電站鍋爐熱效率計算

1、6熱效率計算6.1 一般說明6.1.1鍋爐熱效率計算以鍋爐設(shè)備的輸入熱量與輸出熱量及各項熱損失的能量平衡 為基礎(chǔ)。本計算方法僅適用于第4.1.1條所規(guī)定的能量平衡系統(tǒng)界限。6.1.2對于固體和液體燃料，以每千克燃料量為基礎(chǔ)進行計算；對于氣體燃料， 以每標準立方米燃料量為基礎(chǔ)計算。6.1.3采用應(yīng)用基燃料成分進行計算。6.1.3.1固體燃料表17卻燃料基質(zhì)袱求燃料基疏應(yīng)用基干?；砂艋鶓?yīng)用墓1LOO1加100-1偵一附一如分析基皿一成11001001001100-一面干舞基10Q叫1航一小1m100100100可燃基碩_時一逆100100 邈1001按本標準第5.6條規(guī)定進行煤的成分分析，燃料基

2、質(zhì)換算系數(shù)見表17。燃料發(fā)熱量的換算公式如式(11):QDm =QGw 喘* - 25.12(9 Hy)= QDm -25.12(9Hy Wy)2f 100 -Wyy= (QDm +25.12W ) -25.12Wy (11)100- W6.1.3.2液體燃料液體燃料基質(zhì)換算同第6.1.3.1條。6.1.3.3氣體燃料氣體燃料的成分按本標準第 4.6條規(guī)定測定。氣體燃料低位發(fā)熱量按式(12)計 算：QMq =107.98H2 +12636CO2 +H(QqCmHn)j(12)式中：QyM.q氣體燃料低位發(fā)熱量，kJ/m3;H2、CO、CmHn氣體燃料中相應(yīng)各可燃氣體成分的體積含量百分率，；Qq

3、碳氫化合物低位發(fā)熱量見附錄C(補充件)表C2, kJ/m3o6.1.3.4混合燃料對燃用多種燃料的鍋爐，應(yīng)分別測定各種燃料消耗量及其元素分析值、工業(yè) 分析值和低位發(fā)熱量。鍋爐效率計算按各種燃料占總?cè)剂舷牧糠蓊~的加權(quán)平 均值為基礎(chǔ)進行計算，例如：y qM =WB =E b(Qm(13)Z Bi 當 L -式中：Bj 某種燃料消耗量，kg/h、m3/h；(QDm >某種燃料的應(yīng)用基低位發(fā)熱量，kJ/kg、kJ/m3;bj 某種燃料消耗量占總?cè)剂舷牧糠蓊~。bBj燈_ -n、Bj i日QDm混合燃料的應(yīng)用基低位發(fā)熱量，kJ/kg、kJ/m3。混合燃料的元素分析值及工業(yè)分析值均可按同樣原則進行

4、計算。當燃煤或燃油鍋爐混燒氣體燃料時，需先將氣體燃料成分按下列各式換算為以應(yīng)用基質(zhì)量百分率表示的元素成分，然后再按式(13)的原則計算混合燃料的元素分析值及工業(yè)分析值：054 “ “-:CO + CO2 Zm(CmHn) 'qm0.045八 -.2(H2 + H2SP Zn(CmHn)：'qn0.715CO + 2(CO2 O2) ：qn1.25Ln0.1Ln08H2OqnN2、O2、H2O、CmHn分別為氣體燃料中相%；Nyq、Ayq、wyq分別為換算后氣體燃料相應(yīng),%;氣體燃料中含灰濃,標準狀態(tài)下氣體燃Cy CqH：oyN2(14)(15)(16)(18)(19)(20)H

