电厂锅炉的热平衡试验方法
基于VB锅炉热平衡计算及分析程序开发
３ ３ ２－４
长春工程学院学报 （ 自然科学版 ）２０ ０ ８年 第 ９ 第 ４期 卷 ＪＣ ａｇｈ ｎＩｓ Ｔ ｃ． Ｎ ｔＳｉＥ ｉ） ２０ ， ｏ ９ Ｎ ． ． ｈｎ ｅｕ ｔ ｅｈ （ ａ．ｃ． ｄ． ，０ ８ Ｖ １ ， ｏ４ ｎ． ．
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平衡方法计算锅炉热效率。长期以来 ， 热平衡分析
方 法 广泛 应用 于 电厂 锅炉 ， 方法 是从 能量 的数量 该
３ 结 语
通过 开 发 自动 配药 系统 ， 现 了 Ｐ 实 Ｃ与 Ｆ 系 Ｘ
Ｔｈ ｍｐ ｅ ｅ ｔｔ ｎ ａ ｄ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｅｉ ｌｍ ｎ ａ ｉ ｎ ｐ ｌ ｔ ｆＰＣ ｏ ｃ ｏ
衡测试 结果 所 进 行 的 热平 衡 效 率和 炯 平 衡 效 率 计
算 ， 出锅 炉 的热耗 损 失 。针 对热 平 衡 效率 和 斓平 得 衡效 率 的计 算 方法 ， 用 Ｖｓａ Ｂｓ 运 ｉ ｌ ａｉ ｕ ｃ编写 出锅炉 热
平衡 效 率和炯平 衡效 率计算 的通用 程序 。
定期 和不定期 的锅 炉热 效率试验 是使 用频率 最高 的 试验 。在ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电厂锅 炉性 能 鉴 定 、 锅炉 设 备维 修 质 量评
（ ］张筠莉． ｉ ａ １ Ｖｓ ｌＣ＋＋ 实践与提 高—— 串口通信与工程 ｕｌ 应用篇 ［ ． Ｍ］ 北京 ： 中国铁道 出版社 ，０ ５ ２０ ．
（ ｏｅｅｆＩ ｏｍ ｔｎＥｇｎｅｎ Ｃ ａｇ ｏｇ Ｃｌｇ ｎ ｒａｉ ｎｉ ｒｇ， ｕｎｄｎ ｌ ｏ ｆ ｏ ｅｉ Ｕ ｉｒｔ ｅｈｏｏｙ Ｇ ａｇｈｕ５００ ， ｈｎ ） ｎ ｅ ｉ ｏ Ｔｃｎｌ ， ｕｎｚｏ １０ ６ Ｃ ｉａ ｖ ｓｙｆ ｇ
锅炉效率与经济运行
氧量对锅炉效率的影响
计算排烟损失的氧量应是空气预热器烟气出 口处(空气预热器空气入口后)的氧量,锅炉出 口氧量变化1％(百分点)，约影响锅炉效率变 化0．46％(百分点)，影响发电煤耗变化 1.6g/kW•h左右。
最佳氧量
炉膛出口的氧量是表征锅炉的配风、燃烧状况 的重要因素，加强锅炉燃烧配风的调整，改善 锅炉的燃烧状况，提高锅炉运行效率。因炉膛 出口处烟气温度较高，锅炉运行中监测的氧量 测点一般在高温过热器后。计算排烟损失的氧 量应是空气预热器烟气出口处的氧量，尾部烟 道特别是空气预热器的漏风，将引起的烟气量 和排烟损失的增加，需要定期监测空气预热器 的漏风，并加强对空气预热器的维护。
燃料的物理显热的计算公式： i r=cr tr 上式中比热另有计算公式。对于燃煤锅炉只有燃料水分很大
的时候才计算。 雾化燃料油热量的公式，只有锅炉低负荷运行，必须要煤油
混烧的情况才计算。 用外来蒸汽加热空气指的是在使用暖风器等前置式空气预热
器的锅炉机组。
机械不完全燃烧损失q4
Q4lz —灰渣中未燃烧或未燃尽的碳粒引起 的损失；
损失小 过量空气系数小，则可能不完全燃烧损失增大。
排烟温度与过量空气系数是一个经济技术 综合考虑的参数
存在一个最佳过量空气系数
q，%
∑q q2
q3+q4
最佳
" l
八、散热损失
锅炉的外表面温度高于环境的温度而向外界 通过大空间自然对流和辐射换热。
散热损失与锅炉的容量成反比
散热损失与锅炉的负荷成反比
漏损失、余速损失等 乏汽在凝汽器的放热损失 电厂辅机等自用电量 管道散热损失 发电机损失 工质泄漏、工况变化和燃料运输储存损失等
锅炉的主要参数对机组热经济性的影响
垃圾电站焚烧炉-余热锅炉及烟气净化系统性能试验方案
(kg/t waste)
消石灰消耗率（kg/t垃圾）
=
Lime consumption (kg)
