鍋爐效率及有關(guān)計(jì)算

關(guān)于鍋爐效率及有關(guān)計(jì)算鍋爐車間所用燃料以燃煤為主，同時(shí)伴有燃油系統(tǒng)。不同種類的煤具有不同的發(fā)熱量，并且往往相差很大。同一燃燒設(shè)備在相同的工況下，燃用發(fā)熱量低的煤時(shí)，煤的消耗量必然就大，燃用發(fā)熱量高的煤時(shí)，煤的消耗量必然就小。因此，實(shí)際耗煤量只能說明煤消耗量的大小，不能正確表明其經(jīng)濟(jì)性。為了正確地表明設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，引用了“標(biāo)準(zhǔn)煤”的概念。規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)煤收到基的低位發(fā)熱量為29308kJ/kg。不同燃料的消耗量可以通過熱值換算成標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量。第2頁,共64頁，2024年2月25日，星期天產(chǎn)汽標(biāo)煤耗率是指產(chǎn)生一噸蒸汽所需要的標(biāo)準(zhǔn)煤的質(zhì)量。各熱電廠的產(chǎn)汽煤耗率的比較只有在設(shè)計(jì)的同一給水溫度、同一主汽壓力和同一主汽溫度的情況下才能進(jìn)行產(chǎn)汽煤耗率的比較，因?yàn)椴煌瑴囟取⒉煌瑝毫筒煌髌麥囟认碌撵手挡灰粯樱崮懿粯樱?，在?jì)算產(chǎn)汽標(biāo)煤耗時(shí)，須將一段時(shí)間內(nèi)所燃用的煤、燃油及其它熱源的發(fā)熱量換算成標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量進(jìn)行計(jì)算。第3頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

燃料成本在鍋爐車間生產(chǎn)成本中占有很大比重，控制燃料成本對于提高經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)能減排有重要意義。產(chǎn)汽標(biāo)煤耗是熱電指標(biāo)中重要的一環(huán)，降低產(chǎn)汽標(biāo)煤耗能有效地節(jié)約燃煤用量，從而節(jié)約其經(jīng)濟(jì)成本。第4頁,共64頁，2024年2月25日，星期天鍋爐產(chǎn)汽煤耗率產(chǎn)汽煤耗率=B標(biāo)/D產(chǎn)汽量我廠#1、2爐設(shè)計(jì)負(fù)荷220t/h，收到基熱值為19008kj/kg，耗煤量為33.15t/h，鍋爐效率為89.3%；#3爐設(shè)計(jì)負(fù)荷240t/h，收到基熱值為20000kj/kg，耗煤量為36.52t/h,鍋爐效率為89.103%；#4爐設(shè)計(jì)負(fù)荷220t/h，收到基熱值為20500kj/kg，耗煤量為30.115t/h,鍋爐效率為90.4%第5頁,共64頁，2024年2月25日，星期天設(shè)計(jì)值產(chǎn)汽量過熱蒸汽焓大卡*4.18給水焓收到基低位發(fā)熱量大卡燃料消耗量過熱蒸汽吸收焓鍋爐效率鍋爐設(shè)計(jì)效率耗標(biāo)煤產(chǎn)汽煤耗率#1、2爐220830215457033.1561589.3189.321.6422198.3737#3爐240830180478536.5265089.2789.10324.96403104.0168#4爐220830215490530.561590.4490.421.3717997.14448#3爐給水溫度同步后253830215478536.5261589.0489.10324.9640398.67205第6頁,共64頁，2024年2月25日，星期天產(chǎn)汽量過熱蒸汽焓大卡*4.18給水焓收到基低位發(fā)熱量大卡燃料消耗量過熱蒸汽吸收焓

