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1、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
2、公式Q = Q + Q + Q + Q + Q + Qf 1 2 3 4 5 6式中 Qf 1kg燃料带入炉内的热量，kJ/kg Q 1锅炉有效利用热量，kJ/kg Q 2排烟热损失，kJ/kg Q 3化学（气体）未完全燃烧热损失，kJ/kg Q 4机械（固体）未完全燃烧热损失，kJ/kgA Q 5散热损失，kJ/kgA Q 6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：100 = q + q + q + q + q + q123456式中：qA 1 锅炉有效利用热量占输出热量的百分数，q1 =Q1 x 100%Qrqi 某项损失的热量占输入热量的百分数q = Q
3、i x 100%i QrQ6hz图 煤粉锅炉机组热平衡示意图1、输入热量 Q f（1）对于燃煤或燃油锅炉每 kg 燃料带入锅炉的热量为：Q - Q + Q + Q + Q , kJ /kgfnet ,arph ex at式中：net,ar燃料的低位发热量，kJ/kgQph燃料的物理显热， kJ/kgQph=CtQex用锅炉以外的热量加热空气时，空气带入锅炉的热量,kJ/kgQ =0 Vo(c t -ct)ex 2 2 1 1Qat用蒸汽雾化燃料油，雾化蒸汽带入的热量， kJ/kgQ = G (i - 251o)at at at2）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
4、arV Q “比血/630，则输入热量net ,ar2、排烟热损失 Q 2（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 热损失中最大的一项。现代电厂锅炉q 2范围为5%6%。9qexg每增加15-20。2增加1%是锅炉2）计算公式：Q = I-Vo（ct） （1-加kJ / kg2 exg exg ca 1ooq =2 x 100,%2 Qf3）影响排烟热损失的因素： 排烟温度（一般在110150C之间）燃料性质：含硫量、水分过量空气系数和漏风系数受热面结渣、积灰燃烧最佳过量空气系数3、化学（气体）未完全燃烧热损失Q 3（1）定义：锅炉排烟中残留的可燃气体如CO、H
5、2、CH4和重碳氢化合物CmHn等未 放出其燃烧热而造成的热损失。（2）q 3范围：煤粉炉中，一般不超过0.5%。（ 3 ）计算公式：Q = V （126.4CO +108H + 358.2CH ）（1H）, kJ / kg3 dg24100燃用固体燃料，气体未完全燃烧产物只有一氧化碳，故Q = 236（C + 0.375S ）（1-約）.kJ / kg3arar RO + CO 1002q = 3. x 100,%3 Qr（3）化学未完全燃烧损失的影响因素：燃料性质（挥发分大）过量空气系数：炉膛过量空气系数的大小和燃烧过程的组织方式直接影响炉 内可燃气体与氧气的混合工况。炉膛结构（停留时间）
6、运行工况4、机械（固体）未完全燃烧热损失Q 4（1）定义：部分固体燃料颗粒在炉内未能燃尽就被排出炉外而造成的热损失对于煤粉炉，机械未完全燃烧热损失包括两部分：排烟携带的飞灰中未燃尽的碳粒（飞灰含碳）造成的机械未完全燃烧损失。锅炉冷灰斗排出的灰渣（也称炉渣）中未参加燃烧或未燃尽的碳粒（炉渣含 碳）造成的机械未完全燃烧损失。机械未完全燃烧热损失是燃煤锅炉主要的热损失之一，通常仅次于排烟热损失。（ 2 ） q 4 范围： 煤粉炉：0.5%5% （大型电站锅炉燃用烟煤时，0.50.8% ）燃油、燃气锅炉：0对于煤粉炉，机械未完全燃烧热损失Q X（Gc +Gc ）Qcfasl （Q 二 Qfa + Qs