5、2、 h2s、式中：CO、CO2、應(yīng)各成分的體積含量百分率，Hyq、oyq、syq、各元素成分的應(yīng)用基質(zhì)量百分率hPqn度,g/m3,按實測； 料的密度，kg/m3。*n按式(21)計算:- -Cm H n:qm =0.0125CO+ 0.0009H2 . 1(0.54m 0.045n) c-o- 0.0152H2S一 火+0.0196CO2 0.0125N2 0.014302 0.0080 + 10006.1.4本計算方法是根據(jù)輸入-輸出熱量法和熱損失法確定試驗時實際運行工況下的鍋爐毛效率。當需要與設(shè)計效率或保證效率進行比較時，應(yīng)按第7章所述方法對某些輸入物理熱和熱損失進行修正。6.2輸入-

6、輸出熱量法熱效率計算按式(22)計算：(21)Q1=100(22)Qr式中：n鍋爐熱效率，；Qi每千克(標準立方米)燃料的鍋爐輸出熱量，kJ/kg、kJ/m3；Qr每千克(標準立方米)燃料的鍋爐輸入熱量，kJ/kg、kJ/m3。6.2.1輸入熱量按式(23)計算：Qr - QDM，Qrx，Qw1 ' Qwh(23)式中：Qr輸入熱量，kJ/kg、kJ/m3；QDm燃料應(yīng)用基低位發(fā)熱量，kJ/kg、kJ/m3;Qrx燃料的物理顯熱，kJ/kg、kJ/m3;Qw1 當用汽輪機抽汽或其他外來熱源加熱暖風器空氣而帶入鍋爐系統(tǒng)內(nèi)的熱量，kJ/kg、kJ/m3；Qwh 燃油霧化蒸汽帶入鍋爐的熱量，

7、kJ/kg、kJ/m 3。6.2.1.1燃料的物理顯熱按式(24)計算：Qrx =Cr(tr t。)(24)式中：Q燃料的物理顯熱，kJ/kg、kJ/m 3 ；t。一一基準溫度，C；Cr燃料的比熱，見附錄D(補充件)，kJ/(kg - K)、kJ/(m - K);tr燃料溫度，C。當固體燃料的溫度低于0C時，輸入熱量中還應(yīng)扣除按式(25)計算的解凍用熱量Qjd，kJ/kg；Qjci = 335(Wy Wf 100 Wf )(25)j100-Wf燃油比熱按式(26)計算：trv。 , t。Cicl =1738 0.003( )(26)j2式中：Cr.yo燃油比熱，kJ/(kg - K);tr.y

8、o 燃油溫度，C。氣體燃料比熱按式(27)計算： 1-cr 1298(CO + H2 O2N2) 1591 (CH 4100(27)CO2 H2S+ H2O) + 2.094 三 CmHn式中：Ga 氣體燃料比熱，kJ/(m 3 - K)。l.q6.2.1.2外來熱源加熱空氣帶入熱量按式(28)或式(29)、式(30)計算：Qwi 堂©巳-(Cpk)ot。(28)或Qwi = -ky(hk)r-(h°)o(29)或Qwi = *(hQR-hQR)(30)式中：Dmi外來熱源工質(zhì)流量，kg/h、m3/h；Qwi外來熱源加熱空氣帶入熱量，kJ/kg、kJ/m3;B鍋爐燃料消耗量

9、，kg/h、m3/h；Vsf 進入暖風器的風量，m3/h ；c'pk空氣預(yù)熱器進口溫度下的空氣定壓比熱，查附錄C,kJ/(m3 K);cpko基準溫度下的空氣定壓比熱，查附錄 C, kJ/(m 3 - K);t'k 空氣預(yù)熱器進口空氣溫度，C；P'ky 空氣預(yù)熱器進口空氣量與理論空氣量之比；ho、(h：)。一一分別 為預(yù)熱器 進口理論 空氣 粉與基 準溫 度下的理 論空氣恰,kJ/m3；kJ/m 3。hQR、hQR 一暖風器進、出口加熱工質(zhì)熱粉，6.2.1.3燃油霧化蒸汽帶入的熱量按式(31)計算：冒” hwh - hbq ) o kJ/kg、kJ/m3；Qwh(31)

