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【值得收藏】超全面的流化床锅炉1000问(第71~100问)
1.          筛网尺寸和颗粒直径如何换算?
筛网尺寸直接反映颗粒直径,利用筛分法测量粒径分布时常用的筛子有泰勒筛、美国筛和英国筛三种。我国使用的主要是泰勒筛,泰勒筛标准对于大于1英寸的筛孔,使用筛孔尺寸表示筛孔的大小;对于小于1英寸的筛孔,使用1英寸长度上的孔数来表示筛孔的大小,称为目。例如100目的筛子是指公称孔宽为106μm的筛子200目的筛子是指公称孔宽为75μm的筛子。
2.          常见的颗粒尺寸大致处于什么范围?
典型颗粒的尺寸范围如下(单位:μm)。
物料名称
尺寸范围
物料名称
尺寸范围
物料名称
尺寸范围
氧化镁粉末
0.01~1
0.001~1
粉尘
1~10000
飞灰
1~200
煤粉
3~600
雾气
2~80
花粉
10~100
煤颗粒
100~10000
石灰石粉
1~1000
3.          什么是床料?
循环流化床锅炉启动前铺设在布风板上的具有一定厚度、符合一定粒度分布要求的固体颗粒。床料一般为经过筛分的底渣或者砂子。
4.          床料的作用是什么?
1)在循环流化床锅炉启动点火阶段,炉膛布风板上及回料器处均需以启动床料进行平铺和填充,以建立最初的物料循环;
2)当循环流化床锅炉运行过程中出现床温过高时,在采取增大排渣量措施的同时,可通过调整和填加适当粒度的床料来进行有效控制,因此启动床料也可作为调整和控制循环流化床锅炉床温的一个辅助手段;
3)不同的循环流化床锅炉其循环倍率和床压是相对固定的,一般情况下当燃料的灰份小于10~15%时,则锅炉在运行中很难维持稳定燃烧,故需在锅炉运行过程中及时填加床料,以维持锅炉正常床压。
5.          什么是物料?
循环流化床锅炉运行过程中,在炉膛及循环系统(分离器、立管、返料系统)内燃烧或载热的固体颗粒。物料既包含床料,也包含新给入的燃料、脱硫剂及脱硫产物、燃料燃烧后生成的灰渣等。
6.          什么是颗粒密度、堆积密度和真实密度?
颗粒质量与其表观体积之比称为颗粒密度。
由于颗粒内部会存在孔隙,在计算密度时如果已经剔除颗粒孔隙所占据的虚有容积,那么所得到的纯固体颗粒密度被称为真实密度。
颗粒质量与颗粒自然堆积所占据的表观体积之比叫堆积密度。
7.          宽筛分颗粒床层有怎样的起始流化特性?
宽筛分颗粒床层在气速增加后,一些细颗粒容易在大颗粒之间构成的空穴中起到润滑和松动作用。在大颗粒尚未运动前,床内的小颗粒已部分流化。料层从固定床转变到完全流化时的解锁现象不明显。在宽筛分床料组成的流化床中,由于颗粒大小差异较大,容易出现分层流化的情况。
8.          什么是循环流化床锅炉炉膛气固流态重构?
循环流化床锅炉炉膛气固流态重构指在维持炉膛上部快速床流态化的前提下(即维持流化风速和循环流率不变),通过优化床料质量、改变炉膛中下部浓度分布,从而降低风机能耗、减轻受热面磨损、提高二次风穿透效果的锅炉设计及其优化运行技术。
流态重构表现为床存量即床压降的降低,但是床压降的降低不是实现流态重构的手段,而是目的。流态重构不是简单通过排渣控制就能实现的,而是要通过具体的工程措施,其中典型的手段包括改进分离器的截止粒径点d99的效率,与此同时加大二次风动量,解决二次风穿透深度,强化燃烧室上部燃烧强度。
流态重构前后床料性质的变化
9.          什么是循环流化床锅炉的有效床料和无效床料?
有效床料指在特定炉膛流化风速下,能被携带到炉膛上部形成快速流态化,参与外循环的较细颗粒,由于这部分颗粒对传热贡献较大,称为有效床料。反之,那些粗大的,只能在下部做鼓泡或湍动流态化的颗粒,称为无效床料。
10.       循环流化床锅炉流态重构能够带来哪些效果?
通过流态重构,能够降低二次风区域物料浓度,增强二次风穿透扰动效果,改进炉膛上部气固混合效果,提高锅炉燃烧效率。床存量降低后,锅炉一、二次风机的压头降低,风机电耗及厂用电率降低。此外,由于炉膛下部物料浓度大幅度减小,从而可以减轻炉膛密相区防磨层与稀相区膜式水冷壁交界处的磨损,提高锅炉机组的可用率。
11.       实现循环流化床锅炉炉膛流态重构的前提条件有哪些?
1)分离器效率不能低于最低临界值;
2)优化的返料器结构及运行风量;
3)结合给煤成灰特性控制给煤粒度;
4)更新传热系数及燃烧份额分布。
12.       什么是热力循环?