消石灰消耗量（kg）
Waste throughput (tons)
垃圾处理量（tons）
（2）活性碳
活性碳投入速度与活性碳推料器转速之间的关系应在试验之前就确定完成。转速数据（SIC-n45）由DCS记录。根据该关系和转速数据，便可算出活性碳投入速度。将试验期间的活性碳消耗加总起来。将试验期间的垃圾处理量加总起来。
试验时这两处采用交替测量的方法。
100% MCR负荷下：每个工况在反应塔入口（锅炉出口）和烟囱入口各测三次污染物排放；
锅炉出口污染物排放测试每次取样时间为30分钟，烟囱入口污染物排放每次取样时间为30分钟
各工况测试的平均值与性能保证值进行比较。
5.16.1SO2、NO、CO、O2
采用德国M&C公司生产的PSP4000系列加热取样探头和ROSEMOUNT公司生产的NGA2000型烟气分析仪测量。测试系统如图3、4所示。
36.53
7锅炉热效率%Fra bibliotek≥80.0
8
烟气在≥850℃区域内的停留时间
s
≥2
9
单台焚烧炉垃圾处理量
t/24h
400
10
炉渣热灼减率
%（重量）
≤3
11
供货设备的噪声
dB
＜85
12
烟囱出口污染物排放浓度（标准状态、干态、11% O2）
烟尘
mg/N m3
≤20
HCl
mg/N m3
≤22
HF
mg/N m3
≤2
火力发电厂水平衡导则
火力发电厂水平衡导则Guide for water balance of thermal power plantDL/T 606.5-1996前言本标准是根据电力工业部1995年电力行业标准计划项目（第二批）（技综[1995]44号文）的安排，由东北电力集团公司制定的。
能量平衡是火力发电厂节能工作的一项基础工作。
火力发电厂能量平衡是考核火力发电厂能源利用水平的重要方法之一。
本标准是根据有关国家标准，并吸收火力发电厂在能量平衡工作中的经验和节能的科研成果而制定的。
根据火力发电厂生产的特点，生产过程和主要能耗，将火力发电厂能量平衡导则分为五个部分，即：DL/T 606.1 《火力发电厂能量平衡导则总则》DL/T 606.2 《火力发电厂燃料平衡导则》DL/T 606.3 《火力发电厂热平衡导则》DL/T 606.4 《火力发电厂电能平衡导则》DL/T 606.5 《火力发电厂水平衡导则》在编排上有总则，但还尽可能地保持四种能量平衡各自的独立性，便于应用。
本导则是第五部分DL/T 606.5《火力发电厂水平衡导则》。
本导则附录A、附录B、附录C、附录D都是标准的附录，附录E是提示的附录。
本导则由中华人民共和国电力工业出版社提供。
本导则由电力工业部标准化小组归口。
本导则主要起草单位：电力工业部东北电力集团公司。
本导则主要起草人：张登敏、王雅贤、宋家升、常建华。
本导则由电力工业部标准化领导小组负责解释。
生中华人民共和国电力行业标准DL/T 606.5-1996火力发电厂水平衡导则Guide for water balance of thermal power plant中华人民共和国电力工业部1997-02-24批准 1997-06-01实施L 范围本标准规定了火力发电厂水平衡测试的内容和方法。
适用于火力发电厂水平衡测试。
2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效。
工业锅炉热工试验
工业锅炉热工试验目的及燃烧工况调整1.0 概述燃料在锅炉中是不可能完全得到燃烧的，燃料的燃烧产物----高温烟气的热量也不可能全部得到利用，也就是说，燃料的总输入热量Q r中只有一部分对锅炉的工质（热水锅炉中水，蒸汽锅炉中的水和蒸汽，导热油炉中的导热油等等）所利用。
称为锅炉的有效利用热量Q1；其余未利用部分则称为锅炉的热损失。
锅炉损失主要有排烟损失Q2，气体不完全燃烧损失Q3，固体不完全燃烧损失Q4，散热损失Q5，和灰渣物理热损失Q6等。
