锅炉热效率的具体计算公式
锅炉的热效率受到多种热损失的影响，但比较而言，以机械不完全燃烧损失q4受锅炉燃烧状况影响最为复杂，飞灰含碳量受锅炉煤种和运行参数影响很大，相互关系很难以常规的计算公式表达，因此采用了人工神经网络对锅炉的飞灰含碳量特性进行了建模，并利用实炉测试试验数据对模型进行了校验，结果表明，人工神经网络能很好反映大型电厂锅炉各运行参数与飞灰含碳量特性之间的关系。采用锅炉负荷、省煤器出口氧量、各二次风挡板开度、燃尽风挡板开度、燃料风挡板开度、煤种特性，各磨煤机给煤量、炉膛与风箱差压、一次风总风压、燃烧器摆角作为神经网络的输入矢量，飞灰含碳量作为神经网络的输出，利用3层BP网络建模是比较合适的。
目前锅炉运行往往根据试验调试人员针对锅炉的常用煤种进行燃烧调整，以获得最佳的各种锅炉运行参数供运行人员参考，从而实现锅炉的最大热效率。但这种方法会带来如下问题：①由于锅炉燃煤的多变性，针对某一煤种进行调整试验获得的最佳操作工况可能与目前燃用煤种的所需的最佳工况偏离；②由于调试试验进行的工况有限，试验获得的最佳工况可能并非全局最优值，即可能存在比试验最佳值更好的运行工况。
本文在对某300MW四角切圆燃烧锅炉进行实炉工况测试并利用人工神经网络技术实现飞灰含碳量与煤种和运行参数关系的建模工作基础上，结合遗传算法这一全局寻优技术，对锅炉热效率最优化运行技术进行了研究，并在现场得到应用。
2 遗传算法和神经网络结合的锅炉热效率寻优算法
利用一个21个输入节点，1个输出节点，24个隐节点的BP网络来模拟锅炉飞灰含碳量与锅炉运行参数和燃用煤种之间的关系，获得了良好的效果，并证明了采用人工神经网络对锅炉这种黑箱对象建模的有效性[1]。人工神经网络的输入采用锅炉负荷、省煤器出口氧量、各二次风挡板开度、燃尽风挡板开度、燃料风挡板开度、各磨煤机给煤量、炉膛与风箱差压、一次风总风压、燃烧器摆角和煤种特性，除煤种特性这一不可调节因素外，基本上包括了运行人员可以通过DCS进行调整的所有影响锅炉燃烧的所有参数。
遗传算法是受生物进化学说和遗传学说启发而发展起来的基于适者生存思想的一种较通用的问题求解方法[2,3]，作为一种随机优化技术在解优化难题中显示了优于传统优化算法的性能。遗传算法目前在优化领域得到了广泛的应用，显示了其在优化方面的巨大能力[3]。遗传算法的一个显著优势是不需要目标函数明确的数学方程和导数表达式，同时又是一种全局寻优算法，不会象某些传统算法易于陷入局部最优解。遗传算法寻优的效率较高，搜索速度快。
根据锅炉的反平衡计算公式，锅炉热效率η可由下式求得：
η=100-(q2+q3+q4+q5+q6)(%) (1)
式中q2为排烟热损失，q3为可燃气体不完全燃烧热损失，q4为固体不完全燃烧损失，q5为锅炉散热损失，q6为其他热损失。
根据遗传算法的要求，确定锅炉热效率η为遗传算法的目标函数，用式（1）计算。对该300MW锅炉，利用DCS与厂内MIS网的接口按每6s下载各运行参数，包括排烟氧量、排烟温度、锅炉负荷、各二次风挡板开度、燃尽风挡板开度、燃料风挡板开度、各磨煤机给煤量、炉膛与风箱差压、一次风总风压、燃烧器摆角等。锅炉飞灰含碳量可由飞灰含碳量监测仪在线监测或人工取样分析，燃用煤种由人工输入。这样
锅炉的各项损失即可在线获得，并进而计算出各运行工况下的锅炉实时热效率。将排烟氧量和煤种特性等影响锅炉排烟热损失q2的参数按热效率计算，标准化为计算公式代入式（1），而影响q4的各参数采用人工神经网络模型代入式（1），其中炉渣含碳量对热效率影响由人工测试后输入。具体计算公式可参见锅炉热效率计算标准。
由以上步骤建立了锅炉热效率和锅炉各运行参数及煤种的函数关系，即锅炉热效率作为因变量，而锅炉的各操作参数和煤质特性作为自变量，这样就可以利用遗传算法进行寻优计算，获得最佳的锅炉运行条件，实现锅炉热效率的最大化。
火电厂锅炉运行中，为考虑到习惯运行方式和各种安全因素的影响，对各种可调因素的选择区域都有一定的范围限制，寻优范围必须控制在这些范围以内，这些限制构成了自变量的定义域。至此，完成了锅炉热效率最优化燃烧的结合神经网络的遗传算法优化过程，具体程序流程见图1。
3 燃煤锅炉热效率的优化效果
在电厂锅炉运行中，运行人员调节最为频繁的参数主要是各种配风方式，包括各二次风、燃尽风、由送引风机配合所确定的氧量等，其余影响锅炉燃烧的因素，如负荷和煤种，对于运行人员而言在某一工况下是不可调节因素，燃烧器的摆角出于汽温调节的需要，往往也不会对其调整以实现低的飞灰含碳量。作为示例，我们对影响燃烧的部分参数的寻优过程进行了模拟和验证。
某个实际运行工况如表1所示，除煤种特性为事先取样分析人工输入外，其余参数均由集散控制系统（DCS）下载。考虑对锅炉的排烟氧量和各二次风门开度及燃尽风门开度进行寻优，其余参数维持该工况，利用软件寻优，遗传算法选择的参数种群规模为50，交换概率为0.8，突变概率为0.15，迭代次数500次，可调参数7个，计算获得优化后的各风门开度、氧量及锅炉效率和飞灰含碳量值，优化后的各值如表2所示。图2示出了不同迭代次数下的遗传算法计算得到的飞灰含碳量值和锅炉热效率，图中曲线1表示锅炉效率，曲线2表示省煤器后氧量，曲线3表示飞灰含碳量，可见遗传算法的收敛速度很快。
对图2的寻优过程进行分析，发现飞灰含碳量曲线具有震荡，这是因为氧量同时影响到排烟热损失和飞灰含碳量，优化过程初期氧量较高，飞灰含碳量相应可以搜索到较低值，但由于排烟热损失比机械不完全燃烧损失数值更大，迫使优化过程向氧量较低的方向寻优，而氧量较低又导致飞灰含碳量有所增加，这种相互反作用的机理使飞灰含碳量曲线呈现震荡性，这种震荡性也是由遗传算法的寻优本质所决定的。
图3对采用不同的遗传算法计算参数进行了比较，其中曲线1采用了交换概率为0.8，突变概率为0.15的计算参数；曲线2采用了交换概率为0.8，突变概率为0.3的计算参数；曲线3采用了交换概率为0.2，突变概率为0.1的计算参数。计算表明这几种参数下寻优过程均能成功收敛，但以曲线3为最佳，说明交换概率和突变概率的选取存在最佳值。增加迭代次数和种群规模，最终结果基本无变化，证明目前的迭代次数和种群规模已基本满足要求。
由于遗传算法可以对多个自变量同时进行寻优，如果有需要，可以对任何需要的参数进行寻优，甚至对所有影响因素进行寻优，在软件编程上实现也很方便，这为遗传算法在锅炉优化运行中的应用提供了便利。
