锅炉热平衡综合实验

1、锅炉热平衡综合实验一、实验目的锅炉热平衡试验的目的是测定锅炉的效率及各种热损失。在新锅炉安装结束后的移交验收鉴定试验中、锅炉使用单位对新投产锅 炉按设计负荷试运转结束后的运行试验中、改造后的锅炉进行热工技术性能鉴定试验中、大修后的锅炉进行检修质量鉴定和校正设备 运行特性的试验中以及运行锅炉由于燃料种类变化等原因进行的燃烧调整试验中，都必须进行热平衡试验。按热平衡试验进行的方式 又可分为正平衡及反平衡试验。通过本实验。1、了解热平衡实验系统的组成；2、掌握锅炉给水温度、压力、流量、排烟温度、灰渣质量、灰渣中可燃物含量、烟气成分等的测量方法，通过分析误差原因，学 习减小误差的方法；3、掌握锅炉各项

2、热损失的计算方法；4、掌握锅炉正、反平衡实验的方法和步骤。二、实验原理锅炉热效率测定实验的基本原理就是锅炉在稳定工况下进出热量的平衡。1、锅炉热平衡锅炉工作是将燃料释放的热量最大限度的传递给汽水工质，剩余的没有被利用的热量以各种不同的方式损失掉了。在稳定工况下， 其进出热量必平衡，可表示如下：输入锅炉热量=锅炉利用热量+各种热损失锅炉输入热量以Q,(kJ/kg)或100(%)表示。锅炉热损失包括以下几项：排烟热损失Q (kJ/kg)或q (%)；22机械未完全燃烧热损失Q4(kJ/kg)或q)。链条炉包括：炉渣机械未完全燃烧热损失Q:、q?,飞灰机械未完全燃烧热损失Qf、qf与漏煤机械未完全燃

3、烧热损失Qm、qm等三项；化学未完全燃烧热损失Q3 (kJ/kg)或q3 (%)；锅炉向环境散热热损失Q5 (kJ/kg)或 q5(%)；灰渣物理热损失等其他热损失Q (kJ/kg)或q (%)。66国家标准GB/T-2587-1981规定：热平衡基准温度建议为环境温度；燃料发热量规定用收到基的低位发热量。板即。根据锅炉热平衡概念，可画出锅炉热平衡图如图1所示。2、锅炉热效率锅炉热效率为锅炉利用热量Q1占输入热量Q的百分数，用气(%)表示。它可由输入一输出热量法或热损失法通过实验求得。 输入一输出热量法： TOC o 1-5 h z 门=& x100 %(1)g Qr热损失法：门 100 (

4、q + q + q + q + q ) %(2)gl23456工业锅炉的测量误差是在额定负荷下两次热效率实验之间的偏差，对于输入一输出热量法不得大于4% ,而对于热损失法不得大于6%。锅炉热效率按两次实验的平均值计算。同时用输入一输出热量法与热损失法时，两种方法所测得的热效率偏差不得大于5%, 以输入一输出热量法所得效率值为实验结果值，热损失法作参考。3、热量计算(1)输入热量QrQ = QyD + Qrx kJ/kg(3)式中Qw 燃料收到基低位发热量，kJ/kgQ 燃料物理显热，kJ/kg本实验中，实验室的基准温度取环境温度，输入热量只计燃料收到基低位发热量QDw。锅炉有效利用热量Qgi热

5、水锅炉每小时有效吸热量Qgi按下式计算：Q = G(i -i )x103 kJ/h(4)glrs rs式中 G热水锅炉每小时加热水量，kg/h；i，i热水锅炉进水及出水的焓，kJ/kg。 rs rs机械未完全燃烧热损失Q4 链条炉Q = Z + Qf h+ Q cj -h Q l mkJ/kg(5)q4 = Q xlOO%r式中Qiz 炉渣机械未完全燃烧热损失，kJ/kg；Qf 飞灰机械未完全燃烧热损失，kJ/kg； 4Qj 沉降灰机械未完全燃烧热损失，kJ/kg； 4Qm 炉排漏煤机械未完全燃烧热损失，kJ/kg。4本实验中，只计炉渣机械未完全燃烧热损失Qz和飞灰机械未完全燃烧热损失Qh，其

