锅炉原理锅炉机组热平衡
合集下载
锅炉原理 第3章燃料燃烧计算和锅炉热平衡计算
3.实际空气量的计算
() V
V0
（定义）
V ( )V 0
α烟气侧过量空气系数
β空气侧过量空气系数
7
第三节 燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算
1.计算前提
理想气体 标准状态（0℃,101325Pa） 单位燃料所产生的烟气量
固体和液体燃料：Nm3（烟气）/kg收到基燃料 气体燃料： Nm3（烟气）/ Nm3收到基燃料
c ash
4182 fa Aar 6 不计入
39
第七节 空气和烟气焓的计算
6.烟气焓温表
温度/℃
理论烟气焓 I0g/kJ/kg
30
理论空气焓 I0a/kJ/kg
飞灰焓
Ig＝I0g＋（α’’－1）I0a＋Ifa
Ifa/kJ/kg 炉膛 过热器 省煤器 空预器
265
100
994
896
第三章 燃料燃烧计算和锅炉热平衡计算
1
第一节 概述
辅助计算
燃烧计算 （物质平衡）
热平衡计算 （能量平衡）
空气量的计算（成分、容积） 烟气量的计算（成分、容积）
空气、烟气焓 锅炉有效利用热 锅炉各项损失 锅炉效率
2
第二节 燃烧所需空气量的计算
1.计算前提
理想气体 标准状态（0℃,101325Pa） 单位燃料所需干空气量
1.28
1.31
1.33
Δα
0.05
α"
1.20
0.03
0.03
0.02
1.23
1.26
1.28
0.03
0.02
0.03
1.31
1.33
1.36
36
第七节 空气和烟气焓的计算
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
第三章 锅炉热平衡
其它热损失： 其它热损失：冷却热损失
冷却水未接入锅炉汽水循环， 冷却水未接入锅炉汽水循环，吸收部分热量并带出炉 外，并入灰渣物理热损失中计入锅炉热平衡。 并入灰渣物理热损失中计入锅炉热平衡。
建筑环境与设备专业 南京理工大学
第三章 锅炉热平衡
第三节 锅炉的热效率
一、正平衡效率与反平衡效率 1、正平衡法
建筑环境与设备专业 南京理工大学
第三章 锅炉热平衡
2、反平衡法
在实际试验过程中， 在实际试验过程中，测出锅炉的各项热损失， 测出锅炉的各项热损失，应用 下式来计算锅炉的热效率。 下式来计算锅炉的热效率。
η gl = q1
= 100 − ( q2 + q3 + q4 + q5 + q6 )%
建筑环境与设备专业 南京理工大学
Q2 = I py
[
q4 − α pyV (ct ) lk 1 − 100
0 k
]
式中 Ipy——排烟的焓， 排烟的焓，由烟气离开锅炉最后一个受热面处的烟气温 度和该处的过量空气系数决定， 度和该处的过量空气系数决定，kJ/kg； kJ/kg； αpy ——排烟处的过量空气系数 ——排烟处的过量空气系数； 排烟处的过量空气系数； Vk0——1kg ——1kg燃料完全燃烧时所需理论空气量 1kg燃料完全燃烧时所需理论空气量， 燃料完全燃烧时所需理论空气量，m3/kg； /kg； (ct)lk——1m ——1m3空气连同其带入的10g 空气连同其带入的10g水蒸气在温度为 10g水蒸气在温度为t 水蒸气在温度为t℃时的焓 ，kJ/ m3； tlk——冷空气温度 ——冷空气温度， 冷空气温度，一般可取20 一般可取2020-30℃ 30℃。
锅炉与锅炉房设备的基本知识—锅炉热平衡方程及各项热损失
1.5.1
锅炉的热平 衡方程基本
概念
1.5.2 锅炉的 各项热损失
单元五：锅 炉热平衡方 程及各项热
损失
一、锅炉热平衡的方程式 锅炉机组的热平衡的概念：是指输入锅炉的热量与从锅
炉输出的热量（包括有效利用的热量与损失的热量）之间的 平衡。
锅炉热平衡方程式
Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 式中 Qr—输入锅炉的热量（kJ/kg）；
对煤和燃料油的输入热是以1kg燃料为基准计算的；对 于气体燃料的输气体燃料
