第五節(jié)鍋爐熱平衡

第五節(jié)鍋爐熱平衡第一頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日一、熱平衡方程式穩(wěn)定工況下，對(duì)應(yīng)于1kg煤，鍋爐輸入熱量與輸出熱量相等的關(guān)系式，，稱熱平衡方程。有三種表示方法。1.圖示方法，見上圖。2.對(duì)應(yīng)于1kg煤表示：式中:Qr－鍋爐輸入熱量，kJ/kg；

Q1－鍋爐有效利用熱量，kJ/kg；

Q2－排煙熱損失，kJ/kg；

Q3－氣體不完全燃燒熱損失，kJ/kg；

Q4－固體不完全燃燒熱損失，kJ/kg；

Q5－鍋爐散熱損失，kJ/kg；

Q6－其它熱損失，kJ/kg。第二頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日3.百分?jǐn)?shù)量表示：將上式用方程右側(cè)各項(xiàng)熱量占輸入熱量的比值百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，則有：％式中：q1—有效利用熱量占輸入熱量的百分?jǐn)?shù)，%；q2—排煙熱損失占輸入熱量的百分?jǐn)?shù)，%；q3—?dú)怏w未完全燃燒熱損失占輸入熱量的百分?jǐn)?shù)，%；q4—固體未完全燃燒熱損失占輸入熱量的百分?jǐn)?shù)，%；q5—鍋爐爐體的散熱損失占輸入熱量的百分?jǐn)?shù)，%；q6—灰渣物理熱損失占輸入熱量的百分?jǐn)?shù)，%。第三頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日二、輸入鍋爐熱量鍋爐輸入熱量Qr是由鍋爐范圍以外輸入的熱量，不包括鍋爐范圍內(nèi)循環(huán)的熱量，通常有如下幾項(xiàng)：

式中－燃料的收到基低位發(fā)熱量，kJ/kg；－燃料的物理顯熱，kJ/kg；－外熱源加熱空氣時(shí)帶入的熱量，kJ/kg；－霧化燃油所用蒸汽帶入的熱量，kJ/kg。第四頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日三、鍋爐有效利用熱鍋爐總有效利用熱為：

式中：－過(guò)熱蒸汽量、再熱蒸汽量和排污量，kg/h；－分別為過(guò)熱蒸汽出口焓、入口焓、再熱蒸汽出口焓、入口焓、飽和水焓、給水焓和自用蒸汽焓，kJ/kg；則有效利用熱量：第五頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日四、各項(xiàng)熱損失1．固體不完全燃燒熱損失q4(1)概念：鍋爐排出的灰渣中因含有未燃盡的固定碳而造成的熱損失。（2）q4的計(jì)算對(duì)于煤粉爐：—分別為爐渣、飛灰中的灰量占入爐燃料總灰分的質(zhì)量份額；—分別為爐渣、飛灰中可燃物含量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，32700為每kg純碳的發(fā)熱量，單位為kJ/kg。,%第六頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日表3-10電廠鍋爐q4的一般數(shù)據(jù)

揮發(fā)分高取小值鍋爐型式

煤種固態(tài)排渣煤粉爐無(wú)煙煤貧煤煙煤褐煤鍋爐型式0.5～11～1.524～6q4(%)煙煤揮發(fā)分高取小值3～4揮發(fā)分高取小值備注液態(tài)排渣煤粉爐煤種q4(%)備注揮發(fā)分高取小值揮發(fā)分高取小值無(wú)煙煤褐煤貧煤1～1.50.50.5第七頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日（3）影響q4的主要因素1）燃料性質(zhì)：揮發(fā)分水分、灰分煤粉的細(xì)度及均勻性；2）爐膛溫度：爐溫越高、q4越??；3）空氣量：過(guò)大或者過(guò)小，q4都增大；4）一、二次風(fēng)的配合；5）燃燒方式：6）爐膛型式和結(jié)構(gòu)、燃燒器設(shè)計(jì)和布置；7）鍋爐負(fù)荷：負(fù)荷過(guò)大或者過(guò)小，q4都增大。第八頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日2．氣體未完全燃燒熱損失q3（1）概念：由于鍋爐排煙中因含有CO、H2、CH4等可燃?xì)怏w未燃燒放熱而造成的熱損失。（2）q3計(jì)算當(dāng)燃用固體燃料時(shí)，煙氣中的H2、CH4等可燃?xì)怏w的含量很少，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可認(rèn)為煙氣中的可燃?xì)怏w只有CO。%

