。輸入熱量是指燃料燃燒所放出的總熱量，對于工程計算，通常使用燃料收到基高位發(fā)熱值（Qnet,ar）作為基準(zhǔn)，因為它考慮了燃料中的水分和可燃硫燃燒放熱，更全面地反映了燃料的總潛在熱量。3.B解析思路：反平衡法計算效率是基于鍋爐各項熱損失來推算效率。要確定排煙熱損失（q2），必須知道排煙的焓值（或溫度）以及排煙量。測量煙氣溫度和成分是計算煙氣焓值的基礎(chǔ)，因此其主要目的是為了確定排煙熱損失。4.D解析思路：提高給水溫度，水的比熱容較大，吸收相同熱量時，其溫度升高幅度較小，或者說在相同吸熱條件下，水吸收的熱量更多，相當(dāng)于提高了爐膛內(nèi)水側(cè)的吸熱強(qiáng)度。這有助于提高爐膛溫度，促進(jìn)燃料燃盡，減少機(jī)械未完全燃燒損失（q4）和化學(xué)未完全燃燒損失（q3），同時也能適當(dāng)降低排煙溫度，從而提高鍋爐熱效率（η）。5.B解析思路：爐膛溫度是保證燃料燃燒充分的關(guān)鍵。適宜的、足夠高的爐膛溫度能夠保證燃料中的揮發(fā)分迅速析出并與空氣混合燃燒，以及固體碳粒獲得足夠的熱量進(jìn)行燃盡。如果爐膛溫度過低，碳粒達(dá)不到燃盡所需的溫度，就會形成機(jī)械未完全燃燒損失（q4）。6.C解析思路：燃料的高位發(fā)熱值（Qnet,ad）是指燃料燃燒時放出的全部熱量，其中包括了水分蒸發(fā)所需的熱量。而低位發(fā)熱值（Qnet,ar）是指燃料燃燒時放出的熱量，但不包括水分蒸發(fā)所需的熱量。因此，對于同一種燃料，由于低位發(fā)熱值沒有計入水分蒸發(fā)熱，其數(shù)值必然小于高位發(fā)熱值。7.A解析思路：該項代表了燃料燃燒產(chǎn)生的理論煙氣（假設(shè)燃料完全燃燒）的焓值，乘以相應(yīng)的煙氣成分比例系數(shù)（a1-a4）。煙氣自身的焓值是構(gòu)成煙氣總焓量的主要部分，是煙氣從鍋爐帶走的熱量主體，構(gòu)成了排煙熱損失（q2）的計算基礎(chǔ)。其他項分別代表物理未燃損失和化學(xué)未燃損失。8.B解析思路：鍋爐的散熱損失是指熱量通過鍋爐本體、構(gòu)架、煙道等表面向周圍環(huán)境散失的現(xiàn)象。其主要受表面與環(huán)境溫差的影響，而溫差的大小主要取決于鍋爐的保溫性能以及鍋爐運行時的表面溫度（與運行工況有關(guān)）。保溫性能越好，表面溫度與環(huán)境溫差越小，散熱損失越小。9.D解析思路：減少機(jī)械未完全燃燒損失（q4）的關(guān)鍵在于減少未燃碳粒隨煙氣排出。優(yōu)化燃燒器可以使燃料與空氣混合更均勻、更充分，提高燃燒速度和燃盡程度，從而減少未燃碳粒的形成和排放。10.A解析思路：煙氣溫度過高，意味著煙氣攜帶了更多的熱量隨煙氣排出鍋爐，這部分熱量沒有被有效利用，直接造成了排煙熱損失（q2）的增大，從而降低了鍋爐的熱效率。二、多項選擇題1.A,B,C,D,E解析思路：鍋爐效率受多種因素影響。燃料性質(zhì)（發(fā)熱值、水分、灰分、揮發(fā)分等）直接決定了輸入熱量和燃燒產(chǎn)物特性。運行參數(shù)（爐溫、風(fēng)溫、給水溫度、壓力等）影響燃燒過程和熱量傳遞效率。設(shè)備狀況（保溫、密封、受熱面清潔度、燃燒器性能等）直接影響各項熱損失的大小。燃燒穩(wěn)定性影響燃燒效率（影響q4,q3）。大氣壓力等環(huán)境因素也間接影響燃燒和傳熱。2.A,B,C,D解析思路：鍋爐熱損失是指從輸入鍋爐的總熱量中未能被有效利用而損失掉的部分。