(2025年)《鍋爐原理》試題庫(kù)及參考答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種燃料的收到基低位發(fā)熱量定義為：?jiǎn)挝毁|(zhì)量燃料在定壓條件下完全燃燒，燃燒產(chǎn)物冷卻至（）時(shí)所釋放的熱量？A.0℃B.25℃C.環(huán)境溫度D.100℃答案：C2.煤粉細(xì)度R90表示（）A.90μm篩上剩余量占總質(zhì)量的百分比B.90μm篩下通過量占總質(zhì)量的百分比C.90目篩上剩余量占總質(zhì)量的百分比D.90目篩下通過量占總質(zhì)量的百分比答案：A3.自然循環(huán)鍋爐中，水冷壁內(nèi)工質(zhì)的流動(dòng)動(dòng)力主要來(lái)自（）A.給水泵壓頭B.下降管與上升管內(nèi)工質(zhì)的密度差C.循環(huán)泵推力D.爐膛負(fù)壓答案：B4.鍋爐熱效率計(jì)算中，排煙熱損失q2的主要影響因素不包括（）A.排煙溫度B.排煙過量空氣系數(shù)C.燃料灰分D.受熱面清潔程度答案：C5.下列哪種受熱面屬于輻射受熱面？（）A.對(duì)流過熱器B.省煤器C.水冷壁D.空氣預(yù)熱器答案：C6.低NOx燃燒技術(shù)中，“分級(jí)燃燒”的核心原理是（）A.降低燃燒溫度B.減少初始燃燒區(qū)的氧氣濃度C.增加煙氣再循環(huán)量D.提高煤粉細(xì)度答案：B7.鍋爐機(jī)械不完全燃燒熱損失q4的主要影響因素是（）A.燃料揮發(fā)分含量、爐膛溫度、過量空氣系數(shù)B.燃料灰分含量、排煙溫度、受熱面漏風(fēng)C.燃料水分含量、燃燒器結(jié)構(gòu)、給水溫度D.燃料硫分含量、吹灰頻率、省煤器效率答案：A8.以下關(guān)于蒸汽品質(zhì)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.蒸汽帶水會(huì)導(dǎo)致過熱器結(jié)鹽B.提高汽包水位可改善蒸汽品質(zhì)C.旋風(fēng)分離器是汽水分離的關(guān)鍵設(shè)備D.爐水含鹽量過高會(huì)加劇蒸汽污染答案：B9.理論空氣量是指1kg燃料完全燃燒所需的（）A.最小氧氣量B.最小空氣量（按干空氣計(jì)算）C.實(shí)際空氣量D.過量空氣量答案：B10.鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，對(duì)流過熱器出口汽溫的變化趨勢(shì)是（）A.升高B.降低C.不變D.先升后降答案：A二、填空題（每空1分，共20分）1.燃料的工業(yè)分析包括水分、灰分、揮發(fā)分和（固定碳）的測(cè)定。2.煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度是指（機(jī)械不完全燃燒熱損失與制粉電耗之和最?。r(shí)的煤粉細(xì)度。3.鍋爐熱平衡中，輸入熱量主要包括燃料的收到基低位發(fā)熱量、（燃料物理顯熱）和（外來(lái)熱源加熱空氣的熱量）。4.自然循環(huán)的循環(huán)倍率K是指（進(jìn)入水冷壁的循環(huán)水量）與（提供的蒸汽量）的比值。5.過熱器的汽溫調(diào)節(jié)方法分為（煙氣側(cè)調(diào)節(jié)）和（蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)），其中噴水減溫屬于（蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)）。6.影響鍋爐受熱面?zhèn)鳠岬闹饕蛩赜校▊鳠嵯禂?shù)）、（傳熱面積）和（冷熱流體的平均溫差）。7.低氧燃燒技術(shù)通過降低（過量空氣系數(shù)）來(lái)減少NOx提供，但需防止（不完全燃燒損失增加）。8.省煤器按出口工質(zhì)狀態(tài)分為（非沸騰式）和（沸騰式），現(xiàn)代大型鍋爐多采用（非沸騰式）。9.空氣預(yù)熱器的主要作用是（提高燃燒空氣溫度）、（降低排煙溫度）和（改善燃料著火與燃燒條件）。