工业锅炉热工计算
大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则
大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则随着工业化进程的不断推进，煤炭作为主要能源之一，被广泛应用于各行各业。
在工业生产中，煤粉燃烧锅炉作为一种重要的热能设备，其选型及设计显得尤为重要。
尤其是对于大容量煤粉燃烧锅炉炉膛的选型，更需要综合考虑诸多因素，以确保其安全、高效、环保地运行。
本文将以此为主题，深入探讨大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型的导则。
一、理论基础在对大容量煤粉燃烧锅炉炉膛进行选型前，首先需要了解其理论基础。
炉膛是煤粉燃烧锅炉的关键部件之一，其设计应遵循流体力学、热力学等相关原理。
通过对流体动力学的分析，可以确定炉膛的结构形式、燃烧空间布置、燃烧风量和速度等关键参数，从而保证煤粉的完全燃烧。
二、煤种特性在进行大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型时，需要充分考虑选用的煤种特性。
不同的煤种具有不同的燃烧特性，如灰熔点、挥发分含量、煤粉粒度等，这些都会直接影响煤粉燃烧的稳定性和效率。
在选型过程中，需要对煤种的特性进行全面评估，以确定合适的炉膛结构和技术方案。
三、热工参数炉膛的热工参数是确定其选型的关键因素之一。
热负荷、燃烧空间温度分布、炭氧比等参数的合理设计，直接关系到锅炉燃烧效率和热能利用效果。
特别是对于大容量煤粉燃烧锅炉，其热工参数的选取更需谨慎，以确保其在高负荷、长周期运行时，仍能保持稳定和高效的工作状态。
四、环保要求随着环保意识的提升，煤粉燃烧锅炉炉膛的选型还需要充分考虑环保要求。
排烟气中的二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放，是大容量煤粉燃烧锅炉运行所面临的严峻挑战。
在炉膛选型过程中，需要充分考虑燃烧技术、燃料预处理等环保措施，以满足国家相关的排放标准。
五、个人观点从事多年煤粉燃烧锅炉炉膛选型设计工作，我对该主题有着深刻的理解和实践经验。
在实际工作中，我深感大容量煤粉燃烧锅炉炉膛的选型非常重要，它直接关系到整个锅炉的运行效率和安全稳定性。
我建议在选型中，要充分考虑以上所述的因素，并综合考虑工程实际情况，以确保选型方案的科学性和可行性。
燃油工业锅炉热工测试热效率不确定度评定与分析
度
差估 计值 是 由一 系列 重复观 测值 计 算得 到 ， 即统 计 方差 估 计 值 ；Ｂ 类方 法 不确 定 度 分量 的方 差估 计值 是通 过一 个假 定 的概率 密 度 函 数得 到 ，此 函数 基于事 件发 生 的可 信程 度 ， 即主 观概 率或 先验 概率 。 受 条 件 所 限 ，在 一 些 测 量 测 试 场 合 不 便 于开 展 大量 的重 复测 试 ，这类 测试 结果 不 确定 度 采 用 Ｂ 类 方 法进 行 评 定 更 可行 。Ｂ 类 方法 的标 准 不确 定 度的 信息 来源 一 般有 ：１ ） 权威 机 构 发 布的 量 值 ；２ ）有 证 标 准物 质量 值 ；３ ） 校准 证 书 ；４ ）仪 器漂移 ；５ ）经检 定 测量 仪 器 的 准确 度 等 级 ；６ ）检 验 人 员 经验 推 断 的极 限值 等 。
Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ － ８ ９ ７ ２ ． ２ ０ １ ３ ． １ ２ ． １ １ ４
基金项 目：浙江省质监系统科研计划项 目 （ 编号２ ０ ０ ９ ０ ２ １ ５ ）
燃油工业锅炉热工测试热效率不确定度评定与分析
李 四海 刘小东 徐 开东 单祖荣
＝ 却 ， 一
Ⅳ ∑ 表 １锅炉正 平衡 热效 率测试计 算汇总
ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ ｂ ｏ ｉ ｌ ｅ ｒ ｓ ｗａ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｏ ｎ Ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｅ ｘ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｕ ｎ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｔ ｙ
