第三章 锅炉热平衡

第三章 锅炉机组热平衡 §1

锅炉热平衡锅炉输入热量和有效利用热量

§ 2 § 3 § 4

锅炉的各项热损失锅炉效率及燃料消耗量计算

§1 锅炉热平衡及锅炉热效率 1、热平衡概念 2、热平衡方程式

锅炉热平衡示意图19

Q1

锅炉有效利用热量910 11

排烟热损失Q2 可燃气体不完 全燃烧热损失 Q3

锅炉散热损失

17

Q518

12 12

1 8

Qr 入热量2

锅炉输6

7

固体不完全燃烧热损失6 4

15

Q4fh14

3

Q6灰渣物理热损失5

20

hz lm Q4 Q4

16

13

固体不完全燃烧热损失

1、热平衡概念 锅炉热平衡研究燃料的热量在锅炉中利用的情况: 有多少被有效利用， 有多少变成了热量损失，表现在哪些方面,产生的原因。

研究的目的是为了有效地提高锅炉热效率

锅炉热平衡以lkg固体燃料或液体燃料(气体燃料以1Nm3)为单位组成热量平衡。 1kg燃料带入炉内的热量及锅炉有效利用热量和损失热量之间的关系。

2、锅炉热平衡方程式Qr Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6

100 q1 q2 q3 q4 q5 q6q1 = Q i / Qr ×100

式中

Q r 输入热量

Q1 Q2 Q4 Q5

有效利用热 排烟损失

Q3 气体不完全燃烧热损失固体不完全燃烧热损失 散热损失

Q6

灰渣物理热损失

§2 锅炉输入热量和有效利用热量

1、锅炉输入热量 2、锅炉有效利用热量

1 锅炉输入热量 QrQr Qnet,ar ir Qzq Qwl燃料的物理显热ir 固体燃料收到基比热： 液体燃料收到基比热： 蒸汽带入热 Qzq:

ir CartrCar 4.187

何时考虑？ kJ/kg ℃

M ar 100 M ar Cd 100 100

Car 1.738 0.0025tr kJ/kg ℃

Qzq Gzq (izq 2512 )当用蒸汽雾化重油或喷入锅炉蒸汽时考虑.

2500—排烟中蒸汽焓近似值，kJ/kg 外来热量 Qwl:0 0 Qwl ( I rk I lk )

用锅炉范围以外的废气、废热等来预热空气时 ？

Q r Q ar , net ir Q wr

第三章

1.锅炉正平衡热效率 gl

2 锅炉热效率 Q1

Qr

100%

1)对应于1kg燃料的锅炉有效利用热量Q1 2)锅炉每小时有效利用热量Qgl

Q1

Q gl B

kJ/kg

3 3 Q D 10 ( i i ) D 10 (i ps i gs ) kJ/h gl q gs ps (1)蒸汽锅炉：

r--汽化潜热，kJ/kg 工业锅炉1 ~ 5% 100 W--蒸汽湿度 电站锅炉 1% (2)热水锅炉每小时有效利用热量Qgl Qgl G 10 3 (i2 i1 ) kJ/h 饱和蒸汽焓：i q i rW 式中 igs,ips——锅炉给水和排污水焓， kJ/kg; i1,i2——锅炉进、出热水的焓，kJ/kg; ——干饱和蒸汽的焓，kJ/kg; 所以，

i

gl

D 10 3 (iq i gs ) D ps 10 3 (i ps i gs )BQ BQnet ,ar dwy

第三章

2.锅炉反平衡热效率 gl Q1 100% q1 100 (q2 q3 q4 q5 q6 ) % Qr

对小型锅

炉而言，一般以正平衡为主，反平衡为辅。 对于大型锅炉，由于不易准确测定燃料消耗量，其锅炉热平衡 i 主要靠反平衡求得。 Q gl kJ/kg 1)锅炉有效利用热量Qgl Q1 B 手烧锅炉允许只用正平衡法测定锅炉热效率。 2 )锅炉每小时有效利用热量 Qgl Qgl D 10 3 (iq i gs ) D ps 10 3 (i ps i gs ) kJ/h热平衡试验在精度上有一定要求： rW (1) 只进行正平衡试验，要求应进行两次测试偏差在 以内； r--汽化潜热，3% kJ/kg i q i ( 1 ) 饱 和 蒸 汽 焓 (2)同时进行正、反平衡实验时，两种方法测试偏差应在 5%以内。 100 1 ~ 5% 工业锅炉