6、计算公式为:44CcQiz = 327.27Aya 区4lz 100 CclzQfh = 327.27Aya 一C一4f 100 Ccfh百分数， ；kJ/ k gkJ / kg（6）（7）式中 、Cc也分别为炉渣和飞灰中可燃物含量孔、一分别为炉渣、飞占入炉煤总的质量份额。（4）排烟热损失Q2排烟热损失按下式计算：Q = I a V0 Ct ）除）kJ/kg（8）2 py py k lk 100q = Q x 100%(9)2 Qr式中Iy 排烟的焓，kJ/kg,由烟气离开锅炉最后一个受热面处的烟气温度9力和该处的过量空气系数apy所决定，9力值在热平衡实 验中测定；a力一一排烟处的过量空气系

7、数，热平衡实验时，a力值可由烟气分析测定气体成分，然后计算求得；V0每kg燃料完全燃烧时所需的理论空气量，m3； k(ct)k每Nm 3干空气连同其带入的10g水蒸气在温度为t C时的焓；由于固体不完全燃烧热损失的存在，对1kg燃料所生成的烟气容积需乘以(1-志)的修正值。通常排烟热损失是锅炉热损失中较大的一项，一般装有省煤器的水管锅炉，q2约为6% - 12% ；不装省煤器时，往往高达20%以 上。化学未完全燃烧热损失Q 3Q = V (126.36CO + 358.18CH +107.98H + 590.79C H )(1-kJ/kg (10)3 gy42m n 100q =3 x100%

8、3 Qr式中：Vgy 取样点处十烟气容积，如下式：(11)1 oCy + 0.375SyRO2 + COCy、Sy 燃料收到基成分质量含量百分数，% ;CO、CH、H、C H 取样点处十烟气中可燃气体CO、CH4、C H的容积百分比，。燃煤锅炉可认为CH4 = 0,H2 = 0,C H = 0。(6)散热损失按照附录D计算。(7)灰渣物理热损失Q6Q = Aar 匕 ct七kJ/kg6 Q 100 - C(12)式中:q6 = Q xlOO%r(13)灰渣离开炉膛时的温度当不直接测量时，链条炉广600&clz为炉渣，kJ/ ( kg -C)它们由下式计算V = 1.866Nm3 / kgkJ

9、/ ( kg - C)(14)c = 0. 7H1 5.知 2-411 0本实验中，只计算灰渣造成的热物理损失。四、实验仪器1、元素分析仪：测量燃料中C、H、O、N、S的质量百分比；2、奥氏烟气分析仪：测量烟气容积成分；3、热电偶温度计：测量烟气、给水、出水等温度；4、玻璃管温度计：测量环境温度；5、弹簧管式压力表：测量给水、出水的压力；6、超声波流量计：测量给水流量；7、马弗炉、天平：测量灰渣中的含碳量；8、数显量热仪：测量燃料的低位发热量。五、实验方法1、实验运行工况及测试时间为了保证测试数据的正确性、真实性，热平衡实验应在锅炉运行稳定工况1小时后进行。根据我国国家标准规定，对于火床燃烧、

10、 火室燃烧、沸腾燃烧固体燃料的工业锅炉，试验测试时间应不小于4h。但考虑到我校供热锅炉的运行特点，实验分别安排在上午和下 午热负荷稳定后进行，实验测试时间缩短为2小时。2、正平衡法（输入-输出热量法）实验（1）测量项目：根据热平衡界限图，以及输入、输出热量计算有关公式，正平衡实验所需测量的项目列于表2。表2正平衡法（输入-输出热量法）测量项目序号测定项目仪表测定时间备注1燃煤消耗量磅秤锅炉房提供2给水流量超声波流量计5分钟一次3给水温度热电偶测温器15分钟一次4给水压力压力表15分钟一次5出水温度热电偶测温器15分钟一次6出水压力压力表15分钟一次7煤的元素分析成分元素分析仪实验前测定8煤的低

11、位发热量数显量热仪实验前测定(2)测量方法燃煤消耗量测量：由锅炉房提供；燃料发热量和元素分析成分测量：由数显量热仪和元素分析仪测量；给水流量：通过超声波流量计测量；压力测量：弹簧管压力表测得；温度测量：热电偶测温器。3、热损失法热效率实验(1)测量项目根据热平衡界限图1、图2及各项热损失的计算公式确定的测量项目见表3。表3反平衡实验需测数据序号测定项目仪表测定时间备注1排烟温度热电偶测温器15分钟一次2排烟成分奥氏烟气分析仪3灰渣重量磅秤锅炉房提供4灰渣含炭量马弗炉、天平5飞灰重量磅秤锅炉房提供6飞灰含炭量马弗炉、天平7环境温度玻璃管温度计8煤的元素分析成分元素分析仪实验前测定(2)测量方法排

