(2025年)鍋爐原理試題附答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.以下關(guān)于鍋爐熱效率的描述中，正確的是（）A.熱效率是有效利用熱量與輸入熱量的比值，不考慮灰渣物理熱損失B.正平衡法通過(guò)測(cè)量輸入熱量和有效利用熱量計(jì)算熱效率C.反平衡法需直接測(cè)量燃料消耗量，適用于大型鍋爐D.現(xiàn)代超超臨界鍋爐熱效率普遍低于90%2.某煤種收到基碳含量為65%，氫含量4%，氧含量8%，氮含量1%，硫含量1.5%，則其高位發(fā)熱量（Qgr,ar）約為（）（kJ/kg，采用門捷列夫公式計(jì)算，系數(shù)取81、300、26、21）A.22500B.25800C.28300D.312003.煤粉燃燒器按出口氣流特性分類，不屬于主要類型的是（）A.旋流燃燒器B.直流燃燒器C.濃淡分離燃燒器D.對(duì)沖燃燒器4.自然循環(huán)鍋爐中，循環(huán)推動(dòng)力主要來(lái)源于（）A.給水泵壓頭B.下降管與上升管中工質(zhì)的密度差C.爐膛火焰輻射D.過(guò)熱器蒸汽流速5.關(guān)于省煤器的作用，錯(cuò)誤的描述是（）A.降低排煙溫度，提高鍋爐效率B.作為蒸發(fā)受熱面，替代部分水冷壁C.預(yù)熱給水，減少水冷壁熱應(yīng)力D.對(duì)于非沸騰式省煤器，出口水溫低于汽包壓力下的飽和溫度6.影響煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度的主要因素是（）A.磨煤機(jī)類型與通風(fēng)量B.煤粉水分與灰分C.燃料揮發(fā)分與灰分特性D.燃燒器結(jié)構(gòu)與爐膛尺寸7.以下污染物中，不屬于鍋爐燃燒主要排放物的是（）A.NOxB.SO3C.PM2.5D.CO28.超臨界鍋爐的汽水流程特點(diǎn)是（）A.存在汽包進(jìn)行汽水分離B.工質(zhì)壓力低于22.1MPaC.水冷壁中工質(zhì)相變點(diǎn)不固定D.必須采用自然循環(huán)9.鍋爐設(shè)計(jì)中，爐膛容積熱負(fù)荷（qv）過(guò)高可能導(dǎo)致（）A.燃燒不完全，機(jī)械未完全燃燒熱損失增大B.爐膛溫度過(guò)低，燃燒穩(wěn)定性下降C.水冷壁吸熱量不足，排煙溫度升高D.爐膛結(jié)渣風(fēng)險(xiǎn)增加10.關(guān)于空氣預(yù)熱器的描述，正確的是（）A.回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率低于管式B.管式空氣預(yù)熱器多采用順流布置以提高傳熱效率C.空氣預(yù)熱器的主要作用是預(yù)熱燃料D.低溫腐蝕主要發(fā)生在空氣預(yù)熱器冷端二、填空題（每空1分，共15分）1.鍋爐按燃燒方式分類，主要包括層燃爐、室燃爐、__________和流化床爐。2.燃料的工業(yè)分析包括水分、灰分、揮發(fā)分和__________四項(xiàng)。3.煤粉爐中，一次風(fēng)的主要作用是__________和輸送煤粉。4.鍋爐熱平衡中，最大的熱損失通常是__________。5.自然循環(huán)鍋爐的循環(huán)倍率K是指進(jìn)入上升管的__________與出口蒸汽量的比值。6.過(guò)熱器按傳熱方式可分為輻射式、半輻射式和__________三類。7.低氮燃燒技術(shù)中，分級(jí)燃燒的核心是通過(guò)控制__________的供給，抑制NOx提供。8.煤的可磨性系數(shù)HGI越大，表明煤越__________（填“易”或“難”）磨。9.鍋爐排煙溫度每升高15~20℃，熱效率約下降__________%（填數(shù)值范圍）。10.循環(huán)流化床鍋爐（CFB）中，物料循環(huán)系統(tǒng)由__________、返料器和立管組成。11.汽水分離裝置的主要作用是減少蒸汽帶水，降低__________中的鹽分?jǐn)y帶。12.鍋爐受熱面的積灰會(huì)導(dǎo)致傳熱系數(shù)__________（填“增大”或“減小”），排煙溫度升高。13.燃油鍋爐的燃燒器按霧化方式可分為機(jī)械霧化和__________霧化兩類。14.評(píng)價(jià)鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)是熱效率和__________。15.超超臨界鍋爐的主蒸汽壓力通常高于__________MPa（填數(shù)值）。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述鍋爐水冷壁的主要作用及常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式。2.分析影響鍋爐機(jī)械未完全燃燒熱損失（q4）的主要因素。3.比較自然循環(huán)鍋爐與強(qiáng)制循環(huán)鍋爐的異同點(diǎn)。4.說(shuō)明低氧燃燒技術(shù)降低NOx排放的原理，并指出其潛在問(wèn)題。5.簡(jiǎn)述鍋爐受熱面布置中“輻射-對(duì)流”聯(lián)合特性的意義。四、計(jì)算題（共25分）1.（8分）某鍋爐燃用收到基低位發(fā)熱量Qnet,ar=20000kJ/kg的煙煤，鍋爐熱效率η=92%，額定蒸發(fā)量D=1000t/h，蒸汽焓h1=3300kJ/kg，給水焓h2=1000kJ/kg。