锅炉热平衡效率及各项热损失
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锅炉热平衡
散热损失
原因：锅炉在运行中，汽包、联箱、汽水管道、炉
墙等的温度均高于外界空气的温度，这样就灰通过自 然对流和辐射向周围散热，形成锅炉的散热损失。
影响q 的因素
5
锅炉额定蒸发量（即锅炉容量）
e 锅炉容量 额定蒸发量下的散热损失q5
一般按经验数据确定 锅炉实际蒸发量（即锅炉负荷）
锅炉外表面积
受热面积灰，结渣 排烟温度 应保持受热面清洁 漏风 排烟温度
排烟体积
排烟体积 q2
排烟体积的大小取决于炉内过量空气系数和锅 炉漏风量。过量空气系数越小，漏风量越小，则排 烟容积越小。
最佳过量空气系数 q q q
2 3 4
q2
q3
0
q4
zj " 2 q3 , q4 zj (q2 q3 q4 ) min " 2 q2
锅炉输入热量
Qr Qar ,net , p ir Qwh Qwr Qar ,net , p 燃料收到基低位发热量，kJ / kg; ir 燃料的物理显热，kJ / kg; Qwh 雾化燃油所用蒸汽带入的热量，kJ / kg; Q wr 外来热源加热空气时带入的热量，kJ / kg
lz 炉渣份额， %
ch 炉渣比热容，kJ / kg C
h 灰渣温度，固态排渣时可取为600C，液态排渣时
取灰的流动温度FT再加100C
影响q 的因素
6
固态排渣：渣量较小，渣温比液态低得多 Qar ,net , p 排渣量 %时才考虑q6 Aar q6 排渣方式 419 排渣温度 液态排渣：渣量较大，渣温比固态高得多 必须考虑q6
锅炉效率的计算方法
第8章 锅炉的热平衡
8.3 锅炉的热平衡
热效率是锅炉的重要技术经济指标，它表明锅炉设备的 完善程度和运行管理的水平。燃料是重要能源之一，提 高锅炉热效率以节约燃料，是锅炉运行管理的一个重要 方面。 锅炉热平衡是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；这些损失 又表现在哪些方面以及它们产生的原因。研究的目的是 为了有效地提高锅炉的热效率。
图8-3 q2、q3、q4、η与α的关系
• 合理的α1″值应使 q2、q3、q4三项热 损失的总和最小。 如图8-3所示。 • 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。
η
q2 q3 q4 临界值 α
六、散热损失
q2影响因素
• 影响排烟容积大小的因素有炉膛出口过量空气 系数α1″，烟道各处的漏风量及燃料所含水分。 如炉墙及烟道漏风严重，α1″大；燃料水分高， 则排烟容积就大，排烟损失就增加。为了减少 排烟损失，必须尽力设法减少炉墙烟道各处的 漏风，在锅炉安装施工时应重视炉墙、烟道等 砌筑的严密性。但炉膛出口过量空气系数α1″的 大小，应注意到它不仅与q2有关，还与q3、q4 有关。减小α1″，q2可以降低，但q3、q4会增加。
q6 q q %
hz 6 lq 6
八、燃料消耗量
• 锅炉每小时耗用的燃料称为锅炉的燃料消耗量， 由式(8-22)可得燃料消耗量的计算式： Qgl Qgl •
B Qr gl B Qdw gl
• 对于固体燃料，考虑到不完全燃烧热损失Q4的 存在，实际参加燃烧反应的燃料量应为，
q4 B j B (1 ) 100
q3 Q3 100% Qr
q3
热效率是锅炉的重要技术经济指标，它表明锅炉设备的 完善程度和运行管理的水平。燃料是重要能源之一，提 高锅炉热效率以节约燃料，是锅炉运行管理的一个重要 方面。 锅炉热平衡是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；这些损失 又表现在哪些方面以及它们产生的原因。研究的目的是 为了有效地提高锅炉的热效率。
图8-3 q2、q3、q4、η与α的关系
• 合理的α1″值应使 q2、q3、q4三项热 损失的总和最小。 如图8-3所示。 • 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。
η
q2 q3 q4 临界值 α
六、散热损失
q2影响因素