对锅炉在中等负荷下的热效率优化过程也进行了试验，表3示出了某种中等负荷条件下锅炉实际运行工况。表4为中等负荷下遗传计算获得的优化结果。现场验证表明，按优化结果推荐的配风方式进行调节，工况调节后由DCS下载数据计算得到的锅炉效率与优化算法预测的锅炉效率基本相当。多个试验结果表
明高负荷下的飞灰含碳量的预测和实测基本相当，而中等负荷下的飞灰含碳量预测略有偏低，这可能与神经网络建模时中等负荷下的样本数量偏少有一定关系。但由于本文研究的锅炉燃烧状况较好，燃料的灰分低而且挥发分和热值均较高，所以飞灰含碳量都较低，机械不完全燃烧损失也较小，对锅炉热效率的影响也较小。因此各工况下预报的锅炉热效率值与实测误差很小，一般在0.2％以内。
针对现场实炉测试样本数据难以大量获得的问题，可采用DCS数据采集方法解决，获得稳定工况下的输入输出参数保存，利用这些样本来训练神经网络，这样既可获得大量的样本数据，而且样本数据可不断更新，从而使神经网络模型能代表锅炉的最新特性。
对于燃用燃尽性能差和高灰分煤的锅炉，机械不完全燃烧损失占到锅炉效率损失的很大部分，由于排烟热损失的优化比较简单，而本文主要针对机械不完全燃烧损失进行优化，因此对于燃用劣质煤锅炉采取此优化方法具有更好的应用前景，能够确定锅炉最佳氧量和各风门开度。
对锅炉热效率优化另一种方法也进行了研究，即将锅炉热效率与煤种特性、运行参数之间的关系直接采用人工神经网络建模，然后利用遗传算法优化，结果表明这种方法的效果远不如本文的方法。其原因经分析为，人工神经网络方法进行建模时存在一定的误差，由于热效率的绝对值较大对锅炉热效率直接建模，导致误差过大淹没了方案的可行性。
4 结论
本文在对大型燃煤电厂锅炉进行实炉多工况热态试验和采用人工神经网络进行锅炉飞灰含碳量特性建模的基础上，利用遗传算法对大型电厂锅炉提高热效率的优化运行方法进行了研究并经现场应用，表明采用人工神经网络和遗传算法进行锅炉燃烧优化是可行的。
单位时间内锅炉有效利用热量占锅炉输入热量的百分比，或相应于每千克燃料(固体和液体燃料)，或每标准立方米(气体燃料)所对应的输入热量中有效利用热量所占百分比为锅炉热效率，是锅炉的重要技术经济指标，它表明锅炉设备的完善程度和运行管理水平。锅炉的热效率的测定和计算通常有以下两种方法： 1．正平衡法 用被锅炉利用的热量与燃料所能放出的全部热量之比来计算热效率的方法叫正平衡法，又叫直接测量法。正平衡热效率的计算公式可用下式表示： 热效率＝有效利用热量/燃料所能放出的全部热量*100％ ＝锅炉蒸发量*（蒸汽焓－给水焓）/燃料消耗量*燃料低位发热量*100％ 式中锅炉蒸发量——实际测定，kg/h； 蒸汽焓——由表焓熵图查得，kJ／kg； 给水焓——由焓熵图查得，kJ／kg； 燃料消耗量——实际测出，kg/h； 燃料低位发热量——实际测出，kJ／kg。 上述热效率公式没有考虑蒸汽湿度、排污量及耗汽量的影响，适用于小型蒸汽锅炉热效率的粗略计算。 从上述热效率计算公式可以看出，正平衡试验只能求出锅炉的热效率，而不能得出各项热损失。因此，通过正平衡试验只能了解锅炉的蒸发量大小和热效率的高低，不能找出原因，无法提出改进的措施。 2．反平衡法 通过测定和计算锅炉各项热量损失，以求得热效率的方法叫反平衡法，又叫间接测量法。此法有利于对锅炉进行全面的分析，找出影响热效率的各种因素，提出提高热效率的途径。反平衡热效率可用下列公式计算。 热效率＝100％－各项热损失的百分比之和 ＝100％－q2－q3－q4－q5－q6 式中q2——排烟热损失，％； q3——气体未完全燃烧热损失，％； q4——固体未完全燃烧热损失，％； q5——散热损失，％； q6——灰渣物理热损失，％。 大多时候采用反平衡计算，找出影响热效率的主因，予以解决。
电热效率的计算方法 1.小明家的电热水壶的铭牌如图所示，在一个标准大气压下，该水壶正常工作时，用l0min 能将 2kg、10℃的水烧开。水的比热容c=4.2×103J／(kg．℃)(1)计算水吸收的热量；(2)计算消耗的电能；(3)水增加的内能比消耗的电能小多少?请结合物理知识，从节能的角度提一个合理化的建议。在一次课外活动中,某同学对家用电磁炉进行了相关的观察和研究,并记录了电磁炉及她家电能表的有关数据,如下表：请你根据这位同学在活动中获得的有关资料,解决下列问题： (1)电磁炉的功率； (2)电磁炉的热效率；(3)请你将(1)(2)中的求解结果与这位同学在活动中的有关数据进行比较，发现了什么新问题?并解释其原因，提出解决问题的办法。 1、使用电热水壶烧水，具有便捷、环保等优点。如图是某电热水壶的铭牌，假设电热水壶的电阻保持不 3 变，已知水的比热容为 c 水=4.2×10 J/(kg·℃)。（1）电热水壶的额定电流和电阻分别是多少？ （2）1 标准大气压，将一壶质量为 0.5kg、温度为 20℃的水烧开，需要吸收多少热量？ （3）在额定电压下，要放出这些热量，该电热水壶理论上需要工作多长时间？ （4）使用时发现：烧开这壶水实际加热时间大于计算出的理论值，请分析原因。 2、如图是研究电流热效应的实验装置图。两个相同的烧瓶中均装入 0.1kg 的煤油，烧瓶 A 中电阻丝的阻值为 4Ω，烧瓶 B 中的电阻丝标识已看不清楚。当闭合开关，经过210s 的时间，烧瓶 A 中的煤油温度由 20℃升高到 24℃，烧瓶 B 中的煤油温度由 20℃升高到 22℃。假设电阻丝产生的热量全部被煤油吸收，电 3 阻丝的阻值不随温度变化，电源电压保持不变。已知煤油的比热容 c＝2.1×10 J/（kg·℃）。求：（1）在此过程中烧瓶 A 中煤油吸收的热量； （2）烧瓶 B 中电阻丝的阻值； （3）电源的电压及电路消耗的总功率。 3、如图是同学家新买的一台快速电水壶，这台电水壶的铭牌如下表． 为了测量该电水壶烧水时的实际功率，同学用所学知识和爸爸合作进行了如下实验：关掉家里所有用电器，将该电水壶装满水，接入家庭电路中，测得壶中水从 25℃上升到35℃所用的时间是 50s，同时观察到家中“220V 10A 3200imp／(kW·h)”的电子式电能表耗电指示灯闪烁了 80imp．请根据相关信息解答下列问题．[c 水=4.2×10 J／(kg.℃)] (1)电水壶中水的质量； (2)电水壶烧水时的实际功率； (3)电水壶加热的效率； (4)通过比较实际功率与额定功率大小关系，简要回答造成这种关系的一种可能原因． 4、某电热水瓶的铭牌如下表所示．若热水瓶内装满水，在额定电压下工作(外界大气压强为 1 个标准大气压)