10、式中：Qwh霧化蒸汽帶入熱量，Dwh霧化用蒸汽量，kg/h；hwh 霧化蒸汽在入口參數(shù)下的粉，kJ/kg;(hbq)o基準溫度下飽和汽的粉，6.2.2輸出熱量按式(32)計算：kJ/kg。= 100 -口2 q3 q4 q5 q6)(33)_1 _一 .Q1Dgq(hgq - hgs) Dzd(hzd zq)(32)B- hqs)Dps(hbs - hgs)Dzj(hzq -hzj) Dbg(hbq式中： Q1輸出熱量，kJ/kg、kJ/m3;Dgq主蒸汽流量，kg/h;hgq主蒸汽粉，kJ/kg ；hgs 給水粉，kJ/kg ；DZq 再熱器入口蒸汽流量，kg/h ；hZq、h"z

11、q分別為再熱器進、出口蒸汽粉， kJ/kg；Dzj 再熱器減溫水流量，kg/h ；hzj再熱器減溫水粉，kJ/kg ；Dbq 飽和蒸汽抽出量，kg/h；hbs、兒q 分別為飽和水和飽和蒸汽粉，kJ/kg；Dps排污水流量，kg/h。式(32)適用于一次再熱，以給水作為噴水減溫的機組。對于多次再熱機組, 加入其余各級再熱器吸收的熱量。6.3熱損失法熱效率計算熱損失法鍋爐熱效率按式(33)計算：Q2 Q3 Q4 Q Q6二 100- 34 100式中：Y鍋爐熱效率，；Q2每千克(標準立方米)燃料的排煙損失熱量，kJ/kg、kJ/m3；Q3每千克(標準立方米)燃料的可燃氣體未完全燃燒損失熱量，kJ/

12、kg、kJ/m3；Q4每千克(標準立方米)燃料的固體不完全燃燒損失熱量,kJ/kg、kJ/m3；q5每千克(標準立方米)燃料的鍋爐散熱損失熱量，kJ/kg、kJ/m3；Q6每千克(標準立方米)燃料的灰渣物理顯熱損失熱量，kJ/kg、kJ/m3；q2排煙熱損失百分率，%;q3可燃氣體未完全燃燒熱損失百分率，%;q4 固體未完全燃燒熱損失百分率，% ;q5 鍋爐散熱損失百分率，；q6灰渣物理熱損失百分率，。6.3.1排煙熱損失鍋爐排煙熱損失為末級熱交換器后排出煙氣帶走的物理顯熱占輸入熱量的百 分率，按式(34)和式(35)計算：(34)(35)(36)q2 =全 100QrQ2 = Q2,y Q；

13、2°式中：q2排煙熱損失，%;Q2y干煙氣帶走的熱量，kJ/kg、kJ/m3；Q2排煙帶走的熱量， kJ/kg、kJ/m3；kJ/kg、kJ/m 3。H_CQpO 煙氣所含水蒸氣的顯熱，6.3.1.1干煙氣帶走的熱量Q；" =VgyCp.gy(%y to)kJ/kg、kJ/m 3 ；按式(36)計算：式中：。項一一干煙氣帶走的熱量，9py 排煙溫度，C；Cp.gy 干煙氣從t0至0 py 的平均定壓比熱，kJ/(m3 - K)。一般情況下，可代之以干煙氣從0 C至8 的平均定壓比熱，kJ/(m 3 - K)。當py已知煙氣成分時，可按式(37)計算：_ RC2。2CCcp.

14、gy Cp.co2 100Cpo2 100 Cp.N2 Cp.co 100(37)近似計算按式(38):Cpgyfo?勝CpN?(38)P.gy Pa 100 pm 100' '式中：Cp.H2c、 Cp.H2c、Cp.c2、Cp . CC 分別為 N2、CC2、。2和CO的平均定壓比熱，可從附錄C(補充件)表C1中按排煙溫度查取，其中RC2+C2+N2+CC=100%，在epy=0500C時也可按附錄 C(補充件)公式計算，kJ/(m3K);Vgy 每千克(標準立方米)燃料燃燒生成的干煙氣體積，m3/kg、m3/m。對固體和液體燃料：Vgy = Ngy)(apy T)(Vgk

