鍋爐技術知識題庫4.docx

火電站鍋爐工作原理與基本構成知識問答題庫41、什么是循環(huán)停滯與倒流？原因是什么？有何危害？ 循環(huán)流速趨近于零，進入上升管的水量等于其出口蒸汽量的現(xiàn)象，稱循環(huán)停滯；循環(huán)流速成為負值，即上升管中工質自上而下流動的現(xiàn)象，稱循環(huán)倒流。 產(chǎn)生循環(huán)停滯與倒流的基本原因是：一個循環(huán)回路由許多管子并聯(lián)組成，有共同的下降管及共同的運動壓頭，各上升管吸熱情況不一樣，某一管子受熱弱，產(chǎn)生汽泡量少，其重位壓頭大。若重位壓頭接近于循環(huán)回路的公共運動壓頭時，就會出現(xiàn)循環(huán)停滯；若重位壓頭大于公共壓頭或相鄰的管子受熱很強，循環(huán)流速高，對受熱弱的管子具有抽吸作用，都會造成循環(huán)倒流。 運行中熱偏差嚴重，對于受熱弱的管子，阻力大的管子，在負荷變化快使汽壓變化速度大時，或在負荷太低時，都有可能引起循環(huán)停滯。 循環(huán)停滯與倒流的主要危害是： （1）工質不流動，傳熱效果差，可能引起管壁超溫。 （2）當上升管出現(xiàn)上段是汽、下段是水的“自由水面”或“汽塞”時，汽水分界面處會產(chǎn)生溫差應力，分界面位置又是不穩(wěn)定的，會出現(xiàn)交變應力而造成疲勞破壞。 2、為保證水循環(huán)安全可靠，運行中應注意哪些問題？ 水循環(huán)是否安全可靠，除與蒸發(fā)受熱面結構是否合理有關外，運行中還應注意以下一些問題： （1）維持正確的火焰中心位置，以減小熱偏差。 （2）控制負荷變化速度在允許范圍內。負荷突變，引起汽壓也突變。如汽壓突然升高，上升管產(chǎn)汽量減少，重位壓頭增大；汽壓突然下降，汽包及下降管中的水會自行汽化，影響對循環(huán)回路的正常供水，這些都對水循環(huán)不利。 （3）不宜長期低負荷運行。負荷低時循環(huán)流速低，爐內熱偏差更加明顯，部分管子可能出現(xiàn)循環(huán)停滯。 （4）定期排污時，排污門不宜開得過大，排污時間不宜過長，否則，易使排污管附近的上升管出現(xiàn)循環(huán)停滯或循環(huán)倒流現(xiàn)象。 3、電廠鍋爐水冷壁為什么要分許多組？ 現(xiàn)代電廠鍋爐爐膛四周都布滿水冷壁，且每側墻又分成若干組（管屏）并聯(lián)。其主要原因是： 現(xiàn)代電廠鍋爐爐膛寬度、深度尺寸都較大，爐內溫度分布很難均勻，熱負荷差異較大。水冷壁做成較窄的管屏后，每組并聯(lián)管數(shù)較少（一般為30根左右），這樣同一循環(huán)回路的管子吸熱情況比較一致，即熱偏差較小，對保證水循環(huán)安全有利。現(xiàn)在電廠鍋爐每側墻分為35個循環(huán)回路，容量大時循環(huán)回路數(shù)更多。 另外，從結構上考慮，做成較窄的管屏，便于組合安裝，也便于解決水冷壁的橫向膨脹及密封問題。 4、為什么電廠鍋爐水冷壁在爐膛四角要小裝幾根管子，構成近似八角形的斷面？ 