加热炉热效率计算公式
第5章 加热炉的生产率和热效率0
Heat Transfer Process for Material Working Engineering
第五章 加热炉的生产率和热效率
辽宁科技大学 材料科学与工程学院 井玉安
第五章 加热炉的生产率和热效率
一、加热炉的生产率 二、加热炉的燃耗及热效率
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二、加热炉的燃耗及热效率
1、单位燃耗：加热单位质量的产品所消耗的燃料量。m3/t、 kg/t。
1000 BQ低 b= G
G－小时产量，t/h B－燃料消耗量, m3/h、kg/h
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2、热效率：加热金属的有效热占供给炉子的热量的百分率。
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影响加热炉单位生产率的因素： ①炉型结构：炉型、加热制度、供热点多少、加 热方式； ②供热强度主要是 Q↑（kJ/h），Tg↑Q低↑ ；增 加供热点，由 2点→3→5→7→8以上（多段）；预 热空气；降低Vn；降低热损失等。 ③提高钢坯的入炉温度，快速加热（单面改双面 加热），降低钢坯出炉温度
金属加热所需热量Q1' η= ×100% 燃料燃烧化学热Q1
一般炉子的热效率大致范围： 均热炉 连续加热炉 室状加热炉 热处理炉 η＝30～40％ η＝30～50％ η＝20～40％ η＝5～20％
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3、降低燃耗提高热效率途径
减少出炉废气从炉膛带走的热量 （30～80％）：降低Vn；炉子密封； 微 正 压 操 作 ；合 理控 制出 炉废 气温 度；合理控制生产率、热效率、单位 燃耗之间的关系。 回收废热预热空气和煤气 减 少 冷 却 水 带 走 的 热 量 （ 13 ～ 15 ％） ：减少水冷面积；对水冷管绝热 包扎；采用汽化冷却；采用无水冷滑 轨。 减少炉子砌体的热损失 加强炉子的热工管理
加热炉热效率计算
热效率（反平衡）e=(1-(hu+hs+hl*ηr)/(hl+△ha+△hf+△hm))*100%
e热效率
hl燃料低发热量
△ha单位燃料量所需燃烧空气带入体系的热量
△hf单位燃料量带入体系的显热
△hm雾化蒸汽带入体系的显热
hs单位燃料量计算的排烟损失
hu按单位燃料量计算的不完全燃烧损失一般取0.5%hl
ηr散热损失占燃料低发热量的百分数无空气预热时取1.5%hl
有空气预热时取2.5%hl 热效率（正平衡）
e=（Wf（§Iv+(1-§)Il-Ii）*1000+Q）/hl*100%
e热效率
Wf管内介质流量
§炉出口汽化率
Iv炉出口温度下介质气相热焓
Il炉出口温度下介质液相热焓
Ii炉入口温度下介质液相热焓
Q其它热负荷。
加热炉热效率计算方法
加热炉热效率计算方法
1、加热炉效率简便计算：η=97-（8.3*0.01+散热损失*过剩空气系数）*（排烟温度
+1.35*0.001（排烟温度）*2）+1.1
2、反平衡法计算：η=（1-损失能量/共给能量）*100%
3、正平衡法计算：η=被加热物质吸收总热量/总共给能量*100%
2、热效率（反平衡）e=(1-(hu+hs+hl*ηr)/(hl+△ha+△hf+△hm))*100%
e热效率
hl燃料低发热量
△ha单位燃料量所需燃烧空气带入体系的热量
△hf单位燃料量带入体系的显热
△hm雾化蒸汽带入体系的显热
hs单位燃料量计算的排烟损失
hu按单位燃料量计算的不完全燃烧损失一般取0.5%hlηr散热损失占燃料低发热量的百分数无空气预热时取1.5%hl 有空气预热时取
2.5%hl
3、热效率（正平衡）e=（Wf（§Iv+(1-§)Il-Ii）*1000+Q）/hl*100%
e热效率Wf管内介质流量
§炉出口汽化率
Iv炉出口温度下介质气相热焓
Il炉出口温度下介质液相热焓
Ii炉入口温度下介质液相热焓
Q其它热负荷。
05 加热炉的生产率和热效率
三、提高炉子热效率降低燃耗的途径 1. 减少出炉废气从炉膛带走的热量 ①在保证燃料完全燃烧的前提下，应尽可能地降低空气消耗系 数，以提高燃烧温度，减少废气量； ②要注意炉子的密封问题，控制炉底微正压，防止吸入冷风，增 加烟气量并降低温度；
③要控制合理的废气温度。在生产率、热效率和单位燃耗之间，有 一个合理热负荷的问题，这个特征如图所示。 2. 回收废热用以预热空气、煤气； 3. 减少冷却水带走的热量； 5. 加强管理与合理调度。 4. 减少砌体散热；
％ 10～50 30～80 0.5～3 0.2～5 2～10 0～4 0～5 0～15 0～10 100
70～100 金属加热所需热 出炉废气带走热 化学不完全燃烧热 机械不完全燃烧热 砌体散热 炉门及孔的辐射热 炉门及孔逸气的热 水冷构件的吸热 其它热损失
热收入总和
∑Q收入
100
热支出总和
5.4 加热炉的燃耗和热效率
为了方便比较和评价炉子工作，通常将热量的收支各项及其在总热量中 所占的比例列成热平衡表，表的格式如下
热 收 入 燃料化学热 燃料物理热 空气物理热 金属氧化放热 金属物理热
KJ/h Q1 Q2 Q3 Q4 Q5
% 0～15 0～25 1～5 0～20
热支出
KJ/h Q1 ’ Q2 ’ Q3 ’ Q4 ’ Q5 ’ Q6 ’ Q7 ’ Q8 ’ Q9 ’ ∑Q支出
Q=
λ1
3.6 × (t1 − t 2 ) A s1 s2 + + ... + 0.06
λ2