根據(jù)反平衡法，這些損失主要包括排煙熱損失（煙氣帶走熱量）、散熱損失（向外界散熱）、化學(xué)未完全燃燒損失（燃料中碳未燃盡）、機(jī)械未完全燃燒損失（未燃碳粒隨飛灰?guī)ё撸?。有效利用熱量是鍋爐輸出的有用部分，不是損失。3.A,B,C,D,E解析思路：提高鍋爐經(jīng)濟(jì)性的核心是減少各項熱損失。降低排煙溫度（對應(yīng)減少q2）是主要的節(jié)能途徑之一。減少各部分熱損失（包括q2,q3,q4,q3）本身就是提高效率的目標(biāo)。改善燃燒減少未燃損失（對應(yīng)減少q4,q3）是關(guān)鍵。提高給水溫度（對應(yīng)減少q2，因為效率提高）也能節(jié)能。減少排污量可以減少熱水的損失和攜帶的熱量。4.A,B解析思路：正平衡法計算輸入熱量Qin，其基本公式是Qin=B*Qnet。其中B是燃料消耗量（單位質(zhì)量或體積），Qnet是單位質(zhì)量或體積燃料的發(fā)熱值。燃料的性質(zhì)（包括發(fā)熱值、水分、灰分等）直接決定了Qnet的大小，而燃料的消耗量B則直接反映了輸入的總能量。選項C,D描述的是燃料的組成成分，雖然影響發(fā)熱值，但不是直接衡量輸入熱量的參數(shù)。5.C,D解析思路：降低排煙熱損失（q2）的關(guān)鍵是降低排煙溫度并減少排煙量（雖然減少煙氣量通常伴隨效率降低，主要目標(biāo)是降低溫度）。選項C指出了通過增加受熱面來提高換熱效率，從而在相同排煙量下降低排煙溫度，或者在不增加受熱面的情況下，由于效率提高，可以允許略微提高排煙溫度（但前提是總損失減少）。選項D是實現(xiàn)選項C效果的重要手段。選項A減少燃料量會降低排煙量，但不是降低排煙溫度的主要方法。選項B提高煙氣焓值通常意味著更高的排煙溫度，不利于降低q2。選項E使用低硫燃料主要環(huán)保意義，對排煙溫度影響不大。6.A,B,C,D,E解析思路：化學(xué)未完全燃燒損失（q3）是由于燃料中的可燃物（主要是碳）未能與空氣充分接觸或爐溫過低，導(dǎo)致在燃燒過程中就生成CO等未燃?xì)怏w而隨煙氣排出。因此，爐膛溫度過低（A）、空氣量不足（B）、燃料隔離（C）、混合不均導(dǎo)致局部缺氧（D）、煙氣停留時間過短未能完成燃燒（E）都可能導(dǎo)致或增加化學(xué)未完全燃燒損失。7.A,B,C,E解析思路：機(jī)械未完全燃燒損失（q4）是指未燃燒的固體燃料（如碳粒）隨飛灰排出鍋爐造成的損失。燃料本身的燃燒特性（A，如揮發(fā)分含量、著火溫度）影響其燃盡難易。燃燒設(shè)備（B，如燃燒器類型、設(shè)計）直接影響燃燒條件。燃燒操作水平（C，如風(fēng)量調(diào)節(jié)、燃燒調(diào)整）對燃燒效果至關(guān)重要。受熱面的清潔程度（E，尤其是吹灰效果）影響煙氣溫度和燃燒條件，間接影響q4，但更直接的是未燃碳粒隨灰渣沉積在受熱面本身，影響傳熱。8.C,E解析思路：提高給水溫度的主要好處是提高鍋爐效率。這是因為給水溫度越高，水在鍋爐內(nèi)吸收相同熱量時溫升越小，或者說水吸收了更多的熱量用于變成蒸汽，提高了鍋爐的整體熱循環(huán)效率（C）。同時，提高給水溫度通常伴隨著提高爐膛溫度和排煙溫度，這有利于減少排煙熱損失（q2），進(jìn)一步提高效率。選項E，提高效率意味著在相同出力下消耗燃料減少，或者相同燃料消耗下產(chǎn)生更多蒸汽，可以減少排污量以維持水位和蒸汽品質(zhì)，從而間接減少排煙量（如果排污率本身很高且隨負(fù)荷變化），但這不是提高給水溫度的主要直接好處，主要還是效率提升。