锅炉热平衡综合实验

锅炉热平衡综合实验

一、实验目的

锅炉热平衡试验的目的是测定锅炉的效率及各种热损失。在新锅炉安装结束后的移交验收鉴定试验中、锅炉使用单位对新投产锅炉按设计负荷试运转结束后的运行试验中、改造后的锅炉进行热工技术性能鉴定试验中、大修后的锅炉进行检修质量鉴定和校正设备运行特性的试验中以及运行锅炉由于燃料种类变化等原因进行的燃烧调整试验中，都必须进行热平衡试验。按热平衡试验进行的方式又可分为正平衡及反平衡试验。

通过本实验，学生可以初步掌握锅炉热平衡实验的方法，获得一次较综合的实验技能训练，具体内容包括：

1、了解热平衡实验系统的组成；

2、掌握锅炉给水温度、压力、流量、排烟温度、灰渣质量、灰渣中可燃物含量、烟气成分等的测量方法，通过分析误差原因，学习减小误差的方法；

3、掌握锅炉各项热损失的计算方法；

4、掌握锅炉正、反平衡实验的方法和步骤。

二、实验对象

热平衡综合实验在我校锅炉房进行，该锅炉为供热链条锅炉，其型号为SZL 4.2-0.7 /95/70-AII 2，锅炉的额定参数见表1。

表1 SZL 4.2-0.7 /95/70-AII 2型锅炉额定参数

三、实验原理

锅炉热效率测定实验的基本原理就是锅炉在稳定工况下进出热量的平衡。

1、锅炉热平衡

锅炉工作是将燃料释放的热量最大限度的传递给汽水工质，剩余的没有被利用的热量以各种不同的方式损失掉了。在稳定工况下，其进出热量必平衡，可表示如下：

输入锅炉热量＝锅炉利用热量＋各种热损失 锅炉输入热量以r Q (kJ/kg)或100(%)表示。 锅炉热损失包括以下几项： (1) 排烟热损失2Q (kJ/kg)或2q (%)；

(2) 机械未完全燃烧热损失4Q (kJ/kg)或4q (%)。链条炉包括：炉渣机械未完

全燃烧热损失4lz Q 、4lz

q ，飞灰机械未完全燃烧热损失4fh Q 、4fh q 与漏煤机械未完全燃烧热损失4lm Q 、4lm q 等三项；

(3) 化学未完全燃烧热损失3Q (kJ/kg)或3q (%)； (4) 锅炉向环境散热热损失5Q (kJ/kg)或5q (%)； (5) 灰渣物理热损失等其他热损失6Q (kJ/kg)或6q (%)。

国家标准GB/T －2587－1981规定：热平衡基准温度建议为环境温度；燃料

发热量规定用收到基的低位发热量y DW Q 。

根据锅炉热平衡概念，可画出锅炉热平衡图如图1所示。

r

Q

6

Q

5

Q 4

Q 3

Q 2

Q

图1 锅炉热平衡图

2、锅炉热效率

锅炉热效率为锅炉利用热量1Q 占输入热量r Q 的百分数，用gl η(%)表示。它可由输入－输出热量法或热损失法通过实验求得。

输入－输出热量法：

1

100gl r

Q Q η=

⨯ % （1）

热损失法：

gl η＝100－（2q ＋3q ＋4q ＋5q ＋6q ） % （2）

工业锅炉的测量误差是在额定负荷下两次热效率实验之间的偏差，对于输入－输出热量法不得大于4%，而对于热损失法不得大于6%。锅炉热效率按两次实验的平均值计算。同时用输入－输出热量法与热损失法时，两种方法所测得的热效率偏差不得大于5%，以输入－输出热量法所得效率值为实验结果值，热损失法作参考。

3、热量计算

(1) 输入热量r Q

y

r D W r x Q Q Q =+ kJ/kg （3） 式中 y DW Q ――燃料收到基低位发热量， kJ/kg

rx Q ――燃料物理显热， kJ/kg

本实验中，实验室的基准温度取环境温度，输入热量只计燃料收到基低位发

热量y

DW Q 。

(2) 锅炉有效利用热量gl Q

热水锅炉每小时有效吸热量gl Q 按下式计算：

'''

3()10gl rs rs Q G i i =-⨯ kJ/h （4）

式中 G ――热水锅炉每小时加热水量，kg/h ；

'rs i ，''

rs i ――热水锅炉进水及出水的焓，kJ/kg 。

(3) 机械未完全燃烧热损失4Q 链条炉

44444l z f h c j h

l m Q Q Q Q Q

=+++ kJ/kg （5）

4

4100r

Q q Q =

⨯ % 式中

4lz

Q ――炉渣机械未完全燃烧热损失，kJ/kg ；

4fh Q ――飞灰机械未完全燃烧热损失，kJ/kg ；

4

cjh

Q ――沉降灰机械未完全燃烧热损失，kJ/kg ； 4

lm

Q ――炉排漏煤机械未完全燃烧热损失，kJ/kg 。 本实验中，只计炉渣机械未完全燃烧热损失4lz

Q 和飞灰机械未完全燃烧热损

失4fh Q ，其计算公式为：

c

lz c

lz

lz

y

lz C C a A Q -=10027.3274

/k J k g （6） c fh

c fh fh

y fh C C a A Q -=10027.3274 /k J k g

（7）式中 c

lz C 、c fh C ――分别为炉渣和飞灰中可燃物含量百分数，%；

lz a 、fh a ――分别为炉渣、飞灰量占入炉煤总灰量的质量份额。

(4) 排烟热损失2Q 排烟热损失按下式计算：

042[()](1)100

py py k lk q

Q I a V ct =-- kJ/kg （8）

2

2100%r

Q q Q =⨯ （9）

式中

py I ――排烟的焓，kJ/kg ，由烟气离开锅炉最后一个受热面处的烟气温度py ϑ和该处的过量空气系数py a 所决定， py ϑ值在热平衡实验中测定；

py a ――排烟处的过量空气系数，热平衡实验时，py a 值可由烟气分析测定气体成分，然后计算求得；

0k V ——每kg 燃料完全燃烧时所需的理论空气量，m 3；