1兆帕(MPa)=10巴(bar)=9.8大气压(atm)约等于十个大气压,1标准大气压=76cm汞柱=1.01325×10^5Pa=10.336m水柱约等于十米水柱,所以1MPa大约等于100米水柱，一公斤相当于10米水柱 水的汽化热为40.8千焦/摩尔,相当于2260千焦/千克.一般地：使水在其沸点蒸发所需要的热量五倍于把等量水从一摄氏度加热到一百摄氏度所需要的热量. 一吨水=1000千克每千克水2260千焦 1000千克就是2260 000千焦 1吨蒸汽相当于60万千卡/1吨蒸汽相当于64锅炉马力/1锅炉马力相当于8440千卡热。 用量是70万大卡/H 相当于1.17吨的锅炉 以表压力为零的蒸汽为例，每小时产一吨蒸汽所具有的热能，在锅内是分两步吸热获得的，第一步是把20度的一吨给水加热到100度的饱和水所吸收的热能，通常这部分热能为显热，其热能即为1000×（100－20）=8万/千卡时。 第二步则是将已处于饱和状态的热水一吨加热成饱和蒸汽所需要吸收的热能，这部分热为潜热，其热能即为1000×539=53.9万/千卡时。 把显热和潜热加起来，即是一吨蒸汽（其表压力为零时）在锅内所获得的热能， 即：53.9＋8=61.9万/千卡时。这就是我们通常所说的蒸汽锅炉每小时一吨蒸发量所具有的热能，相当于热水锅炉每小时60万/大卡的容量。 天然气热值 天燃气每立方燃烧热值为8000大卡至8500大卡，1千卡/1大卡/1000卡路里（kcal）=4.1868千焦（kJ），所以每立方米燃烧热值为33494.4—35587.8KJ 产地、成分不同热值不同，大致在36000~40000kJ/Nm3，即每一标准立方米天然气热值约为36000至40000千焦耳，即36~40百万焦耳。 天燃气每立方燃烧热值为8000大卡至8500大卡，1千卡/1大卡/1000卡路里（kcal）=4.1868千焦（kJ），所以每立方米燃烧热值为33494.4—35587.8KJ。而1度=1kW*h=3.6*10^6J=3.6*10^3KJ。即每立方燃烧热值相当于9.3—9.88度电产生的热能， 3.83<1.07*9.3 OR 9.88 天然气价格： 天然气的主要成分是甲烷,分子式是CH4,分子量是12+4*1=16. 在1标准大气压下,1mol气体的体积是22.4升,1立方米的气体有
一、锅炉热效率计算 10.1 正平衡效率计算 10.1.1输入热量计算公式： Qr=Qnet,v,ar+Qwl+Qrx+Qzy 式中: Qr__——输入热量； Qnet,v,ar ——燃料收到基低位发热量； Qwl ——加热燃料或外热量； Qrx——燃料物理热； Qzy——自用蒸汽带入热量。 在计算时，一般以燃料收到基低位发热量作为输入热量。如有外来热量、自用蒸汽或燃料经过加热（例： 重油）等，此时应加上另外几个热量。 10.1.2饱和蒸汽锅炉正平衡效率计算公式： 式中：η1——锅炉正平衡效率； Dgs——给水流量； hbq——饱和蒸汽焓； hgs——给水焓； γ——汽化潜热； ω——蒸汽湿度； Gs——锅水取样量（排污量）； B——燃料消耗量； Qr_——输入热量。 10.1.3过热蒸汽锅炉正平衡效率计算公式： a. 测量给水流量时： 式中：η1——锅炉正平衡效率； Dgs——给水流量； hgq——过热蒸汽焓； hg——给水焓； γ——汽化潜热； Gs——锅水取样量（排污量）； B——燃料消耗量； Qr——输入热量。 b. 测量过热蒸汽流量时： 式中：η1——锅炉正平衡效率； Dsc——输出蒸汽量； Gq——蒸汽取样量； hgq——过热蒸汽焓； hgs——给水焓； Dzy——自用蒸汽量；
hzy——自用蒸汽焓； hbq——饱和蒸汽焓； γ——汽化潜热； ω——蒸汽湿度； hbq——饱和蒸汽焓； Gs——锅水取样量（排污量）； B——燃料消耗量； Qr——输入热量。 10.1.4 热水锅炉和热油载体锅炉正平衡效率计算公式 式中：η1——锅炉正平衡效率； G——循环水(油)量； hcs——出水(油)焓； hjs——进水(油)焓； B——燃料消耗量； Qr——输入热量。 10.1.5电加热锅炉正平衡效率计算公式 10.1.5.1电加热锅炉输-出饱和蒸汽时公式为： 式中：η1——锅炉正平衡效率； Dgs——给水流量； hbq——饱和蒸汽焓； hgs——给水焓； γ——汽化潜热； ω——蒸汽湿度； Gs——锅水取样量（排污量）； N——耗电量。 10.1.5.2电加热锅炉输-出热水(油)时公式为： 式中：η1——锅炉正平衡效率； G——循环水(油)量； hcs——出水(油)焓； hjs——进水(油)焓； B——燃料消耗量； Qr_——输入热量 二、锅炉结焦的危害、原因及预防方法是什么? 在炉子的燃烧中心，火焰温度高达1450～1600℃，因此煤灰基本上处于溶化状态。当与受热面碰撞后，溶渣就会粘附在管道或炉墙上，这就叫结焦。 如果炉内结了焦，炉膛部分的吸热量就要减少,到过热器部分的烟温就会增高，而造成个别管子的外壁温度超过它的允许范围，引起爆管，同时还会使主汽温度超温。结焦严重时，会使吸热量的减少而减负荷，甚至停炉。结焦还会使排烟热损失q2和机械热损失q4及风机耗电增加。
火力发电厂 火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。 热电厂经济指标释义与计算 1.发电量:电能生产数量的指针。即发电机组产出的有功电能数量。计算单位：万千瓦时（1×104kwh） 2．供电量:发电厂实际向外供出电量的总和。即出线有功电量总和。计算单位：万千瓦时（1×104kwh） 3．厂用电量:厂用电量＝发电量－供电量单位：万千瓦时（1×104kwh） 4．供热量:热电厂发电同时，对外供出的蒸汽或热水的热量。计量单位：GJ 5.平均负荷:计算期内瞬间负荷的平均值。计量单位：MW 6．燃料的发热量:单位量的燃料完全燃烧后所放出的热量成为燃料的发热量，亦称热值。计算单位：KJ/Kg。 7.燃料的低位发热量:单位量燃料的最大可能发热量（包括燃烧生成的水蒸气凝结成水所放出的汽化热）扣除水蒸汽的汽化热后的发热量。计量单位：KJ/Kg。 8.原煤与标准煤的折算总和能耗计算通则（GB2589-81）中规定：低位发热量等于29271kj （7000大卡）的固体燃料，称为1kg标准煤。标准煤是指低位发热量为29271kj/kg的煤。不同发热量下的耗煤量（原煤耗）均可以折算为标准耗煤量，计算公式如下：标准煤耗量（T）＝原煤耗量x原煤平均低位发热量/标准煤低位发热量＝原煤耗量x原煤平均低位发热量/29271 9．燃油与标准煤、原煤的换算低位发热量等于41816kj（10000大卡）的液体燃料，称为