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述鍋爐爐膛的主要作用及設(shè)計(jì)要求。答：爐膛的主要作用是組織燃料燃燒并將燃燒釋放的熱量傳遞給水冷壁。設(shè)計(jì)要求包括：①保證燃料完全燃燒，爐膛容積和高度需滿足燃料燃盡時(shí)間；②合理布置水冷壁，控制爐膛出口煙溫低于灰的軟化溫度，防止結(jié)渣；③具有良好的空氣動(dòng)力場(chǎng)，避免火焰貼壁或局部高溫；④結(jié)構(gòu)緊湊，減少散熱損失。2.分析影響鍋爐排煙熱損失q2的主要因素及降低措施。答：主要因素：①排煙溫度：溫度越高，q2越大；②排煙過量空氣系數(shù)：系數(shù)過大，排煙體積增加，q2增大；③受熱面漏風(fēng)：漏風(fēng)導(dǎo)致排煙體積和溫度升高；④受熱面清潔程度：積灰、結(jié)渣會(huì)降低傳熱，抬高排煙溫度。降低措施：①合理控制過量空氣系數(shù)；②減少爐膛及煙道漏風(fēng)；③及時(shí)吹灰清渣，保持受熱面清潔；④采用高效空氣預(yù)熱器，降低排煙溫度；⑤優(yōu)化燃燒調(diào)整，避免火焰中心上移。3.說明自然循環(huán)鍋爐與強(qiáng)制循環(huán)鍋爐的主要區(qū)別。答：區(qū)別在于循環(huán)動(dòng)力來(lái)源：①自然循環(huán)依靠下降管（水）與上升管（汽水混合物）的密度差產(chǎn)生的壓頭驅(qū)動(dòng)循環(huán)，無(wú)循環(huán)泵；②強(qiáng)制循環(huán)除利用密度差外，還通過循環(huán)泵提供額外壓頭，循環(huán)動(dòng)力更強(qiáng)。其他差異：強(qiáng)制循環(huán)鍋爐允許更高的工作壓力（可達(dá)超臨界），水冷壁管徑更細(xì)，啟動(dòng)速度更快；自然循環(huán)鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠性高，但受限于壓力（一般亞臨界以下）。4.簡(jiǎn)述煤粉燃燒過程的四個(gè)階段及其特點(diǎn)。答：①預(yù)熱干燥階段：煤粉吸熱升溫，水分蒸發(fā)，溫度升至著火點(diǎn)；②揮發(fā)分析出與著火階段：揮發(fā)分受熱析出，與空氣混合后著火燃燒，釋放大量熱量；③焦炭燃燒階段：揮發(fā)分燃盡后，焦炭表面發(fā)生氧化反應(yīng)，是燃燒的主要放熱階段，持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)；④燃盡階段：焦炭剩余部分緩慢氧化，需足夠時(shí)間和氧氣以減少機(jī)械不完全燃燒損失。5.分析鍋爐結(jié)渣的主要原因及防止措施。答：主要原因：①燃料灰分的熔點(diǎn)低（軟化溫度ST＜1350℃）；②爐膛局部溫度過高，灰粒達(dá)到熔融狀態(tài)；③爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)不良，火焰貼壁，熔融灰粒接觸水冷壁后凝固結(jié)渣；④過量空氣系數(shù)過小，還原性氣氛降低灰熔點(diǎn)。防止措施：①選用灰熔點(diǎn)高的燃料或摻燒高熔點(diǎn)煤；②控制爐膛出口煙溫低于灰軟化溫度；③優(yōu)化燃燒調(diào)整，避免火焰中心偏移；④合理組織爐內(nèi)氣流，防止貼壁；⑤保持受熱面清潔，避免局部過熱；⑥采用吹灰器及時(shí)清除結(jié)渣。四、計(jì)算題（共20分）1.某鍋爐燃用收到基煤的元素分析為：Car=58%，Har=3.5%，Oar=5%，Nar=1%，Sar=1.5%，Aar=20%，Mar=11%。計(jì)算該煤的收到基低位發(fā)熱量Qnet,ar（kJ/kg）。（已知：氫的發(fā)熱量為144250kJ/kg，水分汽化潛熱為2512kJ/kg）（10分）解：根據(jù)門捷列夫公式，高位發(fā)熱量：Qgr,ar=339Car+1030Har-109(Oar-Sar)+25Nar代入數(shù)據(jù)：=339×58+1030×3.5-109×(5-1.5)+25×1=19662+3605-109×3.5+25=23267-381.5+25=22910.5kJ/kg低位發(fā)熱量：Qnet,ar=Qgr,ar-25(9Har+Mar)=22910.5-25×(9×3.5+11)=22910.5-25×(31.5+11)=22910.5-25×42.5=22910.5-1062.5=21848kJ/kg答：該煤的收到基低位發(fā)熱量為21848kJ/kg。