在橫截面為矩形的爐膛中，處于爐膛四角的管子受熱最差，與中間的管子相比有較大的熱偏差，有可能出現(xiàn)循環(huán)停滯或倒流。為此，現(xiàn)在多將爐角上幾根管子切去不裝，使爐膛斷面構成相當于八角形，這樣，改善了爐角的吸熱情況，保證水循環(huán)的安全可靠。 5、什么是下降管工作失常？有何危害？原因是什么？ 下降管的水中含有蒸汽，影響水循環(huán)安全，稱為下降管工作失常。其主要危害是： （1）下降管中有蒸汽，下降管重位壓頭降低，使水循環(huán)運動壓頭減?。凰衅萦邢蛏细拥内厔?，增大下降管的流動阻力，對水循環(huán)不利。 （2）下降管的汽泡若被帶入下聯(lián)箱，會影響各上升管工質分配的均勻性。 引起下降管含汽的主要原因有以下幾點： （1）下降管入口水流動阻力大，或運行中汽包水位低，引起下降管入口的自行汽化。 （2）下降管入口產(chǎn)生旋渦斗，將蒸汽抽入下降管。 （3）汽水混合物引入汽包的管口距離下降管入口太近，蒸汽被直接帶入。 （4）汽水分離裝置不嚴密，或負荷過高，蒸汽進入汽包水空間，而被帶入下降管。 （5）個別電廠鍋爐的下降管受熱而出現(xiàn)汽化。 6、下降管入口為什么會自行汽化？如何防止？ 汽包中的水是接近靜止的，水以一定流速進入下降管時，要消耗一部分能量，即一部分靜壓要轉變?yōu)閯訅侯^，同時還需克服下降管入口的局部阻力，這些都靠汽包水位靜壓來完成。如果汽包水位低，其靜壓小于上述兩項阻力時，入口靜壓小于水面靜壓，下降管入口將出現(xiàn)自行汽化，影響下降管正常供水。 為了防止下降管入口自行汽化，運行中要防止水位過低；要控制下降管入口水速不要太高，這就要求有足夠的下降管斷面積。 7、下降管入口旋渦斗帶汽是如何形成的？如何防止？ 汽包中的水是從不同方向、不完全一致的流速進入下降管的，在入口處形成旋轉渦流，旋渦中心壓力低，成漏斗狀，若旋轉強烈、水位又低時，旋渦斗斗底伸入下降管管口，部分蒸汽會被帶入下降管內。 汽包水位低、下降管入口流速高或下降管直徑大，均易形成旋渦斗。 為防止下降管入口形成旋渦斗，要求汽包水位就不小于下降管內徑的4倍；下降管入口流速應小于3m/s；要設法破壞入口旋轉渦流的形成，如在下降管入口裝設格柵板，采用集中大直徑下降管時在入口裝設十字隔板。 8、什么是汽水分層？有何危害？如何防止？ 汽水混合物在水平或傾角較小的管內流動，當流速較低時，水在下部、汽在上部分層流動的現(xiàn)象稱為汽水分層。 出現(xiàn)汽、水分層時，由于汽與水對流換熱系數(shù)不同，使壁溫上部高于下部，在分界面處形成溫差應力，且由于分界面的波動，出現(xiàn)交變的溫差應力。同時，由于管子上部的蒸干現(xiàn)象，會引起結垢。 防止出現(xiàn)汽水分層的基本方法是：避免采用水平或傾角小于15的蒸發(fā)管；如果結構上不能滿足上述要求，如頂棚管、油爐爐底管、水平圍繞管圈式直流電廠鍋爐的蒸發(fā)管，則應保證管內工質有足夠高的質量流速，并要適當限制其熱負荷。 9、直流電廠鍋爐有何優(yōu)缺點？ 