燃煤锅炉热效率效率计算
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燃煤锅炉的热效率热效率计算 根据《关于发展热电联产的规定》(计基础〔2000〕1268号)文件，热效率=（供热量+供电量×3600千焦/千瓦时）/（燃料总消耗量×燃料单位低位热值） ×100%，供热量就是热力产品（热水、蒸汽）根据供热流量、压力、温度的参数进行焓值计算后得出的焦耳热值当量年度产量，加上年发电量换算成焦耳热值当量（kWh乘以3600），二者的和就是热电厂年产品总量（电+热）。 分母是热电厂的燃料消耗，如果是燃煤电厂，就用所耗煤种的低位热值（可以查到）*年耗煤吨量；如果是燃气电厂，就用天然气的热值*年耗气量。 电厂出口的总产品热值比上输入的各种一次能源消耗热值，就是热效率。 如何求解热效率 当前，能源日逐紧张。如何节能，如何提高能源的利用效率已是摆在人们面前的一个突出而现实的问题。热效率的计算也成为中考热点问题。如何求解热效率，下面通过一些典例进行分析归纳。 一、燃具的效率 例1、小明学习了热学的有关知识后，他想估算一下自己家煤炉的效率是多少。于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间，并把它折算成了烧水的时间，相当于每天将30Kg20℃的水烧开。小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤0．５Kg算，他家每天实际用煤2Kg．普通煤的热值为３×１０７J/Kg,则他家煤炉的效率是多少？ ［分析与解］：煤炉烧水，化学能转化为内能，水吸收的热量是有用能量，完全燃烧煤所放出的热量是总的能量。煤炉的效率可用η=Q有用／Q总×１００％＝cmΔt/m'q×１００％计算。 Q有用=cmΔt=4.2×103×30×(100-20)J=1.008×107J Q总＝mq＝2×3×107J＝6×107J η＝Q有用/Q总×１００％＝1.008×107J／6×107J＝16.8％ 二热机的效率 例2、小兵同学想知道一辆小汽车的实际效率是多少。他从驾驶员那了解到：该汽车行驶100Km的耗油量约7Kg。从书上查得汽油的热值q＝4.6×107J／Kg。他又测出在平直公路上，用644N的水平拉力可使汽车匀速前进。若空气阻力不计，试求该小汽车的效率是多少？ ［分析与解］：小汽车行驶，化学能转化为内能后又转化为机械能，对汽车做功是有用的能量，完全燃烧汽油放出的能量是总能量。小汽车的效率可用η=Q 有用／Q总×１００％＝FS／mq×１００％计算。 Q有用=FS＝644×105J＝6.44×107J Q总＝mq＝7×4.6×107J＝3.22×108J
1.“热得快”是一种插在保温瓶中烧开水的家用电器，你利用课内学过的仪器，设计一个测定“220V 1000W”“热得快”的热效率的方案，要求： （1）写出所需器材、测量步骤及操作中为了减小误差而需注意的事项； （2）用字母代表物理量，写计算“热得快”热效率的公式．（设测量时照明电路电压为220伏） 考点：能量利用效率．专题：实验题；简答题；设计与制作题．分析：要解决此题，需要知道“热得快”的热效率是热得快有效利用的热量与所消耗电能的比值． 有效利用的热量是水吸收的热量，要掌握热量的计算公式Q=cm△t，同时要知道消耗的电能的计算公式W=Pt．根据所需测量的物理量选择合适的工具．根据热效率的概念得出热效率的计算公式． 解答：解：（1）需要用热得快加热水，所以要用到水，为了减少热量的散热损失，需要用到保温瓶．根据公式Q=cm△t，要用温度计测量温度，用天平测量水的质量． 根据公式W=Pt，还要用手表测量加热所用的时间． 用到器材：水、保温瓶、湿度计、手表． 测量步骤：①用天平测出一质量为m的水，装入保温瓶；②用温度计测出水的初温t0；③开始加热，同时计时；④经过一定时间t1后，测出水的末温t；⑤利用效率的公式代入数据求出“热的快”的效率． 2.（2008?宜昌）电磁炉是一种新型灶具，如图所示是电磁炉的原理图：炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时会产生磁场，这个变化的磁场又会引起电磁炉上面的铁质锅底内产生感应电流（即涡流），涡流使锅体铁分子高速无规则热运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而迅速使锅体及食物的温度升高．所以电磁炉煮食的热源来自于锅具本身而不是电磁炉本身发热传导给锅具，它是完全区别于传统的靠热传导来加热食物的厨具．请问： （1）电磁炉与普通的电炉相比，谁的热效率更高？为什么？ （2）某同学用功率为2000W的电磁炉，将1㎏初温为25℃的水加热到100℃，需要的时间为2分55秒，则消耗的电能是多少？电磁炉的热效率是多少？（水的比热容为4.2×103J/（kg?℃）） 考点：能量利用效率；热量的计算；电功的计算．专题：计算题；应用题；信息给予题；推理法． 分析：（1）电磁炉煮食的热源来自于锅具本身而不是电磁炉本身发热传导给锅具，它是完全区别于传统的靠热传导来加热食物的厨具，热散失少，电磁炉的热效率更高； （2）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量（有用能量）；知道电磁炉的电功率和加热时间，利用W=Pt求消耗的电能（总能量），再利用效率公式求电磁炉的热效率． 解：（1）因为电磁炉是利用锅体本身发热来加热食物，没有炉具向锅体传热的过程，热散失少，所以电磁炉的热效率更高； （2）加热水消耗的电能： 答：（1）电磁炉与普通的电炉相比，电磁炉的热效率更高； （2）消耗的电能是3.5×105J，电磁炉的热效率是90%． W=Pt=2000W×175s=3.5×105J， 水吸收的热量： Q吸=cm水△t =4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃-25℃） =3.15×105J， 3、电热沐浴器的额定电压为220V,水箱里装有50㎏的水,正常通电50min,观察到沐浴器上温度示数由20℃上升到46.4℃.求: （1）在加热过程中,水吸收的热量是多少?【C水=4.2×103J/（Kg·℃）】 （2）若沐浴器内的发热电阻产生的热量由84℅被水吸收,那么发热电阻的阻值多大?工作电路的电流多大? （3）请你说出热损失的一个原因,并提出减小热损失的相关建议.