鍋爐設(shè)計(jì)效率220830215457033.15615

89.3218.20830210457033.15620

89.3216.46830205457033.15625

89.3214.74830200457033.15630

89.3213.05830195457033.15635

89.3211.38830190457033.15640

89.3209.74830185457033.15645

89.3208.13830180457033.15650

89.3206.54830175457033.15655

89.3204.98830170457033.15660

89.3203.44830165457033.15665

89.3201.92830160457033.15670

89.3201.92830160457033.15670

89.3201.92830160457033.15670

89.3200.42830155457033.15675

89.3198.95830150457033.15680

89.3第7頁,共64頁，2024年2月25日，星期天一、給水溫度對產(chǎn)汽煤耗率的影響在計(jì)算燃料消耗量時(shí)，給水溫度是一個(gè)重要的參數(shù)，因?yàn)榻o水溫度不同，鍋爐有效利用的熱量也就不同。鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)給水溫度為215℃（投入高壓加熱器之后）。實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，高壓加熱器投用，但是其換熱效果不理想，給水溫度通常在190~200℃之間波動(dòng)，特殊情況下，高加未投，給水溫度甚至?xí)抵?50℃。這樣，不得不耗用更多的燃煤來加熱給水，因此煤耗會(huì)略有偏高。同時(shí)加熱給水熱源來源于蒸汽抽汽，蒸汽量就會(huì)減少，耗煤量就會(huì)減少，必須將一定的給水溫度換算成對應(yīng)的可帶負(fù)荷。第8頁,共64頁，2024年2月25日，星期天二、鍋爐熱效率對產(chǎn)汽煤耗的影響鍋爐熱效率對煤耗的影響是直接的。電站鍋爐設(shè)計(jì)熱效率一般為90%左右，由于煤種、日程運(yùn)行負(fù)荷等問題，實(shí)際熱效率低于設(shè)計(jì)熱效率。同時(shí)由于設(shè)備、燃燒工況等問題，其熱損失也較設(shè)計(jì)時(shí)的熱損失大。因此，分析研究并找出降低熱損失的方法，提高熱效率的途徑，應(yīng)采用比較精確可靠的反平衡法來測定熱效率。為提高其熱效率，關(guān)鍵是減小q2~q6各項(xiàng)熱損失。第9頁,共64頁，2024年2月25日，星期天三、鍋爐本體汽水損失對產(chǎn)汽煤耗的影響鍋爐本體汽水損失包括連續(xù)排污、定期排污、蒸汽吹灰及鍋爐本體疏水、泄漏等，但主要的影響因素為連續(xù)排污。連續(xù)排污是保持爐水及蒸汽合格的重要措施，但排污量的大小也會(huì)影響到鍋爐汽水損失的大小。電站鍋爐規(guī)定排污率為1至2%，但實(shí)際運(yùn)行中，連續(xù)排污閥門開度接近10%，甚至爐水品質(zhì)不合格時(shí)，開度會(huì)達(dá)到70%以上，這樣汽水損失將會(huì)大大增大，煤耗也會(huì)增加。第10頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第二章鍋爐熱平衡熱平衡意義求熱效率的方法鍋爐有效利用熱量熱損失的確定方法減少熱損失的技術(shù)措施第11頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)鍋爐熱平衡及其意義

一、鍋爐熱平衡概念 輸入鍋爐的熱量有效利用熱量

=輸出鍋爐的熱量未完全燃燒的熱損失 其它熱損失

鍋爐熱平衡的概念鍋爐熱平衡的計(jì)算基礎(chǔ)：1kg固體燃料鍋爐熱平衡方程式為：

第12頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第13頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

※式（3-55）不利于對燃用不同燃料及不同鍋爐容量的鍋爐之間進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。 將式（3-55）變成以百分?jǐn)?shù)表示的熱平衡方程式，即：第14頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

二、鍋爐熱平衡的意義

1、知道鍋爐有效利用熱量的大小和燃料熱量的利用程度；

2、更重要的是知道各項(xiàng)熱損失的大小，可以判斷鍋爐的設(shè)計(jì)和運(yùn)行水平，尋找提高鍋爐運(yùn)行水平的措施。鍋爐熱平衡必須通過試驗(yàn)求得，該試驗(yàn)即“熱平衡試驗(yàn)”，也稱為熱效率試驗(yàn)。第15頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

第六節(jié)鍋爐正平衡求效率

正平衡求效率法：通過測定鍋爐輸入熱量和有效利用熱量，計(jì)算鍋爐熱效率。計(jì)算公式為： 一、鍋爐輸入熱量 對應(yīng)于1kg固體或液體燃料，其輸入鍋爐的熱量可用下式計(jì)算：

第16頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第17頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第18頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第19頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第20頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第21頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

二、鍋爐有效利用熱量

過熱蒸汽的吸熱鍋爐有效利用熱量再熱蒸汽的吸熱 飽和蒸汽的吸熱 排污水的吸熱

當(dāng)鍋爐不對外供應(yīng)飽和蒸汽時(shí)，鍋爐每小時(shí)有效利用熱量可用下式計(jì)算，即

第22頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第23頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第七節(jié)鍋爐反平衡求效率及各項(xiàng)熱損失

反平衡求效率法：通過測定鍋爐的各項(xiàng)熱損失，從而計(jì)算出鍋爐熱效率的方法。計(jì)算公式如下： 一、鍋爐的各項(xiàng)熱損失 （一）機(jī)械不完全燃燒熱損失 在煤粉爐中，它是由煙氣帶出的飛灰和冷灰斗排出的灰渣中的未燃盡碳造成的。

第24頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第七節(jié)鍋爐反平衡求熱效率及各項(xiàng)熱損失

反平衡求效率法：通過測定鍋爐的各項(xiàng)熱損失，從而計(jì)算出鍋爐熱效率的方法。計(jì)算公式如下： 一、鍋爐的各項(xiàng)熱損失第25頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

