锅炉原理-锅炉机组热平衡-资料
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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
锅炉原理第三章
；Glz =
αlz BAar
100 − Clz 带入
32866 q4 = q + q = GfhC fh + GlzClz % BQr
(
)
αlzClz 32866Aar α fhC fh % 得：q4 = + 100 − C fh 100 − Clz Qr
2、化学未完全燃烧热损失Q3 化学未完全燃烧热损失Q
Hale Waihona Puke 2、化学未完全燃烧热损失计算
q3 =
Vgy Qr
(126.4CO)(100 − q4 )%
Car + 0.375Sar CO 1.866 100 − q4 % = 126.4 Qr RO2 + CO
(
)
3、排烟热损失 Q2
排烟热损失是锅炉热损失中最 大的一项， 大的一项，大中型锅炉正常运 行时的q 约为（4~8） 行时的q2约为（4~8）%
A fh Alz Aar B = G fh + Glz 100 100 100
A fh + C fh = 100；Alz + C lz = 100，可得
100 − C fh 100 − C lz Aar B + Glz = G fh 100 100 100
100 − C fh 100 − C lz Aar B = G fh + Glz 100 100 100
则：总机械不完全热损失
32866 q4 = q + q = GfhC fh + GlzClz % BQr
fh 4 lz 4
(
)
大型锅炉飞灰量和炉渣量难以测量， 大型锅炉飞灰量和炉渣量难以测量，故一般采 用灰平衡计算q 用灰平衡计算q4 以 A 、 A 分别表示飞灰和炉渣 fh lz 中 灰平衡为： 灰平衡为： 纯灰的质量百分数
第八章 锅炉热平衡计算
• 降低q4的主要措施
–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
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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
–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。
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三、化学未完全燃烧热损失Q3
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• 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
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第二节 锅炉机组热平衡试验
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8
q4计算公式
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对于煤粉炉，机械未完全燃烧热损失
Q4
Q4fa
Q4sl
第3章—锅炉机组热平衡
28
2020/12/4
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（三）炉渣取样
• 对于煤粉炉来说，炉渣取样同飞灰取样相比是次要的。 • 对采取水力除灰的煤粉炉，在进行试验时，为保持燃烧稳定和避免漏风，
一般不放灰和冲灰。 • 对采取机械除灰的煤粉炉，可每隔30分钟采样一次。 • 一般来说炉渣的原始试样数量应不少于炉渣总量的5%。
2020/12/4
32866Glz Clz BQr
q4fh
Q4fh Qr
100
32866 Gfh B Qr
C fh 100
100
32866GfhC fh BQr
q4
q4lz
q4fh
32866 BQr (GlzClz
G fhC fh )
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• 灰平衡方程
B Aar 100
Glz
Alz 100
G fh
[3]排烟温度过高的原因?
漏风（制粉系统、炉膛、烟道等）
受热面积灰、结渣 给水温度和环境温度
煤质变化
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（4）锅炉散热损失q5 q5为锅炉本体及其范围内各种管道、附件的温度高于环境温度而散 失的热量。
影响q5的主要因素：锅炉额定蒸发量、锅炉实际蒸发量、锅炉外表 面积、外表面温度、保温隔热性能及环境温度等。
