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：
n =10O(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 =(3.55 a py+0.44) -t0(py0
式中，a py ――排烟处过量空气系数，我厂锅炉可取为1.45
tpy ――排烟温度，C
t0 基准温度，C
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 =0.032 a py CO 00%
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 x Aar x Cfh/[ Qnet.ar -Cf防](100
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
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。
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
正平衡锅炉效率计算 锅炉正平衡热效率：指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，又称为直接测量法热效率。 (锅炉蒸发量*(蒸发焓-给水焓))/每小时燃料消耗量*燃料低位发热量完整计算公式： 〔(锅炉蒸发量*(蒸发焓-给水焓))+锅炉排污量*（排污水焓-给水焓)〕+/每小时燃料消耗量*燃料低位发热量 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。 锅炉效率＝锅炉有效利用热量/锅炉总输入热量反平衡：锅炉效率＝1-（q2+......+q6） 低位发热量 lower heating value ；net heating value 亦称“低热值”，简称“低发热量”。指燃料中的水分在燃烧过程结束后以水蒸气形式存在时的燃料发热量。低位发热是锅炉设备等进行热力计算时的重要依据之一。常用符号“Q DW ”表示，其单位 为“kJ ／kg ”(固体和液体燃料)或“kJ ／Nm 3”(气体燃料)。其数学表达式为： %)%9(2512y y y G W y D W W H Q Q +-= 式中，y GW Q 、y DW Q 分别为应用基燃料的高位发热量和低位发热量；H y ％、W y ％分别 为应用基燃料中氢和水分的质量百分比；2512(kJ ／kg)为水蒸气在分压力很低时的汽化潜热近似值。上式表明，同一种燃料的低位发热量总是低于其高位发热量。各种锅炉的排烟温度通常都相当高，烟气中的水蒸气一般不会凝结成水，因此在锅炉运行时只有燃料的低位发热量才有可能得到利用。 它们都是根据单筒发热量算出来的
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 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 x 10A5Pa=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1000X( 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1000X 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*10A6J=3.6*10A3KJ。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 1000/22.4 ?44.64mol,所以质量为16*44.64 ?714.3 克. 1.水冷壁、锅炉管束、省煤器、过热器、再热器、凝渣管、空气预热器的作用是什么？ 水冷壁：（1）吸收炉膛内火焰的热量，是主要蒸发受热面，将烟气冷却到合适的炉膛出口温度。（2）保护炉墙。（3）悬吊敷设炉墙、防止炉壁结渣。 凝渣管：是蒸发受热面，进一步降低烟气温度，保护烟气下游密集的过热受热面不结渣堵塞。锅炉管束：是蒸发受热面。过热器：是过热受热面。将锅炉的饱和蒸汽进一步加热到所需过热蒸汽的温度。省煤器：（1）降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。（2）充当部分加热受热面或蒸发受热面。空气预热器：（1）降低排烟温度提高锅炉效率。（2）改善燃料着火条件和燃烧过程，降低燃烧不完全损失，进一步提高锅炉效率。（3）提高理论燃烧温度，强化炉膛的辐射传热。（4）热空气用作煤粉锅炉制粉系统的干燥剂和输粉介质。 2.水冷壁、省煤器、过热器、空气预热器可分为哪几类？各有什么优缺点？ 水冷壁可分为光管水冷壁和膜式水冷壁。光管水冷壁优点：制造、安装简单。缺点：保护炉墙的作用小，炉膛漏风严重。膜式水冷壁：优点：对炉墙的保护好，炉墙的重量、厚度大为减少。炉墙只需要保温材料，不用耐火材料，可采用轻型炉墙。水冷壁的金属耗量增加不多。气密性好，大大减少了炉膛漏风，甚至也可采用微正压燃烧，提高锅炉热效率。蓄热能力小，炉膛燃烧室升温快，冷却亦快，可缩短启动和停炉时间。