第7章 过热器和再热器
判断题：
1．汽-汽热交换器是利用过热蒸汽来加热再热蒸汽以达到调节再热蒸汽温度的目的。 (√)
2．与中压锅炉相比较，高压锅炉过热器吸热量在锅炉总吸热量中所占比重减少，而蒸发热量比重增加。 (×)
3．超高压锅炉蒸汽参数为P＝100×0.098MPa。 (×)
问答题：
1．过热器和再热器按传热方式分为哪几种型式？ 按照传热方式的不同，过热器和再热器可分为对流式、辐射式和半辐射式三种。
受烟气直接冲刷，以对流传热为主要方式吸收烟气热量的过热器或再热器称对流式。它们一般布置在锅炉的水平烟道或尾部烟道上部。 布置在炉膛内壁面上，直接吸收辐射热的过热器或再热器称辐射式。如广泛采用的顶棚过热器，布置在炉内某一部位的壁式过热器或再热器。某些高参数大容量直流锅炉水冷壁的上段，实质上也是辐射式过热器。
半辐射式过热器，是指布置在炉膛出口烟窗处，既能接受炉内的直接辐射热，又受烟气直接冲刷吸收烟气对流热的受热面，通常称为屏式过热器。吸收对流热和辐射热的比例，视其布置部位烟温高低而不同。
2．过热器的作用是什么?
过热器是把饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽的设备。 饱和蒸汽加热成过热蒸汽后，提高了蒸汽在汽轮机中的做功能力，即蒸汽在汽轮机中的有用焓降增加，从而提高了热机的循环效率。
此外，采用过热蒸汽还可降低汽轮机排汽湿度，避免汽轮机叶片被浸蚀，为汽轮机进一步降低排汽压力及安全运行创造了有利条件。
蒸汽温度的提高，受到钢材的高温特性及造价的限制。当前，大多数电站锅炉的过热蒸汽温度在540-550℃之间。
3．再热器的作用是什么?什么参数的锅炉装再热器? 再热器的作用，是把在汽轮机高压缸做过部分功的蒸汽，送回锅炉中重新加热，然后再送回汽轮机的中、低压缸继续做功。 为提高机组循环效率，只提高蒸汽压力而不提高温度，会使汽轮机的排汽湿度过高，影响汽轮机安全。而进一步提高蒸汽温度，又受到钢材的高温特性及造价的限制。采用再热循环，蒸汽在汽轮机中有用焓降增大，这一方面可以进一步提高循环效率(一次再热可提高循环效率约4％-6％，二次再热可再提高约2％)， 另外可使排汽湿度明显下降。
再热循环可提高机组循环效率，但使汽轮机的结构及热力系统复杂化，从经济性与必要性考虑，一般超高压以上锅炉才装有再热器。
4．为什么对流式过热器的出口汽温随负荷的增加而升高？
在对流过热器中，烟气与管外壁的换热方式主要是对流换热。对流换热不仅决定于烟气的温度．而且还与烟气的流速有关。当锅炉负荷增加时，燃料量增加，烟气量增多，通过过热器的烟气流速相应增加．因而提高了烟气侧对流放热系数。同时．当锅炉负荷增加时，炉膛出口烟温升高，从而提高了平均温差。虽然流经过热器的蒸汽量随锅炉负荷增加也增大，其吸热量也增多，但由于传热系数和平均温差同时增大，使过热器传热量的增加大于因蒸汽流量增大而需要增加的吸热量，因此，每公斤蒸汽所获得的热量相对增多．出口汽温也就升高。
5．什么是火焰中心？其位置对锅炉工作有何影响?
在锅炉炉膛中，燃料燃烧放热的同时，还进行着热量的传递。由于不同部位处于不同的燃烧阶段，放热强度不一样，致使炉膛各部位的温度也不相同。在炉膛中的最高温度点，称为火焰中心，也称燃烧中心。火焰中心在炉膛中的正确位置，一般应在燃烧器平均高度所在平面的几何中心处。
火焰中心位置会因人为原因及其它因素而发生变化，火焰小心位置的变动，对锅炉传热及锅炉安全工作均有影响。火焰中心位置太低时，可能引起冷灰斗处结碴；火焰中心位置太高，使炉膛出口烟温升高，导致炉膛出口对流受热面结渣及过热器壁温升高；火焰中心在炉膛内偏向某一侧时，会引起该侧炉墙的结渣。
当然，有时为了调节蒸汽温度的需要、还可人为地改变火焰中心位置。
6．运行中火焰中心位置可以调节吗？ 锅炉在运行中，火焰中心位置是可以调节的。某些直流燃烧器本身就做成摆动式的、出口角度改变则射流方向也就随之变化，出口倾角上仰或下倾，就可使火焰中心沿炉膛高度方向上升或下降。改变燃烧器运行方式，也可改变火焰中心位置，如多排燃烧器，可通过改变不同燃烧器的负荷来调节，增大上排燃烧器的喷粉量或减小下排燃烧器的喷粉量，火焰中心位置就上升；进行相反的调节，火焰小心位置就下移。另外，开大上排二次风．可使火焰中心位置压低；开大下排二次风，可将火焰中心位置抬高。当然、不管何种目的、需要调节火焰中心位置时．都必须考虑到由于火焰中心位置的改变，不致引起冷灰斗或炉膛出口处结渣， 也不致使过热器壁温升高太多。
7．什么是汽温特性?不同型式过热器的汽温特性是怎样的?