Afh 100
B Aar 100
Glz
100 (
Clz
100
)
G fh
100 (
C
fh
100
)
1 Glz (100 Clz ) Gfh (100 Cfh )
Glz
lz BAar
100 Clz
BAar
lz
锅炉原理及计算
锅炉原理及计算锅炉是利用燃料燃烧产生的热能，将水加热蒸发成为蒸汽，从而产生动力的热能设备。
它是工业生产中常用的热能设备，广泛应用于发电、供热、蒸汽动力等方面。
锅炉的工作原理及计算是锅炉领域中的重要知识，下面将对锅炉的原理及计算进行介绍。
1. 锅炉的工作原理。
锅炉的工作原理主要包括燃料燃烧、热能传递和水蒸气生成三个过程。
首先，燃料在锅炉燃烧室内燃烧，释放出热能。
然后，燃烧释放的热能通过锅炉的加热表面传递给水，使水温升高并逐渐转化为蒸汽。
最后，蒸汽产生后，可以用于驱动发电机发电、供暖或其他动力设备工作。
2. 锅炉的热效率计算。
锅炉的热效率是衡量锅炉能源利用率的重要指标，通常用热效率来表示。
锅炉的热效率是指锅炉产生的蒸汽热量与燃料燃烧释放的热量之比。
计算公式如下：热效率 = (锅炉产生的蒸汽热量 / 燃料燃烧释放的热量) × 100%。
其中，锅炉产生的蒸汽热量可以通过测量蒸汽流量和蒸汽温度来计算，燃料燃烧释放的热量则可以通过测量燃料的热值来计算。
3. 锅炉的热平衡计算。
锅炉的热平衡计算是指在锅炉运行过程中，各部分热量的平衡计算。
通常包括燃料燃烧释放的热量、加热表面吸收的热量、水蒸气生成的热量等。
在锅炉设计和运行中，热平衡计算是非常重要的，可以帮助工程师了解锅炉的热量分布情况，指导锅炉的优化设计和运行。
4. 锅炉的热损失计算。
锅炉的热损失是指在锅炉运行过程中，由于传热表面不完全覆盖、热辐射、烟气排放等原因导致的热量损失。
热损失的计算可以通过测量锅炉表面温度、烟气温度、热辐射等参数来进行。
减少锅炉热损失是提高锅炉热效率的重要手段，可以通过改善锅炉传热表面、优化燃烧等方式来降低热损失。
5. 锅炉的燃料计算。
在锅炉运行过程中，燃料的消耗量是一个重要的参数。
燃料的计算可以通过测量燃料的质量和热值来进行。
燃料的计算可以帮助工程师了解锅炉的运行情况，指导燃料的选择和供给。
总结。
锅炉的工作原理及计算是锅炉领域中的重要知识，对于工程师和操作人员来说，掌握锅炉的工作原理和计算方法可以帮助他们更好地理解锅炉的运行情况，指导锅炉的优化设计和运行。
锅炉热平衡
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
q5
q5e
De D
⑥ 灰渣物理热损失
锅炉的飞灰、底渣高于环境温度导致的热损
失
q6lz
Aar alz (c)lz
Qr
100%
q6fh
Aar afh(c)fh
Qr
100%
q6
q6fh
+q
lz 6
4. 锅炉热效率及燃料消耗量计算
锅炉效率： 正平衡法：有效利用热量与总输入热量之比 反平衡法：根据锅炉各项损失计算锅炉效率
Q Dgr (h"gr - hgs) Dzr (h"zr - h'zr) D pw(hpw- hgs)
DDD gr zr pw
过热蒸汽、再热蒸汽、排污量，kg/s
gr, zr, gs, pw 过热、再热、给水、排污
3、锅炉各项热损失
q2：排烟热损失 q3：化学不完全燃烧热损失 q4：机械不完全燃烧热损失 q5：散热损失 q6：灰渣物理热损失
q3
Car
0.375Sar Qr
56.35CO RO2 CO
(100
-
q4 ).....%.
热值的单位：kcal/kg
② 排烟热损失
由于排出锅炉的烟气焓高于进入锅炉时的冷空 气焓而造成的热损失。
Q2
( hpy
-
hlk
) 100 - q4 100
q2
Q2 Qr
100%
hpy hy0 (a py -1)hk0 hfh
Q3(VBiblioteka OQCOVH 2QH 2VCH
4QCH
4
)
100 - q4 100
Q3
q5
q5e
De D
⑥ 灰渣物理热损失
锅炉的飞灰、底渣高于环境温度导致的热损
失
q6lz
Aar alz (c)lz
Qr
100%
q6fh
Aar afh(c)fh
Qr
100%
q6
q6fh
+q
lz 6
4. 锅炉热效率及燃料消耗量计算
锅炉效率： 正平衡法：有效利用热量与总输入热量之比 反平衡法：根据锅炉各项损失计算锅炉效率
Q Dgr (h"gr - hgs) Dzr (h"zr - h'zr) D pw(hpw- hgs)
DDD gr zr pw
过热蒸汽、再热蒸汽、排污量，kg/s
gr, zr, gs, pw 过热、再热、给水、排污
3、锅炉各项热损失
q2：排烟热损失 q3：化学不完全燃烧热损失 q4：机械不完全燃烧热损失 q5：散热损失 q6：灰渣物理热损失
q3
Car
0.375Sar Qr
56.35CO RO2 CO
(100
-
q4 ).....%.