热能与机械能之间的转换一般是通过工质在相应的热力设备中进行不断循环来实现。工质从某一初始状态历经加压、加热、膨胀以及冷却等过程后又回复到初始状态,称为工质经历了一个热力循环。
吸收热量并能够输出功的循环叫做动力循环或热机循环,消耗功量把热量从低温物体转移给高温物体的循环称为制冷循环或热泵循环。
根据热机循环的具体过程不同,热机循环分别有卡诺循环、斯特林循环、郎肯循环、回热循环、布莱登循环、狄塞尔循环、萨巴特循环、奥托循环等。
13.       火力发电厂主要使用哪些热力循环?
尽管卡诺循环具有最高的循环效率,而且循环效率与工质的性质无关。但是实际的热力循环总是与工质的性质密切相关,而且为了生产的需要,循环工质需要具有以下几个主要特征:便宜易得、无毒无害、汽化潜热大、化学性质稳定等,考察目前人们所能得到的循环工质,水蒸汽是最符合上述特点的一种,所以火力发电厂所用的热力循环一般采用水蒸汽作为循环工质。根据水蒸汽动力循环的特点,蒸汽动力循环分为朗肯循环和回热循环。
朗肯循环是指冷水被加压后进入锅炉设备产生蒸汽,推动汽轮机发电,发电后的乏汽被冷却水冷凝后再次被加压泵加压进入下一个循环,为了提高循环效率,蒸汽在做功过程中还可以被再热。目前朗肯循环一般用于余热发电中,大型火力发电厂很少采用。
回热循环是指凝结水并不直接进入锅炉设备中加热,而是经过汽轮机的多级抽汽被逐级加热后再进入锅炉产生蒸汽,驱动汽轮机发电。与朗肯循环相比,由于给水被汽轮机抽汽逐级加热后,温度提高,进入锅炉设备后相当于吸热温度提高,所以循环效率提高。
14.       提高朗肯循环效率的途径有几种方式?
1)提高初态参数,即提高蒸汽的初压和初温;
2)降低终态参数,即降低乏汽压力;
3)改进循环方式,如采用中间再热、二次再热、给水回热循环及热电联产等。
15.       什么叫中间再热循环?
中间再热循环就是把汽轮机高压缸内已经做了功的蒸汽再引入到锅炉的再热器中重新加热,使蒸汽温度又提高到初温度,然后再送到汽机中、低压缸继续做功。
中间再热循环可提高蒸汽的终态干度,使汽机低压缸的蒸汽温度保持在允许范围内,以减轻对叶片的侵蚀。
中间再热循环可以提高循环热效率。使得每千克蒸汽所做的功增加、汽耗率降低,但由于管道、阀门换热面积增多使投资费用增加,运行维护管理复杂。
16.       为什么循环流化床锅炉效率能够达到90%以上,而全厂热效率远低于该数值?
全厂热效率是由锅炉、汽机和发电机效率共同决定的,由于目前汽机效率较低,即便锅炉效率达到90%以上,热能向机械能转化过程中仍不可避免的会产生大量的冷源损失,这就造成了全厂热效率处于较低水平。提高蒸汽参数和减少冷源热损失是提高全厂热效率的主要手段。
17.       为什么再热汽温调节一般不使用喷水减温?
使用喷水减温将将使中低压缸工质流量增加,由于这些蒸汽仅在中低压缸做功,就整个回热系统而言,限制了高压缸的做功能力,使得机组的热效率降低。
18.       过热汽温低有何危害?
锅炉出口蒸汽温度过低除了影响机组热效率外,还将使汽轮机末级蒸汽湿度过大,严重时还有可能产生水击,以致造成汽轮机叶片断裂损坏事故。汽体温度突降时,除对锅炉各受热面的焊口及连接部分将产生较大的热应力外,还有可能使汽轮机的差胀出现负值,严重时甚至可能发生叶轮与隔板的动静摩擦而造成汽轮机的剧烈振动或设备损坏。
19.       什么是工质?
实现热能和机械能相互转化的媒介物质叫做工质。为了获得更多的功,要求工质有良好的膨胀性和流动性、价廉、易得、热力性能稳定、对设备无腐蚀作用,而水蒸气具有这种性能,发电厂采用水蒸气作为工质。
20.       什么是状态参数?
凡能够表示工质状态特性的物理量,就叫做状态参数。如温度凡压力p、比体积v、内能U、焓H、熵s等。状态参数不同于流量、容积等参数,它是表示工质状态特性的物理量,所以,要注意区别状态参数的概念,不能混同于习惯的参数。
21.       什么是焓?
对于具有流动性的工质,焓可以理解为由于工质流动而携带的、取决于热力状态参数的能量,即工质内能和推进功的总和,单位质量工质焓h的计算表达式如下:
h=u+pv
式中 h——焓;
u——工质热力学能;
p——工质压力;
v——单位质量工质的体积。
从计算式可以看出,对于闭口系统,焓的变化等于系统定压过程中与外界交换的热量。
22.       什么是熵?