式中 —煤、燃料油的接收基低位发热量（kJ/kg）； —干燃气的低位发热量（kJ/m3）； —燃料的物理热（kJ/kg或kJ/m3）； —用锅炉外部热源加热空气时，带入炉内的热量
（kJ/kg或kJ/m3）； —雾化重油所耗用的蒸汽带入炉内的热量（kJ/kg）
。
Q1—锅炉有效利用的热量（kJ/kg）； Q2—排烟热损失消耗的热量（kJ/kg）； Q3—气体未完全燃烧热损失消耗的热量（kJ/kg）； Q4—固定未完全燃烧损失消耗的热量（kJ/kg）； Q5—散热损失消耗的热量（kJ/kg）； Q6—灰渣物理热损失消耗的热量（kJ/kg）。
在上式的左右两边分别除以 ，则有效利用热与各项热 损失消耗的热量，用占输入锅炉总热量的百分数表示。即
二、锅炉热平衡示意图：
锅炉机组热平衡示意图 1—链条炉排 2—炉膛 3—水冷壁 4—下降管5—锅筒
6—凝渣管 7—过热器 8—省煤器9—空气预热器 10—烟囱 11—预热空气的循环系统
三、输入锅炉的总热量Qr 输入锅炉的热量包括燃料自身拥有的热量（含燃料燃烧
放出的热量和燃料的物理热）、用锅炉外部热源加热空气带 入炉内的热量、用蒸汽雾化重油带入炉内的热量等。
锅炉的热平 衡方程基本
概念
1.5.2 锅炉的 各项热损失
单元五：锅 炉热平衡方 程及各项热
损失
一、锅炉热平衡的方程式 锅炉机组的热平衡的概念：是指输入锅炉的热量与从锅
炉输出的热量（包括有效利用的热量与损失的热量）之间的 平衡。
锅炉热平衡方程式
Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 式中 Qr—输入锅炉的热量（kJ/kg）；
对煤和燃料油的输入热是以1kg燃料为基准计算的；对 于气体燃料的输气体燃料
式中 —煤、燃料油的接收基低位发热量（kJ/kg）； —干燃气的低位发热量（kJ/m3）； —燃料的物理热（kJ/kg或kJ/m3）； —用锅炉外部热源加热空气时，带入炉内的热量
（kJ/kg或kJ/m3）； —雾化重油所耗用的蒸汽带入炉内的热量（kJ/kg）
。
Q1—锅炉有效利用的热量（kJ/kg）； Q2—排烟热损失消耗的热量（kJ/kg）； Q3—气体未完全燃烧热损失消耗的热量（kJ/kg）； Q4—固定未完全燃烧损失消耗的热量（kJ/kg）； Q5—散热损失消耗的热量（kJ/kg）； Q6—灰渣物理热损失消耗的热量（kJ/kg）。
在上式的左右两边分别除以 ，则有效利用热与各项热 损失消耗的热量，用占输入锅炉总热量的百分数表示。即
二、锅炉热平衡示意图：
锅炉机组热平衡示意图 1—链条炉排 2—炉膛 3—水冷壁 4—下降管5—锅筒
6—凝渣管 7—过热器 8—省煤器9—空气预热器 10—烟囱 11—预热空气的循环系统
三、输入锅炉的总热量Qr 输入锅炉的热量包括燃料自身拥有的热量（含燃料燃烧
放出的热量和燃料的物理热）、用锅炉外部热源加热空气带 入炉内的热量、用蒸汽雾化重油带入炉内的热量等。
锅炉热平衡基础知识及实验
锅炉热平衡 一、锅炉热平衡概念1、锅炉热平衡锅炉机组的热平衡是指输入锅炉机组的热量与锅炉机组输出热量之间的平衡研究燃料的热量在锅炉内部的利用情况，测算多少热量被利用，多少热量损失，以及这些损失的表现方式与产生原因；热平衡的根本目的就是为提高锅炉的热效率寻找最佳的途径。
即：输入锅炉的热量+有效利用热量=输出锅炉的热量+未完全燃烧的热损失+其它热损失2、热效率是衡量锅炉设备的完善程度与运行水平的重要指标之一，提高热效率是锅炉运行管理的主要工作。
为了全面评定锅炉的工作状况，有必要对锅炉进行热平衡测试，从而更加细致的分析总结影响热效率的因素，得到测量数据以指导锅炉的运行与改造。