热值的单位：kcal/kg
② 排烟热损失
由于排出锅炉的烟气焓高于进入锅炉时的冷空 气焓而造成的热损失。
Q2
( hpy
-
hlk
) 100 - q4 100
q2
Q2 Qr
100%
hpy hy0 (a py -1)hk0 hfh
Q3(VBiblioteka OQCOVH 2QH 2VCH
4QCH
4
)
100 - q4 100
Q3
锅炉热平衡资料
Qr Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6
100 q1 q2 q3 q4 q5 q6
锅炉热平衡示意图
热平衡方程式各项意义
Qr Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Qr 1kg燃料的锅炉输入热量, kJ / kg; Q1 锅炉的有效利用热量，kJ / kg; Q2 排烟损失的热量，kJ / kg; Q3 化学不完全燃烧损失的热量，kJ / kg; Q4 机械不完全燃烧损失的热量，kJ / kg; Q5 散热损失的热量，kJ / kg; Q6 灰渣物理热损失的热量，kJ / kg
负荷 炉温 q4
化学不完全燃烧热损失
原因：由于烟气中含有可燃气体造成的热损失，燃
煤锅炉主要热损失之一，通常仅次于排烟热损失。
影响q3的因素
炉内过量空气系数
炉温 燃烧速度慢 q3 氧供应不足 q3
燃料挥发分含量
挥发分含量高 q3
炉温以及炉内空气动力工况
炉温 燃烧速度慢 q3 炉膛有死角或燃料在炉内停留时间短 q3
研究锅炉热平衡的意义
研究锅炉热平衡的意义，就在于弄清燃料中的 热量有多少被有效利用，有多少变成热损失，依据 热损失分别表现在那些方面和大小如何，以便判断 锅炉设计和运行水平，进而寻求提高锅炉经济性的 有效途径。锅炉设备在运行中应定期进行热平衡试 验（通常称热效率试验），以查明影响锅炉效率的 主要因素，作为改进锅炉的依据。
煤锅炉主要热损失之一，通常仅次于排烟热损失。
影响q4的因素
燃烧方式：层燃炉、沸腾炉较大，旋风炉较小，煤 粉炉介于两者之间。 燃料性质：煤中灰分和水分越多，挥发份含量越少， q4 越大 煤粉细度：煤粉越粗，q4越大
过量空气系数 炉温 ，不利于燃烧，q4
不利于燃料完全燃烧，q4
100 q1 q2 q3 q4 q5 q6
锅炉热平衡示意图
热平衡方程式各项意义
Qr Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Qr 1kg燃料的锅炉输入热量, kJ / kg; Q1 锅炉的有效利用热量，kJ / kg; Q2 排烟损失的热量，kJ / kg; Q3 化学不完全燃烧损失的热量，kJ / kg; Q4 机械不完全燃烧损失的热量，kJ / kg; Q5 散热损失的热量，kJ / kg; Q6 灰渣物理热损失的热量，kJ / kg
负荷 炉温 q4
化学不完全燃烧热损失
原因：由于烟气中含有可燃气体造成的热损失，燃
煤锅炉主要热损失之一，通常仅次于排烟热损失。
影响q3的因素
炉内过量空气系数
炉温 燃烧速度慢 q3 氧供应不足 q3
燃料挥发分含量
挥发分含量高 q3
炉温以及炉内空气动力工况
炉温 燃烧速度慢 q3 炉膛有死角或燃料在炉内停留时间短 q3
研究锅炉热平衡的意义
研究锅炉热平衡的意义，就在于弄清燃料中的 热量有多少被有效利用，有多少变成热损失，依据 热损失分别表现在那些方面和大小如何，以便判断 锅炉设计和运行水平，进而寻求提高锅炉经济性的 有效途径。锅炉设备在运行中应定期进行热平衡试 验（通常称热效率试验），以查明影响锅炉效率的 主要因素，作为改进锅炉的依据。
煤锅炉主要热损失之一，通常仅次于排烟热损失。
影响q4的因素
燃烧方式：层燃炉、沸腾炉较大，旋风炉较小，煤 粉炉介于两者之间。 燃料性质：煤中灰分和水分越多，挥发份含量越少， q4 越大 煤粉细度：煤粉越粗，q4越大
过量空气系数 炉温 ，不利于燃烧，q4
不利于燃料完全燃烧，q4
锅炉的热平衡-详细
•
。度氏摄002至051 在 制 控 般一 度 温 烟 排 的 炉 锅 热 供 。 蚀 腐 面 热 受 部 尾 起 引 将 � 点 露 酸 于低度温烟排果如�料燃的S含于对�量耗属金加增�低降差温热传 的 气 空 与 气烟 致 导 将 � 低 降 度 温 烟 排 。 的 理 合 不 是 都 上 济 经 、 上 术 技 在 低 过 度 温烟 排 是 但 � 大 越 失 损 热 � 高 越 度 温 烟 排 � 响 影 的 度 温 烟 排