附录E 太阳能集热器月平均集热效率计算方法 E.0.1 太阳能集热器月平均集热效率，应根据集热器瞬时效率方程（瞬时效率曲线）实际检测结果，按下式计算： η = η0-U ×(t i - t a ) / G 式中η—基于采光面积的集热器月平均集热效率（%）。 η0—基于采光面积的集热器瞬时效率曲线截距（%）。 （式E .0.1） U —基于采光面积的集热器瞬时效率曲线斜率[W/（m2·℃]。 t i —集热器工质进口温度（℃）。 t a —月平均环境空气温度（℃）。 G —月平均日总太阳辐照度（W/m2）。 (t i ?t a)/G—归一化温差[（℃·m2）/ W]。 E.0.2 归一化温差计算的参数选择，应符合下列原则： 1 月平均集热器工质进口温度应按下式计算： t i = t l/3+2 t i /3 式中：t i —集热器工质进口温度（℃）。 （式 E.0.2-1） t l —冷水计算温度（℃，取所在地统计数据）。 t r —热水设计温度（℃）。 2 月平均环境气温（应取项目所在地气象统计数据）。 3 月平均日总太阳辐照度应按下式计算： G =J T ×1000 /(S y ×3.6) （式E.0.2-2） 式中：G —月平均日集热器采光面上的总太阳辐照度（W/m2）。 J T—月平均日太阳辐照量[MJ/（m2·d）]。 Sy—月平均日照小时数(h/d)。
附录F 太阳能热水系统热性能快速检测方法 F.1 一般规定 F.1.1 本方法适用于晴天条件下对采用平板或真空管太阳能集热器构成的太阳能集中、以及分户储热水箱为闭式承压水箱的太阳能集中—分散和分散太阳能热水系统的日热水温升快速检测。 F.1.2 太阳能热水系统热性能快速检测内容应包括： 1 集热器类型，是否带反光板；总采光面积，总面积。 2 储热水箱规格，数量，有效水量。 3 无辅助热源补充条件下的太阳能热水系统日热水温升。 F.1.3 同一类型的太阳能热水系统，系统抽检量不应少于1%的该类型系统总数量，且不得少于1套。 F.1.4 对太阳能集中—分散供热水系统的检测，至少应含对集中供热水主管近端、远端和中间区域各1处分户储热水箱日热水温升的检测。 F.1.5 检测应在系统完成调试和试运行后进行。检测期间，太阳能热水系统平均供热负荷率不应小于50%，储热水箱有效容水量应大于等于设计日产水量的95%。 F.1.6 检测期间，不得有冷水注入系统；辅助加热设备不得启用；系统中的防冻用自限式电热带和其它常规热源补热设备不得启用。 F.1.7 温度测量仪表最大允许误差应小于等于0.2℃，分辨率应小于等于 0.1℃。 F.1.8 检测应在晴好天气下进行。检测时长冬季宜不少于6 小时，夏季宜不少于8 小时。 F.2 检测步骤 F.2.1 太阳能集中供热水系统的检测应按以下步骤进行： 1 在水箱水位有效高度的1/6H、1/2H、5/6H 处，布置水温测点（应注意避免使测量水温的温度传感器与水箱壁接触）。
热效率通用公式 对锅炉而言，影响煤耗的因素主要有三类：煤质、运行工况和锅炉自身热效率。查找煤耗偏高的原因，需要对各影响因素进行定量测定分析。测定锅炉热效率，通常采用反平衡试验法。本文对此方法进行了介绍，并简化了计算过程，可用于日常锅炉效率监控。 1 反平衡法关键参数的确定 众所周知，反平衡法热效率计算公式为： η = 100-（q2+q3+q4+q5+q6） 计算的关键是各项热损失参数的确定。 1.1 排烟热损失q2 排烟热损失q2是由于锅炉排烟带走了一部分热量造成的热损失，其大小与烟气量、排烟与基准温度、烟气中水蒸汽的显热有关。我厂燃煤介于无烟煤和贫煤之间，计算q2可采用如下简化公式： q2 =（3.55αpy+0.44）×（tpy-t0）/100 式中，αpy——排烟处过量空气系数，我厂锅炉可取为1.45 tpy——排烟温度，℃ t0 ——基准温度，℃ 1.2 化学不完全燃烧热损失q3 化学不完全燃烧热损失q3是由于烟气中含有可燃气体CO造成的热损失，主要受燃料性质、过量空气系数、炉内温度和空气动力状况等影响，可采用下列经验公式计算： q3 =0.032αpy CO×100% 式中，CO——排烟的干烟气中一氧化碳的容积含量百分率，% 我厂锅炉q3可估算为0.5%。 1.3 机械未完全燃烧热损失q4 机械未完全燃烧热损失q4主要是由锅炉烟气带走的飞灰和炉底放出的炉渣中含有未参加燃烧的碳所造成的，取决于燃料性质和运行人员的操作水平，简化计算公式为： Q4 =337.27×Aar×Cfh/[ Qnet.ar×(100-Cfh)] 式中，Aar——入炉煤收到基灰分含量百分，% Cfh——飞灰可燃物含量，% Qnet.ar——入炉煤收到基低位发热量，kJ/kg 1.4 散热损失q5 散热损失q5是锅炉范围内炉墙、管道向四周环境散失的热量占总输入热量的百分率，计算公式为： Q5 =5.82×De0.62/D 式中，De——锅炉的额定负荷，t/h D ——锅炉的实际负荷，t/h 1.5 灰渣物理热损失q6 灰渣物理热损失q6包括灰渣带走的热损失和冷却热损失。我厂锅炉为固态除渣炉，且燃料的灰分含量Aar 循环流化床锅炉热力计算 循环流化床锅炉热效率计算 我公司75t/h循环流化床锅炉，型号为UG75/3.82-M35，它的热效率计算为： 三、锅炉在稳定状态下，相对于1Kg燃煤的热平衡方程式如下： Q r=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 (KJ/Kg),相应的百分比热平衡方程式为： 100%=q1+q2+q3+q4+q5+q6 (%) 其中 1、Q r是伴随1Kg燃煤输入锅炉的总热量，KJ/Kg。 Q r= Q ar+h rm+h rs+Q wl 式中Q ar--燃煤的低位发热量，KJ/Kg；是输入锅炉中热量的主要来源。Q ar=12127 KJ/KgJ h rm--燃煤的物理显热量，KJ/Kg；燃煤温度一般低于30℃，这一项热量相对较小。 h rs--相对于1Kg燃煤的入炉石灰石的物理显热量，KJ/Kg；这一项热量相对更小。 Q wl--伴随1Kg燃煤输入锅炉的空气在炉外被加热的热量，KJ/Kg；如果一、二次风入口暖风器未投入，这一部分热量也可不计算在内。 2、Q1是锅炉的有效利用热量，KJ/Kg；在反平衡热效率计算中，是利用其它热损失来求出它的。 3、Q4是机械不完全燃烧热损失量，KJ/Kg。 Q4= Q cc(M hz C hz+M fh C fh+M dh C dh)/M coal 式中Q cc--灰渣中残余碳的发热量，为622 KJ/Kg。 