当锅炉工况稳定时，上述燃料的输入热量Q r应和锅炉的有效利用热量及各项热量之和相平衡，即：Q r= Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q61.1 锅炉正平衡即直接测量锅炉输入热量和输出热量，也称作直接测量法或输入输出法。
锅炉正平衡效率η1η1= Q1 /Q r ×100；（%）1.2 锅炉反平衡即测量锅炉各项损失，也称作间接接测量法或热损失法。
锅炉反平衡效率η2η2= 1- Q2 /Q r – Q3/Q r – Q4/Q r- Q5 /Q r – Q6 /Q r ×100；（%）η2= 100 - q2– q3– q4- q5 – q6；（%）由于锅炉的燃烧工况及换热在很大程度上影响着锅炉设备运行的经济性和安全性，因此，对锅炉燃烧工况及换热做全面的热工测量，就可以看出燃料有多少热量被有效利用了，有多少成为损失，将取得的结果进行科学分析，从经济性，安全性等方面加以比较，从而判断锅炉的设计和运行水平，最后确定出锅炉的最佳工况，求出锅炉的热效率。
这样的试验、测量和分析研究工作，就是我们通常称为的锅炉热工试验。
对新设计的锅炉或经改造的锅炉，其设计性能和实际运行性能究竟如何，也必须根据热工试验的结果来作出评定。
通过热工试验，对设计制造厂的锅炉产品在性能上提供综合评价。
为设计制造厂以后的产品提供设计依据。
并为锅炉制造厂提供测试报告，以供产品鉴定之用。
通过热工试验，还可以使用户的运行人员更好地了解设备运行性能，掌握燃烧过程的内在规律，寻求节约燃料的途径，从而在安全、经济运行等方面发挥更大的作用。
锅炉检修技术问答
1.大修中水冷壁的检修项目包括哪些？答：大修中水冷壁的检修项目如下：（1）清理管子外壁焦渣和积灰；（2）进行防磨防爆检查，检查管子外壁磨损、胀粗、变形和损伤，割管检查水冷壁内部状况，更换少量管子；（3）检查管子支吊架、拉钩及联箱支座，检查膨胀间隙及膨胀指示器；（4）打开联箱手孔或割下封头、检查清理腐蚀、结垢，清除手孔、胀口泄露2.燃煤锅炉的管式空气预热器哪些部位最易磨损？答：管式空气预热器是在管子入口处约1.5～2.0d附近飞灰磨损最严重3.使用安全带的注意事项有哪些？答：使用前必须作外观检查。
如有破损、变质等情况禁止使用。
安全带应高挂低用或平行栓挂。
切忌低挂高用。
安全带不宜接触120℃以上的高温、明火和酸类物质以及有锐角的坚硬物质和化学药品。
4.大修中过热器、再热器的检修项目包括哪些？答：（1）清理管子外壁积灰；（2）检查管子磨损、胀粗、弯曲变形情况；（3）清扫或修理联箱支座；（4）打开联箱手孔或割下封头，检查腐蚀结垢情况，清理内部；（5）测量温度在450℃以上蒸汽联箱的胀粗；（6）割管检查，更换少量管子；（7）检查清理混合式减温器联箱，进水管，喷嘴；（8）表面式减温器抽芯检查，或更换减温器管子5.什么是金属的晶间腐蚀？晶间腐蚀对钢材有何影响？答：晶间腐蚀，在锅炉上就属局部腐蚀之一，它是沿钢的晶粒边界进行的。
一般认为是由于晶界和晶粒之间在成分和组织上的差别，而造成电位差以致腐蚀，并沿晶界迅速发展。
如汽包中发生的苛性脆化和不锈钢过热器管焊缝敏化后的裂纹都是沿晶界的。
钢材产生晶间腐蚀后，外形虽然未变化，但是晶粒之间的联结被破坏了，使钢材变脆，强度急剧下降，有时会突然破坏，引起严重事故。
6.（锅炉运行与检修1000问）对火力发电厂汽水管道为什么要进行热补偿？热补偿方法有哪几种？答：电厂的大部分汽水管道工作在高温环境下，且启停时温度变化非常大，为了防止较大的交变热应力损坏管道，要对汽水管道进行热补偿。
第八章 锅炉热平衡计算
–改善煤粉细度； –延长煤粉在炉内的停留时间； –适当大的过量空气系数。
能源与环境学院
Energy & Environment
10
中国 • 南京
三、化学未完全燃烧热损失Q3
中国 • 南京
• 定义：锅炉排烟中残留的可燃气体如CO、H2、CH4和重碳氢 化合物CmHn 等未放出其燃烧热而造成的热损失。
第一节 锅炉机组热平衡
