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什么是锅炉热效率？什么是正平衡热效率与反平衡热效率？如何计算？
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火力发电
关键词:
计算
锅炉
热效率
什么是锅炉'>锅炉热效率'>热效率？什么是正平衡热效率'>热效率与反平衡热效率？如何计算'>计算？
锅炉'>锅炉有效利用热量与单位时间内所消耗燃料的输入热量的百分比，称为锅炉热效率。
它表明燃料输入炉内的热量被有效利用的程度。
B——锅炉燃煤量，kg/h；
Qr¬——输入热量，kJ/kg；
Q——锅炉总有效利用热量，kJ/h
Q——相应1kg燃料的有效利用热量，kJ/kg。
利用上式计算'>计算出的热效率正平衡热效率。
也可先求出各项热损失，从100中扣除各项热损失之和，所得热效率称反平衡热效率。
目前，发电厂中较多的采用反平衡法确定热效率。
因为，用正平衡法计算热效率时，需要准确测知汽水流量、参数及燃煤量。
当前不少锅炉还没有测知燃煤量的手段，这就给计算带来困难。
同时，计算出的效率值较大，一旦有误差，误差绝对值就较大。
另外，从正平衡效率中，也较难看出效率不高的原因何在。
利用反平衡效率，各项热损失数值较小，引起误差的绝对值不会太大，同时，还可根据各项热损失的情况，采取提高效率的措施。
一部分新安装的大容量锅炉安装了电子重力式皮给煤机，可随时批示锅炉燃煤量，这为今后利用正平衡计算锅炉热效率及利用微机在线测定锅炉效率创造了有利条件。
管式加热炉的基本知识一、管式加热炉的分类与特征各种管式加热炉通常可按外形或用途来分类。
1.按外形大致可分为四类：箱式炉、立式炉、圆形炉、大型方炉。
这种划分方法是按辐射室的外观形状区分，而与对流室无关。
例如：所谓箱式炉，顾名思义其辐射室为一箱子状的六面体。
所谓立式炉，其辐射室为直立状的六面体，其宽度要窄一些，两侧墙的间距与炉膛高度之比约为1：2。
1.1箱式炉1.1. 1横管和立管大型箱式炉如图2.5.1、图2.5.2所示，这两种炉型结构基本一致，只是一为横管、一为立管。
它们的优点是只要增加中央的隔墙数目，可在炉膛体积热强度图2.5.1 横管大型箱式炉图2.5.2 立管大型箱式炉图2.5.3 顶烧式炉图2.5.4 斜顶炉错误！未指定书签。
不变的前提下，“积木组合式”地把炉子放大。
该炉型适合于大型炉，其主要缺点是敷管率低，炉管需要合金吊挂，造价高，需设独立烟囱等。
1.1. 2顶烧式炉图2.5.3为顶烧式炉。
这种炉子的燃烧器和辐射炉管交错排列，单排管双面辐射，管子沿整个圆周的热分布均匀，燃烧器顶烧，对流室和烟囱在地面。
它的缺点是炉子体积大，造价较高，用于单纯加热不经济。
目前，在合成氨厂常用它作为大型烃蒸汽转化炉的炉型。
1.1. 3斜顶炉图2.5.4为斜顶炉，它由箱式炉演变而来，砍去其炉膛烟气流动死区而变成斜顶炉。
常用的是双斜顶炉。
由于改成斜顶，使箱式炉受热不均匀性有所改善，处理量也可加大。
其对流室在中间，烟气下行经地下或地面烟道排入烟囱内，也可在烟道处加装空气预热器，提高炉子热效率。
这种炉子没有克服箱式炉的其它缺点，除老装置原有使用外，新建装置很少采用。
1.2立式炉1.2.1底烧横管立式炉图2.5.5为底烧横管立式炉，传热方式与箱式炉相似，辐射室保持了立式炉特点。
炉管布置在两侧，中间是一列底烧的燃烧器，烟气由辐射室经对流室、烟囱一直上行。
其燃烧器能量小，数量多，在炉子中央形成一道火焰膜，以提高辐射传热效果。
管式加热炉的热量各参数的计算和确定在前面我们已经介绍了管式加热炉的一些基本概念和热量参数的计算与确定，包括燃气燃烧热效率、传导传热系数和辐射传热系数的计算方法。
接下来继续介绍其他热量参数的计算与确定。
首先是管式加热炉的热损失。
热损失指的是炉壁和烟道中的热量损失，它们会导致加热炉的热效率下降。
炉壁的热损失可以通过炉壁的传导传热计算得到，公式如下：炉壁热损失=(T_f-T_a)/R_w其中，T_f为炉内壁温度（K），T_a为炉外壁温度（K），R_w为炉壁导热系数（W/m^2K）。
烟道的热损失可以通过烟道的散热公式计算得到，公式如下：烟道热损失=Q_g*C_g*(T_g-T_a)其中，Q_g为燃气流量（kg/s），C_g为燃气的比热容（J/kgK），T_g为燃气出口温度（K），T_a为大气温度（K）。