•
。素因等度温境环 及以度厚和能性层温保、度温面表、积面表热散炉锅于决取。失损的 量热成造将都�孔火看者或门炉开打要都作动等火看、煤清、火拨的 中程过行运在外另�热传差温生产会此因�度温境环于高都度温面表 等件附它其及以道管、架钢、墙炉括包分部各炉锅�成形的失损热散 •
失损 热 散 节 六 第
32
�量热的入带气空�
gk/Jk
。值焓汽蒸中烟排、焓汽蒸、量耗汽蒸化雾为别分项各式右
) 2152 � qzi( qzG � qzQ �量热入带汽蒸�
。度温料燃与热比�基到收�基用应为别分项两式右
�热显理物的料燃�
热显理 物的料燃
1w
Q � qzQ � ri � Q � rQ
量热 发位低料燃
)外以器预 空(量热的内炉入带气空
• •
。率效的后耗消能电与汽用自身本炉锅除扣上础 基率效毛在是率效净�率效毛的炉锅是的到得试测衡平热 1-3格表56P阅参据数细详�关有量容炉锅与料燃 与则炉锅型小�右左%09在率效热般一炉锅型大国我在现 。%5于大该 应不差偏者两则�试测反、正行进时同果如�%3于小该 应差偏次两且并次两试测须必则�试测衡平正行进仅果如 。等等灰吹不、跳起阀全安免避、动波荷负的大较比免避 �况工的定稳持保该应�中程过试测在�主为衡平反用采 多则炉锅型大�主为试测衡平正以炉锅型小�下况情般一 。法方衡平反为称�率效热炉锅算计来后然 �失损热项各的炉锅量测往往�中程过验试际实在此因�法 方与径途的率效热高提定确能不此因�素引要主的率效热 响影究研来用能不而率效热得求能只衡平正 �法衡平反
锅炉的物质平衡与热平衡
5.55
1.866 Car 100
0.7 Sar 100
5.55 Har 100
Vk O2
1.866 Car 0.7 Sar 5.55 Har 0.7 Oar
100 100
100 100
Nm3 / kg
Vk0
100 21
1.866
Car 100
5.55 Har 100
0.7 Sar 100
0.7
H2
1 2
O2
H2O, CO
1 2
O2
CO2 ,
H2S
3 2
O2
H 2O
SO2
Cm H n
m
n 4
O2
mCO2
n 2
H 2O
Vk01 21ຫໍສະໝຸດ 0.5H 20.5CO
m
n 4
Cm H n
1.5H 2 S
O2
H2 ,CO,CmHn ,H2S —燃气中各种可燃组分的体积百分数，％
O2 —燃气中氧的体积百分数，％。
（三）实际烟气量Vy的计算
• 在由过量空气，且不认为有不完全燃烧及其产物，则实际 • 烟气量中尚应包括过量空气中的氧气、氮气及水蒸气 • 1）过量空气中氧容积： VO2 VO02 0.21( 1)Vk0
•2 ） 过 量 空 气 中 氮 容
积：
VN2
V0 N2
0.79(
1)Vk0
•3 ） 过 量 空 气 中 水 蒸 汽 容
二、燃烧生成的烟气量计算
• （一）烟气成分的组成
– 燃料中可燃元素为C、H、S，如供给Vok，又 是完全燃烧，这时烟气所具有的体积称为理论 烟H2气O、量N，2V。oy，m3/Kg。烟气中只有CO2、SO2、
第三章 锅炉机组热平衡
的结构完善程度等因素有关， 确定。 的结构完善程度等因素有关，可通过燃烧调整试验确定。
21
排烟热损失q 三、排烟热损失 2
影响排烟温度的因素 排烟温度升高使排烟焓增大，排烟热损失相应增加。 排烟温度升高使排烟焓增大，排烟热损失相应增加。 一般排烟温度每升高15∼ ℃ 一般排烟温度每升高 ∼20℃，排烟热损失约增加一个百分 点。 排烟温度的选取涉及燃料、金属价格、 排烟温度的选取涉及燃料、金属价格、低温腐蚀以及 引风机电耗，必须通过技术经济比较确定。 引风机电耗，必须通过技术经济比较确定。 通常排烟温度在110 ∼ 160℃。 通常排烟温度在 ℃
煤粉炉的排烟热损失是最大的一项，大约 煤粉炉的排烟热损失是最大的一项，大约4~8%。 。 影响排烟热损失的主要因素是排烟容积和排烟温度。 影响排烟热损失的主要因素是排烟容积和排烟温度。 排烟容积 影响排烟容积的因素 对于一定的燃料，取决于炉内过量空气系数及漏风系数。 对于一定的燃料，取决于炉内过量空气系数及漏风系数。 过量空气系数 ①炉内过量空气系数增大，使炉膛出口的烟气容积增加， 炉内过量空气系数增大，使炉膛出口的烟气容积增加， 使排烟热损失增加。 使排烟热损失增加。
22
排烟热损失q 三、排烟热损失 2
