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1、2023/3/22Page 11 1 锅炉热平衡及锅炉热效锅炉热平衡及锅炉热效率率u1、热平衡概念u2、热平衡方程式第1页/共35页2023/3/22Page 2热平热平热平热平衡范衡范衡范衡范围围围围第2页/共35页2023/3/22Page 3热平衡示意图热平衡示意图热平衡示意图热平衡示意图第3页/共35页2023/3/22Page 4u锅炉热平衡研究锅炉热平衡研究 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u锅炉热平衡锅炉热平衡 以lkg固体燃料或液体燃料(气体燃料以1 m3)为单位组成热量平衡。
2、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。1 1、热平衡概念、热平衡概念第4页/共35页2023/3/22Page 52 2、锅炉热平衡方程式、锅炉热平衡方程式 q q1 1=Q=Qi i /Q /Qr r 100 100 式中式中 输入热量输入热量 Q Q1 1 有效利用热有效利用热 Q Q2 2 排烟损失排烟损失 Q Q3 3 化学不完全燃烧热损失化学不完全燃烧热损失 Q Q4 4 机械不完全燃烧热损失机械不完全燃烧热损失 Q Q5 5 散热损失散热损失 Q Q6 6 其他热损失其他热损失第5页/共35页2023/3/22Page 62 2 锅炉输入热量和有效利用热量
3、锅炉输入热量和有效利用热量uu1 1、锅炉输入热量、锅炉输入热量uu2 2、锅炉有效利用热量、锅炉有效利用热量第6页/共35页2023/3/22Page 71 1、锅炉输入热量、锅炉输入热量 QQr r对于燃煤锅炉对于燃煤锅炉:若燃料和空气没有利用外界热量进行预热若燃料和空气没有利用外界热量进行预热且燃煤水分满足且燃煤水分满足则则 2/7 燃料的物理显热；燃料的物理显热；外来热源加热空气时带入的热量；外来热源加热空气时带入的热量；雾化燃油所用蒸汽带入的热量雾化燃油所用蒸汽带入的热量第7页/共35页2023/3/22Page 8锅炉输入热量锅炉输入热量 QQr r燃料的物理显热燃料的物理显热i
4、ir r 固体燃料收到基比热：固体燃料收到基比热：kJ/kg 液体燃料液体燃料收到基收到基比热：比热：kJ/kg 蒸汽带入热蒸汽带入热 Q Qzqzq: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 外来热量外来热量 Q Qwlwl:用锅炉范围以外的废气、废热等来预热空气时第8页/共35页2023/3/22Page 92 2 2 2、锅炉有效利用热、锅炉有效利用热、锅炉有效利用热、锅炉有效利用热 QQQQ1 1 1 13/7 式中：式中：Q Q 工质总吸热量，工质总吸热量，kJ/skJ/s B B 燃料消耗量，燃料消耗量，kg/s kg/s D Dgrgr、D D
5、zrzr、D DPwPw 过热蒸汽量、再热蒸汽量和排污量，过热蒸汽量、再热蒸汽量和排污量，kg/skg/s 、h h g s g s 过热蒸汽焓、饱和蒸汽焓和给水焓，过热蒸汽焓、饱和蒸汽焓和给水焓，kJ/kg kJ/kg 、再热蒸汽出口和进口焓，再热蒸汽出口和进口焓，kJ/kgkJ/kg空气在空气预热器中吸收的热量又返回炉膛，属锅炉内部热量循空气在空气预热器中吸收的热量又返回炉膛，属锅炉内部热量循环，锅炉热平衡中不予考虑环，锅炉热平衡中不予考虑.第9页/共35页2023/3/22Page 10热效率热效率热效率热效率grgrgrgr 热效率热效率 正平衡正平衡 反平衡反平衡7/7第10页/共3
6、5页2023/3/22Page 11锅炉正平衡热效率锅炉正平衡热效率1 1）锅炉有效利用热量）锅炉有效利用热量QQ1 12 2）锅炉每小时有效利用热量）锅炉每小时有效利用热量QQgl gl kJ/kg kJ/h饱和蒸汽焓：饱和蒸汽焓：r r-汽化潜热，汽化潜热，kJ/kgkJ/kgWW-蒸汽湿度蒸汽湿度 i igsgs，i ipsps锅炉给水和排污水焓，锅炉给水和排污水焓，kJ/kgkJ/kg；干饱和蒸汽的焓，干饱和蒸汽的焓，kJ/kgkJ/kg第11页/共35页2023/3/22Page 12锅炉反平衡热效率锅炉反平衡热效率%第12页/共35页2023/3/22Page 13正反平衡热效率比