二、热平衡公式123456 f Q Q Q Q Q Q Q =+++++式中fQ ——1kg 燃料带入炉内的热量，kJ/kg1Q ——锅炉有效利用热量，kJ/kg2Q ——排烟热损失，kJ/kg3Q ——化学（气体）未完全燃烧热损失，kJ/kg4Q ——机械（固体）未完全燃烧热损失，kJ/kg5Q ——散热损失，kJ/kg6Q ——灰渣物理热损失及其它热损失， kJ/kg变成以百分数表示的热平衡方程式，即：123456100q q q q q q =+++++式中：1q ——锅炉有效利用热量占输出热量的百分数，11100%rQ q Q =⨯i q ——某项损失的热量占输入热量的百分数，100%ii rQ q Q =⨯图 煤粉锅炉机组热平衡示意图1、输入热量 f Q（1）对于燃煤或燃油锅炉每kg 燃料带入锅炉的热量为：,,/f net ar ph ex at Q Q Q Q Q kJ kg =+++式中：Q 2Q 4hz Q 6hznet,ar Q ——燃料的低位发热量，kJ/kgph Q ——燃料的物理显热， kJ/kgph f fQ c t =ex Q ——用锅炉以外的热量加热空气时，空气带入锅炉的热量,kJ/kg02211()ex Q V c t c t β=-at Q ——用蒸汽雾化燃料油，雾化蒸汽带入的热量，kJ/kg(2510)at at at Q G i =-（2）对于燃煤锅炉如果燃料和空气没有利用外界热量进行预热，且燃煤水分M ar ＜ net,ar Q /630，则输入热量,f net ar Q Q =2、排烟热损失2Q（1）定义：由于排出锅炉时的烟气焓高于进入锅炉时的空气焓而造成的热损失，是锅炉热损失中最大的一项。
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
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
–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
第3章—锅炉机组热平衡
28
2020/12/4
29
（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 )
2020/12/4
8
• 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
2020/12/4
16
（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
锅炉原理热平衡解析.pptx
● 完全燃烧
（反应方程式）：
C+O2→CO2 12.1kgC+22.41m3O2→22.41m3CO2 1kgC+1.866m3O2→1.866m3CO2
1kg收到基燃料中含有Car/100Kg,因而1Kg燃料中C完全 燃烧时需要1.866Car/100m3
第3页/共97页
● 不完全燃烧：（反应方程式） 2C+O2→2CO 即 ：1kgC+0.5×1.866m3O2→1.866m3CO 也即：每1kg的C不完全燃烧需要0.5×1.866m3的 O2并产生1.866m3的CO。
Vco
= 1.866
Car,co2 100
VO2 = 0.21(α -1)V 0 + 0.5VCO, m3 / kg
第31页/共97页
四、烟气中三原子气体的容积份额和飞灰浓度
●在锅炉辐射换热计算中，要用到三原子气体及水蒸气的容 积份额、和分压力、：
p r p r VV ， RO2
R O2 ， RO2
100
第33页/共97页
第四节 烟气分析
目的：在锅炉运行中，烟气的成分及含量直接反映 出炉内的燃烧工况。因而，测定烟气的成分和含量， 对于判断炉内燃烧工况、进行燃烧调整以改进燃烧设 备都是非常必要的。如果测出了烟气的成分和含量， 不但可以了解燃烧的完全程度（即q3大小）、燃烧的 条件（即炉膛出口的过量空气系数大小）也可以了解 烟道的漏风情况等。
气和氮气)；
2）V0只决定于燃料的成分，当燃料一定时V0即为一常数；
3）碳和硫的完全燃烧反应可写成通式 R+O2→RO2， 其中 Rar=Car+0.375Sar。
第8页/共97页
二、实际空气量和过量空气系数
（反应方程式）：
C+O2→CO2 12.1kgC+22.41m3O2→22.41m3CO2 1kgC+1.866m3O2→1.866m3CO2
