第8章鍋爐熱平衡計算

1、第八章 鍋爐熱平衡計算 本章的主要內(nèi)容 鍋爐效率、各項損失計算。本章目的 1、確定鍋爐熱效率和各項熱損失；2、為鍋爐熱力計算提供基礎(chǔ) 。第一節(jié) 鍋爐機組熱平衡一、熱平衡及其方程式1、熱平衡的定義 穩(wěn)定狀態(tài)下，鍋爐各項輸入、輸出熱量之間 的平衡關(guān)系。2、計算的基準(zhǔn) 1kg應(yīng)用基燃料。（且針對的是爐側(cè)） 3、熱平衡方程式 輸入熱量輸出熱量 即： QfQ1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 kJ/kg （式8-1） 式中各項的定義： Qf： 相對于1kg應(yīng)用基燃料的輸入總熱量； Q1Q6：相對于1kg應(yīng)用基燃料的各項輸出熱量。 向工質(zhì)傳熱(有效利用熱) Q1 Qf 排煙（及其攜帶的飛灰）帶走的熱量 Q2

2、 燃料 煙氣中未燃盡可燃?xì)怏w帶走的熱量 Q3 空氣 飛灰、灰渣中未燃盡可燃物帶走的熱量 Q4 霧化蒸汽 爐墻向環(huán)境的散熱Q5 其它熱損失Q6 鍋爐圖81 煤粉鍋爐機組熱平衡示意圖 用相對值表示的熱平衡方程式： 100= q1+ q2+ q3+ q4+ q5+ q6 （式8-2） 熱效率 （式8-3）二、各項熱量計算 1、輸入熱量 Qf （kJ/kg） （式8-4） 式中： Qph：燃料的物理顯熱 （式8-5） Qat：燃油霧化所用蒸汽帶入的熱量 （式8-8） Qex：本鍋爐煙氣側(cè)以外的熱源加熱空氣時， 帶入的熱量 （式8-9） 2、機械不完全燃燒熱損失Q4 （kJ/kg） （固體不完全燃燒熱損

3、失）（主要熱損失之一） 定義：部分固體燃料顆粒在爐內(nèi)未能燃盡就被排出爐外而造成的熱損失。對于煤粉爐，機械未完全燃燒熱損失包括兩部分：排煙攜帶的飛灰中未燃盡的碳粒（飛灰含碳）造成的機械未完全燃燒損失。鍋爐冷灰斗排出的灰渣（也稱爐渣）中未參加燃燒或未燃盡的碳粒（爐渣含碳）造成的機械未完全燃燒損失。機械未完全燃燒熱損失是燃煤鍋爐主要的熱損失之一，通常僅次于排煙熱損失。 q4范圍：煤粉爐：0.5%5%（大型電站鍋爐燃用煙煤時，0.50.8% ）燃油、燃?xì)忮仩t： 0q4計算公式 對于煤粉爐，機械未完全燃燒熱損失機械未完全燃燒損失的影響因素：燃料特性（揮發(fā)分、灰分）燃燒方式（層燃、室燃等）過量空氣系數(shù)(影

4、響趨勢)爐膛結(jié)構(gòu)（爐內(nèi)停留時間等）運行工況（煤粉細(xì)度、過量空氣系數(shù)等）降低q4的主要措施改善煤粉細(xì)度；延長煤粉在爐內(nèi)的停留時間；適當(dāng)大的過量空氣系數(shù)。3、化學(xué)不完全燃燒熱損失Q3 （kJ/kg） （又稱：可燃?xì)怏w不完全燃燒熱損失） （式8-19）式中： （1）Vdg： （式1- 44） （2）發(fā)熱量QCO、QH2、QCH4單位：kJ/Nm3 （3）引入 修正的原因 書p.153 影響Q3的因素與Q4類同。4、排煙熱損失Q2 （kJ/kg） 由于排出鍋爐的煙氣焓高于進入鍋爐的冷空氣 焓而造成的熱損失 。（鍋爐最大的熱損失） （式8-21） 式中： Iexg： （排煙溫度） （環(huán)境溫度） 影響Q2

