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2025年超临界锅炉试题答案

一、单项选择题（每题2分，共10分）

1.超临界锅炉的临界压力定义为（）。

A.20.5MPaB.22.115MPaC.25.4MPaD.28.7MPa

答案：B

解析：水的临界压力为22.115MPa，超过此压力即为超临界状态，工质无相变过程。

2.超临界锅炉运行中，工质在水冷壁内的流动状态为（）。

A.汽水两相流B.单相液态C.单相气态D.超临界流体

答案：D

解析：超临界压力下，水的汽化潜热为零，工质由液态直接转变为气态，无相变点，全程为超临界流体。

3.超临界锅炉水冷壁采用螺旋管圈结构的主要目的是（）。

A.降低制造成本B.提高变负荷时的流量均匀性C.减少受热面面积D.简化安装工艺

答案：B

解析：螺旋管圈通过倾斜布置增加管内工质流速，在变负荷（尤其是低负荷）时仍能保证各管流量分配均匀，避免局部超温。

4.超临界锅炉高温过热器常用的材料是（）。

A.20GB.T91C.HR3CD.Q235

答案：C

解析：HR3C（Fe-25Cr-20Ni-Nb-N）具有优异的高温强度和抗腐蚀性能，适用于超临界锅炉高温过热器（壁温约600-650℃）。

5.超临界锅炉启动系统中，内置式汽水分离器的主要作用是（）。

A.分离汽水以提高循环效率B.控制启动过程中的压力和水位C.减少工质损失D.降低启动热应力

答案：B

解析：内置式汽水分离器在启动阶段（湿态）分离汽水，维持分离器水位稳定；转干态后作为纯过热器的一部分，参与压力和温度控制。

二、填空题（每空1分，共15分）

1.超临界锅炉的典型压力范围为（22.115-25MPa），超超临界锅炉压力通常高于（25MPa）。

2.超临界锅炉水冷壁的两种主要结构形式是（螺旋管圈）和（垂直管屏）。

3.超临界锅炉受热面材料选择的核心要求是（高温强度）、（抗腐蚀性能）和（抗疲劳性能）。

4.超临界锅炉启动过程中，冷态冲洗的主要目的是（去除管道内的杂质和腐蚀产物），热态冲洗的关键指标是（Fe离子浓度≤50μg/L）。

5.超临界锅炉低负荷运行时，需通过（增加给水流量）或（调整燃烧器配风）维持水冷壁质量流速，防止管壁超温。

6.超临界锅炉再热器的调温方式主要包括（烟气挡板调节）和（摆动燃烧器角度调节）。

三、简答题（每题8分，共40分）

1.简述超临界锅炉与亚临界锅炉的主要区别。

超临界锅炉与亚临界锅炉的区别主要体现在以下方面：（1）压力参数：亚临界压力低于22.115MPa（通常16-18MPa），超临界压力高于22.115MPa；（2）工质特性：亚临界工质存在明显汽液两相区，超临界工质无相变，全程为单相流体；（3）汽水流程：亚临界锅炉需汽包进行汽水分离，超临界锅炉无汽包，依赖汽水分离器完成启动阶段分离；（4）水冷壁设计：亚临界水冷壁多为自然循环或控制循环，超临界需强制循环（如螺旋管圈或垂直管屏）以保证变负荷流量均匀性；（5）材料要求：超临界锅炉受热面需承受更高温度（如过热器出口温度600℃以上），需采用T91、HR3C等高温合金材料，亚临界多使用20G、12Cr1MoVG等常规钢材。

2.分析超临界锅炉螺旋管圈水冷壁的优缺点。

优点：（1）变负荷适应性强：螺旋管圈通过倾斜角度设计（通常10-15°），增加管内工质流速（约4-6m/s），低负荷（30%BMCR以下）时仍能保证各管流量分配均匀，避免局部流量偏差导致的超温；（2）热偏差小：管圈周向覆盖整个炉膛，各管吸热均匀，减少因炉膛热负荷不均引起的热偏差；（3）抗磨损性能好：螺旋结构使工质流动更稳定，减少对管壁的冲刷磨损。

缺点：（1）制造成本高：螺旋管圈需定制弯管设备，加工工艺复杂，焊接质量要求高；（2）流动阻力大：螺旋结构增加了工质流动的沿程阻力（约为垂直管屏的1.5-2倍），导致给水泵电耗升高；（3）安装难度大：管圈需与炉膛尺寸精确匹配，现场安装时对标高、角度的调整要求严格。

3.超临界锅炉运行中，如何防止水冷壁管壁超温？

防止水冷壁超温需从以下方面控制：（1）优化燃烧调整：通过调整燃烧器摆角、二次风配风（如采用分级燃烧），使炉膛热负荷分布均匀，避免局部热负荷过高；（2）控制质量流速：低负荷时保持足够的给水流量（通常不低于30%BMCR），维持水冷壁质量流速（螺旋管圈约800-1200kg/(m2·s)，垂直管屏约1200-1600kg/(m2·s)），防止工质流速过低导致的传热恶化；（3）监测壁温：在水冷壁关键区域（如燃烧器附近、折焰角处）布