锅炉运行中注意的方面： 锅炉运行中注意的方面： ①受热面洁净程度 当受热面出现结渣、积灰和沾污时，传热热阻大增， 当受热面出现结渣、积灰和沾污时，传热热阻大增， 使传热减弱，排烟温度上升，排烟热损失增大。 使传热减弱，排烟温度上升，排烟热损失增大。 ②受热面管内结垢 ③炉膛及烟道漏风 运行中及时吹灰、防止结渣、减少漏风等， 运行中及时吹灰、防止结渣、减少漏风等，可以降低 排烟热损失
9
一、机械不完全燃烧热损失q4 机械不完全燃烧热损失
锅炉原理(第三章)
Nm3 /
Vgy =
1.866 Car 0.375Sar RO 2 CO
Nm3 / kg
3.5 燃烧方程式
不完全燃烧干烟气体积
Vgy VRO2 79 VCO VO2 V VO2 0.5VCO 21
0 N2
Nm3 /kg
不完全燃烧方程式：
21=RO 2 +0.605CO+O 2 RO 2 CO
max
RO
21 2= 1+
3.6 运行中过量空气系数的确定
运行中
0.79 VO 0.5VCO 2 1 0.21VN2
1
79 O 2 0.5CO 1 21N 2
1
运行中，不完全燃烧的过量空气系数
79 O2 0.5CO 1 21 100- RO2 O2 CO
VCO VCO2 1.866Car,CO 1.866Car,CO2 1.866Car + = Nm3 /kg 100 100 100
(2) 不完全燃烧时烟气中的氧体积
VO2 0.5
VN2
1.866Car,CO 100
0 N2
+0.21 1V 0
Nm3 /kg
Nm3 /kg
0.79 V + VO2 0.5VCO 0.21
pRO2 rRO2 p pH2O rH2O p
kg/kg kg/kg
p——烟气总压力，MPa；一般取 p=0.098 MPa
Aar my =1 1.306V 0 100
afh——飞灰占总灰分的质量份额，一般取 0.9~0.95 my ——1kg燃料燃烧得到的烟气质量， kg/kg 1.306αV0 ——1kg燃料燃烧所需空气及所含水分转入烟气的质量，kg/kg
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。
锅炉原理第三章热平衡
● 四部分组成：
燃料中的水汽化生成的水蒸气体积： 理论空气量带入的水蒸气体积：
采用蒸汽雾化等设备带入的水蒸气体积：
1）燃料中的氢完全燃烧产生的水蒸汽
11.1 H ar 100
2）燃料中的水分蒸发形成的水蒸汽
22.4Mar 1.24Mar
18 100
100
3）随同理论空气量V 0带入的水蒸气，其体积为
锅炉原理第三章热平 衡
●概念
燃料的燃烧是指燃料中的可燃元素与氧 气在高温条件下进行的强烈化学反应过程。ห้องสมุดไป่ตู้当烟气中不含可燃物质时称为完全燃烧，否 则称为不完全燃烧。
● 目的
燃料燃烧计算主要是计算燃料燃烧所需 空气量、燃烧生成的烟气量和烟气的热焓等。
● 在计算时假定：
1）空气和烟气的所有组成成分，包括水蒸 气都是理想气体，因此，每一千摩尔气体在标 准状态下的容积是22.41m3；
N2
体积，m3／kg；
V0 H2O
—标准状态下理论水蒸气体积，m3／kg。
2．理论烟气量的计算
理论烟气量： V y 0= V C O 2+ V S O 2+ V N 0 2+ V H 0 2 O ,m 3/k g
VRO2 VCO2VSO2
V y 0V R O 2V N 0 2V H 0 2O,m 3/kg
2）所有空气和其它气体容积的计算单位都 是m3，即以0℃一标准大气压（0.1013MPa）状 态下的立方米为单位。
第一节 燃烧过程的化学反应
● 煤的可燃燃烧成分：碳（C）、氢（H）、硫（S）。
1. 碳的燃烧： ● 完全燃烧
（反应方程式）：
C+O2→CO2 12.1kgC+22.41m3O2→22.41m3CO2 1kgC+1.866m3O2→1.866m3CO2
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。
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q 3 Q Q 3 r 1% 0 2 0 Q r.9 3 C R y 5 2 0 . O 3 C S 7 yO C 5(1 O 1 q 4)0 1000
3．缺少元素成分资料时
q3
3.2C
O (1q4 ) 100
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机械未完全燃烧热损失q4