• 热平衡示意图 • 热平衡方程式
Qf = Q1+ Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 kJ/kg – Qf——1kg燃料带入炉内的热量，kJ/kg – Q1——锅炉有效利用热量，kJ/kg – Q2——排烟热损失，kJ/kg – Q3——化学未完全燃烧热损失，kJ/kg – Q4——机械未完全燃烧热损失，kJ/kg – Q5——散热损失，kJ/kg – Q6——其它热损失， kJ/kg 或者，100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 +q6
– 干烟气热损失LG – 氢燃烧生成水热损失LHm – 燃料中水份引起的热损失Lmf – 空气中水份热损失LmA – 未燃尽碳热损失LUC （未完全燃烧热损失） – 辐射及对流热损失L – 未计入热损失LUA
中国 • 南京
能源与环境学院
Energy & Environment
19
第二节 锅炉机组热平衡试验
能源与环境学院
Energy & Environment
8
q4计算公式
中国 • 南京
对于煤粉炉，机械未完全燃烧热损失
Q4
Q4fa
Q4sl
锅炉燃烧优化调整技术
二、锅炉燃烧系统优化调整 技术现状
采用单因素法进行锅炉燃烧优化调整试验： 寻求合理的一、二次风配比、风煤比的配比及
及过剩空气系数等； 寻求较佳配煤和上煤方式； 通过试验调整较佳的煤粉细度； 确定锅炉燃烧系统的最佳运行参数； 提供不同负荷及煤种下过剩空气系数曲线、风
煤比曲线等。用以指导锅炉优化运行。
➢ 我国火力发电厂大多以煤为主要燃料；
➢ 近年来由于电煤供应较为紧张，锅炉燃煤变 化较为频繁，实际燃用煤种常常偏离设计值, 直接影响锅炉运行的经济性和安全性；
➢ 现有供煤及配煤系统存在许多不完善之处， 加之电站燃用煤质难以得到保障；
➢ 随着超临界、超超临界机组的投运，对锅炉 燃烧运行优化提出更高的要求。
一、锅炉燃烧系统运行
优化调整目的
➢ 主蒸汽温度每降低10℃，影响发电煤耗约0.93 g/kWh；再热蒸汽温度每降低10℃，影响发电 煤耗约0.75g/kWh。
➢ 过热器减温水流量每增加10t/h，影响发电煤耗 约 0.08～0.12 g/kWh；再热器减温水流量每 增加10t/h，影响发电煤耗约0.52～0.63 g/kWh。
W火焰燃烧方式
➢ 无烟煤这种反应特性极低的煤种 （可燃基挥发分低于10%），
➢ 采用“W”火焰的燃烧方式，通过 提高炉膛的热负荷，延长火焰行程 等手段来获得满意的燃烧效果。
左侧墙
右侧墙
燃尽风口
燃烧器
➢ ➢
前后墙对冲燃烧方式 ➢
沿炉膛宽度方向热负荷分布均匀 过热器、再热器区炉宽方向的烟温 分布更加均匀 燃烧器具有自稳燃能力
炉膛出口过量空气系数α可表示为：
α=△α+△α1 +△α2 +△α3 式中：△α—送风系数；
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电厂锅炉的热平衡试验方法
作者：王晓伟
来源：《中国科技博览》2014年第10期
[摘要]本文主要阐述了电厂锅炉热平衡试验的组织和准备工作、热平衡试验的要求、热平衡试验测定内容、主要参数的记录及数据的整理等问题。
[关键词]电厂锅炉热平衡试验方法
中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）10-0034-01
作为锅炉设备热工试验中的一项基本试验。
热平衡试验可以用来进行一下实验。
主要包括：（1）锅炉新产品的鉴定试验。
鉴定新产品的技术经济指标是否与设计值相符，以确定设备的运行方式。
（2）锅炉设备的运行调整试验。
规定设备的技术经济指标，作为判定或修改运行规程和运行技术管理的依据，并查明运行中的缺陷。
（3）运行比较性试验。
比较设备改进或检修前后的经济效果。