⑥炉门及开孔的辐射热损失 Q=qAψ ψ－－炉门开启时间的比例 q－－单位面积炉门向外辐射的热量 ⑦炉门及开孔逸气的热损失 Q=V0tC ⑧炉子水冷构件的吸热损失 Q=G水（H’－H） 这些项目有的可以计算，有的则很难计算，只能作大致的估算。 三、热平衡方程和热平衡表 根据能量不灭原则，热收入各项的总和应等于热支出各项的总和。 即 ∑Q收入＝ ∑Q支出
炉子热效率计算说明
公司加热炉热效率组态说明
热效率=（1-q 烟-q 散）×100%
其中：
q 散—散热损失百分比，在本式中取3%；
q 烟—排烟热损失百分比，通过计算求得，计算公式如下
q 烟=———————————————————————————
其中： a —过剩空气系数，通过计算求得，计算公式如下
a =———— 其中：O 2—烟气中氧含量百分数，本数值从氧化锆仪表中读取，
如为5%，则式中代入5。
标准规定烟气氧含量测量位置应该为空预器出口，但公司生产实际中氧化锆全部装在辐射段出口，因此本测试以辐射段出口近似代替。
t g —排烟温度，本数值从温度仪表中读取，单位℃。
CO —烟气中CO 含量，单位ppm ，本数值无现场测量仪表，请仪表组态设置人工输入，由装置工程师输入初值，可参照上月公司热效率监测数据中的CO 含量，每月输入一次。
（0.006549+0.032685a ）（t g +1.3475×10-4 t g 2）-1.10+（4.043a-0.252）×10-4
CO 100 21+0.116O 2 21—O 2。
求热效率的公式
求热效率的公式热效率是衡量热能转化效果的指标，它表示能够利用的热能与输入的热能之间的比值。
热效率的计算公式为：热效率 = 有用热能输出 / 输入热能在能源转化和利用过程中，热效率是一个重要的参数。
高热效率意味着更高的能源利用率和更少的能源浪费，对于保护环境、节约能源具有重要意义。
热效率的影响因素很多，包括能源转化设备的设计和运行状况、能源输入和输出的温度差、能源损失等。
在能源转化设备的设计和运行中，提高热效率是一个关键的目标。
为了提高热效率，首先需要优化能源转化设备的设计。
例如，在发电厂中，燃烧燃料产生热能，然后通过锅炉将热能转化为蒸汽，再通过汽轮机和发电机将蒸汽转化为电能。
在这个过程中，优化锅炉和汽轮机的设计可以提高热能转化的效率。
要注意能源输入和输出的温度差。
温度差越大，热效率越高。
因此，在能源转化过程中，要尽量提高输入热能的温度，降低输出热能的温度，以增加温度差，从而提高热效率。
减少能源损失也是提高热效率的关键。
能源转化和传输过程中会有各种能量损失，如烟气中的热损失、管道中的传热损失等。
减少这些能源损失可以提高热效率。
例如，在锅炉的烟气处理中，可以采用余热回收技术，将烟气中的热能回收利用，提高能源的利用率。
适当选择能源转化设备也是提高热效率的一种方法。
不同的能源转化设备有不同的热效率。
选择热效率较高的设备可以提高能源的利用率。
提高热效率是能源转化和利用过程中的重要目标。
通过优化设备设计、增加温度差、减少能源损失和选择合适的设备，可以有效提高热效率，实现节约能源和保护环境的目标。
在能源转化和利用中，我们应该始终关注热效率，不断探索和创新，为可持续发展做出贡献。
热效率计算
热效率计算一、锅炉热效率1、简单计算公式：(锅炉蒸发量*(蒸发焓-给水焓))/每小时燃料消耗量*燃料低位发热量2、完整计算公式：〔(锅炉蒸发量*(蒸发焓-给水焓))+锅炉排污量*（排污水焓-给水焓)〕/每小时燃料消耗量*燃料低位发热量3、例子（1）参数：月耗煤量9904.5吨，产蒸汽量52379吨，煤的热值4500kcal/kg给水温度93℃。
（2）锅炉参数：过热蒸汽焓igr=kcai/kg,给水焓igh=93.8kcal/kg,饱和水iph=261.8kcal/kg,排污率P=2% 。
（3）符号说明：B—燃料消耗D—蒸发量Q—煤的发热量Qg—锅炉有效热利用热量。
（4）热效率计算Qg=D×[(igr-igs)+P×(iph-igh)]η=(Qg×100)/(Qdw×B)（5）每月按30天计算，每小时耗煤量4.55吨，产汽量24.25吨η ={24.25×[(192-93.8)+0.02×(261.8-93.8)]}×100/(4500×4.55)故理论上按4500kcai/kg热值计算，热效率为82.46% 。
1、饱和蒸汽压力- 焓表（按压力排列）压力MPa温度℃焓KJ / kg压力MPa温度℃焓KJ / kg 0.001 6.982513.8 1.00179.882777.0 0.00217.512533.2 1.10184.062780.4 0.00324.102545.2 1.20187.962783.4 0.00428.982554.1 1.30191.62786.0 0.00532.902561.2 1.40195.042788.4 0.00636.182567.1 1.50198.282790.4 0.00739.022572.2 1.60201.372792.2 0.00841.532576.7 1.40204.32793.8 0.00943.792580.8 1.50207.12795.1 0.01045.832584.4 1.90209.792796.4 0.01554.002598.9 2.00212.372797.4 0.02060.092609.6 2.20217.242799.1 0.02564.992618.1 2.40221.782800.4 0.03069.122625.3 2.60226.032801.2 0.04075.892636.8 2.80230.042801.7 0.05081.352645.0 3.00233.842801.9 0.06085.952653.6 3.50242.542801.3 0.07089.962660.2 4.00250.332799.4 0.08093.512666.0 