锅炉热平衡

1.机械不完全燃烧热损失的计算 机械不完全燃烧热损失的计算
在锅炉设计时， 在锅炉设计时，机械不完全燃烧热 损失只能按经验数据来选取。 损失只能按经验数据来选取。 对于运行中的锅炉， 对于运行中的锅炉，机械不完全燃 烧热损失可通过热平衡试验来测定。 烧热损失可通过热平衡试验来测定。 热平衡试验时，测定的项目包括： 热平衡试验时，测定的项目包括： 锅炉每小时的飞灰量、 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。 和灰渣中残余碳的含量。 此时， 此时，机械不完全燃烧热损失可按 以下方法计算， 以下方法计算，即
= 32866
G fh
×
C fh
kJ/kg
因此总的机械不完全燃 烧热损失的热量为： 328.66 lz (G fhC fh + G lz C lz ) kJ/kg Q 4 = Q 4fh + Q 4 = B 由上式可得 Q4 32866 (G fhC fh + G lz C lz ) % q4 = × 100% = Qr B 问题：在锅炉运行中飞灰 量无法准确测定。 原因：1 ）除尘器的效率不是百 分之百；
第七节 锅炉反平衡求效率及各项热损失 反平衡求效率法： 反平衡求效率法：通过测定锅炉的各项 热损失，从而计算出锅炉热效率的方法。 热损失，从而计算出锅炉热效率的方法。计 算公式如下： 算公式如下：
η = q1 = 100 (q2 + q3 + q4 + q5 + q6 ) %
(3- 65)
一、锅炉的各项热损失 （一）机械不完全燃烧热损失 在煤粉炉中， 在煤粉炉中，它是由烟气带出的飞灰和 冷灰斗排出的灰渣中的未燃尽碳造成的。 冷灰斗排出的灰渣中的未燃尽碳造成的。
Q
fh 4
B 100 Glz C lz lz Q4 = 32866 kJ/kg × B 100 式中 Q4fh、Q4lz — 分别表示飞灰和炉渣中 的机械不完全燃烧 损失的热量， kJ/kg； 损失的热量， 量与炉渣量， G fh、Glz — 分别表示每小时的飞灰 量与炉渣量， kJ/kg； C fh、C lz — 分别表示飞灰与炉渣中 残余碳的含量百分数； 残余碳的含量百分数； B — 表示锅炉每小时的燃料 消耗量， kg/h； 消耗量， 32866 — 每kg残余碳的发热量， kJ/kg。 残余碳的发热量，
(3 - 66)
2）一部分飞灰附着在锅 炉烟道内壁和受热面上。 解决办法：用灰平衡法 间接求出。 用A fh、Alz 分别表示飞灰和灰渣中 灰分的质量含量百分数 , 则灰平衡关系可用 下式表示： A fh Alz Aar B = G fh × + G lz 100 100 100
因A fh + C fh = 100；Alz + C lz = 100；即A fh = 100 C fh；Alz = 100 C lz 。 上式改写为 BAar = G fh (100 C fh ) + Glz (100 C lz ) 由上式可得 fh为： G G fh = BAar Glz (100 C lz ) 100 C fh
kJ/kg
(3 - 63)
式中
β — 暖风器的过量空气系数；
o o hrk 、hlk — 暖风器出、入口处理论空气焓，kJ/kg；
(ct ) rk 、 ) lk — 暖风器出、入口处空气的比焓（即1Nm 3 (ct 空气的焓），kJ/Nm 3。
2.雾化燃油所用蒸汽带入的热量Q wh 用蒸汽雾化燃油带入的热量可按下式计算： Q wh = G wh (hwh 2510) kJ/kg (3 - 62) 式中 G wh — 雾化燃油的汽耗量，kg蒸汽 / kg油； hwh — 雾化用蒸汽的焓，kJ/kg； 2510 — 雾化蒸汽随排烟离开锅炉时的焓，取为汽化 潜热，即 2510kJ/kg 。 对于燃煤锅炉，燃煤和空气都未利用外部热源进行加 热时，而且燃煤水分M ar < 煤应用基低位发热量，即 Q r = Qar ,net kJ/kg Qar ,net 630 ，则锅炉输入热量就等于燃
r c d = 0.92 kJ/kg °C ； r c d = 1.09 kJ/kg °C ； r c d = 1.13 kJ/kg °C 。
3.外来热源加热空气时带入的热量 当冷空气在进入锅炉之前采用外来热源进行加热时，可 按下式计算：
o o Qwr = β (hrk hlk )
= β V o [(ct )rk (ct )lk ]
二、锅炉热平衡的意义 1、知道锅炉有效利用热量的大小和 、 燃料热量的利用程度； 燃料热量的利用程度； 2、更重要的是知道各项热损失的大 、 可以判断锅炉的设计和运行水平， 小，可以判断锅炉的设计和运行水平， 寻找提高锅炉运行水平的措施。 寻找提高锅炉运行水平的措施。 锅炉热平衡必须通过试验求得， 锅炉热平衡必须通过试验求得，该试 验即“热平衡试验” 验即“热平衡试验”，也称为热效率 试验。 试验。