1kg收到基燃料中含有Car/100Kg,因而1Kg燃料中C完全 燃烧时需要1.866Car/100m3
第3页/共97页
● 不完全燃烧：（反应方程式） 2C+O2→2CO 即 ：1kgC+0.5×1.866m3O2→1.866m3CO 也即：每1kg的C不完全燃烧需要0.5×1.866m3的 O2并产生1.866m3的CO。
Vco
= 1.866
Car,co2 100
VO2 = 0.21(α -1)V 0 + 0.5VCO, m3 / kg
第31页/共97页
四、烟气中三原子气体的容积份额和飞灰浓度
●在锅炉辐射换热计算中，要用到三原子气体及水蒸气的容 积份额、和分压力、：
p r p r VV ， RO2
R O2 ， RO2
100
第33页/共97页
第四节 烟气分析
目的：在锅炉运行中，烟气的成分及含量直接反映 出炉内的燃烧工况。因而，测定烟气的成分和含量， 对于判断炉内燃烧工况、进行燃烧调整以改进燃烧设 备都是非常必要的。如果测出了烟气的成分和含量， 不但可以了解燃烧的完全程度（即q3大小）、燃烧的 条件（即炉膛出口的过量空气系数大小）也可以了解 烟道的漏风情况等。
气和氮气)；
2）V0只决定于燃料的成分，当燃料一定时V0即为一常数；
3）碳和硫的完全燃烧反应可写成通式 R+O2→RO2， 其中 Rar=Car+0.375Sar。
第8页/共97页
二、实际空气量和过量空气系数
fc锅炉原理第三章
第三节 锅炉的各项热损失p43
一、机械不完全燃烧热损失
机械不完全燃烧热损失是由于灰中含有未燃尽的碳造成的热损失。 运行中的煤粉锅炉，机械炉渣中可燃物含量的百分数来计算。
第三节 锅炉的各项热损失p44
一、机械不完全燃烧热损失
机械不完全燃烧热损失q4是燃煤锅炉主要热损失之一，通常仅次于排烟热 损失。影响机械不完全燃烧热损失q4的主要因素有：燃烧方式、燃料性质、煤粉 细度、过量空气系数、炉膛结构以及运行工况等。
第三节 锅炉的各项热损失p46
三、排烟热损失
减小q2的措施：
1.锅炉在运行中，受热面积灰、结渣等会使传热减弱，促使排烟温度升高。 因此，锅炉在运行中应注意及时地吹灰打渣，经常保持受热面的清洁。
2.炉膛及烟道漏风，不仅会增大烟气容积，漏人烟道的冷空气还会使漏风 点处的烟气温度降低，从而使漏风点以后所有受热面的传热量都减小，所以 漏风还会使排烟温庋升高。漏风点越靠近炉膛，对排烟温度升高的影响越大。 因此，尽量减少炉膛及烟道的漏风，也是降低排烟热损失的一个重要措施。
第一节 锅炉热平衡 p41
二、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，以及热损失分别表现在哪 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。
第二节 锅炉输入热和有效利用热 p41
一、锅炉输入热
对应于1kg固体或液体燃料输入锅炉的热量Q，包括燃料收到基低位 发热量、燃料的物理显热、外来热源加热空气时带入的热量和雾化燃油 所用蒸汽带人热量，即
第三章 锅炉机组热平衡
第一节锅炉热平衡1.锅炉热平衡的概念锅炉热平衡：输入锅炉的热量应与输出锅炉的热量相平衡，锅炉的这种热量收、支平衡关系，叫做锅炉热平衡。
【注意点】1.由这个概念引出的计算锅炉热负荷的方法有两个：一是按锅炉的输入热量计算锅炉负荷；二是按锅炉的输出热量计算锅炉负荷。
锅炉热平衡方程：锅炉热平衡是按1kg固体或液体燃料（对气体燃料则是标准状况下1m3）为基础进行计算的。
其方程为：Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6.【注意点】1. Qr是指1kg燃料的锅炉输入热量，kJ/kg；Q1是指锅炉有效利用热量，kJ/kg。
