节能原理与技术

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cr 1.74 0.0025tr 1.74 0.0025100 1.99kJ/kg 显热
ixr cr tr t0 1.99100 20 159kJ/kg
输入热
Qr Qdw ixr 41315159 41474kJ/kg
3.3.3 锅炉各项热损失的确定
单位燃料过热蒸汽产量
D1
D B
15000 1110
3.3.3 锅炉各项热损失的确定
案例3
某燃油锅炉干烟气容积为11.5标准立方米,测得烟气
中碳黑浓度为1477毫克/标准立方米,燃油的热值为
41474千焦/千克,排烟中CO=0.28%,H2=0.002%,
排烟处空气过量系数为1.05,干烟气容积11.5标准立
方米/千克,求化学不完全燃烧损失。
q3
Vgy Qr
节能效益指标
Qhs 100%
Qgr Qhs
3.2 热平衡
3.2.3 热平衡模型及类型
1 热平衡模型
QP
根据热力学第一定律有 Qr Q gg Qc Q p
Qr
Qc
Q hs
Q gg
Q hs
3.2 热平衡
2 热平衡类型(观察目的不同)
类型
含义
供入热
设备
供入热平衡
以供给体系的热 为基础
一次能源+二次能 源
3.3 设备热平衡
3.3 设备热平衡
3.3.1 锅炉热平衡方程
Qr Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 qr q1 q2 q3 q4 q5 q6 有效排烟化学机械散热灰渣 液体燃料:Q6 0 气体燃料:Q4 Q6 0
3.3 设备热平衡
3.3.2 锅炉热效率
1. 正平衡热效率
q 1 Q Q 1 r 1% 0 D 0 h q h sB D d yh Q w h sp sh s 1% 00
Q y xm C p T c T r r
④产品中包含部分燃料时,有效能是这部分燃料的发热量
Qyx BQdyw
3.2.4 热平衡时各种热量的计算
2.有效能概念及计算
⑤系统向外输出电、功时 QyxWP ⑥未包括在以上各项中的其他有效能 采暖、照明、运输
3.损失能量:系统供给热量中未被利用的部分, 主要为散失于环境中的热量如不完全燃烧、排烟 损失、排水排气等损失热,散热、蓄热、泄漏损 失热等
0.240.050.0430.441
0.12810% 012.8%
3.3.3 锅炉各项热损失的确定
⑵燃油锅炉: q4 1%
碳黑粒子会污染受热面,引起尾部再燃烧
q4 32Q8r 66VgyMth 106 100% Vgy :每千克燃油产生的气 干体 烟积
Mt
h
:
为碳黑浓M度th
Gm
Vbz
mg/Nm3
Q gg
Q gg
锅炉:
D(Hq Hs)10% 0
BQdyw
制冷机
L
Q 11 W xh
热泵
r
Q gc W xh
3.2 热平衡
2 热平衡技术指标
②装置能量利用率(包含有热量回收,全入热)
Qsc Qhs 100%
Qgr
③企业能源利用率(整个企业的用能指标)
Qyx 10% 0 Qgr
3 回收率(反映企业由于余热回收和利用所带来的
q2
VpyCpy Tpy T0 Qr
1q4
100%
12.11.41802011.3%
41474
0.0645 6.45%
3.3.3 锅炉各项热损失的确定
②散热损失:经验选取,一般在2%-3% ✓当锅炉在满负荷工作时:按下表查出
蒸发量/t.h-1
4
6
10
15
20
35
60
无尾部受热面 2.1 1.5
Q x r B t r t 0 C ; Q k q H r H 0 ; Q z q D r ( h q h 0 )
3.2 热平衡
3.2.4 热平衡时各种热量的计算
外界供给系统的电量P和功W 外界向系统的传热量
QKFT
载热体带入系统的传热量 ①如果为蒸汽 QgrDr(hqh0) ②如果为空气、煤气、烟气高温气体
3.4 火用平衡
3.4.1 火用的分类
➢对应于系统与环境的关系可分为:物理火用和化 学火用 ➢根据能量性质分类:热量火用、冷量火用、机械 能火用 ➢按工艺过程分:输入火用、输出火用、燃料火用 、排烟火用
13 .51 kJ/kg 油