• 影响排烟容积大小的因素有炉膛出口过量空气 系数α1″，烟道各处的漏风量及燃料所含水分。 如炉墙及烟道漏风严重，α1″大；燃料水分高， 则排烟容积就大，排烟损失就增加。为了减少 排烟损失，必须尽力设法减少炉墙烟道各处的 漏风，在锅炉安装施工时应重视炉墙、烟道等 砌筑的严密性。但炉膛出口过量空气系数α1″的 大小，应注意到它不仅与q2有关，还与q3、q4 有关。减小α1″，q2可以降低，但q3、q4会增加。
q6 q q %
hz 6 lq 6
八、燃料消耗量
• 锅炉每小时耗用的燃料称为锅炉的燃料消耗量， 由式(8-22)可得燃料消耗量的计算式： Qgl Qgl •
B Qr gl B Qdw gl
• 对于固体燃料，考虑到不完全燃烧热损失Q4的 存在，实际参加燃烧反应的燃料量应为，
q4 B j B (1 ) 100
q3 Q3 100% Qr
q3
第三章 锅炉热平衡
其它热损失： 其它热损失：冷却热损失
冷却水未接入锅炉汽水循环， 冷却水未接入锅炉汽水循环，吸收部分热量并带出炉 外，并入灰渣物理热损失中计入锅炉热平衡。 并入灰渣物理热损失中计入锅炉热平衡。
建筑环境与设备专业 南京理工大学
第三章 锅炉热平衡
第三节 锅炉的热效率
一、正平衡效率与反平衡效率 1、正平衡法
建筑环境与设备专业 南京理工大学
第三章 锅炉热平衡
2、反平衡法
在实际试验过程中， 在实际试验过程中，测出锅炉的各项热损失， 测出锅炉的各项热损失，应用 下式来计算锅炉的热效率。 下式来计算锅炉的热效率。
η gl = q1
= 100 − ( q2 + q3 + q4 + q5 + q6 )%
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Q2 = I py
[
q4 − α pyV (ct ) lk 1 − 100
0 k
]
式中 Ipy——排烟的焓， 排烟的焓，由烟气离开锅炉最后一个受热面处的烟气温 度和该处的过量空气系数决定， 度和该处的过量空气系数决定，kJ/kg； kJ/kg； αpy ——排烟处的过量空气系数 ——排烟处的过量空气系数； 排烟处的过量空气系数； Vk0——1kg ——1kg燃料完全燃烧时所需理论空气量 1kg燃料完全燃烧时所需理论空气量， 燃料完全燃烧时所需理论空气量，m3/kg； /kg； (ct)lk——1m ——1m3空气连同其带入的10g 空气连同其带入的10g水蒸气在温度为 10g水蒸气在温度为t 水蒸气在温度为t℃时的焓 ，kJ/ m3； tlk——冷空气温度 ——冷空气温度， 冷空气温度，一般可取20 一般可取2020-30℃ 30℃。
第八章锅炉热平衡
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。
（三）排烟热损失 排烟所拥有的热量随烟气排入大气而未被利
用所造成的热损失。 煤粉炉热损失中最大的一项，约4％－８％。
2 .锅炉运行
通过热平衡试验来测定。 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。 飞灰量很难直接测准，利 用灰平衡求得。
飞灰系数 排渣率
B 1 A a0 rG 0 fa 11 0 C 0 f0a 0 G s1 l 1 0 C 0 s 0l0
1G f( a 10 C f0) aG s(1 l 0 C s 0 )l
Q1
Q1 Q f 1 q5
Q1 Q5 Q1 Q5 q5
q5
Qf
可改写为：
1- q5 q5
1-称为散热系数，表示受 热面所在烟道的散热程 度。
（五）灰渣物理热损失
Q6
asl
Csl 100 Csl
Aar 100
(c
)
sl
kJ/kg
式中 asl —灰渣份额；
（c）sl —1kg灰渣在温度为 C时的焓， kJ/kg；
100 q1 q2 q3 q4 q5 q6 %
式中 q1 —锅炉有效利用热量占输入热量的百分数，
q1
Q1 Qf
100%
qi —某项损失的热量占输入热量的百分数，
qi
Qi Qf
100%
研究热平衡的意义： 1.计算锅炉热效率； 2.确定各项热损失，提高锅炉经济性。
★★计算基准：１ＫＧ固体或液体燃料为基础。
锅炉的热平衡资料PPT教案
4．锅炉运行工况对q4的影响( 锅炉负荷增加) 运行时锅炉负荷增加，相应地穿过 燃料层 和炉膛 的气流 速度迅 速增加 ，以致 飞灰损 失也加 大。此 外，层 燃炉运 行时的 煤层厚 度、链 条炉炉 排速度 以及风 量分配 ，煤粉 炉运行 时的煤 粉细度 及配风 操作等 对q4也 有影响 。过量 空气系 数对q4 也有影 响，如
2）锅炉每小时有效利用热量Qgl
gl
