1、2020/8/5,Principles of Boiler,Page 1,1鍋爐熱平衡 2鍋爐輸入熱量和有效利用熱量 3鍋爐的各項熱損失 4鍋爐效率及燃料消耗量計算,第三章 鍋爐機組熱平衡,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 2,1 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率,1、熱平衡概念 2、熱平衡方程式,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 3,熱平衡范圍,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 4,熱平衡示意圖,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 5,鍋爐熱平衡研究 燃料的熱量

2、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)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,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 6,2、鍋爐熱平衡方程式,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 7,2 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,2020/8/5,Principles of Boiler,P

3、age 8,1、鍋爐輸入熱量 Qr,對于燃煤鍋爐: 若燃料和空氣沒有利用外界熱量進行預(yù)熱 且燃煤水分滿足 則,2/7,燃料的物理顯熱； 外來熱源加熱空氣時帶入的熱量； 霧化燃油所用蒸汽帶入的熱量,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 9,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:,當用蒸汽霧化重油或噴入鍋爐蒸汽時考慮. 2500排煙中蒸汽焓近似值，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,2020/8/5,Principles of Boiler

4、,Page 10,2、鍋爐有效利用熱 Q1,3/7,式中： Q 工質(zhì)總吸熱量， kJ/ s B 燃料消耗量， kg/s Dgr、Dzr、DPw 過熱蒸汽量、再熱蒸汽量和排污量，kg/s 、 、h g s 過熱蒸汽焓、飽和蒸汽焓和給水焓，kJ/kg 、 再熱蒸汽出口和進口焓，kJ/kg,空氣在空氣預(yù)熱器中吸收的熱量又返回爐膛，屬鍋爐內(nèi)部熱量循環(huán)，鍋爐熱平衡中不予考慮.,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 11,3 鍋爐的各項熱損失,機械未完全燃燒熱損失 化學(氣體)未完全燃燒熱損失 排煙熱損失 散熱熱損失 其它熱損失,2020/8/5,Principles of

5、 Boiler,Page 12,機械(固體)未完全燃燒熱損失 q4 鍋爐主要熱損之一，取失決于燃料種類、燃燒方式、爐膛型式與結(jié)構(gòu)、燃燒器設(shè)計與布置、鍋爐運行工況 Vdaf??；（Mar、Aar ）大，q4 大； R90大， q4 大； 過大或過小，q4 大 煤粉在爐膛停留時間過小， q4 大,機械未完全燃燒熱損失q4,4/7,設(shè)計時, q4、按推薦數(shù)據(jù)選?。ū恚?對固態(tài)排渣煤粉爐取 q4 =0.55 %,未完全燃燒熱損失包括 q4、q3,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 13,機械未完全燃燒熱損失q4,形成： 灰渣損失 ：未參與燃燒或未燃盡的碳粒與灰渣一同落入

6、灰斗所造成的損失。 漏煤損失 ：部分燃料經(jīng)爐排落入灰坑造成的損失。對于煤粉爐，則 飛灰損失 ：未燃盡的碳粒隨煙氣帶走所造成的損失。,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 14,機械未完全燃燒熱損失q4,燃料特性對q4的影響 灰分含量高和灰分熔點低的煤，固態(tài)可燃物被灰包裹，難以燃盡，灰渣損失大。 層燃時燃用揮發(fā)物低而焦結(jié)性強的煤：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，增加灰渣損失。 層燃時燃用水分低，焦結(jié)性弱而細末又多的煤時：特別是在提高燃燒強度而增強通風的情況下，飛灰損失就增加。,2020/8/5,Principles of Boile

7、r,Page 15,機械未完全燃燒熱損失q4,2燃燒方式對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，飛灰損失大,3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,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 16,機械未完全燃燒熱損失q4,4鍋爐運行工況對q4的影響 負荷增加，爐膛的氣流速度增加，q4加大。 煤粉細度及配風。 過量空氣系數(shù):如太低，q4會增加。,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 17,機械未完全燃燒熱損失q4,固體不完全燃燒熱損失的測定和計算 1測定數(shù)據(jù) 在鍋爐正常運