5.00263.922792.8 0.09096.712671.1 6.00275.562783.3 0.1099.632675.77.00285.82771.4 0.12104.812683.88.00294.982757.5 0.14109.322690.89.00303.312741.8 0.16113.322696.810.0310.962724.4 0.18116.932702.111.0318.042705.4 0.20120.232706.912.0324.642684.8 0.25127.432717.213.0330.812662.4 0.30133.542725.514.0336.632638.3 0.35138.882732.515.0342.122611.6 0.40143.622738.516.0347.322582.7 0.45147.922743.817.0352.262550.8 0.50151.852748.518.0356.962514.4 0.60158.842756.419.0361.442470.1 0.70164.962762.920.0365.712413.9 0.80170.422768.421.0369.792340.2 0.90175.362773.022.0373.682192.52、饱和蒸汽温度－焓表（按温度排列）温度℃压力MPa焓KJ / kg温度℃压力MPa焓KJ / kg00.0006112501.0800.0473592643.80.010.0006112501.0850.0578032652.110.0006572502.8900.0701082660.320.0007052504.7950.0845252668.430.0007582506.51000.1013252676.340.0008132508.31100.143262691.850.0008722510.21200.198542706.660.0009352512.01300.270122720.770.0010012513.91400.36136273480.0010722515.71500.475972746.390.0011472517.51600.618042757.7100.0012272519.41700.792022768 110.0013122521.2180 1.00272777.1 120.0014022523.0190 1.25522784.9 130.0014972524.9200 1.55512791.4 140.0015972526.7210 1.90792796.4 150.0017042528.6220 2.32012799.9 160.0018172530.420 2.79792801.7 170.0019362532.2240 3.3482801.6 180.0020632534.0250 3.97762799.5 190.0021962535.9260 4.6942795.2 200.0023372537.7270 5.50512788.3 220.0026422541.4280 6.41912778.6 240.0029822545.02907.44482765.4 260.003362543.63008.59172748.4 280.0037792552.33109.86972726.8 300.0042422555.932011.292699.6 350.0056222565.033012.8652665.5 400.0073752574.034014.6082622.3 450.0095822582.935016.5372566.1 500.0123352591.836018.6742485.7 550.015742600.737021.0532335.7 600.0199192609.537121.3062310.7 650.025*******.237221.5622280.1 700.0311612626.837321.8212238.3 750.0385482635.337422.0842150.73、过热蒸汽温度、压力－焓表(一)T（℃）MPa0.010.10.5135 000.10.5135 104242.142.54344.946.9 2083.98484.384.886.788.6 40167.4167.5167.9168.3170.1171.9 602611.3251.2251.2251.9253.6255.3 802649.3335335.3335.7337.3338.8 1002687.32676.5419.4419.7421.2422.7 1202725.42716.8503.9504.3505.7507.1 1402763.62756.6589.2589.5590.8592.1 16028022796.22767.3675.7676.9678 1802840.62835.72812.12777.3764.1765.2 2002879.32875.22855.52827.5853853.8 2202918.32914.728982874.9943.9944.4 2402957.42954.32939.92920.528231037.8 2602996.82994.12981.52964.82885.51135 2803036.530343022.93008.32941.82857 3003076.33074.13064.23051.32994.22925.4 35031773175.33167.63157.73115.73069.2 4003279.432783217.832643231.63196.9 4203320.963319.683313.83306.63276.93245.4 