:

W--蒸汽湿度

电站锅炉 1%

Qgl G 10 3 (i2 i1 ) kJ/h

锅炉有效利用热锅炉有效利用热指水和蒸汽流经各受热面时吸收的热量。

受热面 省煤器 蒸发受热面 过热器 再热器 空气预热器

空气预热器吸收的热量不属于锅炉有效利用热。

第三章

3.锅炉的毛效率及净效率 锅炉的毛效率

gl ——通常所指的锅炉效率都是毛效率

锅炉的净效率 j ——是在毛效率基础上扣除锅炉自用汽和电 能消耗后的效率。 j gl

式中

D z (i q i gs ) 10 3 29300N Nzyzb b BQy BQnetdw ,ar

100%

—自用汽和自用电能消耗所相当的锅炉效率降低值

Dz——自用汽消耗量，t/h; N汽化潜热， kWh/h r-kJ/kg zy——自用电耗量，1 ~ 5% 工业锅炉 W-蒸汽湿度 b——生产每度电的标准煤， kg/kWh ,取0.407 kg/kWh 电站锅炉 1%

锅炉的各项热损失 固体不完全燃烧热损失 气体不完全燃烧热损失 排烟热损失 散热热损失 灰渣物理热损失及其它热损失

§3

固体不完全燃烧热损失q4

固体不完全燃烧热损失的测定和计算 1.测定数据Ghz Glm 在锅炉正常运行工况下，定时收集： 、G 、 (kg/h) fh

取样分析：(1) 可燃物百分数：Chz、Cm、Cfh (%); (2) 可燃物的发热量(固定碳):

Qhz Qlm Qfh 328662.计算公式hz Q4 Qhzlm Q4 Qlm

(kJ/kg)

Chz Ghz 100 B

(kJ/kg)(kJ/kg) (kJ/kg)

ClmGlm 100 B

Q4fh Q fhhz lm Q4 Q4 Q4 Q4fh

C fhG fh 100 B

32866 (Ghz Chz GlmClm G fhC fh ) (kJ/kg) 100 B Q4 hz lm q4 100 q4 q4 q4fh %Qr

固体不完全燃烧热损失q4灰平衡 热平衡试验中，飞灰量很难准确测定，一般通过灰平衡方法解决 灰平衡方程：进入炉内燃料的总灰量应等于灰渣、漏煤及飞灰之 100 C fh Aar 100 Chz 100 Clm 和B 100 Ghz 100ar

Glm

100

G fh

100

上式两边分别乘以 BA BA y

100 100

a hz a lm a fh 1↓ hz Ghz (100 Chz ) BAar hz BAar(100 Chz )

a fh 1 a hz almG fh (100 C fh )

BAarG fh

fh Glm

lm

Glm (100 Clm ) BAar

则：

Ghz

lm BAar(100 Clm )

fh BAar(100 C fh )

fhC fh 32866 Aar hz Chz lmClm Q4 ( ) 100 100 Chz 100 Clm 100 C fh

固体不完全燃烧热损失q4固体不完全燃烧热损失 q4

锅炉主要热损之一，取决于燃料种类、燃烧方式、炉膛型式 与结构、燃烧器设计与布置、锅炉运行工况

lm 变化不大。 对同一类型的炉子， fh , hz ,

热平衡试验，通过测漏煤、灰渣的质量及采样分析，

lm ,再得到 fh ,代入公式得到Q4及q4. 算得 hz , 设计时, q4、按推荐数据选取(表)

对固态排渣煤粉炉取 q4 =0.5~5 %

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固体不完全燃烧热损失q43、燃料特性对q4的影响 灰分含量高和灰分熔点低的煤，固态可燃物被灰 包裹，难以燃尽，灰渣损失大。 层燃时燃用挥发物低而焦结性强的煤：燃烧过程 主要集中在炉排上，燃烧层温度高，较易形成熔 渣，阻碍通风，增加灰渣损失。 层燃时燃用水分低，焦结性弱而细末又多的煤时： 特别是在提高燃烧强度而增强通风的情况下，飞 灰损失就增加。 气体和液体燃料q4=0