,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Principles of Boiler,Page,*,长沙理工大学能动学院,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Principles of Boiler,Page,*,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,2024/11/16,1,Principles of Boiler,1 锅炉热平衡及锅炉热效率1、热平衡概念2023/8/3,热平衡范围,2024/11/16,2,Principles of Boiler,热平衡范围2023/8/32Principles of Bo,热平衡示意图,2024/11/16,3,Principles of Boiler,热平衡示意图2023/8/33Principles of B,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),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,2024/11/16,4,Principles of Boiler,锅炉热平衡研究1、热平衡概念2023/8/34Princip,2,、锅炉热平衡方程式,q,1,=Q,i,/Q,r,100,式中 输入热量,Q,1,有效利用热,Q,2,排烟损失,Q,3,化学不完全燃烧热损失,Q,4,机械不完全燃烧热损失,Q,5,散热损失,Q,6,其他热损失,2024/11/16,5,Principles of Boiler,2、锅炉热平衡方程式 q1=Qi /,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,2024/11/16,6,Principles of Boiler,2 锅炉输入热量和有效利用热量1、锅炉输入热量2023/8,1,、锅炉输入热量,Q,r,对于燃煤锅炉,:,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,则,2/7,燃料的物理显热；,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,2024/11/16,7,Principles of Boiler,1、锅炉输入热量 Qr对于燃煤锅炉:2/7 燃料的物,锅炉输入热量,Q,r,燃料的物理显热,i,r,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,Q,zq,:,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,Q,wl,:,用锅炉范围以外的废气、废热等来预热空气时,2024/11/16,8,Principles of Boiler,锅炉输入热量 Qr燃料的物理显热ir 固体燃料收到基比热：,2,、锅炉有效利用热,Q,1,3/7,式中：,Q,工质总吸热量，,kJ/s,B,燃料消耗量，,kg/s,D,gr,、,D,zr,、,D,Pw,过热蒸汽量、再热蒸汽量和排污量，,kg/s,、,h,g s,过热蒸汽焓、饱和蒸汽焓和给水焓，,kJ/kg,、再热蒸汽出口和进口焓，,kJ/kg,空气在空气预热器中吸收的热量又返回炉膛，属锅炉内部热量循环，锅炉热平衡中不予考虑,.,2024/11/16,9,Principles of Boiler,2、锅炉有效利用热 Q13/7 式中：,3,锅炉的各项热损失,机械未完全燃烧热损失,化学,(,气体,),未完全燃烧热损失,排烟热损失,散热热损失,其它热损失,2024/11/16,10,Principles of Boiler,3 锅炉的各项热损失机械未完全燃烧热损失2023/8/31,机械,(,固体,),未完全燃烧热损失,q,4,锅炉主要热损之一，取失决于燃料种类、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,V,daf,小；（,M,ar,、,A,ar,）大，,q,4,大；,R,90,大，,q,4,大；,过大或过小，,q,4,大,煤粉在炉膛停留时间,过小，,q,4,大,机械未完全燃烧热损失,q,4,4/7,设计时,q,4,、按推荐数据选取（表）,对固态排渣煤粉炉取,q,4,=0.5,5%,未完全燃烧热损失包括,q,4,、,q,3,2024/11/16,11,Principles of Boiler,机械(固体)未完全燃烧热损失 q4机械未完全燃烧热损失q44,机械未完全燃烧热损失,q,4,形成：,灰渣损失,：,未参与燃烧,或,未燃尽的碳粒,与灰渣一同落入灰斗所造成的损失。,漏煤损失,：,部分燃料经炉排落入灰坑造成的损失。对于煤粉炉，则,飞灰损失,：,未燃尽的碳粒随烟气带走所造成的损失。,2024/11/16,12,Principles of Boiler,机械未完全燃烧热损失q4形成：2023/8/312Princ,机械未完全燃烧热损失,q,4,燃料特性对,q,4,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。,2024/11/16,13,Principles of Boiler,机械未完全燃烧热损失q4燃料特性对q4的影响2023/8/3,机械未完全燃烧热损失,q,4,2,燃烧方式对,q,4,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,3,炉子结构对,q,4,的影响,煤粉炉炉膛的高低,燃烧器布置的位置,2024/11/16,14,Principles of Boiler,机械未完全燃烧热损失q42燃烧方式对q4的影响：3炉子结,机械未完全燃烧热损失,q,4,4,锅炉运行工况对,q,4,的影响,负荷增加，炉膛的气流速度增加，,q,4,加大。