直流電廠鍋爐與自然循環(huán)電廠鍋爐相比主要優(yōu)點是： （1）原則上它可適用于任何壓力，但從水動力穩(wěn)定性考慮，一般在高壓以上（更多是超高壓以上）才采用。 （2）節(jié)省鋼材。它沒有汽包、并可采用小直徑蒸發(fā)管，使鋼材消耗量明顯下降。 （3）電廠鍋爐啟、停時間短。它沒有厚壁的汽包，在啟、停時，需要加熱、冷卻的時間短，從而縮短了啟、停時間。 （4）制造、運輸、安裝方便。 （5）受熱面布置靈活。工質在管內強制流動，受熱面可從有利于傳熱及適合爐膛形狀而靈活布置。 直流電廠鍋爐的缺點及存在的問題是： （1）給水品質要求高。鍋水在蒸發(fā)受熱面要全部蒸發(fā)，沒有排污，水中若有雜質要沉積于蒸發(fā)管內，或隨蒸汽帶入過熱器與汽輪機。 （2）要求有較高的自動調節(jié)水平。直流電廠鍋爐運行時，一旦有擾動因素，參數(shù)變化比較快，需配備自動化高的控制系統(tǒng)，才能維持穩(wěn)定的運行參數(shù)。 （3）自用能量大。工質在受熱面中的流動，全靠給水泵壓頭，故給水泵的能耗高。 （4）啟動操作較復雜，且伴有工質與熱量的損失。 （5）水冷壁工作條件較差。水冷壁出口工質全部汽化或微過熱，沸騰換熱惡化不可避免，且沒有自補償特性。必須采取一定措施予以防止。 10、強制多次循環(huán)電廠鍋爐有何特點？ 強制多次循環(huán)電廠鍋爐與自然循環(huán)電廠鍋爐在結構上大體相同，統(tǒng)稱汽包電廠鍋爐。其主要特點是： （1）蒸發(fā)受熱面中工質的流動，主要依靠鍋水循環(huán)泵壓頭，水循環(huán)安全可靠。 （2）蒸發(fā)受熱面的布置，可多從有利于傳熱及減少鋼材消耗考慮，因其運動壓頭較大。 （3）循環(huán)倍率小，循環(huán)水量少，并可采用效率高、尺寸小、阻力稍大的汽水分離裝置，使汽包尺寸可減小。 （4）啟動速度較自然循環(huán)電廠鍋爐快，主要是一開始就有水循環(huán)，汽包壁溫差也較小所致。 （5）運行是對汽包水位控制要求不太嚴，汽包水位較低也能保證水循環(huán)安全。 （6）鍋水循環(huán)泵耗能量較大，約占總功率的0.1%0.3%，且在高溫高壓下工作，增加了不安全因素。 11、強制多次循環(huán)電廠鍋爐循環(huán)倍率大小的利弊如何？ 強制多次循環(huán)電廠鍋爐，由于水循環(huán)安全可靠，循環(huán)倍率K較自然循環(huán)電廠鍋爐小，一般為35。目前，我國應用的強制多次循環(huán)電廠鍋爐有兩種，一種的K等于4左右，一種的K等于2左右。 采用較高的循環(huán)倍率，上升管出口含汽率不太高，不會出現(xiàn)沸騰換熱惡化，水冷壁冷卻條件較好，但循環(huán)水量大，循環(huán)泵的能耗大，運行費用高。 采用較低的循環(huán)倍率（如K等于2），上升管出口含汽率高，會出現(xiàn)沸騰換熱惡化，水冷壁冷卻條件差。為解決這一問題，水冷壁需采用內螺紋管，使電廠鍋爐造價升高。但由于循環(huán)水量小，循環(huán)泵能耗小，運行費用低。 根據(jù)技術經(jīng)濟比較結果，采用較小循環(huán)倍率的電廠鍋爐，其造價的升高部分可由其運行費用的降低部分在不太長的時間內予以回收，故認為合算的。 