7、较正反平衡热效率比较 锅炉正平衡只能求得锅炉的热效率，不能据此研究和分析影响锅炉热效率的种种锅炉正平衡只能求得锅炉的热效率，不能据此研究和分析影响锅炉热效率的种种因素，以寻求提高热效率的途径。因素，以寻求提高热效率的途径。反平衡则是依据对各种热损失的测定来计算其锅炉热效率。反平衡则是依据对各种热损失的测定来计算其锅炉热效率。对小型锅炉而言，一般以正平衡为主，反平衡为辅。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，其锅炉热平衡主要靠反平衡求得。对于大型锅炉，由于不易准确测定燃料消耗量，其锅炉热平衡主要靠反平衡求得。第13页/共35页2023/3/22P
8、age 143 3 锅炉的各项热损锅炉的各项热损失失uu机械未完全燃烧热损失机械未完全燃烧热损失uu化学化学(气体气体)未完全燃烧热损失未完全燃烧热损失uu排烟热损失排烟热损失uu散热热损失散热热损失uu其它热损失其它热损失第14页/共35页2023/3/22Page 15机械机械(固体固体)未完全燃烧热损失未完全燃烧热损失 q q q q4 4 4 4锅锅炉炉主主要要热热损损之之一一，取取失失决决于于燃燃料料种种类类、燃燃烧烧方方式式、炉炉膛膛型型式与结构、燃烧器设计与布置、锅炉运行工况式与结构、燃烧器设计与布置、锅炉运行工况 V V V Vdafdafdafdaf小；（小；（小；（小；（M
9、MMMarararar、A A A Aar ar ar ar）大，）大，）大，）大，q q q q4 4 4 4 大；大；大；大；R R R R90909090大，大，大，大，q q q q4 4 4 4 大；大；大；大；过大或过小，过大或过小，过大或过小，过大或过小，q q q q4 4 4 4 大大大大 煤粉在炉膛停留时间煤粉在炉膛停留时间煤粉在炉膛停留时间煤粉在炉膛停留时间过小，过小，过小，过小，q q q q4 4 4 4 大大大大 固体未完全燃烧热损失固体未完全燃烧热损失q q4 44/7设计时设计时,q,q,q,q4 4 4 4、按推荐数据选取（表）、按推荐数据选取（表）对固态排渣
10、煤粉炉取对固态排渣煤粉炉取 q q q q4 4 4 4=0.5=0.5=0.5=0.55%5%5%5%未完全燃烧热损失包括未完全燃烧热损失包括 q q q q4 4 4 4、q q q q3 3 3 3 第15页/共35页2023/3/22Page 16固体未完全燃烧热损失固体未完全燃烧热损失q q4 4形成：形成：灰灰渣渣损损失失 ：未未参参与与燃燃烧烧或或未未燃燃尽尽的的碳碳粒粒与与灰灰渣渣一同落入灰斗所造成的损失。一同落入灰斗所造成的损失。漏漏煤煤损损失失 ：部部分分燃燃料料经经炉炉排排落落入入灰灰坑坑造造成成的的损损失。对于煤粉炉，则失。对于煤粉炉，则飞飞灰灰损损失失 ：未未燃燃尽尽
11、的的碳碳粒粒随随烟烟气气带带走走所所造造成成的损失。的损失。第16页/共35页2023/3/22Page 17固体未完全燃烧热损失固体未完全燃烧热损失q q4 4固体不完全燃烧热损失的测定和计算固体不完全燃烧热损失的测定和计算固体不完全燃烧热损失的测定和计算固体不完全燃烧热损失的测定和计算1 1 1 1测定数据测定数据测定数据测定数据在锅炉正常运行工况下，定时收集：在锅炉正常运行工况下，定时收集：、（kg/hkg/h）取样分析：取样分析：(1)(1)可燃物百分数：可燃物百分数：C Chzhz、C Cmm、C Cfhfh (%)(%)；(2)(2)可燃物的发热量：可燃物的发热量：（kJ/kgkJ
12、/kg）2 2计算公式计算公式（kJ/kg）%（kJ/kg）（kJ/kg）（kJ/kg）第17页/共35页2023/3/22Page 18固体未完全燃烧热损失固体未完全燃烧热损失q q4 4灰平衡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、漏煤及飞灰之进入炉内燃料的总灰量应等于灰渣、漏煤及飞灰之和和 令：,则：灰平衡方程为 上式两边分别乘以上式两边分别乘以 第18页/共35页2023/3/22Page 19固体未完全燃烧热损失固体未完全燃烧热损失q q4 4%第19页