给水带入锅炉的焓
H gs D 1 h gs h 0 13 .51 441 .7 85 .7 4809 .6 kJ/kg 油
过热蒸汽在锅炉出口的

H q D 1 h q h 0 13 .51 3248 .1 85 .7 42710 .5 kJ/kg 油
有尾部受热面 2.9 2.4 1.7 1.5 1.3 1.0 0.8
3.3.3 锅炉各项热损失的确定
✓当锅炉在非额定负荷工作时:按下式计算
q
D 5
q5
D Dp
D p为非额定负荷
3.3.3 锅炉各项热损失的确定
4.燃煤炉灰渣物理热损失(渣温600-800℃带走部 分热量)
q6
hzAhhz
Qr
KG hz10% 01% BQ dyw
燃气锅炉:
q2
VpyCpy Tpy T0 Qr
100%
分析: ➢排烟热损失取决于排烟温度和过量空气系数; ➢排烟温度每升高12-15℃,排烟热损失增加1%; ➢空气过剩系数每增加0.1,排烟热损失增加0.7%; ➢10吨以上锅炉排烟温度应低于160℃
3.3.3 锅炉各项热损失的确定
案例4
设燃烧1千克油的排烟量为12.1标准立方米:空气 入炉温度20℃,排烟温度180℃,烟气比热1.4,机 械不完全燃烧损失1.3%,求排烟热损失。
全入热平衡
(余热利用情况)
根据热力学第一定律有 Qqr Qc Q p Qhs
净入热平衡
(加给体系的热量利用程度)
Qjr QdcQdr
3.2 热平衡
3.2.4热平衡时各种热量的计算
1.供入热计算
燃料燃烧时供给的热量 Qr Qr1Qk qQzq
燃料带入 空热 气带入 雾热 化用蒸汽带入
Qr1QdywQxr 低位发 显 热热 量(由基到 准入 温口 度温 加度 热 量 时) 所
锅炉、加热炉、 干燥设备
全入热平衡
以进入系统的全 部热量为基础
燃料燃烧热+工质 带入的显热、化 学反应热、回收 热
净入热平衡
以实际加给体系 的热量为基础
化工系统 换热器
3.2 热平衡
计算公式
供入热平衡 根据热力学第一定律有
(外界供入热的情况) Q gg Qc Q p Qr
Boile: r BQdywD(hq hs )Qp
35800CH4
1 q4
Vgy : 每千克燃料产生的干烟气体积
1 q4 是因为由于q4的存在,一部分燃料没有参加燃烧生成烟气而进行的修正
CO、H2、CH4为体积百分比
q3
12640COVgy Qr
1 q4
3.2 pyCO
燃气锅炉:
q3
Vgy Qr
12640CO 10800H2
35800CH4
Gm:取样里碳黑量Vb, z为标准状态下干烟, 气为 量取样时间
Gm
Gyc
Gh ,Vbz
273 273t
V
p 760133.3
Gyc :测得的油尘量G, h为Gyc中灰量, p为压力, V为每小时烟气m量 3/h
3.3.3 锅炉各项热损失的确定
案例2
某燃油锅炉干烟气容积为11.5标准立方米,测得烟 气中碳黑浓度为1477毫克/标准立方米,燃油的热值 为41474千焦/千克,求其机械不完全燃烧损失。
3.3 设备热平衡
3.3.3 锅炉各项热损失的确定
1.机械不完全燃烧热损失 ⑴燃煤锅炉
q4 3Q 2r866GhzChzGlmBClmGfhCfh10% 0
hzfh lm 1
q4
3286A6y Qr
hz•Chz
1Chz
fh •Cfh
1Cfh
lm•Clm10% 0
1Clm
3.3 设备热平衡
案例1
则有效热
Q yx H q H 0 37901 kJ/kg 锅炉的正平衡热效率
Q yx 100 % 37901 91 .4 %
Qr
41474
3.3.3 锅炉各项热损失的确定
锅炉的反平衡热效率
1q2 q3 q4 q5
1(Leabharlann Baidu.0130.00940.06450.01)3 0.9090%
3.4 火用平衡
• 耗能工质不是热源,在生产过程中,作为原料或 消耗工质使用,只有等价热量而无当量热量。
3.2 热平衡
3.2.2 热平衡技术指标
1能耗
①单耗:单位产量或单位产值所消耗的某种能量 折算为标准煤的数量;
②综合能耗:消耗的总能耗/产品总产量或总产值
2 能量利用效率 ①设备热效率
Q yx10 % 01 Q ss10 %0
K134