锅炉热力计算课件
燃烧过程计算
燃烧效率计算
根据燃料特性和燃烧条件，计算燃料 的燃烧效率。
燃烧温度计算
基于燃料的种类和燃烧条件，计算燃 烧温度。
燃烧产物计算
烟气成分分析
分析燃烧产生的烟气成分，如二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等。
烟气排放量计算
根据燃料成分和燃烧效率，计算烟气的排放量。
04
热工控制与安全保护
热工控制原理
控制系统集成
讲解如何将锅炉的控制系统与其 他系统进行集成，实现信息共享 和协同工作。
05
实际应用与案例分析
实际应用场景
1 2 3
工业生产 工业生产中需要大量的蒸汽和热水，锅炉热力计 算可以确定锅炉的容量、热效率等参数，以满足 生产需求。
集中供热 在城市集中供热系统中，锅炉热力计算可以确定 供热管网的输送能力和热源的供热能力。
01
根据锅炉的负荷和效率，计算出燃料消耗量，以优化能源利用。
热量平衡计算
02
通过对锅炉进出口水温、蒸汽流量等参数的计算，确定锅炉的
热效燃烧效率，计算出烟气流量和温度，以评估
燃烧效果。
系统效率分析
热效率分析
通过对比实际运行数据和设计值，分析锅炉热效率的 高低及其原因。
案例二：大型电站锅炉热力计算
案例概述
某大型火力发电厂需要 建设一台电站锅炉，用 于发电。
计算内容
根据汽轮机的进汽参数 和发电效率要求，进行 锅炉热力计算，包括炉 膛尺寸、受热面布置、 燃烧器数量等。
计算结果
确定锅炉的设计和运行 参数，以及相关的工艺 参数。
案例三：生物质锅炉热力计算
案例概述 某生物质发电厂需要建设一台生物质锅炉，用于燃烧生物 质发电。
锅炉能效测试技术简介
3.有关锅炉热效率标准 3.有关锅炉热效率标准
JB/T 10094-2002 工业锅炉通用技术条件 GB 24500-2009 工业锅炉能效限定值及能效等级 GB/T 15317-2009 燃煤工业锅炉节能监测 GB/T 17954-2007 工业锅炉经济运行 以1t/h锅炉为例，对有关数据列表如下：
5. 部分仪器 烟气分析仪（德国）
量热仪
全自动工业分析仪
元素分析仪
完
谢谢！
q2 — 排烟热损失 q3 — 气体未完全燃烧热损失 q4 — 固体未完全燃烧热损失 q5 — 散热损失 q6 — 灰渣物理热损失 可见，热效率表示锅炉中燃料输入热量的利用程度。 2.影响锅炉热效率的因素分析 2.影响锅炉热效率的因素分析 由锅炉热效率分析可以知道，影响锅炉热效率的因素包括 ：固体不完全燃烧损失、气体不完全燃烧热损失、排烟热 损失、散热损失、灰渣物理热损失等。锅炉热平衡示意图 如下：
γ—— 汽化潜热，kj/kg; ω—— 蒸汽湿度，%； Gs —— 测定蒸汽湿度时，锅水取样量， kg/h; B —— 燃料消耗量，kg/h; Qr—— 输入热量，kj/kg。
锅炉正平衡主要测量项目及方法
序号 1 2 3 4 项 目 方法与仪器 元素分析仪 工业分析仪 量热仪 磅秤，容积计量
燃料元素分析 工业分析 燃料的发热量 燃料消耗量
由统计分析发现，我国工业锅炉运行效率普遍较低。造成 这一结局的原因是多方面的，主要包括：设计、制造、安 装、运行管理、使用操作等。重点环节是设计、运行管理 与使用操作。 锅炉节能的关键是提高锅炉热效率， 锅炉节能的关键是提高锅炉热效率，以及有效能的充分利 用。 那么，锅炉热效率如何监测？以下做简单介绍。
反平衡测试主要项目
工业锅炉热工性能试验方法
工业锅炉热工性能试验方法1.1 试验数据记录1.1.1热水锅炉或有机热载体锅炉进、出口工质（热水、有机热载体）温度，应每不大于5 min读数并记录一次；1.1.2工质流量的测量采用累计（积）方法确定时，每不大于30 min读数并记录一次；1.1.3需要称重的测量项目，时间间隔按实际操作而定；1.1.4蒸汽品质测量应每不大于30 min测量并记录一次；1.1.5其他测量项目，一般应每不大于15 min读数并记录一次。
1.2 燃料消耗量等的测量1.2.1 固体燃料1.2.1.1固体燃料消耗量应使用衡器进行测量，一般在加入料斗、料仓或皮带输送机之前进行测量。
人工加料时，燃料应与盛放燃料的容器一起称重并逐一记录。
盛放燃料的容器应精确称重，并每隔一段时间（如1h）复校一次。
1.2.1.2在燃料称重计量开始和结束时，应对锅炉料斗或料仓进行平仓，使料斗或料仓里的燃料剩余量在计量开始与计量结束时保持一致。
1.2.2 液体燃料1.2.2.1 液体燃料消耗量可使用衡器、液体流量计进行测量，也可采用容器测量。