5、的主要因素 （書p.154）排煙溫度 受熱面布置、受熱面污染、燃料性質(zhì)、 風(fēng)量、負(fù)荷、爐膛燃燒工況。 （排煙溫度低限：受熱面金屬耗量、占地面積、 通風(fēng)電耗、低溫腐蝕）排煙量 （入爐風(fēng)量+各段漏風(fēng)量） 與過量空氣系數(shù)成正比。 最佳：使熱損失 q2 +q3+q4 最小的。 （圖8-2）燃燒最佳過量空氣系數(shù)圖82 最佳過量空氣系數(shù) 5、散熱損失Q5 （kJ/kg） 鍋爐向周圍環(huán)境散失的熱量。 （式8-22）（1）與鍋爐容量的關(guān)系 相對值q5與鍋爐容量之間的定量關(guān)系 （圖8-3）（2）同一鍋爐中，與鍋爐負(fù)荷的關(guān)系 （式8-23）（3）保熱系數(shù) 計算時，各段煙道的保熱系數(shù)取為整臺鍋爐的保熱系數(shù)：大型電站

6、鍋爐的散熱損失都很小，q50.2%，保熱系數(shù)約為0.998。 保熱系數(shù)6、其它熱損失Q6 （kJ/kg） 灰渣排出鍋爐時帶走的物理顯熱 + 冷卻系統(tǒng)帶走的熱量 （式8-26） 影響 的主要因素： （書p.155） （1）燃料灰分、發(fā)熱量；2）排渣方式（固態(tài)、液態(tài)） 固態(tài)排渣煤粉爐，只有當(dāng)燃料的Aar Qnet,ar/419 時才考慮。 7、鍋爐機組熱效率b和燃料消耗量 B（1）有效利用熱Q1 （2）熱效率（3）燃料量（4）計算燃料量 kg/s （或t/h） 三、ASME（美國機械工程師學(xué)會）鍋爐熱平衡計算 1、輸入熱量 其中的發(fā)熱量2、輸出熱量 1）鍋爐有效利用熱； （Q1 ） 2）未完全燃燒

7、熱損失； （Q3+Q4） 3）輻射和對流熱損失； （散熱損失 Q5 ） 4）干煙氣熱損失； （排煙熱損失Q2,1 ） 5）空氣中水分的熱損失；（Q2,2 ） 6）燃料中水分的熱損失；（Q2,3 + ） 7）H2燃燒生成水分的熱損失 ；（Q2,4+ ） 8）其它熱損失（Q6 + 測量儀表誤差 + 效率裕度 ） 第二節(jié) 鍋爐機組熱平衡試驗一、目的 （書p.157）1、熱效率測定2、各項熱損失測定3、確定各項參數(shù)隨負(fù)荷變化的關(guān)系 二、方法1、正平衡 b= q1 2、反平衡 b=100 1、正平衡測量內(nèi)容：q1（）計算式中的有關(guān)參數(shù)，包括 B、Qf、D、p、t（由p、t求焓i）。正平衡試驗的特點 （書p.157）（1）測量的數(shù)據(jù)少；（2）要求工況穩(wěn)定；（3）只能知道效率b，但是不知道各項熱損失qi 的大小；（4）燃料量B的測量準(zhǔn)確度不易保證。2、反平衡測量內(nèi)容：各項熱損失qi（i=26）計算式中的 有關(guān)參數(shù)。反平衡試驗的特點（與正平衡相反） （書p.157）（1）測量的數(shù)據(jù)比較多；（2）對工況穩(wěn)定的要求相對比較低；（3）不但知道效率，而且知道各項熱損失qi的 大??；（對分析如何提高效率有利）（4）不需要測量燃料量B。