7、l 二444Cc x (_ GB 100 fa+C0Gl)A灰平衡：B喷100Cfa + Gslfa 100100Csl100100C1 G fa + Gfa BA slar100 - CslBAara BAG fa ar , G fa 100 C sl faa BAsl ar ；100 Csl(a +a = 1)fa slQ4Q = 32700 kJkg=327 AarCfa +afa 100 CfaC 、slsl 100 C 丿slq4徐 X100,%r（3）机械未完全燃烧损失的影响因素：A燃料特性（挥发分、灰分）燃烧方式过量空气系数（影响趋势）炉膛结构（炉内停留时间等）运行工况（煤粉细度
8、、过量空气系数等）（ 4 ）降低 q 4 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。5、散热损失Q 5（1）定义：由于锅炉炉墙、汽包、集箱、汽水管道、烟风管道等部件的温度高 于周围环境温度，通过自然对流和辐射向周围所散失的热量。（2）影响因素：锅炉的外表面积表面温度炉墙结构保温层的隔热性和厚度周围环境温度（3）散热损失随机组容量和负荷的变化容量增大，q 5减小；受热面传给工质的热量烟气放热量 q 5与锅炉运行负荷近似成反比。受热面传给工质的热量受热面传给工质的热量+烟道的散热量1呷=烟道的散热量 烟气放热量4）计算 保热系数:表示烟气在烟道内的放热量有多少被该烟
9、道的受热面所吸收。各段烟道的保热系数取为整台锅炉的保热系数：申=1 -%n + qb5大型电站锅炉的散热损失都很小，q5 0.2%，保热系数约为9 0.998。6、其它热损失Q 66（1）定义：主要是指灰渣带走的物理热损失对固体燃料，从锅炉中排除的灰渣具有相当高的温度（约600800C ）而造 成的热量损失。对于层燃炉、沸腾炉或液态排渣炉该项热损失较大，必须予 以考虑；对于固态排渣煤粉炉，只有当燃料的Aar - Qnet,ar/419时才考虑。7、锅炉机组热效率和燃料消耗量IIQ gr sh12)根据Q1、Qf和B，计算锅炉效率Q x100,%3)已知Q4)Q1和b，计算锅炉的燃料消耗量B 计
10、算燃料消耗量 Bcal1)锅炉机组有效用热：D (i -i ) + D (i -i ) + D (i-i )fWrh rh rhblfW , kJ / kgB = B (1- q4 )cal100B燃料消耗量 ：用于燃料供应和制粉系统的计算；计算燃料消耗量cal :用于空气量和烟气量的计算。二、锅炉机组热平衡试验1、热平衡试验的目的确定锅炉的热效率b;确定锅炉的各项热损失，并分析各项损失的原因和寻求降低热损失的方法；确定不同工况下锅炉各项工作指标，如过量空气系数、干烟气中C 2容积百分数、排烟温度及过热蒸汽温度等与锅炉负荷的关系等。2、为了确定锅炉的热效率，就需要在锅炉正常运行情况下建立热量的
11、收支平衡关系，通常称为热平衡；热平衡测试分正平衡法与反平衡法两种。（1）正平衡法：在试验过程中直接测定锅炉机组的有效利用热Q1、燃料消耗量B、燃料的低位 发热量Q net,ar等，然后按下式计算锅炉效率：耳二 QL X100%b Q2）反平衡法：45通过试验测定出锅炉的各项热损失q 2、q 3、q 4、q5、q6，然后按下式计算:耳 二 100 - (q + q + q + q + q )b234563、两种方法使用的场合：（1）设计时：燃料消耗量未知，均采用反平衡计算。即预先确定各项损失后，再求锅炉效率（2）运行时：大中型锅炉一般采用反平衡法。小型锅炉，正、反平衡法均采用。4、测量参数（1）正平衡法：sh 、过热蒸汽（D sh、 Psh、 tsh ）、汽包压力和排污（Pd、D b ）DPPt 再热蒸汽（rh、 rh、 rh、 rh、 rh）BQ 燃料（、net, ar）（2）反平衡法： 烟气（RO 2、2、CO 、 exg）、t冷空气（a ）C 灰渣（ C faCsl)Q燃料的低位发热量（net,ar ）A燃料兀素成分分析