12、烟温度：由热电偶测温器测得；烟气成分：从烟道尾部取得烟气样品，由奥氏烟气分析仪测得；灰渣、飞灰重量：锅炉房提供灰渣、飞灰含炭量：取得灰渣样品，用马弗炉灼烧，测得其含炭量。六、实验报告学生测量完所有数据后，分别用正平衡和反平衡方法计算锅炉热效率，并完成实验报告。实验报告要求写出实验目的、所测量数 据、实验结果及结果分析等。附录B热平衡实验数据记录一、实验燃煤特性（入炉燃煤取样分析）项目名称QyWCyHyOySyNyAyWyVy单位kJ/kg%数值附录 D规蒐性附最）时热拗失D. 1 袖则锅炉散热损失应按热流甘法、查表族和计算法等三神方法之一确定*D 2 然旅计法D 2. 1 按温度水平和结构特点

13、捋斜炉本体及部件外表面划分成若于近侧等温区段,并ft出各区段的 面积Fi .玲、F.,各区段的面积一艘不得大于2 m*.D.2.2 轴热漳计探头按该热流计规定的方式固定于各等温区段的中也点，待热流计显示读数近于稳 定后,连续读取10个数据，并用算术平均值法求出各个区段的散热强度Qi、如条D.2. 3 用下式求得整台粉炉的敝热损失%风十如Ff + BQ?鱼冬X 00%式中：W7ET.分别为各区段的散热强度，值位为千焦每平方米小时kJ/mh）； 殆、月、F.分别为各区段的面枳,单位为平方米（m,*B瓣料消耗量单位为千克每小时kg/h）准立方米每小时Q输入热量，单位为千焦每千克（kJ/kg）或千俗理

14、标淮立方米kj/m， ,敏3 查表法D 3. 1散装蒸汽锅炉散热损失按表IX 1取用。 D. 1慕汽锅炉散临损矣铜炉出力t/hM4610:1520356&散燃损失孚 %2, 32, 41, 71. SL 31.10.8!. 3. 2 敌装热水耦炉散热损失投表D. 2麻用*D 4计算徐快、组装锅炉包括燃油、气钢炉和电加热制炉)的散热损失可返似地按下式计算t1 670 F或；X 100%式中地散热损失，.F慨炉散热表面积,单位为平方米(n?)】B燃料的消耗，眼世为干克每小时(k#h)成标准立方米每小时(m7h)；Q输入热量，单位为千焦每千克(kJ/kg)或千翁每标槌立方米如为电加热锯炉，式(D.

15、2)中BQt用3 6OON代替,N为耗电量“kW h)/h.(D. 2【责料性耐聚）气、薮和空岐的平地定压比械客在E. J始出烟气、阪和空气的平均定压比熟容。袁E. 1勤气、灰和空先的平均定伍比热客说萤平均定压匕热寿。虹血 VjRQrN,dHSOCOH,CH.X火:J1-许S1. 394 61-305 91. 494 31-2 21.洒63E C0. 7演 5l-3】8 310L 609 91. 2 叫 7L 307 11.495 41次瞻51. 2W1. 55 1Q 799 7.319 i201. SIS 91. 2-1 H1.蹄3】一相6 j1. 2 祯 71. 27日 41一20. HO

16、.i D1. 3 就口衍：.6茶 $L.共4 91.丈片s1.49? til. :m r：1.输:，RL-S7?:：）-瑚 I1. ：i20 Fi401. 620 9LSD5 01.3H 71.49S 71. 330 2L 282 2L58G 40. 812 31. 321 2501. 649 91.295 11.311 9.-139 c1. SOO 51.283 3L. 595 60. 816 5L 321 811)01-7H3 3. SW 61.海ii-JUL 7.源 1 4L641 1:,：. S.i? 41. s1BC，】.7心81.297 Bl 一盹6 61. 513 ?，询 o1.她01. 7CC 3G. 82 ji. m i1601. 752 51. 29S 2I. 3踞 4mL 304 6:MEM 51.711 80.H=5 31. 228 91701-161 2L 298 6L 3 JO 2L51T 1L 303 2L 295 2L723 60.85? 91. 329 71时一冲1.29$ C1-33? C1.518 8L 305 51