15、)(39)式中：(Vg)C 按應(yīng)用基燃料成分，由實際燃燒掉的碳計算的理論燃燒干煙氣量，m3/kg。式中:式中:o cC： 0.375Syo c Ny(Vg" =1.866 +0.79(Vg)c+08 gy100g 100Cyr燃料應(yīng)用基實際燒掉的碳質(zhì)量含量百分率，AyC Cry = Cy 一 A C100Cy、Ay分別為燃料應(yīng)用基碳和灰分質(zhì)量含量百分率，C 灰渣中平均碳量與燃煤灰量之比率，。acjh C cjh100-Ccjh飛灰、沉降灰、%;飛灰、沉降灰、(40)%。%；(41)C _ aizCiz , afhC fh 一100一勇 100-Cfh a|z、afh、acjh、a|m

16、分別為爐渣、 灰量的質(zhì)量含量百分率(見第6.3.3條),C%jh、Cc|m分別為爐渣、式中：煤總%、3出、第 6.3.3條)，%;aim C m100 -Cim漏煤中灰量占燃漏煤中含碳量(42)(見(Vg°)c 按應(yīng)用基燃料成分，由實際燃燒掉的碳計算的理論燃燒所需干空氣量，m3/kg。o c_y_yyy(Vgk) =0089(Cy +0375Sy)+0265Hy -00333Oy對氣體燃料:(Vg)c =0089(C； 0375S') 0265Hy -00333OyVg；=COy+COy+H2Sy+l：mCmH-0.79Vgk 業(yè)100m3/m3；100式中：Vogv按應(yīng)用基

17、燃料成分計算的理論燃燒干煙氣量， gyV°gk按應(yīng)用基成分計算的理論干空氣量，m 3/m 3。1VX =方0.5COy +05Hy +15H2Sy +W(m+.)CmHy -O2a nV實測排煙過量空氣系數(shù)，按式 (47)計算， py21apy 21 -(。2 -2CH4 -05CO-0.5H2)(43)(44)(45)(46)(47)式中：。2、CH4、CO、H2分別為排煙的干煙氣中氧、甲烷、一氧化碳和氫的容積含量百分率，；RO 2排煙干煙氣中三原子氣體的容積含量百分率，%；m、n飽和碳氫化合物的原子數(shù)。6.3.1.2煙氣中含水蒸氣的顯熱按式(48)計算：HOQ2- Vh 2oCp

18、.H2O (口 py 一 to)(48)式中：qH2O2煙氣中所含水蒸氣熱量，kJ/kg、kJ/m3；cP.H2。水蒸氣從to到epy溫度間的平均定壓比熱，一般情況下，可代之以水蒸氣從0C至。py的T均走不比:也，巾時錄C中查取，kJ/(m 3 - K);Vh2o 煙氣中所含水蒸氣容積，m3/m3。Vh2o中包括：a. 燃料中的氫燃燒產(chǎn)生水蒸氣；b. 燃料中的水分蒸發(fā)形成的水蒸氣;c. 空氣中的濕分帶入的水蒸氣;d. 燃油霧化等帶入的水蒸氣。VfO可按式(49)計算：VH 2O44=1249001293a py (Vg：)cdk§wh(49)Vh 2o(50)H；+H2SrmCmH&

19、gt; dq +1293心k10020.8040.804式中：dq氣體燃料的濕度，為每標準立方米干氣體燃料中含水蒸氣的千克數(shù)，kg/m 3 ；dk空氣的絕對濕度，kg/kg(干空氣)，可山附菠G(補充件)的濕空氣線 算圖直接查得，亦可按式(51)求得，(51)i) dk =0.622100-Pact 一 100(Pb)式中：4按干、濕球溫度查得的空氣相對濕度，%;Pact就地大氣壓， Pa;(Pb)o在to溫度下的水蒸氣飽和壓力，Pa,在050C范圍內(nèi)，可按式(52)計 算；pb =611.7927 42.7809to 1.6883t；1.2079 10 21： 61637 10氣:6.3.2