M hz、M fh、M dh--分别为每小时锅炉冷渣器的排渣量、飞灰量和底灰量，分别为15、7、2t/h。 C hz、C fh、C dh--分别每小时锅炉冷渣器的排渣、飞灰和底灰中残余碳含量占冷渣器的排渣、飞灰和底灰量的质量百分比，按2.4%左右。 M coal--锅炉每小时的入炉煤量，为20.125t/h。 所以Q4= Q cc(M hz C hz+M fh C fh+M dh C dh)/M coal =622（15*2.4+7*2+3.5*2.4）/20.125 =1694 KJ/Kg q4= 100Q4/Q r（%） =100*1694/12127=13.9% 4、Q2是排烟热损失量，KJ/Kg。 Q2=(H py-H lk)(1-q4/100) 式中H py--排烟焓值，由排烟温度θpy (135℃)、排烟处的过量空气系数αpy（αpy =21.0/(21.0 - O2py)）=1.24和排烟容积比热容C py=1.33 (KJ/(Nm3℃))计算得出，KJ/Kg。 H py=αpy (V gy C gy+ V H2O C H2O)θpy+I fh 由于I fh比较小可忽略不计 =1.24*( 5.05*1.33+0.615*1.51) *135 =1229 锅炉效率反平衡计算法—简易计算对我厂锅炉而言，影响煤耗的因素主要有三类：煤质、运行工况和锅炉自身热效率。查找煤耗偏高的原因，需要对各影响因素进行定量测定分析。测定锅炉热效率，通常采用反平衡试验法。本文对此方法进行了介绍，并简化了计算过程，可用于日常锅炉效率监控。 1 反平衡法关键参数的确定 众所周知，反平衡法热效率计算公式为： η = 100-（q2+q3+q4+q5+q6） 计算的关键是各项热损失参数的确定。 1.1排烟热损失q2 排烟热损失q2是由于锅炉排烟带走了一部分热量造成的热损失，其大小与烟气量、排烟与基准温度、烟气中水蒸汽的显热有关。我厂燃煤介于无烟煤和贫煤之间，计算q2可采用如下简化公式：q2 =（3.55αpy+0.44）×（tpy-t0）/100 式中，αpy——排烟处过量空气系数，我厂锅炉可取为1.45 tpy——排烟温度，℃ t0——基准温度，℃ 1.2化学不完全燃烧热损失q3 化学不完全燃烧热损失q3是由于烟气中含有可燃气体CO造成的热损失，主要受燃料性质、过量空气系数、炉内温度和空气动力状况等影响，可采用下列经验公式计算： q3 =0.032αpy CO×100% 式中，CO——排烟的干烟气中一氧化碳的容积含量百分率，% 我厂锅炉q3可估算为0.5%。 1.3机械未完全燃烧热损失q4 机械未完全燃烧热损失q4主要是由锅炉烟气带走的飞灰和炉底放出的炉渣中含有未参加燃烧的碳所造成的，取决于燃料性质和运行人员的操作水平，简化计算公式为： Q4 =337.27×Aar×Cfh/[ Qnet.ar×(100-Cfh)] 式中，Aar——入炉煤收到基灰分含量百分，% Cfh——飞灰可燃物含量，% Qnet.ar——入炉煤收到基低位发热量，kJ/kg 1.4散热损失q5 散热损失q5是锅炉范围内炉墙、管道向四周环境散失的热量占总输入热量的百分率，计算公式为：Q5 =5.82×De0.62/D 式中，De——锅炉的额定负荷，t/h D——锅炉的实际负荷，t/h 1.5灰渣物理热损失q6 灰渣物理热损失q6包括灰渣带走的热损失和冷却热损失。我厂锅炉为固态除渣炉，且燃料的灰分含量Aar 锅炉热效率的简易计算与分析 对锅炉而言，影响煤耗的因素主要有三类：煤质、运行工况和锅炉自身热效率。查找煤耗偏高的原因，需要对各影响因素进行定量测定分析。测定锅炉热效率，通常采用反平衡试验法。本文对此方法进行了介绍，并简化了计算过程，可用于日常锅炉效率监控。 1 反平衡法关键参数的确定 众所周知，反平衡法热效率计算公式为： η = 100-(q2+q3+q4+q5+q6) 计算的关键是各项热损失参数的确定。 1.1 排烟热损失q2 排烟热损失q2是由于锅炉排烟带走了一部分热量造成的热损失，其大小与烟气量、排烟与基准温度、烟气中水蒸汽的显热有关。我厂燃煤介于无烟煤和贫煤之间，计算q2可采用如下简化公式： q2 =(3.55αpy+0.44)×(tpy-t0)/100 式中，αpy——排烟处过量空气系数，我厂锅炉可取为1.45 tpy——排烟温度，℃ t0 ——基准温度，℃ 1.2 化学不完全燃烧热损失q3 化学不完全燃烧热损失q3是由于烟气中含有可燃气体CO造成的热损失，主要受燃料性质、过量空气系数、炉内温度和空气动力状况等影响，可采用下列经验公式计算： q3 =0.032αpy CO×100% 式中，CO——排烟的干烟气中一氧化碳的容积含量百分率，% 我厂锅炉q3可估算为0.5%。 1.3 机械未完全燃烧热损失q4 机械未完全燃烧热损失q4主要是由锅炉烟气带走的飞灰和炉底放出的炉渣中含有未参加燃烧的碳所造成的，取决于燃料性质和运行人员的操作水平，简化计算公式为： Q4 =337.27×Aar×Cfh/[ Qnet.ar×(100-Cfh)] 式中，Aar——入炉煤收到基灰分含量百分，% Cfh——飞灰可燃物含量，% Qnet.ar——入炉煤收到基低位发热量，kJ/kg 1.4 散热损失q5 散热损失q5是锅炉范围内炉墙、管道向四周环境散失的热量占总输入热量的百分率，计算公式为： Q5 =5.82×De0.62/D 式中，De——锅炉的额定负荷，t/h D ——锅炉的实际负荷，t/h 1.5 灰渣物理热损失q6 灰渣物理热损失q6包括灰渣带走的热损失和冷却热损失。我厂锅炉为固态除渣炉，且燃料的灰分含量Aar 2 热效率算例分析 由上可知，计算锅炉热效率η简化到只需提供排烟温度、入炉煤灰分与低位发热量、飞灰可燃物含量、蒸汽平均负荷等5个参数即可。这样很容易通过Excel 软件设定公式，进行电算。下表是以2010年2月份的数据为例，计算的6台锅炉的热效率。 参数单位1#炉2#炉3#炉4#炉5#炉6#炉 平均负荷t/h134133132205203212 排烟温度℃137123140139143112 飞灰可燃物%16.747.939.965.36.335.17 入炉煤灰分%27.5427.0227.4127.4228.1130.11 发热量kJ/kg245772482924726246592456823626 . 暖气片散热、产热效率计算公式如何正确测算，暖气片产生热量，可采用如下正确而科学的计算 散热可以使用如下是我们选择金旗舰暖气片产品的科学依据。方法，散热板将热量辐射到周围的的最一般方法是把器件安装在暖气片上，空气中去，以及通过自然对流来散发热量。一般地说，从暖气片到周围的空气的热流量（P）可由下例表示。