所谓汽温特性，是指蒸汽温度与锅炉负荷的关系。即锅炉负荷变化时，蒸汽温度随之而变化的规律。
对流式过热器的汽温特性是：锅炉负荷上升，汽温随之升高。这主要是因为负荷升高时，燃煤量增大，使烟气量、烟气流速相应升高，提高了对流传热系数K；加以炉膛出口烟温也有所升高，使过热器处传热温差增大。这些因素都使对流传热量增加，汽温升高。
辐射式过热器的汽温特性是：锅炉负荷升高，汽温下降。这主要是由于当负荷升高时，燃煤量增大，炉内温度水平有所升高，使总的辐射传热量有所增加。但辐射传热量增大的比例，没有负荷(工质流量)上升比例大，使单位工质得到的辐射热量相对减小，从而使汽温下降。
半辐射式过热器的汽温特性是：汽温与负荷的变化关系比较平稳。因为它既接受炉内的直接辐射热，又接受对流热，这两种因素使汽温变化的趋势是相反的，汽温如何变化，要看它接受这两种热量的比例关系，而这两种热量的比例关系，
又与过热器的布置位置有关。如布置在炉前上空的前屏或大屏过热器，接受辐 射热较多，但它受烟气冲刷不完全，接受对流热较少，故这种过热器的汽温可能为辐射特性。而布置在炉膛出口烟囱的屏式过热器，接受炉内辐射热较少，而受烟气冲刷较完全，接受对流热较多，其汽温可能呈对而特性。
现代高参数大容量锅炉，辐射式、对流式、半辐射式过热器均有，称为联合式过热器。锅炉总的汽温特性变化平稳，但根据不同型式过热器受热面所占比例不同，有的汽温可能呈辐射的特性，如亚临界参数锅炉；有的汽温可能呈对流特性，如高压锅炉。
8．再热器为什么不宜采用喷水减温方式来调节汽温？
再热蒸汽是由汽轮机高压缸引出，在再器中加热后，返回汽轮机中低压缸继续做功。如果再热器采用喷水减温，相当于增大了再热蒸汽的流量，使汽轮机中低压部分做功的比例增大，而高压部分的做功比例下降。由于中低压部分的循环效率低于高压部分，结果使整个机组的循环效率下降。一般在超高压机组中，每向再热蒸汽喷入1％的水，约使机组效率下降0.1%-0.2%。故再热器不主张应用喷水减温，而多采用以烟气侧调节为主，辅以微量喷水作细调节的调温方式。在采用变压运行的机组中，再热器的调温幅度不太大，可以采用喷水减温方式来控制再热蒸汽温度，而不会对机组循环热效率带来太明显的影响。
9．什么是热偏差？
在并列管束中(一个管屏)，个别管子内工质焓增值与整个管屏的平均工质焓增值不一致的现象，称为热偏差。也就是并列管子中，各管受热情况不一样的现象。出现热偏差时，对于过热器、再热器和非沸腾式省煤器，表现为受热面出口工质(蒸汽或水)温度不一致；对于蒸发受热面，则表现为出口工质的质量含汽率 不一样。
10．过热器热偏差有何危害？
在锅炉中，过热器是工作条件最差的受热面，一是它内部的工质温度最高，二是高参数大容量锅炉的过热器还布置在烟气温度较高的区域内，使其管壁温度比较高。尽管高温过热器都使用了合金钢管，但其实际工作壁温与该种钢材允许的最高温度差距不是很大。如果运行中有热偏差，偏差管(热偏差系数＞1的管子) 的壁温，有可能超过金属的允许工作温度而引起过热，这样会使管子蠕胀速度加快甚至损坏，某些过热器的爆管，热偏差就是原因之一。
参考《锅炉原理同步导学》，例题7-1、7-6、7-7 复习题7-3、7-7、7-8
第8章 省煤器和空气预热器
填空题：
1．在锅炉额定工况下，省煤器中产生的＿＿占＿＿的百分数称为省煤器的沸腾率。
答：蒸汽量 额定蒸发量 判断题：
省煤器出口水温低于其出口压力下的饱和温度称为非沸腾式省煤器。(√)
问答题：
1．省煤器的作用是什么?