20、可燃氣體未完全燃燒熱損失該項熱損失由排煙中的未完全燃燒產(chǎn)物(CO、H2、CH4和CmHn)的含量決系指這些可燃氣體成分未放出其燃燒熱而造成的熱量損失占輸入熱量的百分率，按式(53)計算:1一 -"金煩126.36358.18 107.98H2 590.79CmHn) 100式中：q3化學(xué)未完全燃燒熱損失，%。6.3.3固體未完全燃燒熱損失燃煤鍋爐的固體未完全燃燒熱損失，即灰渣可燃物造成的熱量損失和中速磨 煤機排出石子煤的熱量損失占輸入熱量的百分率。對火床爐：(52)定,(53)33727AyCq3 = Q(54)對火室爐:337.27AyC q4 =Qrszq，(55)式中：q4固體

21、未完全燃燒熱損失，%;qsz4中速磨煤機排出石子煤熱損失，szq，式中：Bsz中速磨煤機廢棄的石子煤量, 石子煤的實測低位發(fā)熱量，QszDW%。=BszQdw 100BQrkg/h；kJ/kg。(56)對燃油鍋爐，一般灰分很少，可以忽略不計，若必須計算時，其固體未完全 燃 燒熱損失可按式(57)計算：%=等5Qr(57)式中：鍋爐排煙中碳濃度，g/m3。6.3.4散熱損失鍋爐散熱損失q5,系指鍋爐爐墻、金屬結(jié)構(gòu)及鍋爐范圍內(nèi)管道(煙風道及汽、水管道聯(lián)箱等)向四周環(huán)境中散失的熱量占總輸入熱量的百分率。熱損失值的大 小與鍋爐機組的熱負荷有關(guān)。鍋爐在額定蒸發(fā)量下的散熱損失可根據(jù)附錄 充件)查得。當鍋爐

22、在其他蒸發(fā)量運行時，F(xiàn)(補q5可按式(58)計算:ee Dq5 = q5D(58)式中：q5散熱損失，%;qe5額定蒸發(fā)量下的散熱損失，D -一鍋爐的額定蒸發(fā)量，t/h;D鍋爐效率測定時的實際蒸發(fā)量，6.3.5灰渣物理熱損失按附錄F(補充件);t/h?；以锢頍釗p失，即爐渣、飛灰與沉降灰排出鍋爐設(shè)備時所帶走的顯熱占輸入熱量的百分率，按式(59)計算：A _ alz (tlg -to)Ggafh (口 py - t)cfhacjh (tcjh - to)ccjh100-cfh100-cj%;Co固態(tài)排渣煤粉爐可取800 C ;火床爐q5 =-100Qr100-c iq6灰渣物理熱損失，tlz由爐

23、膛排出的爐渣溫度，當不能直接測量時，600 C ;液態(tài)排渣火室爐可取tlz =t3+100 C (t3為煤灰 的熔化 度，C),也可取用事先協(xié)商一致的數(shù)據(jù)。由煙道排出之沉降灰溫度，可取為沉降灰斗上部空間的 氣溫度，c;cfh、ccjh分別為爐渣、飛灰及沉降灰的比熱，按附錄kJ/(kg - K):y當燃煤的折算灰分小于10%(即A _4187a so%)時，固態(tài)排渣火室爐可忽略Azsy：. 10/0，Q DM式中:tcjh(59)煙clz、C(補充件)查取,爐渣的物理熱損失；火床爐及液態(tài)排渣爐、旋風爐可忽略飛灰的物理熱損失。對燃油及燃氣鍋爐：q6=06.4簡化熱效率計算熱效率的計算可按具體條件對

