1、1鍋爐熱平衡2鍋爐輸入熱量和有效利用熱量3鍋爐的各項(xiàng)熱損失4鍋爐效率及燃料消耗量計(jì)算第三章 鍋爐機(jī)組熱平衡第1頁，共32頁。1 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率1、熱平衡概念2、熱平衡方程式第2頁，共32頁。鍋爐熱平衡示意圖Qr鍋爐輸入熱量Q6灰渣物理熱損失Q1固體不完全燃燒熱損失固體不完全燃燒熱損失Q5鍋爐散熱損失鍋爐有效利用熱量排煙熱損失可燃?xì)怏w不完全燃燒熱損失Q2Q3第3頁，共32頁。鍋爐熱平衡研究 燃料的熱量在鍋爐中利用的情況: 有多少被有效利用， 有多少變成了熱量損失，表現(xiàn)在哪些方面,產(chǎn)生的原因。 研究的目的是為了有效地提高鍋爐熱效率鍋爐熱平衡 以lkg固體燃料或液體燃料(氣體燃料以1Nm3)

2、為單位組成熱量平衡。 1kg燃料帶入爐內(nèi)的熱量及鍋爐有效利用熱量和損失熱量之間的關(guān)系。1、熱平衡概念第4頁，共32頁。2、鍋爐熱平衡方程式 q1 = Qi / Qr 100 式中 輸入熱量 Q1 有效利用熱 Q2 排煙損失 Q3 氣體不完全燃燒熱損失 Q4 固體不完全燃燒熱損失 Q5 散熱損失 Q6 灰渣物理熱損失第5頁，共32頁。2 鍋爐輸入熱量和有效利用熱量1、鍋爐輸入熱量2、鍋爐有效利用熱量第6頁，共32頁。1 鍋爐輸入熱量 Qr燃料的物理顯熱ir 固體燃料收到基比熱： kJ/kg 液體燃料收到基比熱： kJ/kg 蒸汽帶入熱 Qzq:當(dāng)用蒸汽霧化重油或噴入鍋爐蒸汽時(shí)考慮.2500排煙中

3、蒸汽焓近似值，kJ/kg 外來熱量 Qwl:用鍋爐范圍以外的廢氣、廢熱等來預(yù)熱空氣時(shí)何時(shí)考慮？ ？第7頁，共32頁。2 鍋爐熱效率1鍋爐正平衡熱效率1）對應(yīng)于1kg燃料的鍋爐有效利用熱量Q1 2）鍋爐每小時(shí)有效利用熱量Qgl kJ/kg kJ/h飽和蒸汽焓： （2）熱水鍋爐每小時(shí)有效利用熱量Qglr-汽化潛熱，kJ/kgW-蒸汽濕度 kJ/h第三章式中 igs，ips鍋爐給水和排污水焓，kJ/kg； 干飽和蒸汽的焓，kJ/kg； i1，i2鍋爐進(jìn)、出熱水的焓，kJ/kg； 所以， (1)蒸汽鍋爐： 第8頁，共32頁。1）鍋爐有效利用熱量Qgl 2）鍋爐每小時(shí)有效利用熱量Qgl kJ/kg kJ

4、/h（1）飽和蒸汽焓： r-汽化潛熱，kJ/kgW-蒸汽濕度 kJ/h2鍋爐反平衡熱效率 % 對小型鍋爐而言，一般以正平衡為主，反平衡為輔。對于大型鍋爐，由于不易準(zhǔn)確測定燃料消耗量，其鍋爐熱平衡主要靠反平衡求得。手燒鍋爐允許只用正平衡法測定鍋爐熱效率。熱平衡試驗(yàn)在精度上有一定要求：(1) 只進(jìn)行正平衡試驗(yàn)，要求應(yīng)進(jìn)行兩次測試偏差在3%以內(nèi)；(2)同時(shí)進(jìn)行正、反平衡實(shí)驗(yàn)時(shí)，兩種方法測試偏差應(yīng)在5%以內(nèi)。第三章第9頁，共32頁。鍋爐有效利用熱 鍋爐有效利用熱指水和蒸汽流經(jīng)各受熱面時(shí)吸收的熱量。省煤器 蒸發(fā)受熱面 過熱器 再熱器受熱面空氣預(yù)熱器吸收的熱量不屬于鍋爐有效利用熱。？空氣預(yù)熱器第10頁，共

5、32頁。r-汽化潛熱，kJ/kgW-蒸汽濕度 3鍋爐的毛效率及凈效率鍋爐的毛效率 通常所指的鍋爐效率都是毛效率鍋爐的凈效率 是在毛效率基礎(chǔ)上扣除鍋爐自用汽和電能消耗后的效率。 式中 自用汽和自用電能消耗所相當(dāng)?shù)腻仩t效率降低值 Dz自用汽消耗量，t/h；Nzy自用電耗量，kWh/h b生產(chǎn)每度電的標(biāo)準(zhǔn)煤，kg/kWh，取0.407 kg/kWh 第三章第11頁，共32頁。鍋爐的各項(xiàng)熱損失固體不完全燃燒熱損失氣體不完全燃燒熱損失排煙熱損失散熱熱損失灰渣物理熱損失及其它熱損失第12頁，共32頁。 3 固體不完全燃燒熱損失q42計(jì)算公式 （kJ/kg） %（kJ/kg） （kJ/kg） （kJ/kg）