第九頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日

在進(jìn)行鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，q3值可按燃料種類和燃燒方式選?。幻悍蹱tq3=0，燃油和燃?xì)鉅tq3=0.5%，火床爐q3=(0.5%～1%)。影響q3的主要因素有：燃料的揮發(fā)分、爐膛過(guò)量空氣系數(shù)、燃燒器結(jié)構(gòu)和布置、爐膛溫度和爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況等。揮發(fā)分含量越高，q3越大，其余同q4。第十頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日3．排煙熱損失q2（1）概念：由于排出鍋爐時(shí)的煙氣焓高于進(jìn)入鍋爐時(shí)的空氣焓，帶走部分熱量所造成的熱損失。它是煤粉爐中熱損失中最主要的一項(xiàng)，對(duì)大中型鍋爐，約為4～8％。（2）排煙熱損失的計(jì)算式中－排煙焓，kJ/kg；－進(jìn)入鍋爐的冷空氣焓，按冷空氣溫度計(jì)算，kJ/kg；－排煙處的過(guò)量空氣系數(shù)第十一頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日（3）影響q2的主要因素為排煙溫度和煙氣容積。排煙溫度越高，則q2越大；煙氣容積增大，q2也越大。影響排煙溫度的主要因素：1）燃料硫分含量硫分含量越多，排煙溫度設(shè)計(jì)值就越高；2）受熱面污染受熱面污染，熱阻增大、傳熱減弱、排煙溫度升高；3）鍋爐的漏風(fēng)鍋爐漏風(fēng)使鍋爐排煙溫度升高。但排煙溫度也不能太低。影響排煙容積的因素有：（1）燃料水分燃料水分含量大，增大了煙氣容積；（2）過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)量空氣系數(shù)應(yīng)該為最佳過(guò)量空氣系數(shù)；（3）鍋爐漏風(fēng)漏風(fēng)不但會(huì)使排煙溫度升高，還使使排煙容積增大，使排煙熱損失增大，因此應(yīng)盡量減少爐膛及煙道漏風(fēng)。最佳過(guò)量空氣系數(shù)：使q2+q3+q4為最小時(shí)的過(guò)量空氣系數(shù)?？赏ㄟ^(guò)試驗(yàn)和繪曲線確定。第十二頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D3－5鍋爐額定蒸發(fā)量下的散熱損失1－鍋爐整體(連同尾部受熱面)；2－鍋爐本身（無(wú)尾部受熱面）；3－我國(guó)電站鍋爐性能驗(yàn)收規(guī)程中的曲線（連同尾部受熱面）

4．散熱損失q5（1）概念：由于鍋爐爐墻、鍋筒、集箱、汽水管道、煙風(fēng)管道等設(shè)備的表面溫度高于環(huán)境溫度，使部分熱量散失到環(huán)境中而造成的熱損失。（2）計(jì)算：第十三頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日

查曲線得到額定蒸發(fā)量下的散熱損失q5,ed,再通過(guò)下式得到實(shí)際蒸發(fā)量下的散熱損失q5,影響散熱損失的主要因素有：鍋爐容量、鍋爐負(fù)荷、保溫好壞、周圍環(huán)境條件等等。

第十四頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日5．灰渣物理熱損失q6

式中－1kg灰渣在溫度為時(shí)的質(zhì)量比焓，kJ/kg，可查表3-5；－排灰渣量占入爐燃料總灰分的質(zhì)量份額。

灰渣溫度：對(duì)固態(tài)排渣爐和火床，；液態(tài)排渣爐，；流化床鍋爐溢流灰溫度等于床溫，冷渣管排出冷灰溫度比床溫低50℃。

，％第十五頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日

2．保熱系數(shù)

煙氣放出的熱量被受熱面吸收的程度用保熱系數(shù)來(lái)考慮。即

式中Q1－鍋爐有效利用熱量，kJ/kg；

Qky－空氣預(yù)熱器總吸熱量，kJ/kg；

Q5－散熱損失的熱量，kJ/kg。

第十六頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日

當(dāng)空氣預(yù)熱器的吸熱量相對(duì)于鍋爐有效利用熱量很小時(shí)，保熱系數(shù)可簡(jiǎn)化為：

（1-）稱為散熱系數(shù)，它表示受熱面所在煙道的散熱程度。第十七頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日五、鍋爐效率

鍋爐效率即為鍋爐的有效利用熱與鍋爐送入熱量之比，即：

上述計(jì)算熱效率的方法稱為正平衡法。

，％第十八頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日

在鍋爐設(shè)計(jì)或熱效率試驗(yàn)時(shí)常用反平衡