2.某鍋爐蒸發(fā)量D=1000t/h，過熱蒸汽焓h1=3300kJ/kg，給水焓h2=1000kJ/kg，燃料消耗量B=120t/h，燃料低位發(fā)熱量Qnet,ar=20000kJ/kg，鍋爐熱效率η=90%。計(jì)算鍋爐有效利用熱量Q1（kW）及單位燃料有效利用熱量q1（kJ/kg）。（10分）解：有效利用熱量Q1=D(h1-h2)×1000/3600（kW）代入數(shù)據(jù)：D=1000t/h=1000×103kg/h，h1-h2=3300-1000=2300kJ/kgQ1=1000×103×2300/3600≈638888.89kW≈638.89MW單位燃料有效利用熱量q1=Q1×3600/(B×1000)=(638888.89×3600)/(120×103×1000)=(2300000000)/(120000000)=19166.67kJ/kg或通過熱效率公式驗(yàn)證：η=Q1/(B×Qnet,ar)→Q1=η×B×Qnet,ar=0.9×120×103×20000=21600×10?kJ/h=21600×10?/3600=600000kW（注：此處因計(jì)算精度差異，以熱效率公式為準(zhǔn)更準(zhǔn)確）正確計(jì)算應(yīng)為：Q1=η×B×Qnet,ar=0.9×120×103kg/h×20000kJ/kg=2160×10?kJ/h=2160×10?/3600=600000kW=600MW單位燃料有效利用熱量q1=Q1×3600/(B×1000)=600000×3600/(120×103×1000)=2160000000/120000000=18000kJ/kg答：鍋爐有效利用熱量為600000kW，單位燃料有效利用熱量為18000kJ/kg。五、論述題（共20分）論述超臨界直流鍋爐的工作原理、特點(diǎn)及與自然循環(huán)鍋爐的主要差異。答：超臨界直流鍋爐的工作原理：水在給水泵壓頭作用下，依次流經(jīng)省煤器、水冷壁、過熱器，工質(zhì)在受熱過程中一次性完成加熱、蒸發(fā)、過熱三個(gè)階段，無(wú)汽包，工質(zhì)流動(dòng)靠給水泵推動(dòng)，壓力超過臨界壓力（22.1MPa），相變點(diǎn)消失，水直接轉(zhuǎn)化為過熱蒸汽。特點(diǎn)：①無(wú)汽包，結(jié)構(gòu)緊湊，金屬耗量少；②壓力可達(dá)超臨界（25-30MPa）或超超臨界（＞27MPa），熱效率高（比亞臨界鍋爐高2%-3%）；③水冷壁形式多樣（如螺旋管圈、垂直管圈），適應(yīng)變壓運(yùn)行；④啟動(dòng)速度快，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬（最低負(fù)荷可達(dá)30%BMCR）；⑤對(duì)給水品質(zhì)要求極高（需嚴(yán)格控制雜質(zhì)，防止受熱面結(jié)垢）；⑥動(dòng)態(tài)特性復(fù)雜，汽水流程無(wú)固定分界點(diǎn)，參數(shù)調(diào)節(jié)難度大（需同時(shí)控制燃料量、給水量和減溫水量）。與自然循環(huán)鍋爐的主要差異：（1）循環(huán)方式：自然循環(huán)依靠汽水密度差驅(qū)動(dòng)循環(huán)，需汽包進(jìn)行汽水分離；直流鍋爐靠給水泵壓頭強(qiáng)制流動(dòng)，無(wú)汽包，無(wú)循環(huán)倍率（循環(huán)倍率K=1）。（2）壓力范圍：自然循環(huán)鍋爐限于亞臨界壓力（≤19MPa）；直流鍋爐可用于超臨界及以上壓力。（3）汽水分離：自然循環(huán)通過汽包內(nèi)的旋風(fēng)分離器、波形板等設(shè)備分離汽水；直流鍋爐無(wú)分離設(shè)備，工質(zhì)一次性完成相變。（4）運(yùn)行調(diào)節(jié)：自然循環(huán)鍋爐汽包蓄熱能力大，參數(shù)波動(dòng)小，