4403362.523361.363355.93349.33321.93293.2 4503383.33382.23377.13370.73344.43316.8 4603404.423403.343398.33392.13366.83340.4 4803446.663445.623440.93435.13411.63387.2 5003488.93487.93483.73478.33456.43433.8 5203531.823530.93526.93521.863501.283480.12 5403574.743573.93570.13565.423546.163526.44 5503593.23595.43591.73587.23568.63549.6 56036183617.223613.643609.243591.183572.76 5803661.63660.863657.523653.323636.343619.08 6003705.23704.53701.43697.43681.53665.44、过热蒸汽温度、压力－焓表(二)T（℃）MPa7.00101420253007.1010.114.120.125.130 1048.8051.755.661.366.170.82090.4093.297102.5107.1111.7 40173.60176.3179.8185.1189.4193.8 60256.90259.4262.8267.8272276.1 80340.40342.8346350.8354.8358.7 100424.20426.5429.5434437.8441.6 120508.50510.6513.5517.7521.3524.9 140593.40595.4598602605.4603.1 160679.20681683.4687.1690.2693.3 180766.20767.8769.9773.1775.9778.7 200854.63855.9857.7860.4862.8856.2 220945.00946947.2949.3951.2953.1 2401038.001038.41039.11040.31041.51024.8 2601134.701134.31134.111341134.31134.8 2801236.701235.21233.51231.61230.51229.9 3002839.201343.71339.51334.61331.51329 3503017.002924.22753.51648.41626.41611.3 4003159.703098.530042820.12583.22159.1 4203211.023155.983072.722917.022730.762424.7 4403262.343213.463141.443013.942878.322690.3 4503288.003242.23175.83062.42952.12823.1 4603312.443268.583205.243097.962994.682875.26 4803361.323321.343264.123169.083079.842979.58 5003410.203374.133233240.231653083.9 5203458.603425.13378.43303.732373166.1 5403506.403475.43432.53364.63304.73241.7 5503530.203500.43459.23394.33337.33277.7 5603554.103525.43485.83423.63369.23312.6 5803601.603574.93538.23480.93431.23379.8 6003649.0036243589.83536.93491.23444.2。
10万吨加热炉计算
10万吨/年处理量加热炉一．基础数据1.原料油性质：煤焦油，处理量12500 kg/h2.入炉温度190 ℃出炉温度360 ℃出炉压力0.4MPa 气化分数0.753.过剩空气系数 1.154.比重 0.9255.黏度80℃ 11.16 cp 13.38 cSt二、总热负荷计算1、加热炉总热负荷计算计算公式:Q'=W F[eI V+(1-e)I L-I l]+W g(I g2-I g1)+Q''（116页，公式2-1）式中：Q'——加热炉计算总热负荷，千卡/时W F——油料流量，公斤/时W g——过热蒸汽量，公斤/时e ——气化率，%I L——炉出口温度下油料液相热焓，千卡/公斤I V——炉出口温度下油料气相热焓，千卡/公斤I l——炉进口温度下油料液相热焓，千卡/公斤I g2——过热蒸汽进口时热焓，千卡/公斤I g1——过热蒸汽出口时热焓，千卡/公斤Q ''——其他热负荷，如注水汽化热等。
千卡/时热负荷Hysys173.8×104 Kcal/h设计热负荷 Q =1.15Q '=1.15×173.8×104=200×104 Kcal/h 注：所有焓值均在《石油炼制工程》120页查得。
三、 燃料的燃烧过程1、燃料的低发热l Q 为8854 Kcal/m 3， 理论空气量为L 0=95.88%×9.52+3.36%×16.66+0.34%×23.8+0.05%×30.94+0.05%×30.94+0.02%×38.08=9.807标3m 空气/标3m 瓦斯 2、炉效率加热炉热效率计算公式：()%100q -1η''L ⨯-=l q （119页，公式2-2） 式中：η——热效率，%'L q ——辐射段和对流段热损失，%'l q ——烟气带走的热量，%在计算时，假设离开对流段的烟气温度g t 较对流段入口温度高150℃，则烟气温度g t =190+150=340℃。