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 。而反 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 。
(3)只以反平衡法进行测定时，两次测 试偏差 应在6 %以内
锅炉热平衡及锅炉热效
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
gl
j
j gl
令：
,
ahz
Ghz (100 BA y
Rhz )
alm
Glm (100 BA y
Rlm )
a fh
G fh (100 BA y
R fh )
则：灰平衡方程为：
ahz alm a fh 1
a fh 1 ahz alm
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§3.2 固体不完全燃烧热损失
第三章
G fh
a fh BA y 100 R fh
何谓锅炉热平衡
何谓锅炉热平衡
锅炉热平衡是指锅炉在运行过程中，由于燃料燃烧时放热发出的热量，一部分被锅炉水吸收变成蒸汽，另一部分散发到环境中去，为维持锅炉热平衡，必须对锅炉进行热负荷补充。
这个过程涉及到锅炉的热量传递和转化，以及系统内的物质和能量平衡。
锅炉热平衡就是指送入锅炉的总热量与工质吸收有效利用的热量以及全部热损失热量收支平衡的关系。
即：Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6
Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6
Qr----送入锅炉的热量
Q1-----锅炉机组的有效利用热量
Q2----排烟热损失
Q3----化学不完全热损失
Q4----机械不完全热损失
Q5----散热损失
Q6----灰渣的物理热损失。
第3章 锅炉的热平衡
• Dzy自用汽耗汽量t/h；Nzy自用电耗量kWh/h；b生产每度电的 标准耗煤量kg/kWh(取0.197)
3-2
• 锅炉热平衡试验的要求
– 进行试验的情形：锅炉新产品鉴定、锅炉运行调整、比较设备改造维修 前后效果 – 试验应在锅炉热工况稳定和燃烧调整到试验工况1h后开始。热工况稳定 系指锅炉主要热力参数在许可波动范围内且平均值已不随时间变化，不 同类型锅炉自冷态点火开始至稳定的规定时间也不同 – 试验所用燃料应符合设计要求 – 参数波动限制：锅炉出力、蒸汽锅炉压力、过热蒸汽温度、蒸汽锅炉给 水温度、热水锅炉进出口温差等 – 其他：安全阀不得启跳、不得吹灰、不得定期排污 – 试验结束时，锅筒水位、煤斗煤位与开始时一致 – 试验期间给水量、过量空气系数、给煤量、炉排速度、煤层等也应基本 相同
3-1 锅炉热平衡的组成
• 计算基准
– 以1kg固体/液体燃料（或1m3气体燃料）为单位计算的
• 锅炉热平衡方程
– Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+ Q6
• Qr锅炉输入热量；Q1锅炉输出热量；Q2排烟热损失；Q3气体不完 全燃烧热损失；Q4固体不完全燃烧热损失；Q5锅炉散热损失；Q6 其他热损失；单位kJ/kg
G hz、G lm、G fh 每小时灰渣、漏煤、飞 灰质量；Chz、Clm、C fh各自碳含量
• 灰分平衡方程
100 C fh BA ar 100 Chz 100 Clm G hz G lm G fh 100 100 100 100
1 G hz
100 C fh 100 Chz 100 Clm G lm G fh BA ar BA ar BA ar
Car 1.738 0.0025 r t
锅炉的热平衡
2．燃料带入锅炉的热量Qr 它由以下几个部分组成：
QrQdw irQzqQwl
1）燃料的物理显热ir
（1）固体燃料应i用r 基比C热a：rtrC ar4.181 M 7 a0r0 10 1 M 0 0a0 rC d kJ/kg•℃
（2）液体燃料应用基比热： Car1.7380.00t2 r k5J/kg•℃ 2）蒸汽带入热Qzq——当用蒸汽雾化重油或喷入锅炉蒸汽时考虑
二、影响因素
1．燃料特性对q4的影响(灰分含量,灰分熔点和焦结性)
式能中消耗后的—效 率— 。自D z用(jiq 汽 和ig g自)ls B 用1 d y 3 电Q 0 w 能2消rW9 --耗-汽-N 3 所蒸化zb 0 相汽潜1 0 当湿热0 的度% ，锅0 kJ炉/k电 工g效站 业率锅 锅降炉 炉 1低~1% 5值%