省煤器的主要作用是吸收烟气余热加热锅炉给水，降低排烟温度，提高锅炉热效率。给水温度提高后进入汽包，减小给水管与汽包壁之间的温度差，从而使汽包壁热应力下降，有利于延长汽包的使用寿命。另外，给水在进入蒸发受热面之前，先在省煤器中进行加热，减少了水在蒸发受热面中的吸热量，这就相当于用省煤器取代了部分蒸发受热面。省煤器受热面要比蒸发受热面的造价低廉得多，因此，从锅炉制造经济性考虑，安装省煤器是合算的。
2．为什么尾部受热面会产生磨损和腐蚀?
答：由于随烟气流动的飞灰颗粒具有一定的动能，这些灰粒长时间冲击金属管壁，就造成了受热面的磨损。由于锅炉燃用的燃料中都含有一定的硫分，燃烧后生成二氧化硫和三氧化硫，进而与烟气中的水蒸汽形成硫酸蒸汽。当受热面的壁温低于硫酸蒸汽露点时，硫酸蒸汽就会凝结成为酸液而腐蚀受热面。
3．什么是低温腐蚀？有何危害？
当管壁温度低于烟气露点时，烟气中含有硫酸酐的水蒸汽在管壁上凝结，所造成的腐蚀称低温腐蚀，也称酸性腐蚀。低温腐蚀多发生在空气预热器的低温段。
发生低温腐蚀后，使受热面腐蚀穿孔而漏风；由于腐蚀表面潮湿粗糙，使积次、堵灰加剧，结果是排烟温度升高，锅炉热效率下降；由于漏风反通风阻力增大、使厂用电增加，严重时会影响锅炉出力；被腐蚀的管子或管箱需要定期更换，增大检修维护费用。总之，低温腐蚀对锅炉运行的经济性、安全性均带来不利影响。
4．防止或减轻低温腐蚀的基本方法有哪些?
造成低温腐蚀的根本原因是，燃料中含硫的多少，燃烧过程中SO3的生成量，以及管壁温度低等。因此，要防止或减轻低温腐蚀，需针对上述原因采取如下基本对策：
(1)进行燃料脱流或往烟气中加入添加剂进行烟气脱硫，这是有效的方法，技术上也基本成熟，只是成本太高，尚未能广泛地使用。
(2)控制炉内燃烧温度不要太高，如采用分级燃烧或循环流化床燃烧技术，或采用低氧燃烧，以降低SO3生成量。
(3)设法提高低温空气预热器的壁温，使其高于烟气露点。如采用热风再循环、加装暖风器等。
(4)预热器采用耐腐蚀材料，如玻璃管、搪瓷管、不锈钢管、陶瓷传热元件等。
5．锅炉尾部受热面积积灰与哪些因素有关？
(1)烟气流速 烟气流速高，具有较大的动能，对积灰有冲刷作用，所以能减轻积灰。当烟气流速大于(8-10)m/s时，管于的迎风面可不再积灰。
(2)飞灰颗粒特性 细灰易于沉积于受热面上，大颗粒灰不但本身不易沉积下来，还因其具有较大的动能，对原有积灰层还有冲击破坏作用。
(3)受热面结构特性 顺列管束较错列管束积灰严重；大直径管较小直径管积灰严重；管于节距小，积灰后“搭矫”，使积灰更严重；卧式布置的受热面较立式布置积灰严重。
(4)烟气露点 烟气露点低，引起低温腐蚀，使管子表面变得潮湿、粗糙，为飞灰的沉积创造有利条件。
参考《锅炉原理同步导学》，例题8-1、8-5、8-8 复习题8-2
第9章 炉膛换热计算
概念：
污染系数、角系数、热有效系数、辐射减弱系数 参考《锅炉原理同步导学》，复习题9-1
第10章 对流受热面计算
概念：
灰污系数、利用系数、热有效系数、传热温压、保热系数 参考《锅炉原理同步导学》，复习题10-1
第11章 锅炉整体的设计与布置
填空题：
锅炉的蒸汽参数是指过热器出口和再热器出口处的＿＿和＿＿。 答：蒸汽压力 蒸汽温度 问答题：
1．中间再热机组旁路系统主要起什么作用? 答：主要起的作用是：
(1)加快启动速度，改善启动条件。 (2)甩负荷时保护再热器。 (3)回收工质，减少噪音。
综上所述．实际上启动旁路系统是锅炉在启动、停止和事故情况下的一种调节和保护系统。
2．试述空气预热器的作用及种类。
答：空气预热器是利用烟气余热加热燃料燃烧所需之空气的设备。 空气预热器有板式、管式和回转式三种。 3．锅炉整体布置有几种布置型式?
答：(1)单烟道布置；烟气下行流动的有∏型、T型、N型。
烟气上行流动的有塔型、U型。 烟气水平流动的有r型、L型。
(2)多烟道布置：N型、箱型.
锅炉原理习题