（一）化學(xué)不完全燃燒熱損失1.化學(xué)不完全燃燒熱損失的計(jì)算 對于燃煤鍋爐，煙氣中H2、CH4等可燃?xì)怏w的含量極少，可以認(rèn)為煙氣中的可燃?xì)怏w只是CO。其計(jì)算公式為：第26頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第27頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

在進(jìn)行鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，q3可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選用。一般，固態(tài)排渣煤粉爐，q3=0%。

2.影響化學(xué)不完全燃燒熱損失的因素及分析對于煤粉爐，q3一般不超過0.5%。影響化學(xué)不完全燃燒熱損失的主要因素有爐內(nèi)過量空氣系數(shù)、燃料的揮發(fā)分、爐膛溫度、燃料與空氣混合情況和爐膛結(jié)構(gòu)等。

第28頁,共64頁，2024年2月25日，星期天1）爐內(nèi)過量空氣系數(shù)的影響當(dāng)爐內(nèi)過量空氣系數(shù)較小時(shí)，由于氧氣供應(yīng)不足，使q3增大；爐內(nèi)過量空氣系數(shù)過大，使?fàn)t膛溫度降低，一氧化碳燃燒不充分，q3也會(huì)增大。因此，爐內(nèi)過量空氣系數(shù)應(yīng)該適當(dāng)。第29頁,共64頁，2024年2月25日，星期天2）燃料揮發(fā)分的影響 揮發(fā)分較大的燃料在爐內(nèi)燃燒時(shí)，可燃?xì)怏w增多，如果與空氣的混合不充分，爐膛溫度降低，會(huì)使q3增大。 3）爐膛溫度的影響 爐膛溫度降低會(huì)影響CO的著火與燃燒，使q3增大。第30頁,共64頁，2024年2月25日，星期天（二）排煙熱損失

1.排煙熱損失的計(jì)算 第31頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第32頁,共64頁，2024年2月25日，星期天還可以用以下簡單公式粗略計(jì)算q2=(3.55αpy+0.44)×(tpy-t1)/100×(100-q4)/100%式中，αpy——排煙處過量空氣系數(shù)，我廠鍋爐可取為1.45tpy——排煙溫度，℃tl—預(yù)熱器進(jìn)風(fēng)溫度℃

2.影響排煙熱損失的因素及分析 在煤粉爐的五項(xiàng)熱損失中，排煙熱損失是最大的一項(xiàng)，大約4~8%。 影響排煙熱損失的主要因素是排煙容積和排煙溫度。 1）排煙容積的影響 對于一定的燃料，排煙容積取決于爐內(nèi)過量空氣系數(shù)及漏風(fēng)系數(shù)。

第33頁,共64頁，2024年2月25日，星期天①爐內(nèi)過量空氣系數(shù)增大，會(huì)使?fàn)t膛出口的煙氣容積增加，在漏風(fēng)系數(shù)不變時(shí)，排煙容積會(huì)增大，使排煙熱損失增加。 ②根據(jù)關(guān)系式可知，當(dāng)爐膛出口過量空氣系數(shù)不變時(shí)，隨著沿?zé)煔饬鞒搪╋L(fēng)系數(shù)的增大，最終排煙處的過量空氣系數(shù)增加，使排煙熱損失增大。第34頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

2）最佳過量空氣系數(shù) 根據(jù)前面對q2、q3、q4三項(xiàng)熱損失影響因素的分析，爐膛出口過量空氣系數(shù)對它們都產(chǎn)生影響，實(shí)際上決定了鍋爐熱效率的大小。因此定義“最佳過量空氣系數(shù)”，即對應(yīng)于q2、q3、q4之和為最小的爐膛出口過量空氣系數(shù)（如圖3-4所示）。

第35頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

最佳過量空氣系數(shù)與燃料種類、燃燒方式和燃燒設(shè)備的結(jié)構(gòu)完善程度等因素有關(guān)，可通過燃燒調(diào)整試驗(yàn)確定。第36頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

3）排煙溫度的影響 排煙溫度升高使排煙焓增大，排煙熱損失相應(yīng)增加。一般排煙溫度每升高15

20℃，排煙熱損失約增加一個(gè)百分點(diǎn)。 排煙溫度的選取涉及燃料、金屬價(jià)格、低溫腐蝕以及引風(fēng)機(jī)電耗，必須通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。 通常排煙溫度在110

160℃。第37頁,共64頁，2024年2月25日，星期天4）鍋爐運(yùn)行的影響 ①受熱面潔凈程度 當(dāng)受熱面出現(xiàn)結(jié)渣、積灰和沾污時(shí)，傳熱熱阻大增，使傳熱減弱，排煙溫度上升，排煙熱損失增大。 ②受熱面管內(nèi)結(jié)垢 ③爐膛及煙道漏風(fēng) 如上所述，運(yùn)行中及時(shí)吹灰、防止結(jié)渣、減少漏風(fēng)等，可以降低排煙熱損失。第38頁,共64頁，2024年2月25日，星期天 在煤粉爐中，它是由煙氣帶出的飛灰和冷灰斗排出的灰渣中的未燃盡碳造成的。