1.2.2.2 液体燃料消耗量采用衡器测量时，燃料应与盛放燃料的容器一起测量并逐一记录，盛放燃料的容器应精确测量，并每隔一段时间（如1h）复校一次；采用容器测量时，容器上应带有液位计，且容器应经过校核，校核结果不得低于流量计的精度要求。
1.2.3 气体燃料1.2.3.1气体燃料消耗量一般采用气体流量计进行测量，液化石油气/天然气也可使用衡器进行测量。
1.2.3.2在测量气体流量时，应在流量计附近同时测量气体的压力和温度。
1.2.4添加剂固体、液体、气体添加剂消耗量的测量分别按1.2.1、1.2.2、1.2.3中的相关要求进行；当仅进行反平衡测量时，入炉添加剂的消耗量可通过校核添加剂给料机等方法进行测量。
1.3燃料等的采样1.3.1固体燃料1.3.1.1入炉煤、煤粉的采样和制备方法按附录A；生物质固体燃料的采样按附录A或NY/T 1879，样品制备按GB/T 28730或NY/T 1880；生活垃圾作为锅炉燃料时，其采样按CJ/T 313。
工业锅炉热工性能试验规程.doc
GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》解读杨麟二零零四年前言新发布的GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》从2003年6月1日开始实施。
我国关于热工试验标准是从JB2829-88《工业锅炉热工试验》；GB10180-1988《工业锅炉热工试验规范》至GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》一步步演变过来的。
从新发布并已实施的GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》（以下简称标准），同以被代替的GB10180-1988《工业锅炉热工试验规范》（以下简称老标准）相比，许多内容作了很大的修订。
因此，为了更好地使用标准，贯彻标准精神，现编写GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》标准的解读，同时对新老标准主要不同之处进行探讨。
1．范围标准规定了只要小于3.8M Pa的所有蒸汽锅炉和热水锅炉，其中包括：过热蒸汽锅炉，真空锅炉，常压锅炉和小型锅炉的热工性能试验方法。
标准适用于燃用固体、液体和气体的锅炉以及电能作为的锅炉。
同时明确了热油载体锅炉（导热油炉），以及垃圾燃料的锅炉可参照该标准使用。
2．规范性应用文件对标准所引用标准进行了说明。
3．术语和定义对标准所用时一些术语进行了定义解释。
其中3.8基准温度是新提出的术语。
4．符号和标准对热工测试中所使用的名称进行符号和单位的确定，其中q3也称为化学未完全燃烧热损失，q4也称为物理未完全燃烧热损失或机械未完全燃烧损失。
5．总则5.1标准规定锅炉效率应采用正、反平衡法测量，只有当锅炉容量大于等于20T或大于等于14MW时，正平衡测定有困难，即固体燃料计量有困难时可采用反平衡测量锅炉效率，所以一般燃油、燃气锅炉也需要采用正、反平衡法。
手烧锅炉因炉渣计量有困难，故允许只用正平衡法测定锅炉效率，但此时应列出锅炉的炉渣可燃物含量、烟气含氧量及排烟温度。
标准中规定锅炉效率为正平衡法和反平衡法测得的平均值，此规定同老标准（锅炉效率以正平衡法测定值为准）相比更能准确表示出锅炉效率。
工业锅炉热工性能试验细则
工业锅炉热工性能试验细则1.0概述本细则规定了测试工业锅炉出力、效率等热工性能的方法。
同时也满足了本单位的质量方针和质量手册的需要。
1.1锅炉效率可以通过两种方法得出。
一是正平衡法，亦称直接测量法或输入输出法，即直接测量锅炉输入热量和输出热量；二是反平衡法，亦称间接测量法或热损失法，即测定锅炉各项热损失。
2.0范围本细则适用于GB1921-1980《工业蒸汽锅炉参数系列》和GB3166-1982《热水锅炉参数系列》规定的范围内的各种锅炉。
3.0试验依据3.1TSG G0003-2010《工业锅炉能效测试与评价规则》3.2GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》3.3ASME PTC 4-2007《锅炉性能试验规程》3.4GB1921-1980《工业蒸汽锅炉参数系列》3.5GB3166-1982《热水锅炉参数系列》4.0试验条件和技术要求4.1锅炉热效率的测定4.1.1 测定锅炉效率应同时采用正平衡法和反平衡法。
锅炉效率取正、反平衡法的平均值。
当锅炉出力（额定蒸发量或热功率）大于或等于20t/h或14MW，用正平衡法测定有困难时，允许仅用反平衡法测定锅炉效率；手烧锅炉允许只用正平衡法测定锅炉效率。