Dz——自用汽消耗量，t/h； Nz——自用电耗量，kWh/h b——生产每度电的标准煤，kg/kWh，取0.407 kg/kWh
QzqGzq(izq25)00 式中 2500——排烟中蒸汽焓近似值，kJ/kg
§3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
第三章
3）外来热量Qwl——当用锅炉范围以外的废气、废热等来预热空
气时考虑
Qwl (Ir0kIl0k)
一般情况下： Qr Qdw
二、锅炉热效率 1．锅炉正平衡热效率
gl
Q1 Qr
100%
第三章 锅炉热平衡
§3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率 §3.2 固体不完全燃烧热损失 §3.3 气体不完全燃烧热损失 §3.4 排烟热损失 §3.5 散热损失 §3.6 其它热损失 返回
第三章
§3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
锅炉热平衡是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，这些损失又表现在哪些方面以 及它们产生的原因。研究的目的是为了有效地提高锅炉热效率 热效率是锅炉的重要技术经济指标，它表明锅炉设备的完善程度 和运行管理的水平。提高锅炉热效率以节约燃料，它是锅炉运行 管理的一个重要方面。 为了全面评定锅炉的工作状况，必须对锅炉进行测试，这种试验 称为锅炉的热平衡(或热效率)试验。通过测试进行分析概括了解 锅炉热效率的影响因素得出较先进的运行经验数据，作为设计锅 炉和改进运行的可靠依据。
QrQdw irQzqQwl
1）燃料的物理显热ir
（1）固体燃料应i用r 基比C热a：rtrC ar4.181 M 7 a0r0 10 1 M 0 0a0 rC d kJ/kg•℃
（2）液体燃料应用基比热： Car1.7380.00t2 r k5J/kg•℃ 2）蒸汽带入热Qzq——当用蒸汽雾化重油或喷入锅炉蒸汽时考虑
二、影响因素
1．燃料特性对q4的影响(灰分含量,灰分熔点和焦结性)
式能中消耗后的—效 率— 。自D z用(jiq 汽 和ig g自)ls B 用1 d y 3 电Q 0 w 能2消rW9 --耗-汽-N 3 所蒸化zb 0 相汽潜1 0 当湿热0 的度% ，锅0 kJ炉/k电 工g效站 业率锅 锅降炉 炉 1低~1% 5值%
Dz——自用汽消耗量，t/h； Nz——自用电耗量，kWh/h b——生产每度电的标准煤，kg/kWh，取0.407 kg/kWh
QzqGzq(izq25)00 式中 2500——排烟中蒸汽焓近似值，kJ/kg
§3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
第三章
3）外来热量Qwl——当用锅炉范围以外的废气、废热等来预热空
气时考虑
Qwl (Ir0kIl0k)
一般情况下： Qr Qdw
二、锅炉热效率 1．锅炉正平衡热效率
gl
Q1 Qr
100%
第三章 锅炉热平衡
§3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率 §3.2 固体不完全燃烧热损失 §3.3 气体不完全燃烧热损失 §3.4 排烟热损失 §3.5 散热损失 §3.6 其它热损失 返回
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§3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率
锅炉热平衡是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，这些损失又表现在哪些方面以 及它们产生的原因。研究的目的是为了有效地提高锅炉热效率 热效率是锅炉的重要技术经济指标，它表明锅炉设备的完善程度 和运行管理的水平。提高锅炉热效率以节约燃料，它是锅炉运行 管理的一个重要方面。 为了全面评定锅炉的工作状况，必须对锅炉进行测试，这种试验 称为锅炉的热平衡(或热效率)试验。通过测试进行分析概括了解 锅炉热效率的影响因素得出较先进的运行经验数据，作为设计锅 炉和改进运行的可靠依据。