锅炉热平衡

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Dgr , Dzr , D pw 过热蒸汽，再热蒸汽，排污水的流量，kg / s;
" hgr , hgs 过热器出口蒸汽和锅炉给水的焓，kJ / kg; " ' hzr , hzr 再热器出，入口蒸汽的焓，kJ / kg;
h pw 排污水的焓，它等于饱和压力下饱和水的焓，kJ / kg
受热面积灰，结渣 排烟温度 应保持受热面清洁 漏风 排烟温度
排烟体积
排烟体积 q2
排烟体积的大小取决于炉内过量空气系数和锅 炉漏风量。过量空气系数越小，漏风量越小，则排 烟容积越小。
最佳过量空气系数 q q q
2 3 4
q2
q3
0
q4
zj " 2 q3 , q4 zj (q2 q3 q4 ) min " 2 q2
锅炉机组热平衡
锅炉热平衡

定义：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，叫锅炉热平衡。
输入：燃料燃烧送入锅炉的热量。 输出：用于生产蒸汽的有效利用热和生产 过程中各项热损失
锅炉热平衡方程式

前提：（1）按1kg固体或液体燃料（气体 燃料以1Nm3）为基础（2）稳定工况下
空气焓值的差
0 h h Q2 100 q4 py py lk q2 100 100 Qr Qr 100

0 h py pyhlk
Qr
100 q4 %
影响q 的因素
2
排烟温度 增加尾部受热面面积 增大金属耗量和烟气流动阻力 排烟温度 尾部受热面低温腐蚀
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
机械不完全燃烧热损失
原因：由于灰中含有未燃尽的碳造成的热损失，燃
煤锅炉主要热损失之一，通常仅次于排烟热损失。
影响q 的因素
4
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，q
q4 B j B 1 100
两种燃料消耗量各有不同的用途。在进行燃料输送 系统和制粉系统计算时要用到燃料消耗量B；在确定空 气量及烟气容积等时则要按计算燃料消耗量Bj进行计算。
lz 炉渣份额， %
ch 炉渣比热容，kJ / kg C
h 灰渣温度，固态排渣时可取为600C，液态排渣时
取灰的流动温度FT再加100C
影响q 的因素
6
固态排渣：渣量较小，渣温比液态低得多 Qar ,net , p 排渣量 %时才考虑q6 Aar q6 排渣方式 419 排渣温度 液态排渣：渣量较大，渣温比固态高得多 必须考虑q6
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
排烟热损失
原因：由于排烟温度高于外界空气温度所造成的热
损失。在室燃炉的各项热损失中，排烟热损失是最大 的一项，约为4%~8%。
计算：排烟热损失q2等于排烟焓值与进入锅炉的冷
散热损失
原因：锅炉在运行中，汽包、联箱、汽水管道、炉
墙等的温度均高于外界空气的温度，这样就灰通过自 然对流和辐射向周围散热，形成锅炉的散热损失。
影响q 的因素
5
锅炉额定蒸发量（即锅炉容量）
e 锅炉容量 额定蒸发量下的散热损失q5
一般按经验数据确定 锅炉实际蒸发量（即锅炉负荷）
锅炉外表面积
4
不利于燃料完全燃烧，q4
炉膛结构 运行工况
负荷 煤粉来不及在炉内烧透 q4 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q 的因素
3
炉内过量空气系数
炉温 燃烧速度慢 q3 氧供应不足 q3
锅炉输入热量
对于燃煤锅炉，如燃煤和空气都未利用外部热 源进行预热，且燃煤水分 M ar
Qar ,net , p 630
，则锅炉输入热
量等于燃煤收到基低位发热量
Qr Qar ,net , p
锅炉有效利用热量

单位时间内锅炉的总有效利用热量Q为
" " ' Q Dgr hgr hgr Dzr hzr hzr D pw h pw hgs
锅炉效率的计算方法
正平衡法（直接求效率法）
Q1 q1 100% Qr
反平衡法（间接求效率法）
q1 100 q2 q3 q4 q5 q6 %
锅炉燃料消耗量
实际燃料消耗量
实际燃料消耗量是指单位时间内实际耗用的燃料量， 用B表示，单位为kg/s或t/h。
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。
锅炉有效利用热量
每千克燃料（对气体燃料为每Nm³ )的有效利用 热量Q1可用下式计算
Q D h Q
gr 1 " gr " ' hgs Dzr hzr hzr D pw h pw hgs




B B B 锅炉的燃料消耗量，kg / s
当锅炉排污量不超过蒸发量的2%时，此时排污水 热量可略去不计
Q B 100 Qr 100 " " ' Dgr hgr hgs Dzr hzr hzr D pw h pw hgs Qr





锅炉燃料消耗量
计算燃料消耗量
计算燃料消耗量是指扣除了机械不完全燃烧损失q4后， 在炉内实际参与燃烧反应的燃料消耗量，用符号Bj表示。
De q5 q % 锅炉在非额定蒸发量下的散热损失为： D
e 5
水冷壁和炉墙结构
结构严密紧凑，炉墙及管道的保温良好，则q5
周围空气温度
外界空气温度高且流动缓慢，则q5
灰渣物理热损失
原因：锅炉炉渣排出炉外时带出的热量，形成灰渣物
理热损失
Aar lz chh q6 % Qr Aar 收到基燃料灰分， %
锅炉输入热量
Qr Qar ,net , p ir Qwh Qwr Qar ,net , p 燃料收到基低位发热量，kJ / kg; ir 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; Q wr 外来热源加热空气时带入的热量，kJ / kg