锅炉热平衡及分析（锅炉设备运行课件）

锅炉热平衡概念输入锅炉的热量=输出锅炉的热量有效利用热量未完全燃烧的热损失其它热损失锅炉热平衡的计算基础：1kg固体燃料锅炉热平衡方程式为：

上式不利于对燃用不同燃料及不同锅炉容量的锅炉之间进行经济性比较。将式变成以百分数表示的热平衡方程式，即：锅炉热平衡及分析任务4.1锅炉热平衡及其意义锅炉热平衡概念01锅炉热平衡的意义02正、反平衡求锅炉热效率的方法03常用反平衡求锅炉热效率的原因0401锅炉热平衡概念输入锅炉的热量=输出锅炉的热量有效利用热量未完全燃烧的热损失其它热损失锅炉热平衡的计算基础：1kg固体燃料锅炉热平衡方程式为：

上式不利于对燃用不同燃料及不同锅炉容量的锅炉之间进行经济性比较。将式变成以百分数表示的热平衡方程式，即：02锅炉热平衡的意义知道锅炉有效利用热量的大小和燃料热量的利用程度；更重要的是知道各项热损失的大小，可以判断锅炉的设计和运行水平，寻找提高锅炉运行水平的措施。锅炉热平衡必须通过试验求得，也称为热效率试验。01020303正、反平衡求锅炉热效率的方法正平衡求效率法或直接求效率法反平衡求效率法或间接求效率法目前电厂锅炉常用反平衡法求效率。04常用反平衡求锅炉热效率的原因01燃料消耗量B的测量相当困难，以及在有效利用热量的测定上常会引入较大的误差，不如利用反平衡法求效率更为方便和准确；02正平衡法只求出锅炉的热效率，而未求锅炉的各项热损失，因而就不利于对各项损失进行分析和提出改进锅炉效率的途径；03正平衡法要求比较长时间保持锅炉稳定工况，这是比较困难的。对于小容量锅炉，用正平衡法比较易于测定且误差也不大，如若只需要知道锅炉效率，而无需知道锅炉各项热损失，则可以采用正平衡法。正、反平衡求锅炉热效率的方法正平衡求效率法或直接求效率法反平衡求效率法或间接求效率法目前电厂锅炉常用反平衡法求效率。锅炉热平衡及分析正平衡求效率法：通过测定锅炉输入热量和有效利用热量，计算锅炉热效率。锅炉热平衡及分析任务4.3.1锅炉反平衡求热效率及各项热损失机械不完全燃烧热损失01化学不完全燃烧热损失02灰渣物理热损失03根据反平衡求效率公式求锅炉热效率，就是求锅炉各项热损失q2、q3、q4、q5、q6常用反平衡求锅炉热效率的原因01燃料消耗量B的测量相当困难，以及在有效利用热量的测定上常会引入较大的误差，不如利用反平衡法求效率更为方便和准确；02正平衡法只求出锅炉的热效率，而未求锅炉的各项热损失，因而就不利于对各项损失进行分析和提出改进锅炉效率的途径；03正平衡法要求比较长时间保持锅炉稳定工况，这是比较困难的。对于小容量锅炉，用正平衡法比较易于测定且误差也不大，如若只需要知道锅炉效率，而无需知道锅炉各项热损失，则可以采用正平衡法。锅炉热平衡及分析感谢您的聆听THANKYOUFORLISTENING物质平衡（锅炉燃料燃烧计算）能量平衡（锅炉热平衡计算）锅炉物质平衡及计算锅炉锅炉热平衡是指输入锅炉的能量和输出锅炉能量之间的平衡关系灰渣ASH锅炉能量ENERGY能量ENERGY锅炉机组热平衡的意义计算锅炉热效率分析影响锅炉热效率的因素提高锅炉热效率途径的基础本项目详细论述锅炉用正反平衡法求热效率的原理、实际计算方法和试验方法，还介绍锅炉燃料消耗量等概念和计算方法。锅炉热平衡及分析学习任务学习任务LEARNINGTASKS学习任务一：锅炉热平衡分析学习任务二:锅炉正平衡求效率学习任务三:锅炉反平衡及各项热损失分析学习任务四：锅炉机组热平衡试验方法35能进行锅炉热平衡计算、试验及分析锅炉反平衡及各项热损失的计算方法及分析 相关计算及对计算结果的分析目的关键难点锅炉有效利用热量锅炉有效利用热量过热蒸汽的吸热01再热蒸汽的吸热02饱和蒸汽的吸热03排污水的吸热04当锅炉不对外供应饱和蒸汽时，锅炉每小时有效利用热量可用下式计算，即锅炉输入热量对于燃煤锅炉，如煤和空气都未用外来热源进行加热时，而且煤的水分则锅炉输入热量Qr等于Qnet，ar.对应于1kg固体或液体燃料，其输入锅炉的热量可用下式计算：（一）燃料的收到基低位发热量是指1kg燃料完全燃烧放出的热量化学不完全燃烧热损失1.化学不完全燃烧热损失的原因可燃气体CO2.化学不完全燃烧热损失的计算在进行锅炉设计时，q3可按经验数据选用。一般，固态排渣煤粉炉，q3=0%。3.影响化学不完全燃烧热损失的因素运行时煤粉炉，q3一般不超过0.5%炉内过量空气系数、燃料的挥发分、炉膛温度、燃料与空气混合情况和炉膛结构1）炉内过量空气系数的影响当炉内过量空气系数较小时，由于氧气供应不足，使q3增大；炉内过量空气系数过大，使炉膛温度降低，一氧化碳燃烧不充分，q3也会增大。因此，炉内过量空气系数应该适当。2）燃料挥发分的影响 挥发分较大的燃料在炉内燃烧时，可燃气体增多，如果与空气的混合不充分，炉膛温度降低，会使q3增大。3）炉膛温度的影响炉膛温度降低会影响CO的着火与燃烧，使q3增大。锅炉经济小指标O2

