小型燃气锅炉热工性能实验修改指导书

《燃烧学》实验指导书2

刘湘云

广东工业大学材料与能源学院

二００六年七月印刷

一、实验目的：

通过测定锅炉热效率与烟气中有害物含量，了解气体燃烧的热工特性，同时学习如何调整燃料与空气的配比，使燃烧保持最佳状态。另外通过锅炉热平衡计算，可以确定最佳工况，从而保证锅炉在热效率最高、有害物排出量最小的条件下工作。

二、实验设备

实验台由小型燃气锅炉；进口板式换热器；进口循环水泵；热电阻及热电偶测温；额定流量4m3/h干式气煤气表；U型压力计； 0.4级标准压力表；转子流量计；万能输入8点巡检仪等组成（不包括热值仪、烟气分析等分析仪）。

图一、小型燃气锅炉热工性能测试实验台结构简

三、实验原理

（一）、系统流程

1、燃气系统

燃气通过流量、压力、温度的测量后，由燃烧机（燃烧器）与空气混合并点燃，产生的热量与锅炉中的水进行交换，降温后的烟气通过烟气成分分析后排出锅炉。

2、锅炉水循环系统

锅炉中的水吸收燃气燃烧放出的热量温度增高，在出口测量供水温度，通过管道进入板式换热器，与板式换热器的自来水换热（模拟采暖用户）而降温，然后经过浮子流量计计量循环流量，测量回水温度后，由循环水泵泵入锅炉进行循环。

3、生活用热水系统

生活热水是靠自来水本身的压力（标准规定的压力0.1Ma ），测量温度后，进入锅炉本身的水—水换热器与锅炉中的热水进行换热，在出口测量热水温度，然后经过浮子流量计计量流量排进水盆。 4、测量系统

燃气流量用煤气表计量，压力用U 型压力计测量。循环水流量、生活用水流量用浮子流量计计量（流量计可由用户用重量法进行标定），生活用水入炉压力用压力表测量。温度使用热电阻传感器测量，由巡检仪显示。

燃气锅炉的热流量、热平衡、热效率及卫生指标的测试 （二）、测定锅炉的热流量（热负荷）

单位时间内，进入燃烧设备的燃气燃烧所放出的热量称为热流量（热负荷）。

热流量等于燃气消耗量与燃气低位热值的乘积。

φ = q v ⨯ Q C （1）

φ —燃气燃烧所放出的热量

v

q —试验时试验气的消耗量， m3/h （由煤气表读出）；

Q C —测试时采用的基准干燃气的低位热值MJ/Nm3。

（三）、锅炉热效率

1、锅炉热平衡方程式

为了计算方便，对于燃气锅炉的热平衡，应以每标3

m 燃气为基础进行计算。一般锅炉的热平衡方程式如下：

12345Q Q Q Q Q Q =++++ （2） 式中 Q —相当每标3m 燃气的输入热量（kJ/标3

m ）； 1Q —相当每标3m 燃气的有效输出热量（kJ/标3

m ） 2Q —相当每标3

m 燃气的排烟损失热量（kJ/标3

m ）

3Q —相当每标3

m 燃气的化学未完全燃烧损失热量（kJ/标3

m ） 4Q —相当每标3m 燃气的机械未完全燃烧损失热量（kJ/标3

m ） 5Q —相当每标3

m 燃气的锅炉本体的散热损失热量（kJ/标3

m ） 用Q 值除式(11-3),可得以百分数的热平衡方程式如下:

12345100%

q q q q q ++++= （3）

1

122334

45

5100100100100100Q q Q Q

q Q Q

q Q Q q Q Q q Q ⎫=

⨯⎪⎪

⎪=⨯⎪

⎪

⎪=⨯⎬

⎪

⎪=⨯⎪

⎪

⎪=⨯⎪

⎪⎭ （4） 式中 1q —锅炉的效输出热量百分数(%);

2q —排烟热损失百分数(%); 3q —化学未完燃烧损失百分数(%);