4.1.2 本细则规定的锅炉效率，为不扣除自用蒸汽和辅机设备耗用动力折算热量的毛效率值。
但自用蒸汽量和辅机设备用动力应予记录，必要时可进行净效率计算。
锅炉出力的测定4.2.1 蒸汽锅炉的出力由折算蒸发量来确定，要扣除自用蒸气热量。
4.2.2 热水锅炉的出力由实测决定。
仪器设备的检验4.3.1 试验所使用的仪表均应在检定和标定的有效期内，并应具备法定计量部门出具的检定合格证或检定印记；试验前后应对所用仪表加以检查。
试验测量项目、使用仪器及测点说明4.4.1 燃料元素分析、工业分析、发热量，液体燃料的密度、含水量，气体燃料组成成分，混合燃料组成。
4.4.2 燃料消耗量。
对于固定燃料，借用现场衡量器称重（测量误差±%）；液体燃料可用称重法或在经标定过的油箱上测量其消耗量气体燃料或借用现场流量计；气体燃料可用现场气体流量计。
GB10180热工测试规范
GB10180-88 工业锅炉热工试验规范本标准规定了工业锅炉热工试验规范。
本标准适用于GB1921《工业蒸汽锅炉参数系列》和GB3166《热水锅炉参数系列》规定的范围内的各种锅炉。
1. 总则a. 制定本标准的目的是为了测定工业锅炉的出力和效率提供热工试验方法和试验报告形式，同时提供饱和蒸汽湿度和过热蒸汽含盐量的试验方法。
b. 锅炉效率可以通过两种方法得出：第一种方法是直接测量锅炉输入热量和输出热量，这种方法通常称为正平衡法，亦称直接测量法或输入输出法。
第二种方法是测定锅炉各项热损失，这种方法通常称为反平衡法，亦称间接测量法或热损失法。
c. 测定锅炉效率应同时采用正平衡法和反平衡法。
锅炉效率以正平衡法测定值为准。
当锅炉出力大于或等于14MW或20t/h，用正平衡法测定有困难时，允许仅用反平衡法测定锅炉效率；手烧锅炉允许只用正平衡法测定锅炉效率。
d. 本标准规定的锅炉效率，为不扣除自用蒸汽和辅机设备耗用动力折算热量的效率值。
但自用蒸汽量和辅机设备用动力应予记录，当必要时可进行净效率计算。
e. 蒸汽锅炉的出力由实测决定，要扣除自用蒸汽热量。
f. 热水锅炉的出力由测定决定。
g. 饱和蒸汽湿度或过热蒸汽含盐量由实测决定。
h. 特种锅炉的热工试验方法可参照本标准进行。
2. 试验准备工作a. 试验负责人应根据本标准的有关规定，结合具体情况制定试验大纲；应具备领导试验的组织能力和较高的业务水平，并具有责任心。
试验大纲的内容应包括：试验任务和要求；测量项目；测点与所需仪表；人员组织与分工；试验进度安排等。
试验负责人应向有关人员介绍试验大纲，并组织试验大纲的讨论和实施。
试验人员应熟悉本职工作并按试验大纲要求认真实施。
b. 试验所使用的仪表及有关设备，在试验前都应经过校验和标定，并应具备法定计量部门出具的校验合格证（或校验印记）。
c. 按试验大纲的测点布置图要求安装仪表。
d. 全面检查锅炉各部件、炉墙和辅机等，如有不正常现象应及时排除。
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理论烟气量的经验计算公式：p.50，3－13，3－14，3－15
2．实际烟气量的计算(α>1)——含有过量O2
（1）过量空气中氧容积：VO2 0.21( 1)Vk0 Nm3/kg
（2）过量空气中氮容积：VN2
V0 N2
0.79(
1)Vk0
Nm3/kg
（3）过量空气中水蒸汽容积：VH 2 O
V 0 H 2O
1000
a fh A Qdyw
y
1.43
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§3.3 烟气焓计算
第3章
afh——入炉燃料灰分随烟气带出的灰分重量比，称飞灰份额，层燃 炉afh＝0.2~0.3，煤粉炉afh＝0.85~0.9。只有当燃料中灰分很大时，才 需加以考虑，即：
1000 a fh A y 1.43 Qdyw
第3章 工业锅炉热工计算
§3.1 煤和油的燃烧计算 §3.2 气体燃料的燃烧计算(自学) §3.3 烟气焓的计算 §3.4 锅炉机组热平衡 §3.5 锅炉机组热平衡计算示例(自学)
锅炉及锅炉房设备.ppt, 05/2003 Page 1
§3.1 煤和油的燃烧计算
第3章
基本假设：
1 . 空气、烟气均为理想气体，每kmol体积22.4Nm3； 2. 空气中只有O2和N2成分，其容积比为21:79 3 . 燃料完全燃烧
0.0161(
1)Vk0
Nm3/kg
(4)实际烟气量——理论烟气量与过量空气之和
V V 0 0.21( 1)V 0 0.79( 1)V 0 0.0161( 1)V 0