,煤粉细度及配风。,过量空气系数,:,如太低，,q,4,会增加。,2024/11/16,15,Principles of Boiler,机械未完全燃烧热损失q44锅炉运行工况对q4的影响2023,机械未完全燃烧热损失,q,4,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：,C,hz,、,C,m,、,C,fh,(%),；,(2),可燃物的发热量：（,kJ/kg,）,2,计算公式,（,kJ/kg,）,%,（,kJ/kg,）,（,kJ/kg,）,（,kJ/kg,）,2024/11/16,16,Principles of Boiler,机械未完全燃烧热损失q4固体不完全燃烧热损失的测定和计算2,机械未完全燃烧热损失,q,4,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,令,：,则：灰平衡方程为,上式两边分别乘以,2024/11/16,17,Principles of Boiler,机械未完全燃烧热损失q4灰平衡令：,机械未完全燃烧热损失,q,4,%,2024/11/16,18,Principles of Boiler,机械未完全燃烧热损失q4%2023/8/318Princi,气体不完全燃烧热损失,q,3,形成：,q,3,是由于部分,CO,、,H,2,、,CH,4,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，,q,3,相对要大一些。,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。,2024/11/16,19,Principles of Boiler,气体不完全燃烧热损失q3 形成：q3是由于部分CO、H2、,气体不完全燃烧热损失,q,3,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 （,Nm,3,/kg,燃料）,2,计算,公式,%,式中：，,Nm,3,/kg,燃料,：是考虑固体不完全燃烧的修正；实际燃烧的燃料量,CO,2,、,H,2,、,CH,4,：干烟气中,CO,、,H,2,、,CH,4,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,H,2,、,CH,4,的含量极少，可忽略不计，计算简化,.,2024/11/16,20,Principles of Boiler,气体不完全燃烧热损失q3 气体不完全燃烧热损失的测定及计算1,气体不完全燃烧热损失,q,3,3,缺少元素成分资料时,2024/11/16,21,Principles of Boiler,气体不完全燃烧热损失q3 3缺少元素成分资料时 2023/,排烟热损失,q,2,排烟热损失,q,2,计算,式中,-,排烟焓,取决于 与 ，,kJ/kg,-,进入锅炉的冷空气焓,kJ/kg,-,排烟处过剩空气系数,5/7,由,q,2,、受热面低温腐蚀及金属耗量综合确定。,电站锅炉 约在,110,160,之间。,取决于 及烟道漏风,，后者同时影响,对大中型锅炉,q,2,约为,4,8%,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。,2024/11/16,22,Principles of Boiler,排烟热损失q2 排烟热损失 q2计算5/7,排烟热损失,q,2,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,，,q,2,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。,2024/11/16,23,Principles of Boiler,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,排烟热损失,q,2,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,q,2,、,q,3,、,q,4,三项热损失的总和最小，,所对应的炉膛出口过量空气系数,2024/11/16,24,Principles of Boiler,排烟热损失q2排烟容积锅炉最佳过量空气系数的确定2023/8,排烟热损失,q,2,经验公式,：,计算公式,:,%,2024/11/16,25,Principles of Boiler,排烟热损失q2经验公式：计算公式:%2023/8/325,散热热损失,q,5,额定容量下锅炉的散热损失,散热损失,q,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。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,q,5,与锅炉运行负荷近似成反比变化,6/7,2024/11/16,26,Principles of Boiler,散热热损失q5 额定容量下锅炉的散热损失 散热损失 q5,散热损失,q,5,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。,2024/11/16,27,Principles of Boiler,散热损失q5 保温系数2023/8/327Principle,其它热损失,q,6,灰渣物理热损失,固态排渣煤粉