3.3.3 锅炉各项热损失的确定
案例5
设某燃油锅炉蒸发量为15t/h。过热蒸汽压力为 2MPa,温度为400℃。给水温度105℃,压力为2.2 MPa。燃料为重油,消耗量为1110kg/h,入炉温度 100 ℃,环境温度20℃。根据案例2、3、4的结果 ,求正平衡效率及反平衡效率。
解: 1、计算1kg燃料的显热,而燃油比的热
后两者需折合为一次能源计算,折算系数称为等价热量
3.2 热平衡
二次能源等价热 二转 量 次换 能效 源率 热值
• 当量热量是指用能过程中所使用的二次能源在工 艺过程中实际完全转换的能量,热、功、能的当 量热量值都等于1;
• 对二次能源,在计算系统输入热量时,应使用等 价热量,在计算实际放出的热量时,应使用当量 热量;
3.2 热平衡
3.2 热平衡
3.2.1 基本概念
1. 热平衡的分类:设备热平衡+企业热平衡;燃料发热 量及热值:高位发热量和低位发热量,1KG标准煤 的发热量为29270kJ/kg;
2. 等价热量和当量热量:
①一次能源直接用热值带入,
②二次能源包括:电力\蒸汽\石油制品\焦碳\煤气;
③耗能工质:压缩空气、氧气、水
12640CO10800H2 1q4
11.5 126400.28%108000.002%11.3%
41.474
0.0098 0.98%
另一种方法:
q3 3.2pyCO 3.21.050.0028 0.0094 0.94%
3.3.3 锅炉各项热损失的确定
3.排烟与散热损失(20%以上)
①排烟热损失
q 4 3 42 1 1 8 4 .5 1 6 7 16 4 4 17 6 0 7 0 .0 1 1 .3 % 3
3.3.3 锅炉各项热损失的确定
2.化学不完全燃烧热损失
燃料燃烧时,CO,H2,CH4未来得及燃烧随烟气 排出所造成的热损失。
燃煤、燃油锅炉
q3
Vgy Qr
12640CO 10800H2
燃煤和燃油锅炉:
q2
V py C py
T py T0 Qr
1 q4
100 %
经验公式:
q2
m n py
T py T0 100
1
q 4 %
煤种 重油 无烟煤 烟煤 褐煤 泥煤 木材
m
0.5
0.2
0.4
0.7 1.7 1.4
n
3.45
3.65
3.55 3.9 3.9 3.8
3.3.3 锅炉各项热损失的确定
节能原理与技术
第3章 能量平衡
第3章 能量平衡
1. 概述 2. 热平衡 3. 设备热平衡 4. 企业热平衡 5. 火用平衡
3.1 概述
3.1 概述
能量平衡分两大类: 国家和地区的能量平衡; 企业和设备的能量平衡:目的从收支平衡出发 得出两个指标: 企业能量利用率和 设备热效率 最终降低产品的两大指标之一:成本 输入能量=有效利用能量+损失能量
Qgrm(hr h0)
3.2 热平衡
3.2.4 热平衡时各种热量的计算
2.有效能概念及计算
概念:达到工艺要求时,理论上必须消耗的最小能量
有效能种类:
①一般加热工艺,从入口到出口载热体吸收的热量
Q y xm C pT c C pT r
②有化学反应的工艺,有效能为化学反应热 Qyx mQxr ③蒸发干燥工艺,有效能等于蒸发物质所吸收的热量
2. 反平衡热效率
q 1 Q Q 1 r 1% 0 1 0 (q 2 q 3 q 4 q 5 q 6 ) 1% 00
3. 燃烧效率 r QdywQ Q dy3w Q4)10% 0
4. 毛效率与净效率
Dz hbshgsrw2927b0 N BQdyw
j
w:出口处蒸汽湿 b度 0.3, 60kg/(kW.h) r:汽化潜热 N: ;自用电量
某锅炉所用燃料应用基飞灰含量为21.3%,其中灰
渣灰量份额46%,飞灰灰量含量49.63%,漏煤灰
量份额4.37%。灰渣、漏煤、飞灰中碳的含量分别
为10%,91%,8%,求q4
q4
3286Ay6hz•Chz
Qr 1Chz
fh•Cfh
1Cfh
lm•Clm10% 0
1Clm
322896206.271060.1460.01.10.41906.0308.080.01403.9701.9110% 0
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