24、下列各項全部或部分簡化：a. 將燃料的低位發(fā)熱量作為輸入熱量；b. 忽略輸入物理熱及霧化蒸汽帶入的熱量；c. 排煙熱損失計算中忽略霧化蒸汽及燃料中氮引起的熱損失，并取干煙氣比 cp .gy=1.38kJ/(m3 K),水蒸氣比熱 cpc。=1.51kJ/(m3.K)，空氣 絕 對濕度dk=0.01kg/kg(干空氣)；d. 過吊宇7系敢十衛(wèi)仙一【寐用a = 21Py 21 -。2e. 煤粉爐忽略氣體未完全燃燒熱損失；f. 忽略磨煤機排出石子煤的熱損失；g. 除液態(tài)排渣爐外，可忽略灰渣物理顯熱損失。7換算到保證條件下的熱效率鍋爐試驗期間，要求基準空氣溫度、外部預(yù)熱的燃燒空氣溫度、給水溫度、再 熱

25、器進口蒸汽溫度及燃料特性（主要為QyDW與wy）等初始條件都符合規(guī)定的要求（如 設(shè)計值或保證值）。當它們與規(guī)定值有偏差時，試驗所得的鍋爐熱效 率應(yīng)換算到設(shè)計參數(shù)下的熱效率。由于鍋爐結(jié)構(gòu)型式眾多，不可能對這種換算 提出一套通用的曲線或公式，因此，鍋爐制造廠應(yīng)按協(xié)議為其生產(chǎn)的鍋爐提供這種修正曲線等資料，并得到有關(guān)各方事先認可。如果試驗所用燃料特性在預(yù)先約定的變化范圍內(nèi)，可以不進行由于燃料特性 變化對熱效率的修正。當超出這一變化范圍而在協(xié)商一致的基礎(chǔ)上，也可按第 7.2.4條對燃料特性的變化進行修正。在上述各項修正中，以基準空氣溫度和給水溫度偏差的修正最為主要，在有 關(guān)各方事先協(xié)商一致的情況下，可按

26、下述原則進行熱效率的修正。7.1輸入熱量的修正7.1.1將保證的進風溫度替代燃料物理熱及霧化蒸汽帶入鍋爐熱量公式中的試驗 基準溫度。7.1.2當以暖風器進風量計算外來熱源加熱空氣帶入鍋爐熱量時，在公式中以保 證的進風溫度代替試驗基準溫度。7.2熱損失的修正7.2.1進風溫度偏差的換算進風溫度與保證溫度的偏差，主要影響排煙熱損失和灰渣物理顯熱損失，除 了將修正后的輸入熱量代替試驗時的輸入熱量之外，還應(yīng)進行如下各項換算。7.2.1.1對電站鍋爐中最常見的不帶暖風器的送風系統(tǒng)，在排煙熱損失及灰渣物理 熱損失的計算中，除了以保證的進風溫度替代試驗基準溫度外，還應(yīng)對排煙溫度進行換算，計算公式如式（60）

27、:(60)式中：。bpy換算到保證進口空氣溫度時的排煙溫度，C；tbo保證的進口空氣溫度，C；to實測基準溫度，C；e ky 空氣預(yù)熱器進口實測煙氣溫度（如雙級交錯布置時，為低溫級空氣預(yù)熱器）,c ；0py 實測排煙溫度，C。pybb將保證的進口空氣溫度 t：及換算后的排煙溫度 6py和輸入熱量，分別替代熱 損失計算公式中的to及Spy，即可求得修正后的熱損失值。7.2.1.2當鍋爐帶有暖風器并投入使用時，鍋爐主空氣預(yù)熱器進口空氣溫度fk高于 送風機入口的進風溫度to,此時有如下情況：a. 當進風溫度to發(fā)生變化，而暖風器出口的空氣加熱溫度t'ky保持設(shè)計值不變時，排煙溫度不變，熱損失的修正只需將實測值to代之以保證值to ,并重新計b. 當進風溫度to=t；，而暖風器的加熱空氣溫度 t'k發(fā)生變更，則排煙溫度將因t'k的改變而隨之改變。排煙溫度可按式（60）求得，但式中to應(yīng)代之以實測的暖風器 出口風溫t'k，式中的t!代之以暖風器出口風溫的設(shè)計值tt，用求得的Bpy代替實測的B 。對輸入熱量中的Qwi也作相