排烟温度CfhClzCO锅炉燃料消耗量实际燃料消耗量是指每小时实际耗用的燃料量，一般简称为燃料消耗量，用符号B表示，单位为kg/h。1、实际燃料消耗量两种燃料消耗量用途不同在进行燃料输送系统和制粉系统计算时要用燃料消耗量B来计算但在计算空气需要量及烟气容积等时则需要用计算燃料消耗量Bj来计算。在炉内实际参与燃烧反应的燃料消耗量，用符号Bj表示。2、计算燃料消耗量锅炉排烟热损失1.排烟热损失的计算

%原因排烟带走热量

2.影响排烟热损失的因素在煤粉炉的五项热损失中，排烟热损失是最大的一项，大约4∼8%。1）排烟容积的影响炉内过量空气系数排烟容积01排烟温度02主要影响因素漏风系数排烟容积的影响随着沿烟气流程漏风系数的增大，最终排烟处的过量空气系数增加，使排烟热损失增大。

炉内过量空气系数是不是越小越好？炉内过量空气系数排烟容积使排烟热损失

最佳过量空气系数如右图2）最佳过量空气系数与q2、q3、q4三项热损失关系对应于q2、q3、q4之和为最小的炉膛出口过量空气系数最佳过量空气系数的确定q2+q3+q4q2q3q43）排烟温度的影响一般排烟温度每升高15∼20℃，排烟热损失约增加一个百分点排烟温度的选取涉及燃料、金属价格、低温腐蚀以及引风机电耗，必须通过技术经济比较确定通常排烟温度在110∼160℃。运行中及时吹灰、防止结渣、减少漏风等，可以降低排烟热损失。4）锅炉运行的影响受热面洁净程度结渣、积灰、沾污受热面管内结垢炉膛及烟道漏风降低排烟热损失及时吹灰01防止结渣01减少漏风01散热损失1、经验数据查出该额定蒸发量下的散热损失2、影响散热损失的主要因素锅炉额定蒸发量(即锅炉容量)01锅炉实际蒸发量（即锅炉负荷）02外表面积03水冷壁和炉墙结构管道保温05周围环境0604不同锅炉同一台锅炉锅炉容量越大散热损失q5就越小Q5也就越小运行负荷越大散热损失q5越小Q5也就越小3.保热系数保热系数意义灰渣物理热损失原因计算影响因素:燃料灰分，炉渣份额以及炉渣温度机械不完全燃烧热损失机械不完全燃烧损失也叫做碳的不完全燃烧热损失，是指灰中含有未燃尽的碳造成的热损失。由炉烟带出的飞灰和炉底排出

的炉渣中的残碳造成的机械不完全燃烧损失原因锅炉设计时，只能按经验数据来选取运行中的锅炉，机械不完全燃烧热损失可通过热平衡试验来测定热平衡试验时，测定的项目包括：锅炉每小时的飞灰量、灰渣量以及飞灰和灰渣中残余碳的含量