为暖 ,AW/cm2℃）TP=hA η△式中h为暖气片总的传热导率（为暖气片的最高温度Tcm2），η为暖气片效率，△气片的表面积（是由辐射及对流来决定，η是由暖与环境温度之差（℃）。上式中h暖气片的表面积越大，与环境温度之差越气片的形成来决定。总之，大，散热板的热量辐射越有效。）暖气的辐射散热（1）T/2+237×10-11×ε（△下述近似式表示辐射散热：hr=2.3℃）式中ε是表面辐射率，随灰铸铁椭三柱暖气片的表面状W/cm23（也就是说辐射率极差。况而变化。表面研磨光洁的产品ε=0.05~0.1）对流散热：功率器件安装在装置的框架上时，采用对然而，暖（2采用对流暖气片流散热比辐射散热更有效。在一个大气压的空气中，℃）（W/cm2 ）10-4××（△T/H1/4hc=4.3的传导率近似地由下式表示。是暖气片垂直方向长于水平方向更为有效，大家可以参考；H式中， . 国产各种暖气片产品的性能对比？）关于暖气片产生热量的效率η（2 . . 国内暖气片的行业标准规定，若用薄材料制成暖气片，则离 散热效果也越差。上述公式是假定温度都热源越远，表面温度越低，这种由是均在分布的，而实际上在散热板的边缘部位表面温度越低。它表示散热板实际传递暖气片本身温度确定的系数就是暖气片效率，的热量与器材安装部位最高温度视为均匀分布时的热量之比。η主要是由所用暖气片的材料大小与厚度来决定的。一般地 ℃）℃）及铜（2.12W/cm2 3.85W/cm2 说，热传导率高的材料如铝（暖气片的厚度以厚些为好，另外，0.46W/cm2 ℃）就相当差了。（而钢并以跟暖气片的长度平方成比例为最佳。 . 精心整理 火力发电厂? 火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。????? 热电厂经济指标释义与计算? 1.?发电量:电能生产数量的指针。即发电机组产出的有功电能数量。计算单位：万千瓦时（1×104kwh ）? 2．供电量:发电厂实际向外供出电量的总和。即出线有功电量总和。计算单位：万千瓦时（1×104kwh ）? 345.6．KJ/Kg 。7.8.（7000x 原9?1kg 标热量/×41816/10022值/热电厂热效率:是指汽轮机组发电量的当量热量占发电耗燃料含热量的比率，即每千瓦时发电量的当量热量与每千瓦时发电量所耗用燃料的含热量的比率，反映发电厂能源加工转换的效率。公式为：热效率＝10E ×3600/（B ×29271）?B------计算期内发电标准煤耗?26．热电厂耗用标煤量：热电厂标准耗煤量＝（热电厂原煤耗量×原煤低位发热量＋耗用油量×41816）/29271?热电厂发电标煤耗量＝（热电厂原煤耗量×原煤低位发热量＋耗用油量×41816）×发电比/29271? 热电厂发电热效率?q ＝Q ’/（E/10）?Q ’----计算期内热电厂发电耗用热量（kj ）?Q ’＝（耗用煤量x 煤低位热值＋耗用油量×41816）×发电比? 汽水损失率汽水损失量＝锅炉补充水量－对外供热量汽水损失率＝汽水损失量/锅炉产汽量×100％? 精心整理 18．电厂补给水率:即电厂补充水量与锅炉产汽量的比率?锅炉的输出热量与输入热量的比率。是反映燃料和介质带入炉内热量被利用程度的指标。计算公式为：锅炉正平衡效率＝锅炉产汽量/（原煤耗量×原煤的低位发热量＋燃油耗量×燃油低位发热量＋给水量×给水焓值）? 汽轮机组汽耗率:是指汽轮机组每发一度电所消耗的蒸汽量。计算公式：?d＝D’×（100－∮）/（E/10）? 22．汽轮机组热效率：汽轮机组每发一度电所耗用的热量。?Q＝d×I’? 23．汽轮机效率是指计算期内汽轮机组发出电能的当量热量与输入汽轮机发电热量的比率。抽凝机组采用公式：η=10E×3600/（D’I’－?DI） 1．正平衡法 用被锅炉利用的热量与燃料所能放出的全部热量之比来计算热效率的方法叫正平衡法，又叫直接测量法。正平衡热效率的计算公式可用下式表示： 式中锅炉蒸发量——实际测定，kg/h； 蒸汽焓——由表焓熵图查得，kJ／kg； 给水焓——由焓熵图查得，kJ／kg； 燃料消耗量——实际测出，kg/h； 燃料低位发热量——实际测出，kJ／kg。 上述热效率公式没有考虑蒸汽湿度、排污量及耗汽量的影响，适用于小型蒸汽锅炉热效率的粗略计算。 从上述热效率计算公式可以看出，正平衡试验只能求出锅炉的热效率，而不能得出各项热损失。因此，通过正平衡试验只能了解锅炉的蒸发量大小和热效率的高低，不能找出原因，无法提出改进的措施。 10.1 正平衡效率计算 10.1.1输入热量计算公式：6 I0 E, g, _5 H. m2 H Qr=Qnet,v,ar+Qwl+Qrx+Qzy: ^, g! N: U6 [/ f7 q9 J8 ` 式中: Qr__——输入热量；# K S7 V9 G. b s! D5 c5 w Qnet,v,ar ——燃料收到基低位发热量；. k4 Q/ B! u+ M3 x Qwl ——加热燃料或外热量；# m# V* `/ s, Y" @: l6 @) J Qrx——燃料物理热；" _/ k$ Q2 G" k& r! g; s5 [ Qzy——自用蒸汽带入热量。 5 s8 p4 c( K. g0 p3 Z# p 在计算时，一般以燃料收到基低位发热量作为输入热量。如有外来热量、自用蒸汽或燃料经过加热（例： 重油）等，此时应加上另外几个热量。8 o( @1 I9 p; c& F5 b. c: I 10.1.2饱和蒸汽锅炉正平衡效率计算公式：8 A5 Z3 B2 H/ I" Y' b2 P0 i 9 z, Y% D3 R" v8 w: q/ J& V 式中：η1——锅炉正平衡效率；* ~$ M9 r4 Z' E4 B Dgs——给水流量； hbq——饱和蒸汽焓； hgs——给水焓； γ——汽化潜热； ω——蒸汽湿度； l% @3 m' I- }- [: B5 e Gs——锅水取样量（排污量）； B——燃料消耗量； Qr_——输入热量。( A7 x. C3 T( E0 J* f 10.1.3过热蒸汽锅炉正平衡效率计算公式：' {" m) Z" W5 h" f6 Q$ f" l5 Q a. 测量给水流量时： % o7 J+ t- l; h2 L# V 式中：η1——锅炉正平衡效率； Dgs——给水流量； hgq——过热蒸汽焓； hg——给水焓； γ——汽化潜热； Gs——锅水取样量（排污量）； B——燃料消耗量； Qr——输入热量。 b. 