12、電廠鍋爐汽包是怎樣膨脹的？ 電廠鍋爐汽包內是飽和狀態(tài)的工質，壁溫與對應壓力下飽和溫度相近，高壓以上電廠鍋爐的汽包壁溫均在300以上，加以大容量電廠鍋爐汽包長度較長，故有較大尺寸的縱向膨脹伸長。同時，汽包兩側連大量管道，這些管道的膨脹伸長，不一定能相互抵消，使汽包會有一定的橫向位移。電廠鍋爐在汽包的支撐結構上，必須保證它能自由膨脹。 解決汽包膨脹位移的方法，與汽包的支吊方法有關： 汽包采用支承式結構時，是將汽包以活動支座支承于鋼架上，支座下的活動滾柱保證汽包的縱向膨脹，下排小滾柱可保證汽包的橫向位移。 汽包采用懸吊式結構時，是通過鏈片式懸吊裝置將汽包懸掛于鋼架頂梁上。懸吊裝置的接頭為活動接點，上端的螺母墊圈接觸面都是弧形表面。這樣，就保證了汽包的縱向及橫向的自由位移。 13、水冷壁下部的水封槽起什么作用？ 水封槽的作用是保持爐膛下部動靜結合處的嚴密性，防止空氣漏入 水冷壁是懸吊于爐頂?shù)?，它的長度將隨著溫度的變化而熱脹冷縮。位于它下部的灰渣斗是固定的，灰渣斗與水冷壁下聯(lián)箱的相對位置將是變化的。運行時要求它們之間有保證水冷壁向下膨脹的間隙，又保證冷風不得從間隙處漏入。 水封槽裝在灰渣斗項部，水冷壁下聯(lián)箱下部沿長度裝有鋼板，并插入水封槽的水中。鋼板隨下聯(lián)箱上下位移，但始終不會離開水面，這就一方面保證了水冷壁的脹縮自由，又保證了脹縮過程中的良好密封。 14、電廠鍋爐對蒸汽品質有何要求？ 所謂蒸汽品質是指蒸汽的純潔程度。通常用單位質量蒸汽中所含雜質的總量來表示。蒸汽中的雜質為各種鹽、堿及氧化物，其主要部分是鹽類，故常把蒸汽對雜質的攜帶稱為蒸汽帶鹽。蒸汽含鹽量越多，蒸汽品質越差。 15、蒸汽品質不良對電廠鍋爐、汽輪機有何危害？ 蒸汽品質不良的主要危害是： （1）飽和蒸汽含有鹽分，在過熱器加熱后會沉積在管壁上形成鹽垢，使傳熱熱阻增大；同時，鹽垢使管子流通截面積減小，阻力增大，流量下降，使管子冷卻條件變差，壁溫升高，嚴重時會造成管壁過熱爆管。 （2）過熱蒸汽在汽輪機膨脹做功后，壓力下降，容鹽能力下降，原來深于蒸汽中的鹽分會在噴嘴、葉片等通流部分沉積下來，使汽輪機效率、出力下降，軸向推力增大，不均勻的結垢還會破壞轉子動平衡。鹽分在閥門處沉積，還會影響閥門的嚴密性及動作的靈活性。 由上述可知，蒸汽品質不良，對電廠鍋爐、汽輪機的經(jīng)濟性、安全性均有不利影響。 16、造成蒸汽品質不良的基本原因是什么？ 電廠鍋爐的鹽分主要來源于給水，而鹽分是如何進入蒸汽中去的呢？主要有如下兩種途徑： （1）飽和蒸汽帶水在汽包電廠鍋爐中鍋水不斷蒸發(fā)，含鹽濃度增高，飽和蒸汽由汽包攜帶出這種水滴，就使蒸汽帶有鹽分，蒸汽的這種帶鹽稱機械攜帶。 （2）鹽分在蒸汽中溶解高壓以上的蒸汽，由于汽、水密度差減小，性質逐漸接近，蒸汽可直接溶解某些鹽分，稱溶解攜帶或選擇性攜帶。 17、影響飽和蒸汽帶水的因素有哪些？ （1）電廠鍋爐負荷負荷高，蒸汽流速大，動能高，所能帶起水滴的直徑增大及數(shù)量增多。 （2）蒸汽壓力蒸汽壓力高時帶水能力增強。