厂内预先组装好才出厂，可缩短安装周期，保证质量。缺点：制造工艺复杂。不允许两相邻管子的金属温度差超过50度，因要把水冷壁系统制成整体焊接的悬吊框式结构，设计膜式水冷壁时必须保证有足够的膨胀延伸自由，还应保证人孔、检查孔、看火孔以及管子横穿水冷壁等处有绝对的密封性。 省煤器：铸铁式省煤器：优点：耐腐蚀、耐磨损。耐内部氧腐蚀、耐外部酸腐蚀。缺点：承压能力低，铸铁省煤器的强度不高，即承压能力低。不能做成沸腾式，否则易发生水击，损坏省煤器；易积灰，表面粗糙，胁制片间易积灰、堵灰；易渗漏，弯头多，法兰连接，易渗 锅炉热效率计算 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 各类锅炉计算方法汇总 1、蒸汽锅炉： （1）燃料耗量计算 η ?=L 0Q ) i -D (i B 式中：B ——锅炉燃料耗量（kg/h 或Nm 3/h ）； D ——锅炉每小时的产汽量（kg/h ）； Q L ——燃料的低位发热值（千焦/公斤），一般取5500大卡/公斤； η——锅炉的热效率（%），一般取75%，亦可按表1选取： 表1 锅炉热效率表 i ——锅炉在某绝对工作压力下的饱和蒸汽热焓值（千焦/公斤），绝对压力=表压+1公斤/厘米2。具体取值见表2： 表2 饱和蒸汽热焓表 备注：1.0MP=10.0公斤/厘米2 i 0——锅炉给水热焓值（千焦/公斤），一般来说，给水温度为20℃时，给水热焓i 0=20大卡/公斤=83.74千焦/公斤。 常用公式可以简化成： B=0.156D （kg/h ） （2）理论空气需要量的计算 ①固体燃料：5.01000Q 01.1V 0+==6.055（m 3/kg ） ②液体燃料：21000 Q 85 .0V 0+= ③气体燃料 当Q ≤3000kcal （12561kJ ）/Nm 3时，1000Q 875 .0V 0= 当Q ＞3000kcal （12561kJ ）/Nm 3时，25.01000 Q 09 .1V 0-= ④天然气：02.01000 Q 105.1V 0+? = 式中：V 0——燃料燃烧所需理论空气量（Nm 3/kg ）； Q ——燃料应用基的低位发热值（kJ/kg ）； 表3 全国主要能源折算标准表 （3）烟气量的计算 ①固体燃料 0y V )1(65.11000 Q 89 .0V -++=α=9.57（m 3/kg ） ②液体燃料 0y V )1(1000 Q 11 .1V -+=α ③气体燃料 当Q ≤3000kcal （12561kJ ）/Nm 3时 0y V )1(0.11000 Q 725 .0V -++=α 当Q ＞3000kcal （12561kJ ）/Nm 3时 工业锅炉（燃煤）运行热效率的简便计算 摘要：本文对工业锅炉（燃煤）运行热效率的计算进行了研究和探讨，得出不含煤的消耗量B、煤的低位发热量Qdwy的锅炉热效率简单计算公式，对用户进行锅炉的运行测试和技改评估具有一定的参考价值。 关键词：工业锅炉（燃煤）运行热效率热效率简单计算公式 前言：工业锅炉中多为燃煤锅炉，约占68%，且2吨（1.4Mw）以下的锅炉占燃煤锅炉总量的70%左右，这些锅炉热效率普遍低下，造成严重的烟尘大气污染和煤炭浪费。为了保护环境，实现可持续发展，应加强对燃煤锅炉运行的监测和环保治理力度。提高锅炉运行热效率，降低污染物排放成为燃煤锅炉技改的重要课题。作为关键的技术经济指标，运行热效率的测试与计算显得尤为重要，本文就此展开分析和研究。 一、锅炉运行热效率简单计算公式的推导 1、锅炉燃料消耗量的计算 锅炉运行时，燃料送入锅炉的热量与锅炉有效利用热量及各项热损失的和相等，即我们所说的热平衡： Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6（1） Qr：燃料送入锅炉的热量（一般就是燃料应用基低位发热量，即Qr=Qydw），kj/kg Q1：锅炉有效利用热量，kj/kg Q2：排烟带走的热量， Q3：气体不完全燃烧损失的热量，kj/kg Q4：固体不完全燃烧损失的热量，kj/kg Q5：锅炉向周围空气散失的热量，kj/kg Q6：燃料中灰渣带走的热量，kj/kg 将公式（1）两边分别除以Qr得： 1=Q1/Qr+Q2/Qr+Q3/Qr+Q4/Qr+Q5/Qr+Q6/Qr ｑ1=Q1/Qr×100% ｑ2=Q2/Qr×100% ｑ3=Q3/Qr×100% ｑ4=Q4/Qr×100% ｑ5=Q5/Qr×100% ｑ6=Q6/Qr×100% ｑ1=100-（ｑ2+ｑ3+ｑ4+ｑ5+ｑ6）%(2) ｑ1：锅炉有效利用热量占燃料带入锅炉热量的百分数，即热效率η，% ｑ2：排烟热损失，% ｑ3：气体不完全燃烧热损失,% ｑ4：固体不完全燃烧热损失,% ｑ5：锅炉散热损失,% ｑ6：其它热损失,% 锅炉有效利用热量一方面：Q1=η×Qr(3) 另一方面：Q1=QGL/B(4) B:锅炉每小时燃料消耗量，kg/h QGL:锅炉每小时有效吸收热量，kj/h 蒸汽锅炉QGL=D(iq-igs)×103+DPS(ips-igs)×103循环流化床锅炉热力计算
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