测量过热蒸汽流量时：" Y- Y4 x: O1 L+ \6 O ( ?! n) m, }2 l T n# N1 Q 式中：η1——锅炉正平衡效率； 锅炉热效率的具体计算公式 锅炉的热效率受到多种热损失的影响，但比较而言，以机械不完全燃烧损失q4受锅炉燃烧状况影响最为复杂，飞灰含碳量受锅炉煤种和运行参数影响很大，相互关系很难以常规的计算公式表达，因此采用了人工神经网络对锅炉的飞灰含碳量特性进行了建模，并利用实炉测试试验数据对模型进行了校验，结果表明，人工神经网络能很好反映大型电厂锅炉各运行参数与飞灰含碳量特性之间的关系。采用锅炉负荷、省煤器出口氧量、各二次风挡板开度、燃尽风挡板开度、燃料风挡板开度、煤种特性，各磨煤机给煤量、炉膛与风箱差压、一次风总风压、燃烧器摆角作为神经网络的输入矢量，飞灰含碳量作为神经网络的输出，利用3层BP网络建模是比较合适的。 目前锅炉运行往往根据试验调试人员针对锅炉的常用煤种进行燃烧调整，以获得最佳的各种锅炉运行参数供运行人员参考，从而实现锅炉的最大热效率。但这种方法会带来如下问题：①由于锅炉燃煤的多变性，针对某一煤种进行调整试验获得的最佳操作工况可能与目前燃用煤种的所需的最佳工况偏离；②由于调试试验进行的工况有限，试验获得的最佳工况可能并非全局最优值，即可能存在比试验最佳值更好的运行工况。 本文在对某300MW四角切圆燃烧锅炉进行实炉工况测试并利用人工神经网络技术实现飞灰含碳量与煤种和运行参数关系的建模工作基础上，结合遗传算法这一全局寻优技术，对锅炉热效率最优化运行技术进行了研究，并在现场得到应用。 2 遗传算法和神经网络结合的锅炉热效率寻优算法 利用一个21个输入节点，1个输出节点，24个隐节点的BP网络来模拟锅炉飞灰含碳量与锅炉运行参数和燃用煤种之间的关系，获得了良好的效果，并证明了采用人工神经网络对锅炉这种黑箱对象建模的有效性[1]。人工神经网络的输入采用锅炉负荷、省煤器出口氧量、各二次风挡板开度、燃尽风挡板开度、燃料风挡板开度、各磨煤机给煤量、炉膛与风箱差压、一次风总风压、燃烧器摆角和煤种特性，除煤种特性这一不可调节因素外，基本上包括了运行人员可以通过DCS进行调整的所有影响锅炉燃烧的所有参数。 遗传算法是受生物进化学说和遗传学说启发而发展起来的基于适者生存思想的一种较通用的问题求解方法[2,3]，作为一种随机优化技术在解优化难题中显示了优于传统优化算法的性能。遗传算法目前在优化领域得到了广泛的应用，显示了其在优化方面的巨大能力[3]。遗传算法的一个显著优势是不需要目标函数明确的数学方程和导数表达式，同时又是一种全局寻优算法，不会象某些传统算法易于陷入局部最优解。遗传算法寻优的效率较高，搜索速度快。 根据锅炉的反平衡计算公式，锅炉热效率η可由下式求得： η=100-(q2+q3+q4+q5+q6)(%) (1) 式中q2为排烟热损失，q3为可燃气体不完全燃烧热损失，q4为固体不完全燃烧损失，q5为锅炉散热损失，q6为其他热损失。 根据遗传算法的要求，确定锅炉热效率η为遗传算法的目标函数，用式（1）计算。对该300MW锅炉，利用DCS与厂内MIS网的接口按每6s下载各运行参数，包括排烟氧量、排烟温度、锅炉负荷、各二次风挡板开度、燃尽风挡板开度、燃料风挡板开度、各磨煤机给煤量、炉膛与风箱差压、一次风总风压、燃烧器摆角等。锅炉飞灰含碳量可由飞灰含碳量监测仪在线监测或人工取样分析，燃用煤种由人工输入。这样 热效率计算专题 效率计算主要分为三类：一、功和热量的效率问题 二、热量和电能的效率问题 三、功和电能的效率问题 计算效率的一般步骤：1.首先确定是什么能量转化为其他能量 2.找到题目中的有用能量和总能量 3.带入计算 知道效率计算有用能量或者总能量：1.确定能量转移的方向 2.找到本题中的有用能量和总能量分别是什么能量 3.公式变形求解 效率计算的通用式：η 例一、热量效率计算 (14)34．(2014年市)水壶里装有2kg、20℃的水，用天然气炉具将其加热至沸腾，已知天然气的热值为 ，大气压强为1标准大气压，。求： ⑴烧开这壶水，水需要吸收多少热量？ ⑵若烧开这壶水消耗的天然气是，则天然气炉具的效率是多少？ 答案：⑴⑵40% 1.（14）26．某团队在海拔3000多米高山上野营时，使用铁锅烧水，他们发现把体积为2L的水从10℃加热到85℃时，共消耗了5kg的干木柴，已知水的比热容为4.2×103J/（kg.℃），干木柴的热值为1.2×107J/kg）。求： （1）干木柴完全燃烧放出的热量。？ （2）水吸收的热量。 （3）铁锅烧水的的效率。 （4）他们也发现在高山上用铁锅煮马铃薯时，尽管锅里的水哗哗地沸腾了很长时间。马铃薯还是煮不软，为什么？ 答案：解：（1)干木柴完全燃烧放出的热量：Q放=qm= 1.2×107×5=6×107(J) 水的质量：m水=ρ水V水=1.0×103×2×10-3 =2(kg） 水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103×2×(85-10)=6.3×105(J) (3)铁锅烧水的的效率：η=Q吸/Q放=6.3×105(J)/6×107(J)=1.05% （4)因为沸点随气压的减小而降低，高山上气压小，所以水沸点降低，铁锅里的水尽管沸腾了，但是温度比较低，马铃薯还是煮不软。 2.（14聊城）26．（6分）煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机．某县在冬季利用地热能为用户取暖．县有一口自喷状态地热井，出水温度为90℃，出水流量为150m3/h． （1）求每小时流出的地热水温度降低到50℃，所放出的热量． （2）这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%，则利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气？ （ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg?℃），天然气的热值为4×107J/m3） 答案：解：（1）已知出水流量为150m3/h， 由ρ=得：水的质量m=ρV=1.0×l03kg/m3×150m3=1.5×l05kg， 水放出的热量Q=cm△t=4.2×l03J/（kg?℃）×1.5×l05kg×（90℃﹣50℃）=2.52×1010J． （2）由η=得： 天然气需要放出的热量Q放===2.8×1010J， 由Q放=Vq得：天然气的体积V===700m3． 答：（1）每小时流出的地热水温度降低到50℃所放出的热量为2.52×1010J．循环流化床锅炉热力计算
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