联系前面一章之中煤的成分对于煤燃烧的影响，可以知道这些事情：1-1、水分和灰分含量多的煤对应的锅炉输入热量会相对少；1-2、1kg煤燃烧之后产生的热量可以称为锅炉的输入热量，其中灰分会吸收相当一部分的热量或是由烟道出口化作飞灰排除或是成为炉渣排除；其中水分可以分为两个部分——外水分和内水分，外水分会在磨煤机之中被热风给干燥掉，热风的热量来自于空气预热器也就是来自于燃煤产生的热量，内水分会在煤燃烧后成为水蒸气，同样会吸收热量，但是这部分水分吸收的热量并不会全部浪费，因为烟气出后温度大约130℃，于是内水分吸收的部分热量可以算在锅炉有效利用热量中间。
1-3、由上面可以知道，灰分造成了热量损失，在方程之中的标记是Q6——灰渣热物理损失。
排烟温度为130℃左右，其中内水分和煤燃烧产生的水分和其它烟气组分携带的热量就是排烟损失，在方程之中的标记为Q2——排烟损失，这是锅炉热量损失最大的一部分。
1-4、剩下的两项挺不好区分和理解的，分别是Q3——化学不完全燃烧和Q4——机械不完全燃烧，其中化学不完全燃烧主要是指煤的挥发分没有燃烧完全（挥发分可以视为气体组分，因其易挥发且容易点燃、可放出大量热量而得名），而机械不完全燃烧主要是指固定碳没有完全燃烧。
减少锅炉热量损失的办法：1.对于机械不完全燃烧Q4，通常它是仅次于排烟损失的热量损失项。
工业锅炉的热平衡(1)
式中 G——热水锅炉循环水流量（kg/h）； hcs——热水锅炉出水的焓（kJ/kg）； hjs——热水锅炉进水的焓（kJ/kg）。
（二）反平衡测定法
反平衡法是测定出锅炉的各项热损失，然 后用下式进行计算： q 1 (q q q q q ) 三、耗煤量计算 锅炉的耗煤量一般用下式计算： 符号同上。 Qgl 作业：讲义1-3题。 B Qnet、v、ar
1 2 3 4 5 6
§3.2 锅炉的各项热损失
锅炉运行时，进入炉膛的燃料不可能完全 燃烧，未燃烧的可燃成分所折合的损失称 之为锅炉未完全燃烧热损失；炉内燃料燃 烧所放出的热量也不可能全部被有效利用， 有的热量被排出炉外的烟气、灰渣带走， 有的则经过炉墙、附件散失掉。由此可见， 锅炉在运行中存在着各种热损失。
2、生产过热蒸汽的锅炉每小时有效吸热量
r Qgl Dgq (hgq hgs ) Dzy (hbq hgs ) Dps (hbs hgs ) 100
式中 Dgq——过热蒸汽流量（kg/h）； hgq——过热蒸汽的焓（kJ/kg）。 3、生产热水的锅炉每小时有效吸热量
Q1 1 100(%) Qr
2、反平衡方法
反平衡方法是指通过试验，逐项测定锅炉 热损失，再按下式计算锅炉热效率
2
q1 100 (q2 q3 q4 q5 q6 )(%)
二、锅炉燃料消耗量 1、燃料消耗量的计算
锅炉热效率确定以后，即可按下式计算燃 料消耗量B
三、固体未完全燃烧热损失 原因：固定未完全燃烧热损失是由于燃料的可燃 q4 固定颗粒在炉内未燃烧或未能燃尽而直接排出炉 外，由此而引起的热量损失。通常情况下由三部 分组成。 hz q4 （1）灰渣热损失 未燃料或未燃尽的碳粒随灰渣 排出炉外引起的热损失。 q4fh （2）飞灰热损失 未燃烧或未燃尽的碳粒随烟气 排出炉外引起的热损失。 1m q （3）漏煤热损失4 未燃烧或未燃尽的碳粒经炉排 缝隙漏出炉外引起的热损失。
（二）反平衡测定法
反平衡法是测定出锅炉的各项热损失，然 后用下式进行计算： q 1 (q q q q q ) 三、耗煤量计算 锅炉的耗煤量一般用下式计算： 符号同上。 Qgl 作业：讲义1-3题。 B Qnet、v、ar
1 2 3 4 5 6
§3.2 锅炉的各项热损失
锅炉运行时，进入炉膛的燃料不可能完全 燃烧，未燃烧的可燃成分所折合的损失称 之为锅炉未完全燃烧热损失；炉内燃料燃 烧所放出的热量也不可能全部被有效利用， 有的热量被排出炉外的烟气、灰渣带走， 有的则经过炉墙、附件散失掉。由此可见， 锅炉在运行中存在着各种热损失。
2、生产过热蒸汽的锅炉每小时有效吸热量
r Qgl Dgq (hgq hgs ) Dzy (hbq hgs ) Dps (hbs hgs ) 100
式中 Dgq——过热蒸汽流量（kg/h）； hgq——过热蒸汽的焓（kJ/kg）。 3、生产热水的锅炉每小时有效吸热量