6、 固體不完全燃燒熱損失的測定和計(jì)算1測定數(shù)據(jù)在鍋爐正常運(yùn)行工況下，定時(shí)收集： 、 、 （kg/h）取樣分析：(1) 可燃物百分?jǐn)?shù)：Chz、Cm、Cfh (%)； (2) 可燃物的發(fā)熱量（固定碳）： （kJ/kg） 第13頁，共32頁。固體不完全燃燒熱損失q4灰平衡熱平衡試驗(yàn)中，飛灰量很難準(zhǔn)確測定，一般通過灰平衡方法解決灰平衡方程：進(jìn)入爐內(nèi)燃料的總灰量應(yīng)等于灰渣、漏煤及飛灰之和 則：上式兩邊分別乘以 第14頁，共32頁。固體不完全燃燒熱損失 q4鍋爐主要熱損之一，取決于燃料種類、燃燒方式、爐膛型式與結(jié)構(gòu)、燃燒器設(shè)計(jì)與布置、鍋爐運(yùn)行工況固體不完全燃燒熱損失q44/7設(shè)計(jì)時(shí), q4、按推薦數(shù)據(jù)選?。?/p>

7、表）對固態(tài)排渣煤粉爐取 q4 =0.55 % 對同一類型的爐子， ， ， 變化不大。熱平衡試驗(yàn)，通過測漏煤、灰渣的質(zhì)量及采樣分析，算得 ， ，再得到 ，代入公式得到Q4及q4.第15頁，共32頁。固體不完全燃燒熱損失q43、燃料特性對q4的影響灰分含量高和灰分熔點(diǎn)低的煤，固態(tài)可燃物被灰包裹，難以燃盡，灰渣損失大。層燃時(shí)燃用揮發(fā)物低而焦結(jié)性強(qiáng)的煤：燃燒過程主要集中在爐排上，燃燒層溫度高，較易形成熔渣，阻礙通風(fēng)，增加灰渣損失。層燃時(shí)燃用水分低，焦結(jié)性弱而細(xì)末又多的煤時(shí)：特別是在提高燃燒強(qiáng)度而增強(qiáng)通風(fēng)的情況下，飛灰損失就增加。 氣體和液體燃料q4=0第16頁，共32頁。固體不完全燃燒熱損失q44燃燒

8、方式對q4的影響：煤粉爐沒有漏煤損失，但飛灰損失比層燃爐大沸騰爐在燃用石煤或煤矸石時(shí)，飛灰損失大5爐子結(jié)構(gòu)對q4的影響煤粉爐爐膛的高低燃燒器布置的位置第17頁，共32頁。固體不完全燃燒熱損失q44鍋爐運(yùn)行工況對q4的影響負(fù)荷增加，爐膛的氣流速度增加，q4加大。煤粉細(xì)度及配風(fēng)。過量空氣系數(shù):如太低，q4會(huì)增加。 第18頁，共32頁。 4 氣體不完全燃燒熱損失q3 形成： q3是由于部分CO、H2、CH4等可燃?xì)怏w未燃燒放熱就隨煙氣排出所造成的。 影響因素 1爐子結(jié)構(gòu)的影響爐膛高度不夠或爐膛體積太小。當(dāng)爐內(nèi)水冷壁布置過多時(shí)，會(huì)使?fàn)t膛溫度過低。2燃料特性的影響揮發(fā)份高的燃料，在其它條件相同時(shí)，q3相

9、對要大一些。 3燃燒方式的影響爐膛過量空氣系數(shù)（過小或過大）；配風(fēng)爐內(nèi)氣流的混合與擾動(dòng)等。第19頁，共32頁。氣體不完全燃燒熱損失的測定及計(jì)算1測定用煙氣分析方法測出 （Nm3/kg燃料） 氣體不完全燃燒熱損失q3 2計(jì)算公式 %式中： ，Nm3/kg燃料 ：是考慮固體不完全燃燒的修正；實(shí)際燃燒的燃料量 CO2、H2、CH4 ：干煙氣中CO、H2、CH4的容積百分?jǐn)?shù)，由熱平衡試驗(yàn)通過驗(yàn)器分析儀測得。由于實(shí)際運(yùn)行中，煙氣中H2、CH4的含量極少，可忽略不計(jì)，計(jì)算簡化. 第20頁，共32頁。氣體不完全燃燒熱損失q3 3缺少元素成分資料時(shí) 第21頁，共32頁。 5 排煙熱損失q2 排煙熱損失 q2計(jì)