選項A、B、D描述的情況與提高給水溫度的直接聯(lián)系不大或存在誤解。三、簡答題1.解析思路：正平衡法是通過測量鍋爐實際運行中的輸入熱量（燃料量乘以發(fā)熱值）和有效利用熱量（如蒸汽流量乘以蒸汽焓），根據(jù)效率=有效利用熱量/輸入熱量計算效率。這種方法直接測量輸出和輸入，結(jié)果與測量精度和測試條件有關(guān)，反映了鍋爐在特定工況下的實際運行水平。反平衡法是通過分析鍋爐運行中各項熱損失（排煙、散熱、未燃、排污等）的大小，根據(jù)效率=1-各項熱損失之和計算效率。這種方法不直接測量輸入和輸出，而是分析能量損失，理論上可以計算出任何工況下的效率，不受測量誤差影響，有助于找出影響效率的具體原因。兩者聯(lián)系在于：反平衡法計算的各項熱損失之和理論上應(yīng)等于正平衡法測得的輸入熱量與有效利用熱量之差。正平衡法給出效率的絕對值，反平衡法側(cè)重分析原因和改進(jìn)方向。2.解析思路：影響排煙熱損失（q2）的主要因素是排煙溫度和排煙量。排煙溫度越高，煙氣帶走的熱量越多，q2越大。排煙量與燃料量、燃燒產(chǎn)生的煙氣量（受燃料成分、燃燒情況影響）以及漏風(fēng)量有關(guān)。降低q2的措施：①加強(qiáng)燃燒，提高燃燒效率，減少未燃碳和CO，從而減少隨煙氣排出的固體和氣體未燃物熱量；②降低排煙溫度，主要措施有：增加鍋爐尾部受熱面積（如加省煤器、空氣預(yù)熱器），提高其對煙氣的換熱效果；在保證燃燒穩(wěn)定和金屬允許溫度的前提下，適當(dāng)提高鍋爐負(fù)荷運行；采用高效低污染燃燒器；及時清理受熱面積灰；③減少漏風(fēng)，漏風(fēng)會帶入冷空氣，增加排煙量，同時冷空氣被加熱也要帶走熱量，增大q2。3.解析思路：提高給水溫度是提高鍋爐效率的有效措施，主要原理基于能量轉(zhuǎn)換和傳熱規(guī)律。鍋爐效率η可以近似表示為η≈(Q有效/Q燃料)=(Q有效/Q吸熱)*(Q吸熱/Q燃料)。其中Q吸熱=Q爐膛-Q排煙-Q散熱-Q未燃。提高給水溫度，相當(dāng)于提高了水進(jìn)入爐膛前的焓值。當(dāng)鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量（即有效利用的熱量Q有效）和爐膛吸熱量Q吸熱保持不變時，提高給水溫度意味著進(jìn)入爐膛的水需要吸收更少的熱量就能達(dá)到汽化溫度（或者相同吸熱量下，水吸收的熱量占比減少，爐膛需要提供的有效熱量Q吸熱可以相應(yīng)減少），或者說提高了爐膛內(nèi)水側(cè)的對流傳熱溫差（水溫度相對煙氣更高）。這導(dǎo)致爐膛出口煙氣溫度可以適當(dāng)降低（因為相同吸熱量下，水溫升要求低），從而減少了排煙熱損失（q2）。同時，水吸收更多熱量用于升溫和汽化，提高了熱量的有效利用比例。因此，提高給水溫度（在合理范圍內(nèi)）能有效提高鍋爐熱效率。4.解析思路：減少機(jī)械未完全燃燒損失（q4）的主要途徑包括：①改善燃燒條件，確保燃料與空氣有足夠的時間和空間進(jìn)行混合與燃燒。這可以通過優(yōu)化燃燒器結(jié)構(gòu)、選擇合適的燃燒方式（如低氮燃燒也注重燃盡）、調(diào)整送風(fēng)量風(fēng)煤比、保持適宜的爐膛溫度和壓力等手段實現(xiàn)；②保持受熱面清潔，定期吹灰，防止積灰覆蓋受熱面，一方面積灰阻礙了煙氣向受熱面?zhèn)鳠幔瑢?dǎo)致排煙溫度升高（影響q2，但此處問的是q4），另一方面更關(guān)鍵的是，積灰層本身是未燃碳粒的載體，隨灰渣排出，直接造成了q4損失。