Q1 1 100(%) Qr
2、反平衡方法
反平衡方法是指通过试验，逐项测定锅炉 热损失，再按下式计算锅炉热效率
2
q1 100 (q2 q3 q4 q5 q6 )(%)
二、锅炉燃料消耗量 1、燃料消耗量的计算
锅炉热效率确定以后，即可按下式计算燃 料消耗量B
三、固体未完全燃烧热损失 原因：固定未完全燃烧热损失是由于燃料的可燃 q4 固定颗粒在炉内未燃烧或未能燃尽而直接排出炉 外，由此而引起的热量损失。通常情况下由三部 分组成。 hz q4 （1）灰渣热损失 未燃料或未燃尽的碳粒随灰渣 排出炉外引起的热损失。 q4fh （2）飞灰热损失 未燃烧或未燃尽的碳粒随烟气 排出炉外引起的热损失。 1m q （3）漏煤热损失4 未燃烧或未燃尽的碳粒经炉排 缝隙漏出炉外引起的热损失。
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
锅炉及锅炉房设备_03锅炉热平衡
第二节 锅炉热效率
• 正平衡法和反平衡法测定
一、正平衡法
• ηgl＝Q1/Qr×100%
Q1
Qgl B
kJ kg或 kJ m3
Qgl D iq igs 103 Dps ips igs 103 kJ h
Qgl
G
i '' rs
ir's
103
kJ h
• 锅炉机组的热平衡
• 输入锅炉的热量与锅炉输出的热量（包括有效利用 的热量与损失的热量）之间的平衡
• 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或液体燃料(气体燃料以1Nm3)为单位进 行讨论
Qr＝Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6 kJ/kg 转换
Qr—每公斤燃料带入锅炉的热量 Q1—锅炉有效利用热量 Q2—排烟热损失(排烟温>环境温) Q3—气体不完全燃烧热损失(化学不完全燃烧热损失) Q4—固体不完全燃烧热损失(机械不完全燃烧热损失) Q5—锅炉散热损失(炉墙管道钢架温>环境温) Q6—其它热损失
• 燃料 山西阳泉三矿III类无烟煤
• 建议选用条件：排烟温度180℃，αpy=1.9，灰 渣温度600℃，αfh=0.15
• 要求列表进行锅炉热效率及燃料消耗量的计算。
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
用锅炉范围以外的废气、废热等来预热空气时
Principles of Boiler
2021/4/11
长沙理工大学能动学院
2、锅炉有效利用热 Q1
Q1
1 B
D gr
hgr h gs
D zr hzr hzr
Dpw (h bs h gs )
Q ,kJ/kg B
式中：
Q 工质总吸热量， kJ/ s
4/7
设计时, q4、按推荐数据选取（表）
对固态排渣煤粉炉取 q4 =0.5～5 %
Page 11
Principles of Boiler
2021/4/11
长沙理工大学能动学院
机械未完全燃烧热损失q4
形成：
灰渣损失 Q4hz ：未参与燃烧或未燃尽的碳粒与灰渣 一同落入灰斗所造成的损失。 漏煤损失 Q4lm ：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 Q4fh ：未燃尽的碳粒随烟气带走所造成 的损失。
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
Page 14
Principles of Boiler
2021/4/11
长沙理工大学能动学院
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。
Page 15
Principles of Boiler
2021/4/11
B 燃料消耗量， kg/s
Dgr、Dzr、DPw
hgr 、hbs、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.