（三）機(jī)械不完全燃燒熱損失第39頁,共64頁，2024年2月25日，星期天1.機(jī)械不完全燃燒熱損失的計(jì)算 在鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，機(jī)械不完全燃燒熱損失只能按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來選取。 對于運(yùn)行中的鍋爐，機(jī)械不完全燃燒熱損失可通過熱平衡試驗(yàn)來測定。熱平衡試驗(yàn)時(shí)，測定的項(xiàng)目包括：鍋爐每小時(shí)的飛灰量、灰渣量以及飛灰和灰渣中殘余碳的含量。 此時(shí)，機(jī)械不完全燃燒熱損失可按以下方法計(jì)算，即第40頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

第41頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第42頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第43頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第44頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第45頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

在進(jìn)行鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，q4可參照表3-7的推薦數(shù)據(jù)選取。一般，對于固態(tài)排渣煤粉爐，燃用無煙煤時(shí)q4=4～6%；貧煤q4=2%；煙煤q4=1～

1.5%；褐煤q4=0.5～

1%。

2.影響機(jī)械不完全燃燒熱損失的主要因素 機(jī)械不完全燃燒熱損失是鍋爐熱損失中的一個(gè)主要項(xiàng)目，通常僅次于排煙熱損失。

第46頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

影響機(jī)械不完全燃燒熱損失的主要因素有燃料性質(zhì)、煤粉細(xì)度、燃燒方式、爐膛結(jié)構(gòu)、鍋爐負(fù)荷、爐內(nèi)空氣動(dòng)力場以及運(yùn)行情況等。①燃料性質(zhì)：灰分、水分越大，揮發(fā)分越小，機(jī)械不完全燃燒熱損失越大；②爐膛結(jié)構(gòu)：爐膛結(jié)構(gòu)決定了煤粉在爐內(nèi)停留的時(shí)間和風(fēng)粉混合的質(zhì)量，從而影響到q4。第47頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

③鍋爐負(fù)荷：鍋爐負(fù)荷過高時(shí)，單位時(shí)間送入爐內(nèi)的煤粉量和空氣量都增加，風(fēng)粉運(yùn)動(dòng)速度升高，煤粉停留時(shí)間縮短，使機(jī)械不完全燃燒熱損失增大；鍋爐負(fù)荷較低時(shí)，爐膛溫度降低，燃燒反應(yīng)速度減小，使機(jī)械不完全燃燒熱損失增大。第48頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

第49頁,共64頁，2024年2月25日，星期天④運(yùn)行時(shí)的過量空氣系數(shù)

：當(dāng)較小時(shí)，隨著的增大，機(jī)械不完全燃燒熱損失不斷減??；當(dāng)較大時(shí)，隨著的增大，機(jī)械不完全燃燒熱損失會(huì)逐漸增加。⑤煤粉細(xì)度：煤粉顆粒越細(xì)小，則煤粉細(xì)度的數(shù)值越小，機(jī)械不完全燃燒熱損失越小。第50頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

2.影響散熱損失的因素及分析 影響散熱損失的主要因素有鍋爐額定蒸發(fā)量（即鍋爐容量）、鍋爐實(shí)際蒸發(fā)量（即鍋爐負(fù)荷）、外表面積、水冷壁和爐墻結(jié)構(gòu)、管道保溫以及環(huán)境情況等。對于容量較大的鍋爐，散熱損失一般小于0.5%。第51頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

散熱損失的兩個(gè)特點(diǎn)： ①額定蒸發(fā)量越大，散熱損失的百分?jǐn)?shù)越小。 一般，鍋爐容量增大，外表面積也相應(yīng)增加，鍋爐散發(fā)的熱量增大；但由于燃料消耗量與鍋爐容量大致成比例地增加，而鍋爐的外表面積和爐膛溫度卻增加得少些，所以散熱損失的百分?jǐn)?shù)減小。 ②鍋爐運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷越小，散熱損失的百分?jǐn)?shù)越大。第52頁,共64頁，2024年2月25日，星期天3.保熱系數(shù) 在鍋爐熱力計(jì)算中，需要知道各段受熱面所在煙道的散熱損失。通常把某段煙道中，煙氣放出的被受熱面吸收的程度用保熱系數(shù)來考慮，即第53頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第54頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

（五）灰渣物理熱損失第55頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

2.影響灰渣物理熱損失的因素 影響因素包括：燃料灰分、灰渣份額以及灰渣溫度。 對于固態(tài)排渣煤粉爐，只有當(dāng)燃料灰分很高時(shí)，即