锅炉热平衡分解课件

1、1锅炉热平衡2锅炉输入热量和有效利用热量3锅炉的各项热损失4锅炉效率及燃料消耗量计算第三章 锅炉机组热平衡第1页，共32页。1 锅炉热平衡及锅炉热效率1、热平衡概念2、热平衡方程式第2页，共32页。锅炉热平衡示意图Qr锅炉输入热量Q6灰渣物理热损失Q1固体不完全燃烧热损失固体不完全燃烧热损失Q5锅炉散热损失锅炉有效利用热量排烟热损失可燃气体不完全燃烧热损失Q2Q3第3页，共32页。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)

2、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。1、热平衡概念第4页，共32页。2、锅炉热平衡方程式 q1 = Qi / Qr 100 式中 输入热量 Q1 有效利用热 Q2 排烟损失 Q3 气体不完全燃烧热损失 Q4 固体不完全燃烧热损失 Q5 散热损失 Q6 灰渣物理热损失第5页，共32页。2 锅炉输入热量和有效利用热量1、锅炉输入热量2、锅炉有效利用热量第6页，共32页。1 锅炉输入热量 Qr燃料的物理显热ir 固体燃料收到基比热： kJ/kg 液体燃料收到基比热： kJ/kg 蒸汽带入热 Qzq:当用蒸汽雾化重油或喷入锅炉蒸汽时考虑.2500排烟中

3、蒸汽焓近似值，kJ/kg 外来热量 Qwl:用锅炉范围以外的废气、废热等来预热空气时何时考虑？ ？第7页，共32页。2 锅炉热效率1锅炉正平衡热效率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 kJ/kg kJ/h饱和蒸汽焓： （2）热水锅炉每小时有效利用热量Qglr-汽化潜热，kJ/kgW-蒸汽湿度 kJ/h第三章式中 igs，ips锅炉给水和排污水焓，kJ/kg； 干饱和蒸汽的焓，kJ/kg； i1，i2锅炉进、出热水的焓，kJ/kg； 所以， (1)蒸汽锅炉： 第8页，共32页。1）锅炉有效利用热量Qgl 2）锅炉每小时有效利用热量Qgl kJ/kg kJ

4、/h（1）饱和蒸汽焓： r-汽化潜热，kJ/kgW-蒸汽湿度 kJ/h2锅炉反平衡热效率 % 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。手烧锅炉允许只用正平衡法测定锅炉热效率。热平衡试验在精度上有一定要求：(1) 只进行正平衡试验，要求应进行两次测试偏差在3%以内；(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。第三章第9页，共32页。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。省煤器 蒸发受热面 过热器 再热器受热面空气预热器吸收的热量不属于锅炉有效利用热。？空气预热器第10页，共

5、32页。r-汽化潜热，kJ/kgW-蒸汽湿度 3锅炉的毛效率及净效率锅炉的毛效率 通常所指的锅炉效率都是毛效率锅炉的净效率 是在毛效率基础上扣除锅炉自用汽和电能消耗后的效率。 式中 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；Nzy自用电耗量，kWh/h b生产每度电的标准煤，kg/kWh，取0.407 kg/kWh 第三章第11页，共32页。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第12页，共32页。 3 固体不完全燃烧热损失q42计算公式 （kJ/kg） %（kJ/kg） （kJ/kg） （kJ/kg）

6、 固体不完全燃烧热损失的测定和计算1测定数据在锅炉正常运行工况下，定时收集： 、 、 （kg/h）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）： （kJ/kg） 第13页，共32页。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、漏煤及飞灰之和 则：上式两边分别乘以 第14页，共32页。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、锅炉运行工况固体不完全燃烧热损失q44/7设计时, q4、按推荐数据选取（

7、表）对固态排渣煤粉炉取 q4 =0.55 % 对同一类型的炉子， ， ， 变化不大。热平衡试验，通过测漏煤、灰渣的质量及采样分析，算得 ， ，再得到 ，代入公式得到Q4及q4.第15页，共32页。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第16页，共32页。固体不完全燃烧热损失q44燃烧

8、方式对q4的影响：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5炉子结构对q4的影响煤粉炉炉膛的高低燃烧器布置的位置第17页，共32页。固体不完全燃烧热损失q44锅炉运行工况对q4的影响负荷增加，炉膛的气流速度增加，q4加大。煤粉细度及配风。过量空气系数:如太低，q4会增加。 第18页，共32页。 4 气体不完全燃烧热损失q3 形成： q3是由于部分CO、H2、CH4等可燃气体未燃烧放热就随烟气排出所造成的。 影响因素 1炉子结构的影响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。2燃料特性的影响挥发份高的燃料，在其它条件相同时，q3相