忽略自用蒸汽，計(jì)算鍋爐燃料消耗量B（保留兩位小數(shù)）。2.（9分）某煤粉爐爐膛出口煙氣溫度θl=1200℃，排煙溫度θpy=140℃，環(huán)境溫度θ0=25℃。已知排煙熱損失q2=6%，化學(xué)未完全燃燒熱損失q3=0.5%，機(jī)械未完全燃燒熱損失q4=2%，散熱損失q5=0.8%，灰渣物理熱損失q6=0.7%。計(jì)算鍋爐熱效率η，并驗(yàn)證熱平衡是否滿足（q2+q3+q4+q5+q6≤100%-η）。3.（8分）某管式空氣預(yù)熱器的煙氣側(cè)進(jìn)口溫度為350℃，出口溫度為150℃；空氣側(cè)進(jìn)口溫度為30℃，出口溫度為280℃。若采用逆流布置，計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫差Δt（保留整數(shù)，公式：Δt=(Δt1-Δt2)/ln(Δt1/Δt2)，其中Δt1為高溫端溫差，Δt2為低溫端溫差）。答案一、選擇題1.B2.C3.D4.B5.B6.C7.B8.C9.D10.D二、填空題1.旋風(fēng)爐2.固定碳3.干燥煤粉4.排煙熱損失（q2）5.循環(huán)水量6.對(duì)流式7.空氣（氧氣）8.易9.110.旋風(fēng)分離器11.蒸汽12.減小13.蒸汽（介質(zhì)）14.煤耗量（或燃料消耗量）15.27三、簡(jiǎn)答題1.水冷壁的主要作用：①吸收爐膛輻射熱，將水加熱蒸發(fā)為飽和蒸汽；②保護(hù)爐墻，避免高溫火焰直接沖刷；③降低爐膛出口煙溫，防止對(duì)流受熱面結(jié)渣。常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式：光管式水冷壁（用于低壓鍋爐）、膜式水冷壁（現(xiàn)代電站鍋爐主流，由扁鋼與光管焊接成封閉墻面，密封性好）、銷釘式水冷壁（用于循環(huán)流化床鍋爐，表面敷設(shè)耐火材料）。2.影響q4的主要因素：①燃料性質(zhì)：揮發(fā)分低、灰分高、水分大的燃料，燃燒速度慢，未燃盡碳增多；②煤粉細(xì)度：煤粉過(guò)粗（R90過(guò)大），顆粒難完全燃燒；③燃燒設(shè)備與工況：燃燒器布置不合理、過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)小、爐內(nèi)溫度低（如負(fù)荷過(guò)低）、氣流混合差等導(dǎo)致燃燒不完全；④爐膛結(jié)構(gòu)：容積熱負(fù)荷過(guò)低（爐膛過(guò)大）或過(guò)高（停留時(shí)間不足）均可能增加未燃盡碳。3.相同點(diǎn)：均通過(guò)循環(huán)回路實(shí)現(xiàn)汽水流動(dòng)，需保證水冷壁安全冷卻；均需考慮汽水分離裝置（汽包鍋爐）。不同點(diǎn)：①循環(huán)推動(dòng)力：自然循環(huán)依賴下降管與上升管工質(zhì)密度差；強(qiáng)制循環(huán)依靠循環(huán)泵壓頭（可小于密度差）。②適用壓力：自然循環(huán)一般用于亞臨界及以下（≤19MPa）；強(qiáng)制循環(huán)可用于超臨界（但超臨界無(wú)汽包）。③循環(huán)倍率：自然循環(huán)K=4~25；強(qiáng)制循環(huán)K=2~5（低倍率）。④運(yùn)行特性：強(qiáng)制循環(huán)對(duì)負(fù)荷變化適應(yīng)性更強(qiáng)，可低負(fù)荷運(yùn)行；自然循環(huán)易受熱偏差影響。4.低氧燃燒原理：通過(guò)降低爐內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)（α<1.1），減少燃燒區(qū)氧濃度，抑制燃料型NOx（主要由燃料中氮轉(zhuǎn)化）和熱力型NOx（N2與O2在高溫下反應(yīng)）的提供。潛在問(wèn)題：①氧濃度過(guò)低可能導(dǎo)致不完全燃燒，q3、q4增大，熱效率下降；②未燃盡碳增多，加劇受熱面積灰、結(jié)渣；③煙氣中CO濃度升高，可能引發(fā)尾部二次燃燒；④需精確控制配風(fēng)，對(duì)燃燒器性能要求高。5.“輻射-對(duì)流”聯(lián)合特性的意義：鍋爐受熱面（如過(guò)熱器、再熱器）的吸熱量隨鍋爐負(fù)荷變化呈現(xiàn)不同規(guī)律。輻射受熱面吸熱量與爐膛溫度的四次方成正比（負(fù)荷降低時(shí)，爐膛溫度下降，輻射吸熱量顯著減少）；對(duì)流受熱面吸熱量與煙氣流速的0.8次方成正比（負(fù)荷降低時(shí)，煙速下降，對(duì)流吸熱量減少但幅度較小）。通過(guò)聯(lián)合布置輻射與對(duì)流受熱面，可平衡不同負(fù)荷下的汽溫特性，避免高負(fù)荷超溫或低負(fù)荷汽溫過(guò)低，提高汽溫調(diào)節(jié)的靈活性和運(yùn)行安全性。四、計(jì)算題1.有效利用熱量Q1=D×(h1-h2)=1000×1000kg/h×(3300-1000)kJ/kg=2.3×10^9kJ/h燃料消耗量B=Q1/(η×Qnet,ar)=2.3×10^9/(0.92×20000)=125000kg/h=125.00t/h2.鍋爐熱效率η=100%-(q2+q3+q4+q5+q6)=100%-(6+0.5+2+0.8+0.7)=90%驗(yàn)證：q2+q3+q4+q5+q6=10%，