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、机械不完全燃烧热损失的计算不完全燃烧损失计算q4的损失大小

afh、alz——分别表示飞灰和炉渣中的灰量占燃料灰分的份额Cfh、Clz——分别表示飞灰和炉渣中可燃物的含量%2、影响机械不完全燃烧热损失的因素及分析机械不完全燃烧热损失是锅炉热损失中的一个主要项目，通常仅次于排烟热损失。0103燃料性质煤粉细度燃烧方式070506锅炉负荷炉内空气动力场运行情况炉膛结构04影响因素02燃料性质：灰分、水分越大，挥发分越小，机械不完全燃烧热损失越大；炉膛结构：炉膛结构决定了煤粉在炉内停留的时间和风粉混合的质量，从而影响到q4。锅炉负荷：锅炉负荷过高时，单位时间送入炉内的煤粉量和空气量都增加，风粉运动速度升高，煤粉停留时间缩短，使机械不完全燃烧热损失增大；锅炉负荷较低时，炉膛温度降低，燃烧反应速度减小，使机械不完全燃烧热损失增大。运行时的过量空气系数

：当较小时，随着的增大，机械不完全燃烧热损失不断减小；当较大时，随着的增大，机械不完全燃烧热损失会逐渐增加。煤粉细度：煤粉颗粒越细小，则煤粉细度的数值越小，机械不完全燃烧热损失越小。细度均匀度01配风均匀性02停留时间03喷口倾角04煤种变化05切园大小火焰中心高低着火快慢一二次风交角锅炉热平衡试验目的及准备01热平衡试验的目的010203求出锅炉的热效率；求出锅炉的各项热损失并分析热损失高于设计值的原因，拟订降低热损失和使热效率达到设计值的措施；确定锅炉机组在各种负荷下的合理运行方式，主要指过量空气系数、煤粉细度、火焰位置以及燃料和空气在燃烧器及其各层之间的分配情况等。02热平衡试验的组织和准备工作全面检查锅炉机组及其辅助设备、测量表计、自动调节装置等。熟悉锅炉机组的技术资料和运行特性。123将所检查出的设备缺陷提交有关车间处理。计划0105020403试验任务和要求试验准备工作试验顺序测试内容和方法人员组织和进度等（如安装测点和取样设备，准备测试仪器等）4、制定试验计划试验计划应征得生技部门和有关车间同意。全面检查锅炉机组及其辅助设备、测量表计、自动调节装置等。熟悉锅炉机组的技术资料和运行特性。678将所检查出的设备缺陷提交有关车间处理。5编写试验准备工作的任务书并提请审批热平衡试验的要求（1）负荷要求

当原来负荷低于或高于规定试验负荷的20%以上时，将负荷调整到规定工况后一般要求稳定1~2小时，再进行试验。试验前负荷稳定阶段的持续时间由炉墙结构、试验负荷与稳定前负荷的差值而定。（2）技术要求 在试验中应避免进行吹灰、除灰、打焦、定期排污及起停制粉系统等操作，以免影响试验的顺利进行和试验的准确性。（3）参数要求

试验期间，应尽可能地维持锅炉蒸汽参数及过量空气系数等稳定，其允许波动范围一般如下：02汽压0.1MPa01锅炉负荷5%04过量空气系数0.0503汽温5℃试验每改变一种工况，原则上应重复进行两次试验。如两次试验的结果相差过大时，需再重复进行两次试验。（4）试验次数对于燃煤锅炉，一般规定每一工况下正平衡试验的延续时间为8小时，反平衡试验延续时间为4小时，根据具体情况可适当减少为正平衡4小时、反平衡2小时。（5）稳定时间热平衡试验测定内容正平衡反平衡

（一）入炉原煤的采样

煤粉炉的原煤取样，一般在给煤机进行。人工采样时工具为铲子和储样桶。储样桶应由金属或塑料做成，带有严密的盖子。在采样和保存过程中，储样桶必须盖好盖子，并保持密封状态，以免水分蒸发。采取的试样应能代表试验期间所用燃料的平均品质。给煤机处取样，一般每隔15分钟取一次，每次约取1千克。（二）飞灰取样

取样方法撞击式飞灰取样器等速取样装置锅炉装有效率较高的干式除尘器，可以取其干灰作为飞灰试样。取样地点在锅炉的尾部烟道水膜式除尘器取灰水过滤飞灰取样（三）炉渣取样

0102对采取机械除灰的煤粉炉，可每隔30分钟采样一次。水力间断除渣捞渣机不间断除渣（四）烟气成分分析

在锅炉试验中，为下列目的，需要分别采取烟气样品进行成分分析。为了确定锅炉的排烟热损失，应该在锅炉尾部最末级受热面（一般为低温级空气预热器）后的烟道内取样，取样截面和排烟温度的测量截面要尽量靠近。为了确定炉膛出口过量空气系数，最好在过热器出口烟道内取样。0102为了确定化学不完全燃烧热损失，可在烟道中任何截面上取样。但最好与上述