10、算式中 - 排煙焓, 取決于 與 ，kJ/kg - 進(jìn)入鍋爐的冷空氣焓,理論空氣的焓 kJ/kg - 排煙處過?？諝庀禂?shù) 排煙熱損失：是指由排煙所帶走的熱量損失，煙氣離開鍋爐排入大氣時(shí)，其溫度比進(jìn)入鍋爐的空氣溫度高很多。 % 經(jīng)驗(yàn)公式 ：第22頁，共32頁。排煙熱損失q2影響因素： 影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度和排煙容積1排煙溫度排煙溫度越高，排煙熱損失越大。排煙溫度每提高1215，q2將提高1%。排煙溫度過低經(jīng)濟(jì)上不合理，甚至技術(shù)上不允許。（1）煙氣與工質(zhì)的傳熱溫差小，換熱所需金屬受熱面就大大增加。（2）為了避免尾部受熱面的腐蝕，排煙溫度也不宜過低。因此必須根據(jù)燃料與金屬耗量進(jìn)行技術(shù)經(jīng)

11、濟(jì)比較來合理確定排煙溫度。供熱鍋爐的排煙溫度在150200范圍內(nèi)。第23頁，共32頁。排煙熱損失q2排煙容積影響排煙容積大小的因素有：爐膛出口過量空氣系數(shù)，煙道各處漏風(fēng)量及燃料所含水分。鍋爐最佳過量空氣系數(shù)的確定使q2、q3、q4三項(xiàng)熱損失的總和最小，所對應(yīng)的爐膛出口過量空氣系數(shù)第24頁，共32頁。第25頁，共32頁。 6 散熱熱損失q5 額定容量下鍋爐的散熱損失 散熱損失 q5外表溫度高于環(huán)境溫度通過對流與輻射散失熱量造成的損失?？筛鶕?jù)鍋爐尾部受熱面的布置查圖確定 - 鍋爐額定容量、運(yùn)行 容量下的散熱損失- 鍋爐額定容量、運(yùn)行容量q5 與鍋爐運(yùn)行負(fù)荷近似成反比變化6/7第26頁，共32頁。散

12、熱損失q5 保溫系數(shù)保溫系數(shù)：表示煙氣在煙道中的放熱量有多少被煙道中的受熱面所吸收。煙氣在煙道中的放熱量保溫系數(shù)煙道受熱面的吸熱量。 當(dāng)沒有空氣預(yù)熱器或空氣預(yù)熱器吸收的熱量與Q1相比很小時(shí)：第27頁，共32頁。一 灰渣物理顯熱損失q6由于鍋爐中排出的灰渣及漏煤的溫度一般在600800造成的熱損失。 第三章 7 灰渣物理熱損失及其它熱損失第28頁，共32頁。3.6 其它熱損失 二、其他熱損失是鍋爐冷卻部件所用的冷卻水未進(jìn)入鍋爐汽水系統(tǒng)時(shí)造成的熱損失。 式中： Hlq：面向爐膛的水冷面積；m2； 417103：無測定數(shù)據(jù)時(shí)，假定每m2水冷面積所吸收 的熱量，kJ/（m2.h) Qgl：鍋爐每小時(shí)有

13、效吸熱量，kJ/h。 第三章第29頁，共32頁。8燃料消耗量計(jì)算 燃料消耗量 計(jì)算燃料消耗量7/7熱力計(jì)算，燃料所需空氣量和燃燒生成的煙氣量，均用Bj；燃料輸運(yùn)系統(tǒng)和制粉系統(tǒng)的設(shè)備計(jì)算時(shí)，則以B為依據(jù)。第30頁，共32頁。作業(yè)與思考題1、什么是q4，影響q4的因素有哪些？計(jì)算它至少需要測試哪些項(xiàng)目？在運(yùn)行中可以采取哪些措施減小它？2、什么是q2，影響q2的因素有哪些？計(jì)算它至少需要測試哪些項(xiàng)目？在運(yùn)行中可以采取哪些措施減小它？3、分別論述在爐膛、煙道前部、煙道尾部、及制粉系統(tǒng)中，漏風(fēng)對鍋爐運(yùn)行有哪些影響？4、鍋爐燃料消耗量和計(jì)算燃料消耗量有何不同？各在什么情況下使用？1/2第31頁，共32頁。作業(yè)與思考題5、已知某臺(tái)鍋爐每小時(shí)的實(shí)際燃煤量為600 t/h，其發(fā)熱量Qnet，ar =15535 kJ/kg，試求該臺(tái)鍋爐每小時(shí)標(biāo)準(zhǔn)燃煤量。6、已知：某鍋爐額定蒸發(fā)量D=420t/h，過熱蒸汽的出口焓hgq=3500kJ/kg，進(jìn)入鍋爐的給水焓hgs=900kJ/kg，鍋爐排污率為3，汽包內(nèi)爐水焓hls=1350kJ/kg，各項(xiàng)熱損失之和q=10.1%