• 4．锅炉运行工况对q4的影响
负荷增加，炉膛的气流速度增加，q4加大。 煤粉细度及配风。
过量空气系数:如太低，q4会增加。
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机械未完全燃烧热损失q4
：部分燃料经炉排落入灰坑造成的损
失。对于煤粉炉，则 Q4lm 0
飞灰损失
Q
fh 4
：未燃尽的碳粒随烟气带走所造成
的损失。
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机械未完全燃烧热损失q4
• 燃料特性对q4的影响
灰分含量高和灰分熔点低的煤，固态可燃物被灰
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第三章 锅炉机组热平衡
§1锅炉热平衡 §2锅炉输入热量和有效利用热量 §3锅炉的各项热损失 §4锅炉效率及燃料消耗量计算
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§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
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。
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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．测定
用烟气分析方法测出VCO 、 VH2、 VCH 4 （Nm3/kg燃料）
ir Cartr
C ar4.181 M 7 a0r0 10 1 M 0 0a0 rC d kJ/kg•℃ Car1.7380.00t2 r k5J/kg•℃
蒸汽带入热 Qzq: 外来热量 Qwl:
Page 9
QzqGzq(izq25)00
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
机械未完全燃烧热损失q4
未完全燃烧热损失包括 q4、q3 机械(固体)未完全燃烧热损失 q4 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
Vdaf小；（Mar、Aar ）大，q4 大； R90大， q4 大； 过大或过小，q4 大 煤粉在炉膛停留时间τ过小， q4 大
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排烟热损失q2
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。
排烟热损失 q2计算
q2(Hpy pyHl0 k)100 Q rq4,%
式中 H py -- 排烟焓, 取决于 py 与 py ，kJ/kg
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： G、hz 、G fh G lm（kg/h）
取样分析：(1) 可燃物百分数：Chz、Cm、Cfh (%)；
(2) 可燃物的发热量： QhzQlmQfh327（0k0J/kg）
2．计算公式
Q4hz
Qhz
ChzGhz 100B
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1、锅炉输入热量 Qr
Q r Q a r .n e t h r Q w r Q w h ,k J /k g
h r —燃料的物理显热； Q wr —外来热源加热空气时带入的热量； Q wh —雾化燃油所用蒸汽带入的热量
对于燃煤锅炉: 若燃料和空气没有利用外界热量进行预热
2．计算公式 Q3126V4CO 0108V0H20358V2CH 40)1(1q40)0
Vgy(12.46CO 10H 82 35.28CH 4)1(1q40)0
q3
Q3 Qr
100
%
式中：Vgy1.86(R C 6y O 2 0 C .3O 7S5y)，Nm3/kg燃料 (1 q 4 ：) 是考虑固体不完全燃烧的修正；实际燃烧的燃料量
Q ,kJ/kg B
式中：
Q 工质总吸热量， kJ/ s
B 燃料消耗量， kg/s
Dgr、Dzr、DPw
h gr 、h bs 、h g s
hzr 、hzr