熵不可以转换为机械能的那部分能(不可用能)的量度,是热力状态参数。它表示热力系统在可逆过程中,与外界热源交换的微量热量被热源的热力学温度除的商,以符号S表示,单位是J/K。热力系的熵增等于在可逆过程中外界向系统传送热量与系统温度的比值,是由热力学第二定律导出的状态参数。
23.       什么是㶲?
㶲是在给定环境条件下,能量中理论上可以最大限度转换为机械能的那部分能量,又称可用能或有效能,用符号压表示,单位为J。单位质量的㶲称为比㶲,用符号e表示,单位为J/kg。对应于热力学系统与环境之间不平衡的情况,能量中的㶲可以分为物理㶲和化学㶲。
24.       水的状态都有哪些?
水根据其形态可以分为三种形态,固态——即冰、液态——即水、气态——即水蒸汽。
在1个标准大气压下,在低于273.16K时,水以固态冰和气态方式存在;在273.16K时水能够以固态、液态及气态三相共存;当大于273.16K而又小于373.16K时,水处于汽液两相共存状态;温度继续升高至373.16K以上时,水将汽化为蒸汽,以气态的方式存在。
在实际的蒸汽动力循环过程中,水主要是以液态和气态方式存在。水从液态转化为气态的过程,称为汽化,反之则称为凝结。在一定的压力下,当水表面汽化的分子数量与凝结的分子数量处于动态平衡时,则称为饱和水,而此时的蒸汽称为饱和蒸汽。此时水的温度称为饱和温度,压力为饱和压力。在该压力下,低于饱和温度的水称为未饱和水,而高于该温度的蒸汽则称为过热蒸汽。
如果以水的熵为横坐标、温度为纵坐标,不同压力下的饱和水和饱和蒸汽将连成两条曲线,在压力为22.13MPa时,饱和水线与饱和蒸汽线相交,该处的温度为374.15℃,该点称为水的临界点。当水蒸汽的温度在临界温度以上时,无论施加多大的压力,水蒸汽也不可能液化为水。
在不同的压力条件下,在374.15℃以下、饱和水线的左边,为未饱和水区;在饱和水线与饱和蒸汽线之间的区域为未饱和蒸汽区;在饱和蒸汽曲线的右侧及超过374.15℃的区域,称为过热蒸汽区。
25.       什么叫锅炉的水动力特性?
水动力特性是指热负荷一定的情况下蒸发受热面中工质流量G与该受热面之间的压差△P之间的关系。
ΔP=f(G)
通过提高锅炉工作压力,减少蒸发受热面入口欠焓,水冷壁入口加装节流圈可以改善水动力特性。
26.       为什么要进行水动力计算?
水动力设计的目的是判断工质在受热的承压元件内是否有好的流动特性,保证锅炉在各种工况安全运行,同时计算流动阻力,以便确定各部件的计算压力,为泵的选型提供依据。好的水动力设计可确保受热管子内的工质流动稳定,并能良好地冷却管子金属,是锅炉安全运行的必要条件。流动阻力合理,则是衡量结构设计的指标之一。
27.       什么是伯努利原理?
对于连续流动的流体其动能、重力势能以及压力势能的总和为常数,这就是伯努利原理。伯努利原理在流体力学以及水动力学方面应用很广,数学表达式为:
由于伯努利方程是由机械能守恒推导出的,所以它仅适用于粘度可以忽略、不可被压缩的理想流体。
28.       流动阻力是如何形成的?
实际液体在管道中流动时的阻力可分为沿程阻力和局部阻力两类。
1)沿程阻力:由于液体在管内运行,液体层间以及液体与壁面间的摩擦力形成沿程阻力;
2)局部阻力:液体流动时因局部障碍(如阀门、弯头、扩散管等)引起液流显著变形以及液体质点间相互碰撞而产生的阻力。
29.       如何区分层流和紊流?
1)层流是指液体流动过程中,各质点的流线互不混杂,互不干扰的流动状态。
2)紊流是指液体运动过程中,各质点的流线互相混杂,互相干扰的流动状态。液体的流动状态可用雷诺数Re来判别区分的。当Re≤2300时,流动为层流;当Re>2300时,流动为紊流。
30.       热传递有哪些方式?
热传递有三种方式,分别是导热、对流及辐射。
物体各部分之间不发生相对位移,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而产生的热量传递现象称为导热。导热现象的规律已经总结为傅里叶定律,即单位时间内通过某一层面的热量与当地的温度变化率及层面面积成正比。
对流是指由于流体的宏观运动,流体各部分之间发生相对位移、冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。根据引起流动的原因不同,对流又可以分为自然对流和强制对流两大类。伴随有相变的对流换热,又可以分为沸腾换热及冷凝换热。
物体之间通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。物体因为热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射,物体之间通过辐射的方式进行热量传递的现象称为辐射换热。
循环流化床锅炉内发生的主要是对流换热,影响对流换热的因素有:对流换热系数k、换热面积F、热物质与冷物质的温差t1-t2。
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