13、/共35页2023/3/22Page 20固体未完全燃烧热损失固体未完全燃烧热损失q q4 4燃料特性对燃料特性对q q4 4的影响的影响灰分含量高灰分含量高和和灰分熔点低灰分熔点低的煤，固态可燃物被的煤，固态可燃物被灰包裹，难以燃尽，灰渣损失大灰包裹，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。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
14、强度而增强通风的情况时：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。下，飞灰损失就增加。第20页/共35页2023/3/22Page 21固体未完全燃烧热损失固体未完全燃烧热损失q q4 42 2 2 2燃烧方式对燃烧方式对燃烧方式对燃烧方式对q q q q4 4 4 4的影响：的影响：的影响：的影响：煤粉炉没有漏煤损失，但飞灰损失比层燃炉大煤粉炉没有漏煤损失，但飞灰损失比层燃炉大煤粉炉没有漏煤损失，但飞灰损失比层燃炉大煤粉炉没有漏煤损失，但飞灰损失比层燃炉大沸腾炉在燃用石煤或煤矸石时，飞灰损失大沸腾炉在燃用石煤或煤矸石时，飞灰损失大沸腾炉在燃用石煤或煤矸石时，飞灰损失大沸腾炉在燃
15、用石煤或煤矸石时，飞灰损失大3 3炉子结构对炉子结构对炉子结构对炉子结构对q q q q4 4 4 4的影响的影响的影响的影响煤粉炉炉膛的高低煤粉炉炉膛的高低煤粉炉炉膛的高低煤粉炉炉膛的高低燃烧器布置的位置燃烧器布置的位置燃烧器布置的位置燃烧器布置的位置第21页/共35页2023/3/22Page 22固体未完全燃烧热损失固体未完全燃烧热损失q q4 44 4锅炉运行工况对锅炉运行工况对q q4 4的影响的影响负荷增加，炉膛的气流速度增加，负荷增加，炉膛的气流速度增加，q q q q4 4 4 4加大。加大。煤粉细度及配风。煤粉细度及配风。过量空气系数过量空气系数:如太低，如太低，q q q
16、q4 4 4 4会增加。会增加。第22页/共35页2023/3/22Page 23气体不完全燃烧热损失气体不完全燃烧热损失q q3 3 形成：形成：q q q q3 3 3 3是由于部分是由于部分COCOCOCO、H H H H2 2 2 2、CHCHCHCH4 4 4 4等可燃气体未燃烧放热就随烟等可燃气体未燃烧放热就随烟气排出所造成的。气排出所造成的。影响因素影响因素 1 1炉子结构的影响炉子结构的影响炉膛高度不够或炉膛体积太小。炉膛高度不够或炉膛体积太小。当炉内水冷壁布置过多时，会使炉膛温度过低。当炉内水冷壁布置过多时，会使炉膛温度过低。2 2燃料特性的影响燃料特性的影响挥发份高的燃料，
17、在其它条件相同时，挥发份高的燃料，在其它条件相同时，q q3 3相对要大一些。相对要大一些。3 3燃烧方式的影响燃烧方式的影响炉膛过量空气系数（炉膛过量空气系数（过小或过大）；配风过小或过大）；配风炉内气流的混合与扰动等。炉内气流的混合与扰动等。第23页/共35页2023/3/22Page 24气体不完全燃烧热损失气体不完全燃烧热损失q q3 3 气体不完全燃烧热损失的测定及计算气体不完全燃烧热损失的测定及计算1测定测定用烟气分析方法测出 （m3/kg燃料）2计算计算公式%式中：式中：，mm3 3/kg/kg燃料燃料 ：是考虑固体不完全燃烧的修正；实际燃烧的燃料量：是考虑固体不完全燃烧的修正；
18、实际燃烧的燃料量 COCO2 2、HH2 2、CHCH4 4 ：干干烟烟气气中中COCO、HH2 2、CHCH4 4的的容容积积百百分分数数，由由热热平平衡衡试试验验通通过过验验器器分分析析仪仪测测得得。由由于于实实际际运运行行中中，烟烟气气中中HH2 2、CHCH4 4的的含含量量极极少少，可忽略不计，计算简化可忽略不计，计算简化.第24页/共35页2023/3/22Page 25气体不完全燃烧热损失气体不完全燃烧热损失q q3 3 3缺少元素成分资料时 第25页/共35页2023/3/22Page 26排烟热损失排烟热损失q q2 2 排烟热损失排烟热损失 q q q q2 2 2 2计算