过热蒸汽量、再热蒸汽量和排污量，kg/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.
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§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
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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。
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Glm
almBAy 100 Rlm
Q 431 2A 0 y 7 (1 0 a 0 h 0 R zR h 0 h 0 zz 1a l 0 m R R lm l0 m 1af 0 h R R fh f0 h )
q4
Q4 Qr
100
%
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机械未完全燃烧热损失q4
2．燃烧方式对q4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q4的影响
煤粉炉炉膛的高低 燃烧器布置的位置
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H
0 lk
--
进入锅炉的冷空气焓,
kJ/kg
py -- 排烟处过剩空气系数
py 由q2、受热面低温腐蚀及金属耗量综合确定。 电站锅炉 py 约在110～160℃之间。 py 取决于 及烟道漏风Δα，后者同时影响 py
对大中型锅炉 q2 约为4～8%
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afhGfh(1B0A y0Rfh)
则：灰平衡方程为
ahzalmaf h1
af h1ahzalm
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机械未完全燃烧热损失q4
G fh
a fh BAy 100 Rfh
Ghz
ahzBAy 100 Rhz
上式两边分别乘以 100
BA y 1 G h( 1 z 0 R h) 0 z G lm ( 1 0 R lm ) 0 G f( h 1 0 R f) h 0
B y A B y A B y A
令： ahzGhz(1B0A y0Rhz)
, almGlm(1B0A y0Rlm)
且燃煤水分满足 M arQa.rne/t630
则 Qr Qar.ne t
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锅炉输入热量 Qr
Q rQ n,ev,at rirQ zqQ wl
燃料的物理显热ir 固体燃料收到基比热： 液体燃料收到基比热：
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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。
Q1 有效利用热
Q2 排烟损失
Q3 化学不完全燃烧热损失
Q4 机械不完全燃烧热损失
Q5 散热损失
Q6 其他热损失
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§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
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100
CO2、H2、CH4 ：干烟气中CO、H2、CH4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H2、CH4的含量极少 ，可忽略不计，计算简化.
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气体不完全燃烧热损失q3
Q 3 1.4 2 C 6 g O ( 1 y 1 q 4 V )0 2 0 .9 3 C R y5 2 0 . 3 O C S 7 yO C 5( 1 O 1 q 4)00