因此，良好的吹灰制度是減少q4的重要措施；③合理處理飛灰，如提高除塵器效率，減少漏風(fēng)，減少未燃碳粒隨煙氣進(jìn)入大氣。四、計算題1.解析思路：計算排煙熱損失（q2）需要知道排煙焓（Hpy）和冷空氣焓（Hk）。排煙焓Hpy=H煙氣+H冷空氣。煙氣焓H煙氣=ΣiViyiHi，其中Vi是煙氣中第i種氣體的摩爾體積，yi是摩爾分?jǐn)?shù)，Hi是第i種氣體在特定溫度下的比焓。摩爾分?jǐn)?shù)yi=Pi/(P-P水汽)，P是總壓力（通常近似為大氣壓），P水汽是水蒸氣的分壓。焓值Hi可以通過查表或經(jīng)驗公式估算。冷空氣焓Hk=CpmkTk，Cpm是冷空氣平均比熱容，Tk是冷空氣絕對溫度。q2=(Hpy-Hk)*G煙氣*Cp煙氣/(B*Qnet,ar)，其中G煙氣是煙氣流量，Cp煙氣是煙氣平均比熱容，B是燃料消耗量。煙氣流量G煙氣=B*Σiyi*M煙氣/M空氣，M煙氣、M空氣分別是煙氣平均摩爾質(zhì)量和空氣平均摩爾質(zhì)量。計算過程：*摩爾分?jǐn)?shù)：煙氣總摩爾分?jǐn)?shù)約為1-P水汽/總壓。假設(shè)總壓P=101.3kPa，煙氣流量G煙氣=B*Σiyi*M煙氣/M空氣。需要先估算煙氣流量，再反推摩爾分?jǐn)?shù)?；蛘撸普J(rèn)為干煙氣摩爾分?jǐn)?shù)和摩爾體積之比等于其摩爾分?jǐn)?shù)。干煙氣成分：CO212%，H2O6%，O26%，N276%。干煙氣摩爾分?jǐn)?shù)y干=0.12+0.06+0.06+0.76=1。*排煙焓Hpy：假設(shè)煙氣平均溫度為180°C。查表或估算各組分比焓Hi（單位kJ/kg·mol或kJ/m3），計算H煙氣。假設(shè)估算結(jié)果H煙氣=150kJ/m3。冷空氣焓Hk=1.01*30=30.3kJ/kg。*排煙焓Hpy=H煙氣+Hk=150+30.3=180.3kJ/m3。*煙氣流量G煙氣=300kg/h*(1+6%+12%)/29=300*1.18/29≈12.14kg/s。*排煙熱損失q2=(180.3-30.3)*12.14/(300*25000)=150*12.14/750000≈0.2428。四舍五入保留兩位小數(shù)，q2≈24.28%。**注意：此計算過程基于估算和簡化假設(shè)，實際計算需查表并考慮更多因素。*2.解析思路：計算鍋爐熱效率（η）可以使用正平衡法公式η=Q有效/Q燃料。Q有效=D*(h蒸汽-h給水)=35*(2800-150)=35*2650=92750kJ/h。Q燃料=B*Qnet,ar=5*25000=125000kJ/h。η=92750/125000=0.742。反平衡法計算η=1-(q2+q3+q4+q3)。需要分別計算各項熱損失。已知q3=1.5%,q4=2%,q3（化學(xué)未燃）忽略不計。反平衡計算q2=[(a1Aar+a2Aad+a3Afd)(VyarCO2+VyarH2O)+a4VfCO]tgest/Qnet,ar。題目未給a系數(shù)、VfCO、tgest等具體數(shù)據(jù)，無法直接計算q2。但題目要求求η，且已知q3,q4,q3=0。如果題目意在考察正平衡結(jié)果，可以直接使用正平衡結(jié)果η=0.742。如果必須用反平衡且題目數(shù)據(jù)缺失，則無法完成計算。通常這類題目會提供足夠數(shù)據(jù)。此處按題目已知條件計算：η=1-(q2+1.5%+2%+0)=1-q2-3.5%。由于缺少q2數(shù)據(jù)，無