19、计算式中 -排烟焓,取决于 与 ，kJ/kgkJ/kg -进入锅炉的冷空气焓,kJ/kgkJ/kg -排烟处过剩空气系数 5/7 由由q2、受热面低温腐蚀及金属耗量综合确定。、受热面低温腐蚀及金属耗量综合确定。电站锅炉电站锅炉 约在约在110110160160之间。之间。取决于取决于 及烟道漏风及烟道漏风，后者同时影响，后者同时影响 对大中型锅炉对大中型锅炉 q q2 2 约为约为4 48%8%排烟热损失排烟热损失：是指由排烟所带走的热量损失，烟气离开锅炉排入大气时，是指由排烟所带走的热量损失，烟气离开锅炉排入大气时，其温度比进入锅炉的空气温度高很多。其温度比进入锅炉的空气温度高很多。第26页
20、/共35页2023/3/22Page 27排烟热损失排烟热损失q q2 2影响因素：影响因素：影响排烟热损失的主要因素是排烟温度和排烟容积1 1排烟温度排烟温度排烟温度越高，排烟热损失越大。排烟温度每提高1215，q2将提高1%。排烟温度过低经济上不合理，甚至技术上不允许。（1 1）烟气与工质的传热温差小，换热所需金属受热面就大大增加。）烟气与工质的传热温差小，换热所需金属受热面就大大增加。（2 2）为了避免尾部受热面的腐蚀，排烟温度也不宜过低。）为了避免尾部受热面的腐蚀，排烟温度也不宜过低。因因此此必必须须根根据据燃燃料料与与金金属属耗耗量量进进行行技技术术经经济济比比较较来来合合理理确确定
21、定排烟温度。供热锅炉的排烟温度在排烟温度。供热锅炉的排烟温度在150200150200范围内。范围内。第27页/共35页2023/3/22Page 28排烟热损失排烟热损失q q2 2排烟容积排烟容积影响排烟容积大小的因素有：影响排烟容积大小的因素有：炉膛出口过量空气系数，炉膛出口过量空气系数，烟道各处漏风量烟道各处漏风量及燃料所含水分。及燃料所含水分。锅炉最佳过量空气系数的确定锅炉最佳过量空气系数的确定使使q q q q2 2 2 2、q q q q3 3 3 3、q q q q4 4 4 4三项热损失的总和最小，三项热损失的总和最小，所对应的炉膛出口过量空气系数所对应的炉膛出口过量空气系数
22、第28页/共35页2023/3/22Page 29排烟热损失排烟热损失q q2 2经验公式：计算公式计算公式:%第29页/共35页2023/3/22Page 30散热热损失散热热损失q q5 5 额定容量下锅炉的散热损失额定容量下锅炉的散热损失 散热损失散热损失 q q5 5外表温度高于环境温度通过对流与辐射散失热量造成的损失。外表温度高于环境温度通过对流与辐射散失热量造成的损失。可根据锅炉尾部受热面的布置查图确定可根据锅炉尾部受热面的布置查图确定 -锅炉额定容量、运行锅炉额定容量、运行 容量下的散热损失容量下的散热损失-锅炉额定容量、运行容量锅炉额定容量、运行容量q q q q5 5 5 5
23、 与锅炉运行负荷近似成反比变化与锅炉运行负荷近似成反比变化6/7第30页/共35页2023/3/22Page 31散热损失散热损失q q5 5 保温系数保温系数保保温温系系数数：表表示示烟烟气气在在烟烟道道中中的的放放热热量量有有多多少少被被烟烟道道中中的的受受热面所吸收。热面所吸收。烟气在烟道中的放热量烟气在烟道中的放热量 保温系数烟道受热面的吸热量。保温系数烟道受热面的吸热量。第31页/共35页2023/3/22Page 32其它热损失其它热损失q q6 6灰渣物理热损失 固态排渣煤粉锅炉只在高灰分煤时才考虑固态排渣煤粉锅炉只在高灰分煤时才考虑 计算方法很简单计算方法很简单其它一些散热损失等第32页/共35页2023/3/22Page 334 4、锅炉效率及燃料消耗量计锅炉效率及燃料消耗量计算算uu1 1、热效率及计算、热效率及计算uu2 2、燃料消耗量计算、燃料消耗量计算第33页/共35页2023/3/22Page 34燃料消耗量燃料消耗量燃料消耗量燃料消耗量 B B B B 燃料消耗量燃料消耗量 计算燃料消耗量计算燃料消耗量7/7第34页/共35页感谢您的观看！第35页/共35页