4
③锅炉负荷： 锅炉负荷： 锅炉负荷过高时， 锅炉负荷过高时，单位时间送入 炉内的煤粉量和空气量都增加， 炉内的煤粉量和空气量都增加，风粉 运动速度升高，煤粉停留时间缩短， 运动速度升高，煤粉停留时间缩短， 使机械不完全燃烧热损失增大； 使机械不完全燃烧热损失增大； 锅炉负荷较低时，炉膛温度降低， 锅炉负荷较低时，炉膛温度降低， 燃烧反应速度减小， 燃烧反应速度减小，使机械不完全燃 烧热损失增大。 烧热损失增大。
在已知a fh、a lz的情况下，可写出如下的灰平衡式： Aar =B a fh G fh = G fh 100 100 100 100 C lz A A G lz lz = G lz = B ar a lz 100 100 100 由上两式可得： G fh = Aar Ba fh 100 C fh kg/h kg/h A fh 100 C fh
Qr = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6
kJ/kg
(3- 55)
式中 Qr —1kg燃料的输入热量， 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。 ，
※式（3-55）不利于对燃用不同燃料及不 55）
同锅炉容量的锅炉之间进行经济性比较。 同锅炉容量的锅炉之间进行经济性比较。 将式（ 55） 将式（3-55）变成以百分数表示的热平衡 方程式， 方程式，即：
100 = q 1 + q 2 + q 3 + q 4 + q 5 + q 6 % Q1 q1 = × 100 % ； Qr q i — 某项损失的热量占输入 热量的百分数， Qi qi = × 100 % 。 Qr (3 - 56) 式中 q 1 — 锅炉有效利用热量占输 入热量的百分数，
1.燃料物理显热
r Qrx = c ar t r kJ/kg
(3 - 59)
式中
r c ar — 燃料应用基比热，kJ/kg °C；
t r — 燃料的温度，固体燃料 未预热时可取20°C。 固体燃料比热的计算式 为 M ar r r 100 - M ar kJ/kg °C (3 - 60) c ar = c d + 4.19 100 100 r 式中 c d — 燃料干燥基比热，kJ/kg °C。其数值可取为： 无烟煤、贫煤 烟煤 褐煤
Aar Ba lz G lz = 100 C lz 将上两式代入式（ 3 - 66 ） 中，则 32866 Aar q4 = Qr
a fh C fh a C + lz lz 100 C 100 C lz fh
% ( 3 - 68 )
在进行锅炉设计时， 可参照表3在进行锅炉设计时，q 可参照表 7的推荐数据选取。一般，对于固态排 的推荐数据选取。 的推荐数据选取 一般， 渣煤粉炉，燃用无烟煤时q 渣煤粉炉，燃用无烟煤时 =4～6%； ； 贫煤q =2%；烟煤q =1～ 1.5%；褐煤 贫煤 ；烟煤 ； q =0.5 ～ 1%。 。 2.影响机械不完全燃烧热损失的 影响机械不完全燃烧热损失的 主要因素 机械不完全燃烧热损失是锅炉热 损失中的一个主要项目， 损失中的一个主要项目，通常仅次于 排烟热损失。 排烟热损失。
二、锅炉有效利用热量 过热蒸汽的吸热 锅炉有效利用热量 再热蒸汽的吸热 饱和蒸汽的吸热 排污水的吸热 当锅炉不对外供应饱和蒸汽时， 当锅炉不对外供应饱和蒸汽时，锅炉 每小时有效利用热量可用下式计算， 每小时有效利用热量可用下式计算，即
B 式中 Dgr、 zr、 pw — 分别为过热蒸汽、再热蒸汽、排污 D D 水的流量， ； kg/h h′′ 、hgs — 分别为过热器出口 的焓和锅炉 蒸汽 gr 给水的焓， kJ/kg ；
Qr = Qar,net + Qrx + Qwr + Qwh kJ/kg 式中 Qar,net — 燃料应用基低位发热量 kJ/kg； ， Qrx — 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； Qwr — 外来热源加热空气时带 入的热量， kJ/kg。 (3 - 58)
kg/h
(3 )即可求出 q4 。 3 对于大容量锅炉，常 采用水力除灰，灰渣量 也 无法准确得到。 为此，飞灰量和炉渣量 必须由经验法求出，即 由飞灰份额和炉 渣份额间接求出。飞 灰份额是指飞灰中的灰 占燃料总灰分的份额， 用符号a fh表示。炉渣份额是指 炉渣中的灰占燃料总灰 分的份额， 用符号a lz 表示。它们的推荐值 如表3 2所示。一般，固态排 渣煤 粉炉a fh = 0.90 0.95，a lz = 0.05 0.10。