y
y
k
k
k
V 0 1.0161( 1)V 0 V V V V
y
k
RO2
N2
O2
H 2O
Nm3/kg
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Vk Vk0
炉 燃膛烧出方口式处等过有量关空 。气 层系 燃数 炉l"l"为平1.3均~ 1值.4，；与室燃燃烧炉设备（、l"燃料1.0种5 ~类1.、1
（2）实际空气量：Vk Vk0 Nm3/kg
（3）漏风系数
锅炉运行时，炉中处于负压工作状态，炉外冷空气从炉墙、门孔几 个受热面贯穿墙处漏入炉内，使炉内过量空气系数烟烟气流程逐
1)I
0 k
I fh
I fh
A 100
a
fh
(c
)
fh
kJ/kg
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§3.3 烟气焓计算
第3章
afh——入炉燃料灰分随烟气带出的灰分重量比，称飞灰份额，层燃 炉afh＝0.2~0.3，煤粉炉afh＝0.85~0.9。只有当燃料中灰分很大时，才 需加以考虑，即：
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§3.1煤和油的燃烧计算
第3章
渐增大，其值为：
各受热面漏风量：
V k
V 0 k
二、燃烧生成烟气量
完全燃烧时烟气成分是：CO2、SO2、H2O、N2
1．理论烟气量的计算(Cαy =1)—S—y 不含有O2
VRO2
一 、理论空气量及过量空气系数 1. 理论空气量 Vk0 的计算
V 0 1.866 C y 0.7 S y 5.55 H y 0.7 O y Nm3 / kg
k
100 100
100 100
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§3.1煤和油的燃烧计算
第3章
Vk0
1 (1.866 C y 0.21 100
V0 N2
0.79Vk0
22.4 18
Ny 100
0.79Vk0
0.008N y
Nm3/kg
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第3章
§3.1煤和油的燃烧计算
V
0 y
VRO 2
V 0 H 2O
V
0 N2
Vgy
V 0 H 2O
0.111H y 0.01866(C y 0.375S y ) 0.0124W y 0.008N y 0.8061Vk0 1.24Gwh
I
0 y
VRO2
(c) RO2
V0 N2
(c) N2
V 0 H2O
(c) H2O
kJ/kg
式中 (c)RO2 、(c)N2 、(c)H2O 等由表3-3查取（pp.68）
3．实际烟气焓
（1）烟气中过量空气的焓：
Ik
(
1)
I
0 k
kJ/kg
（2）实际烟气的焓： I y
I
0 y
I k
I
0 y
(
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§3.4 锅炉机组的热平衡
第3章
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，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。
§3.3 空气烟气焓计算
第3章
1．理论空气的焓——每kg固体(液体)燃料燃烧时所需理论空气
量，在等压下，从0℃加热到 ℃所需要的热量，单位kJ/kg
I 0 V 0 (c)
k
k
k
kJ/kg （查表3－3, P.68）
2．理论烟气的焓——每kg固体(液体)燃料燃烧后所生成理论烟气量,
在等压下，从0℃加热到 ℃ 所需要的热量，单位kJ/kg
0.7 S y 100
5.55 H y 100
0.7 O y ) 100
0.0889(C y 0.375S y ) 0.265H y 0.0333O y Nm3 / kg
理论空气量的经验计算公式：p.47
2．过量空气系数、实际空气量和漏风系数
（1）过量空气系数——燃烧时实际供给空气量与理论空气量之比
一、锅炉热平衡
VCO2
VSO2
1.866 0.7 0.01866(C 100 100
y
0.375S
y)
Nm3/kg
V0 H 2O
11.1 H y 100
22.4 W y 18 100
1.293 d 100
1.24Vk0
1.24Gwh
0.111H y 0.0124W y 0.0161Vk0 1.24Gwh Nm3/kg（四个来源）