第3章锅炉机组热平衡

第三章 锅炉机组热平衡
锅炉热平衡的基本概念 锅炉输入热量 锅炉有效利用热 各项热损失 锅炉效率及热平衡实验
1
2019/2/16
1. 锅炉热平衡的基本概念
• 锅炉热平衡：在稳定运行状态下，锅炉输入热量与输 出热量及各项损失之间的热量平衡，即：
有效利用热量 输入锅炉的热量 热损失
• 锅炉热平衡的计算基础：1kg固体燃料
1 2 6 4 0 V+ 0 8 0 0 V+ 3 5 8 2 0 V Q 1 0 0 q C O1 H C H 3 2 4 4 q 1 0 0 ( ) 1 0 0 3 Q Q 1 0 0 r r V g y q ( 1 2 6 . 4 C O1 0 8 H 3 5 8 . 2 C H 4 ) ( 1 0 0 q) 3 2 4 Q r
QQ i Q r a r , n e t r Q w r z q
外来热源加热空气时带入的热量 雾化燃油所用蒸汽带入的热量
物理显热计算 外来热量计算
ir c p , ar t r
cp,ar－燃料收到基定压比热容，tr－燃料温度
. 3 7 5 S C O C0 a r a r q 1 2 6 . 4 ( 1 . 8 6 6 ) ( 1 0 0 q ) 3 4 Q R O C O r 2
冷炉斗炉渣（lz）和飞灰（fh） 单位时间炉渣的质量，kg/s 炉渣中碳含量，％ G l z C l z
4. 各项热损失
3 2 8 6 6 l z Q 3 2 8 6 6 G C B1 0 0 4 l z l z q 1 0 0 1 0 0 Q B Q Q r r r
l z 4
hz 4
Q'(hh ),kJ/kg
00 w r k lk
贾旺电厂飞灰——含碳量10 ％（混煤）
2019/2/16
影响机械不完全燃烧损失的因素
燃料性质
燃烧方式
煤粉细度 过量空气系数
炉膛型式和结构 炉膛温度 燃料炉膛内停留时间 风粉混合程度 锅炉负荷
12 2019/2/16
（2）可燃气体不完全燃烧热损失q3 由于CO、H2、CH4等可燃气体未燃烧放热随烟气离开锅炉而造成的 热损失，也称为化学不完全燃烧损失。q3的计算公式如下：

lz
No Image
2 8 6 6 l z fh 3 q q q ( G CG C ) 4 4 4 lz lzfh fh B Q r
No Image
固体不完全燃烧热损失q4的计算公式：
q
q2+q3+q4 q2 q4 q3 0 过量空气系数
9
2019/2/16
锅炉设计:
可按燃料种类和燃烧方式选用(表3-2)，对于固态除渣煤 粉炉：褐煤q4＝0.5～1％，烟煤q4＝1～1.5％， 贫煤q4 ＝2％，无烟煤q4＝4～6％。大容量锅炉上述取值结果 偏大。
2
2019/2/16
锅炉热平衡示意图
Q1
锅炉有效利用热量
9
10 11
排烟热损失Q2 可燃气体不完 全燃烧热损失 Q3
19
锅炉散热损失
17
Q5
18
12 12
1 8
锅炉输 Qr 入热量
2
7 6
固体不完全燃烧热损失
4
15
6
3
பைடு நூலகம்
Q6
灰渣物理热损失
5
20
Q
fh 4
16
13
14
固体不完全燃烧热损失
3
2019/2/16
锅炉热平衡的意义
• 知道锅炉有效利用热量的大小和燃料热量的利用程 度。 • 更重要的是知道各项热损失的大小，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。
4
2019/2/16
2. 锅炉输入热量
锅炉输入热量Qr是由锅炉范围以外的输入热量，不包 括锅炉范围内循环的热量
燃料收到基低位发热量 燃料物理显热
排烟中蒸汽焓近似值，kJ/kg
雾化蒸汽热量计算
每kg燃油雾化所用蒸汽量，kg/kg
雾化蒸汽焓，kJ/kg
QQ i ra rn ,e t r QQ w rz q
5 2019/2/16
3. 锅炉有效利用热
锅炉有效利用热指水和蒸汽流经各受热面时吸收的热量。
受热面 省煤器 蒸发受热面 过热器 再热器 空气预热器
1 0 0 C A 1 0 0 C f h a r l z B G ( ) G ( ) l z f h 1 0 0 1 0 0 1 0 0
Glz
lz BAar
100 Clz
( 1 0 0 C ) G ( 1 0 0 C ) G f h f h l z l z 1 B A B A a r a r
锅炉校核:
测量炉渣和飞灰份额及其含碳量，按上面公式计算
10
2019/2/16
固体不完全燃烧样品实例
Q
3 2 8 6 6 qqq (G CGC ) lz lz fh fh B Q r
lz fh 4 4 4
常熟电厂飞灰——含碳量2.4 ％（烟煤）
11
常熟电厂冷炉斗灰——含碳量1.3％（烟煤） 齐鲁石化电厂冷炉斗灰——含碳量19％（贫煤/混煤）
空气预热器吸收的热量不属于锅炉有效利用热。
6
2019/2/16
有效利用热Q1,kJ/kg
燃料消耗量 过热蒸汽量
流量：kg/s 焓：kJ/kg 燃料量：kg/s 再热蒸汽量 排污量 饱和水焓
1 ' ' ' ' ' Q [ D ( hh )D ( hh )D ( h ' h ) ] 1 g r g r g s z r z r z r p w g s B
• 锅炉热平衡方程：
锅炉输入热量 锅炉有效利用热量 锅炉散热损失 排烟热损失 可燃气体不完全燃烧热损失 固体不完全燃烧热损失
Q Q Q Q Q Q Q , k J / k g r 1 2 3 4 5 6
灰渣物理热损失
1 0 0 % q q q q q q 1 2 3 4 5 6
G f h C f h 3 2 8 6 6 f h 3 2 8 6 6 G C f h f h f h Q B 1 0 0 4 q 1 0 0 1 0 0 4 Q B Q Q r r r


q1
8

Q1 Qr
2019/2/16
• 灰平衡方程
A A A f h a r h z B G G h z f h 1 0 0 1 0 0 1 0 0
过热蒸汽焓 再热器出口蒸汽焓 给水焓 入口蒸汽焓
注：对于有分离器的直流锅炉，锅炉排污量为分离器的排污量。 当排污量小于蒸发量的2％时，排污水的热耗可以忽略不计。
7
2019/2/16
（1）机械不完全燃烧热损失q4 燃料中未燃烧或未燃尽碳造成的热损失，这些碳残留在不同形式 的灰中也称为固体不完全燃烧损失。