4q —机械未完全燃烧损失百分数(%);

5q —锅炉本体散热损失百分数(%);

在正常工作条件下,燃气锅炉没有机械损失,所以,400Q ==4及q

2、、锅炉热效率

锅炉热效率是指锅炉输出的有效热量占消耗燃气所具有的热量的百分数。测定锅炉热效率有两种方法:一为正平衡法;一为反平衡法。

正平衡测定法亦称为直测测定法.它要求直接测出锅炉输出有效热量1Q 值与输入燃气所能发生的热量Q 值。这样锅炉热效率就等于锅炉有效输出热量百分数,即

11100Q

q Q η==⨯ （5）

式中η—锅炉热效率(%)

正平衡法测热效率直接明了,计算也较简单,但是,在实际测试工作中,不具备测量燃气流量的条件,尤其对于大型锅炉,直接测量得到的Q 与Q 1值误差较大。所以,正平衡法多用于小型锅炉及热效率比较低的(80%)η<的工业锅炉

（四）、热水产率

热水产率是指单位时间内的热水产量。小型两用燃气锅炉的额定产率是燃气在额定压力下燃烧，压力98Kpa 的冷水流过小型燃气锅炉水-水换热器，温度升高25℃时，每分钟的热水量（同燃气热水器定义）。用下式表示：

60M g τ

= (6)

式中： g ——热水产率（L/min ）；

M ——测试时间内的热水量（L ）； τ——测试时间（s ）。

（五）、烟气中有害物含量

烟气中有害物含量一般用烟气中一氧化碳含量来表示。

用相应的取样器抽取烟气，利用气体分析仪测定烟气中一氧化碳含量。由于抽取烟气

时，会有空气混入烟气中，因而造成所测得的一氧化碳值低于实际烟气中一氧化碳值。为了排除这一影响，需要将测得的一氧化碳值换算为过剩空气系数α=1时，烟气中一氧化碳含量。因此，在测定烟气样中的一氧化碳含量的同时，还应测定其氧含量（在抽取的烟气样中，氧含量不得超过14%）。测定烟气样中一氧化碳含量和氧含量后，按下式计算过剩空气系数α=1时，烟气中一氧化碳含量：

212

'"()

20.9120.9

O

CO CO CO O α=-=

- (14) 式中：CO α=1—过剩空气系数α=1时，干烟气样中一氧化碳含量，%； CO ′—干烟气样中一氧化碳含量，%； CO ″—室内空气中一氧化碳含量，%； O 2 —干烟气中氧含量，%。 （五）、实验步骤

1、检查燃气系统的气密性：打开燃气表前阀门，待U 型压力计上升后，立即关闭改阀门。观察U 型压力计中液面是否变化，若下降，表明漏气，用肥皂液检查漏气点并修理，在检查，直至不漏气为止。

2、向锅炉系统充满水。管路不得漏水、渗水，否则应进行检修至满足要求为止。

3、打开电源开关，检查温度显示是否正常。

4、插上锅炉电源插头，观察供电是否正常。在正常的情况下，关闭燃气表前阀门，启动锅炉进行试运转。这时水泵、风机、运行，燃烧机有啪 啪 啪······的点火放电声，然后会自动停机。

5、打开模拟用户换热器的出水阀门，使有少量水流出。

6、打开燃气表前阀门，启动燃气锅炉，锅炉会正常运行，这时巡检仪上指示的采暖回水、供水水温将逐渐增高。调整模拟用户换热器的水量调节阀门及锅炉回水阀门，使回水温度50℃左右，供水温度90℃左右。

燃烧稳定、温度稳定后，即可以进行测试：首先记录煤气表的初始读值V 1，然后记录供回水温度（应每隔1分钟或一定的时间间隔读一次值，最后取平均值），循环水流量及室内环境等参数与表格内。

7、生活用水的测试

关闭模拟用户换热器的出水阀门，打开生活用水出水阀门，对应调节供水阀门，使压力保持在0.1Mpa 。记录水温、流量参数。