9、对要大一些。 3燃烧方式的影响炉膛过量空气系数（过小或过大）；配风炉内气流的混合与扰动等。第19页，共32页。气体不完全燃烧热损失的测定及计算1测定用烟气分析方法测出 （Nm3/kg燃料） 气体不完全燃烧热损失q3 2计算公式 %式中： ，Nm3/kg燃料 ：是考虑固体不完全燃烧的修正；实际燃烧的燃料量 CO2、H2、CH4 ：干烟气中CO、H2、CH4的容积百分数，由热平衡试验通过验器分析仪测得。由于实际运行中，烟气中H2、CH4的含量极少，可忽略不计，计算简化. 第20页，共32页。气体不完全燃烧热损失q3 3缺少元素成分资料时 第21页，共32页。 5 排烟热损失q2 排烟热损失 q2计

10、算式中 - 排烟焓, 取决于 与 ，kJ/kg - 进入锅炉的冷空气焓,理论空气的焓 kJ/kg - 排烟处过剩空气系数 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，其温度比进入锅炉的空气温度高很多。 % 经验公式 ：第22页，共32页。排烟热损失q2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）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）为了避免尾部受热面的腐蚀，排烟温度也不宜过低。因此必须根据燃料与金属耗量进行技术经

11、济比较来合理确定排烟温度。供热锅炉的排烟温度在150200范围内。第23页，共32页。排烟热损失q2排烟容积影响排烟容积大小的因素有：炉膛出口过量空气系数，烟道各处漏风量及燃料所含水分。锅炉最佳过量空气系数的确定使q2、q3、q4三项热损失的总和最小，所对应的炉膛出口过量空气系数第24页，共32页。第25页，共32页。 6 散热热损失q5 额定容量下锅炉的散热损失 散热损失 q5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 - 锅炉额定容量、运行 容量下的散热损失- 锅炉额定容量、运行容量q5 与锅炉运行负荷近似成反比变化6/7第26页，共32页。散

12、热损失q5 保温系数保温系数：表示烟气在烟道中的放热量有多少被烟道中的受热面所吸收。烟气在烟道中的放热量保温系数烟道受热面的吸热量。 当没有空气预热器或空气预热器吸收的热量与Q1相比很小时：第27页，共32页。一 灰渣物理显热损失q6由于锅炉中排出的灰渣及漏煤的温度一般在600800造成的热损失。 第三章 7 灰渣物理热损失及其它热损失第28页，共32页。3.6 其它热损失 二、其他热损失是锅炉冷却部件所用的冷却水未进入锅炉汽水系统时造成的热损失。 式中： Hlq：面向炉膛的水冷面积；m2； 417103：无测定数据时，假定每m2水冷面积所吸收 的热量，kJ/（m2.h) Qgl：锅炉每小时有

13、效吸热量，kJ/h。 第三章第29页，共32页。8燃料消耗量计算 燃料消耗量 计算燃料消耗量7/7热力计算，燃料所需空气量和燃烧生成的烟气量，均用Bj；燃料输运系统和制粉系统的设备计算时，则以B为依据。第30页，共32页。作业与思考题1、什么是q4，影响q4的因素有哪些？计算它至少需要测试哪些项目？在运行中可以采取哪些措施减小它？2、什么是q2，影响q2的因素有哪些？计算它至少需要测试哪些项目？在运行中可以采取哪些措施减小它？3、分别论述在炉膛、烟道前部、烟道尾部、及制粉系统中，漏风对锅炉运行有哪些影响？4、锅炉燃料消耗量和计算燃料消耗量有何不同？各在什么情况下使用？1/2第31页，共32页。作业与思考题5、已知某台锅炉每小时的实际燃煤量为600 t/h，其发热量Qnet，ar =15535 kJ/kg，试求该台锅炉每小时标准燃煤量。6、已知：某锅炉额定蒸发量D=420t/h，过热蒸汽的出口焓hgq=3500kJ/kg，进入锅炉的给水焓hgs=900kJ/kg，锅炉排污率为3，汽包内炉水焓hls=1350kJ/kg，各项热损失之和q=10.1%