3/7 Page 9
Page 4
Principles of Boiler
2021/4/11
长沙理工大学能动学院
2、锅炉热平衡方程式
Qr Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6
100 q1 q2 q3 q4 q5 q6
q1 = Qi / Qr ×100
式中 Qr 输入热量
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6
则 Qr
2/7 Page 7
Principles of Boiler
2021/4/11
长沙理工大学能动学院
锅炉输入热量 Qr
Qr Qnet,v,ar ir Qzq Qwl
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：
ir Cartr
Car
4.187
M ar 100
100 M ar 100
Cd
kJ/kg•℃
Car 1.738 0.0025tr kJ/kg•℃
蒸汽带入热 Qzq: 外来热量 Qwl:
Page 8
Qzq Gzq (izq 2500)
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
I
0 lk
)
➢ 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。
Page 13
Principles of Boiler
2021/4/11
长沙理工大学能动学院
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
Principles of Boiler
2021/4/11
长沙理工大学能动学院
§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
Page 10
Principles of Boiler
2021/4/11
长沙理工大学能动学院
机械未完全燃烧热损失q4
2021/4/11
长沙理工大学能动学院
1、锅炉输入热量 Qr
Qr hr Qwr Qwh , kJ / kg
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 且燃煤水分满足 Mar / 630
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
长沙理工大学能动学院
§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
Page 1
Principles of Boiler
2021/4/11
热 平 衡 范 围
Page 2
长沙理工大学能动学院
Principles of Boiler
2021/4/11
长沙理工大学能动学院
热平衡示意图
Page 3
Page 5
有效利用热 排烟损失 化学不完全燃烧热损失 机械不完全燃烧热损失 散热损失 其他热损失
Principles of Boiler
2021/4/11
长沙理工大学能动学院
§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
Page 6
Principles of Boiler
Principles of Boiler
2021/4/11
1、热平衡概念
长沙理工大学能动学院
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。
Page 12
Principles of Boiler
2021/4/11
长沙理工大学能动学院
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
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。