8、行工況下，定時收集： 、 、 （kg/h） 取樣分析：(1) 可燃物百分數(shù)：Chz、Cm、Cfh (%)； (2) 可燃物的發(fā)熱量： （kJ/kg）,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 18,機械未完全燃燒熱損失q4,灰平衡 熱平衡試驗中，飛灰量很難準確測定，一般通過灰平衡方法解決 灰平衡方程：進入爐內(nèi)燃料的總灰量應(yīng)等于灰渣、漏煤及飛灰之和,上式兩邊分別乘以,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 19,機械未完全燃燒熱損失q4,%,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 20,氣體不完全燃燒熱損失q

9、3,形成： q3是由于部分CO、H2、CH4等可燃氣體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。 當爐內(nèi)水冷壁布置過多時，會使爐膛溫度過低。,2燃料特性的影響 揮發(fā)份高的燃料，在其它條件相同時，q3相對要大一些。,3燃燒方式的影響 爐膛過量空氣系數(shù)（過小或過大）；配風 爐內(nèi)氣流的混合與擾動等。,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 21,氣體不完全燃燒熱損失q3,式中： ，Nm3/kg燃料 ：是考慮固體不完全燃燒的修正；實際燃燒的燃料量 CO2、H2、CH4 ：干煙氣中CO、H2、CH4的容積百分數(shù)，由熱平衡試驗通

10、過驗器分析儀測得。由于實際運行中，煙氣中H2、CH4的含量極少，可忽略不計，計算簡化.,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 22,氣體不完全燃燒熱損失q3,3缺少元素成分資料時,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 23,排煙熱損失q2,排煙熱損失 q2計算 式中 - 排煙焓, 取決于 與 ，kJ/kg - 進入鍋爐的冷空氣焓, kJ/kg - 排煙處過?？諝庀禂?shù),5/7,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，其溫度比進入鍋爐的空氣溫度高很多。,2020/8/5,Principles of Boiler

11、,Page 24,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)燃料與金屬耗量進行技術(shù)經(jīng)濟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)。,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 25,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

12、各處漏風量 及燃料所含水分。,鍋爐最佳過量空氣系數(shù)的確定 使q2、q3、q4三項熱損失的總和最小， 所對應(yīng)的爐膛出口過量空氣系數(shù),2020/8/5,Principles of Boiler,Page 26,排煙熱損失q2,計算公式:,%,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 27,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,6/7,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 28,散熱損失q5,保溫系數(shù) 保溫系數(shù)：表示煙氣在煙道中的放

13、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。,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 29,其它熱損失q6,灰渣物理熱損失 固態(tài)排渣煤粉鍋爐只在高灰分煤時才考慮 計算方法很簡單 其它一些散熱損失等,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 30,4 、鍋爐效率及燃料消耗量計算,1、熱效率及計算 2、燃料消耗量計算,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 31,熱效率gr,熱效率 正平衡 反平衡,7/7,2020/8/5,Principles of Boiler,Pag

14、e 32,鍋爐正平衡熱效率,1）鍋爐有效利用熱量Q1,2）鍋爐每小時有效利用熱量Qgl,kJ/kg,kJ/h,飽和蒸汽焓：,igs，ips鍋爐給水和排污水焓，kJ/kg； 干飽和蒸汽的焓，kJ/kg,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 33,鍋爐反平衡熱效率,%,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 34,正反平衡熱效率比較,鍋爐正平衡只能求得鍋爐的熱效率，不能據(jù)此研究和分析影響鍋爐熱效率的種種因素，以尋求提高熱效率的途徑。 反平衡則是依據(jù)對各種熱損失的測定來計算其鍋爐熱效率。 對小型鍋爐而言，一般以正平衡為主，反平衡為輔。 對

15、于大型鍋爐，由于不易準確測定燃料消耗量，其鍋爐熱平衡主要靠反平衡求得。,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 35,燃料消耗量 B,燃料消耗量,計算燃料消耗量,7/7,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 36,作業(yè)與思考題,1、什么是q4，影響q4的因素有哪些？計算它至少需要測試哪些項目？在運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？計算它至少需要測試哪些項目？在運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，漏風對鍋爐運行有哪些影響？ 4、鍋爐燃料消耗量和計算燃料消耗量有何不同？各在什么情況下使用？,1/2,2020/8/5,Principles of Boiler,Page 37,作業(yè)與思考題,5、已知某臺鍋爐每小時的實際燃煤量為600 t/h，其發(fā)熱量Qnet，ar =15535 kJ/kg，試求該臺鍋爐每小時標準燃煤量。 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，進入鍋爐的給水焓hgs=900kJ/kg，鍋爐排