在燃料特性、操作技术有较大改变时，要确定合理的运行参数，了解设备运行的技术经济性。
热平衡试验的目的主要是：确定锅炉效率；确定锅炉的各项热损失；确定各种运行工况下的不同经济指标，制定科学合理的运行操作方案。
1、热平衡试验的组织和准备工作
（1）熟悉锅炉机组的技术资料和运行特性
（2）全面检查锅炉机组及其辅助设备、测量表计、自动调节装置的情况，以了解其是否处于完好状态，如有缺陷，及时消除。
（3）制定试验计划，主要包括：试验的任务和要求，试验准备工作，试验的顺序，测试的内容和方法等。
（4）在制定试验计划的基础上，编写试验准备工作的任务书，其内容主要包括试验所需器具装置的制造和安装等项目。
（5）准备好所需试验仪器。
（6）对试验需用配件的安装进行技术监督。
2、热平衡试验的要求
（1）试验负荷的选择
一是锅炉的额定负荷；二是锅炉的最低负荷；三是在额定和最低负荷之间选择适当的两个中间值。
每改变一种工况，要重复进行两次测试，如两次测试的结果相差太大时，需再重做一次或多次。
（2）煤质与主要参数的允许波动范围
试验期间所用的煤种，一定是试验大纲规定的煤种。
在进行同一项目的试验时，每次测试中燃煤的各项工业分析数据与全组测试该项目中的平均值之间的许可偏差
此外，试验期间的给水温度不可有较大的波动。
（3）试验前的稳定阶段与试验持续时间
各类试验通常要在锅炉带负荷连续运行72h以后进行，以确保证全部锅炉设备的工况完全稳定。
在试验前的稳定阶段内，要把负荷调整到试验规定的负荷，经1-2h后，在燃料量和空气量已稳定的条件下，等待烟道各部位的烟温稳定后，再开始试验。
受热面吹灰、炉膛清灰及定期排污等工作均必须在试验前的负荷稳定阶段内完成。
对于燃煤锅炉，通常规定每一工况下正平衡试验的延续时间为8h，反平衡试验的延续时间为4h，但按具体情况应适当减少，正平衡4h反平衡2h也可。
3、热平衡试验测定内容
锅炉热平衡试验测定内容，要按试验要求确定。
按反平衡法进行热平衡试验时，基本测量项目为：
（1）燃料的元素分析；
（2）入炉燃料采样与工业分析；
（3）煤粉细度分析；
（4）飞灰和炉渣采样及可燃物含量的测定；
（5）排烟温度；
（6）炉膛出口（或过热器后）的过量空气系数（O2）；
（7）排烟成分（O2、CO2、CO、H2、CH4等）的分析。
如同时按正平衡法进行试验时，还要增加以下的基本测量项目为：
（1）锅炉的蒸汽流量或给水流量，连续排污量及减温水流量；
（2）给水和蒸汽温度；
（3）入炉燃料量；
（4）蒸汽压力。
4、主要参数的记录及数据的整理
试验期间的温度、压力、流量等重要参数要每隔15min记录一次，需要记录的项目，要按试验要求选定每次试验结束后，必须进行数据的整理工作。
对测试中重复多次测取的测量参数，通常取其算术平均值作为其直接测量值。
在计算平均值时，要先审查观测记录，遇有与正常读数相差较大的记录值，要加以分析，按误差范围的要求决定取舍。
在测试过程中，如规定的工况受到短期破坏：参数的变化超过许可范围时，则在观测记录取消受到影响的那些测量读数。
重复多次测取的测量参数，若被取消的及舍弃的读数个数超过测试期间内要测取的总数的1/3时，则要量项目无效。
如一次测试中有几个项目无效，影响到测试结果时，则整个这次测试无效。
各测量参数的观测值，一般仅取最末一位有效数字是不准确的，即估读的存疑数字。
各测量参数的平均测值只取有效数字位数，其末位为不准确数字。
若参加平均的读数等于或超过4个，则其平均值的有效数字可较读数增加一位。
求得平均测值之后，再按系统误差的处理方法进行更正及修正，再记入测试数据计算表格中。
对一般试验，各项热损失的计算值取到小数点后两位，而锅炉效率数值，则只保留到小数点后一位。
参考文献
[1] 叶江明：电厂锅炉原理及设备，北京，中国电力出版社，2010.1.
[2] 姜锡伦，等：锅炉运行与检修技术，北京，中国电力出版社，2013.3.
[3] 姚文达，姜凡：火电厂锅炉运行及事故处理，北京，中国电力出版社，2007.9.。