壓力高，分子熱運動強，水滴破碎成微細顆粒易被帶走；壓力高，汽、水密度差減小，分離困難；壓力高，蒸汽密度大，動能增強。這些因素都促使飽和蒸汽機械攜帶的可能性增大。 （3）汽包蒸汽空間高度蒸汽空間高度指由汽包水面至飽和蒸汽出口的高度。高度小，水滴易被帶走。當高度小于0.6m時，蒸汽濕度幾乎不再隨高度增加而減小。 （4）鍋水含鹽量含鹽量高，蒸汽帶水量增大。這主要是含鹽量高時，鍋水粘度升高，鍋水表面還形成泡沫層，都促使蒸汽帶水的可能性增大。 18、獲得潔凈汽的基本途徑是什么？ 獲得潔凈蒸汽的基, 本途徑是： （1）提高給水品質，以減少帶入電廠鍋爐內部的雜質； （2）加強汽水分離，以減少飽和蒸汽帶水量； （3）進行蒸汽清洗，以盡可能減少溶解于蒸汽中的鹽分； （4）加強排污，通過排污放掉鍋水中的雜質，以維持鍋水含量在規(guī)定范圍之內； （5）分段蒸發(fā)，分段蒸發(fā)既可提高蒸汽品質，又可減小排污量。但分段蒸發(fā)使電廠鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)較復雜，當前大容量電廠鍋爐，在給水質量得到提高的前提下，已較少采用分段蒸發(fā)。 19、電廠鍋爐對給水質量有哪些要求？ 給水質量的好壞，直接影響著蒸汽的質量，同時對電廠鍋爐受熱面內部是否腐蝕及結垢，也有重要影響。因此，對電廠鍋爐給水雜質的種類及允許數(shù)量有嚴格要求，蒸汽參數(shù)越高，要求越嚴。 20、蒸汽溶鹽的特點是什么？ 蒸汽對鹽分的溶解具有以下特點： （1）飽和蒸汽和過熱蒸汽均能溶鹽凡能溶于飽和蒸汽的鹽分，也能溶于過熱蒸汽中。 （2）蒸汽溶鹽的能力，隨壓力的升高而增大，一般高壓以上電廠鍋爐才考慮鹽分在蒸汽中的溶解。 （3）蒸汽對鹽分的溶解具有選擇性。相同條件下，不同鹽分在蒸汽中的溶解度差別很大，壓力越高，蒸汽能溶解的鹽分種類增多，溶解度增大。 21、汽包內部都裝置哪些設備？它們是怎樣工作的？ 不同容量、不同參數(shù)及不同型式的電廠鍋爐，其汽包內部裝置也不盡相同。但就汽包內部裝置的功能來看，都由汽水分離及蒸汽清洗、給水分配管、排污管、加藥管等組成。 汽包內部裝置主要有旋風分離器1、頂帽2、頂部波形板7、多孔板6、蒸汽清洗孔板8、給水管16、清洗水分配裝置5、加藥管17、連續(xù)排污管12等。 由上升管進入汽包的汽水混合物，分組進入位于汽包兩側的連通罩9中，然后以切線方向進入旋風分離器1，經(jīng)初步分離，水從旋風分離器底部排入水空間，蒸汽從上部并流經(jīng)由波形板組成的頂帽2再次分離，然后將蒸汽引到清洗孔板8，清洗去溶于蒸汽中的鹽分。蒸汽經(jīng)過清洗水層后，溶鹽減少，但濕度有所提高，故在上部裝有頂部波形板7及均汽多孔板6，將蒸汽進行二次分離，最最后由汽包上部的飽和蒸汽管引出。 22、旋風分離器是如何工作的？ 旋風分離器在電廠鍋爐汽包內廣泛用于汽水混合物的一次分離。圖616為常用的旋風分離器簡圖，筒體2由薄鋼板制成，其上由入口管、溢流環(huán)1、筒底導葉3等組成。在筒體上方還裝有由波形板組成的頂帽。 汽水混合物由入口管切向進入