其次是管式加热炉的燃气进口温度。
燃气进口温度对加热炉的热效率影响较大。
一般来说，燃气进口温度越高，炉壁会受到更高的温度冲击，容易造成炉膛内部结构的破坏。
因此，燃气进口温度一般控制在一定范围。
最后是管式加热炉的炉膛温度。
炉膛温度对加热炉的生产效率和产品质量有很大影响。
一般来说，炉膛温度过低会导致加热不均匀，产品质量下降；而炉膛温度过高则会导致燃烧不完全，燃气的利用率降低。
炉膛温度的确定可以通过燃气进口温度、燃气流量和传热时间计算得到，公式如下：炉膛温度=[(Q_g*H_c*T_g)+(Q_p*H_p*T_p)]/(Q_g*H_c+Q_p*H_p)其中，Q_p为介质流量（kg/s），H_c为燃气的比热容（J/kgK），T_p为介质进口温度（K），H_p为介质的比热容（J/kgK）。
综上所述，管式加热炉的热量各参数的计算和确定需要考虑燃气燃烧热效率、传导传热系数、辐射传热系数、热损失、燃气进口温度和炉膛温度等因素。
通过对这些参数的计算和调整，可以提高加热炉的热效率和生产效率，同时保证产品质量。
管式加热炉的热量各参数的计算和确定（下）无锡凤谷工业炉（3）损失热量对于热效率η1和综合热效率η2，其损失热量也是不相同的。
热效率η1中的损失热量包括下列各项:①烟气带走的热量，它包括.烟气在排烟温度和基准温度下的热焓差、化学不完全燃烧造成的损失和机械不完全燃烧造成的损失;②烟气中雾化蒸汽带走的热量;③炉堵、烟风道及空气预热器等的散热损失。
按下式计算:各参数按下列方法计算或确定。
烟气在排烟温度和基准温度下的热恰差与燃料低热值之比q1。
设计计算或按标准方法计算时，基准温度可取t b=15.6℃，q1值可从图2一13直接查得。
该图是以15.6℃为基准的。
为反算燃料量进行现场测算时，基准温度应取t b=环境温度。
这时q1值按下式计算:q1tg和q1tb分别根据排烟温度t g和基准温度t b从图2一14中查取，该图是以-50℃为基准的，所以对于高于-50℃的任何温度都适用。
应该指出的是，燃料相态不同(燃料油或燃料气)或组成不同时，其烟气的热焓值相差很大，但烟气热焓与燃料低热值之比q1却相差很少，在目前管式炉的排烟温度下(t g≤400℃)，最大差值不超过1%，一般不超过0.5%。
因此，无论炉子烧哪种燃料，均可使用图2一13、14来计算热效率。
但是，在辐射室热平衡计算时，由于烟气出辐射室的温度比较高，q1值的误差也就比较大(可能大于1%)，由此可能给烟气出辐射室的温度带来十几度的误差，这样大的误差对于一般工程设计计算还是允许的。
当然如需对辐射室的温度作精确计算时仍以本章2.2.1节(对燃料油)或2.2.1节(对燃料气)所介绍的方法为好。
用图2一13、14求q1可以使整个计算大大简化。
化学不完全燃烧损失的热量与燃料低热值之比q2：化学不完全燃烧摄失的热量，是由于烟气离开体系时含有可燃气体(co、H2H和CH4）造成的。
其值等于这些可燃气体的发热量之和。
于是:机械不完全燃烧损失的热量与燃料低热值之比q3:机械不完全燃烧损失的热量，是由于烟气离开体系时含有可燃固体(碳粒)造成的，所以也叫“碳不完全燃烧损失“，可用下式计算:管式炉体系散热损失包括炉墙、烟风道和空气预热器等散失于大气中的热量。
管式加热炉56个基础知识解答与综合反平衡热效率简化计算方法1、什么叫燃烧？燃烧的基本条件是什么？答：燃烧是物质相互化合而伴随发光、发热的过程。
我们通常所说的燃烧是指可燃物与空气中的氧发生剧烈的化学反应。
可燃物燃烧时需要有一定的温度，可燃物开始燃烧时所需要的最低温度叫该物质的燃点或着火点。
物质燃烧的基本条件：一是可燃物，如燃料油、瓦斯等；二是要有助燃剂，如空气、氧气；三是要有明火或足够高的温度。
三者缺一就不能发生燃烧，这就是“燃烧三条件”或“燃烧三要素”。
2、燃烧的主要化学反应是什么？燃烧产物中主要成份是什么？答：主要化学反应：C＋O2→CO2＋热量；2H2＋O2→2H2O＋热量；S＋O2→SO2＋热量；燃烧产物（烟气）中主要成份：二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、水蒸汽（H2O）、氮气（N2）、多余的氧（O2）。
3、什么是辐射传热、对流传热？答：辐射传热是一种由电磁波来传递能量的过程，所传递的能量叫做辐射能，辐射具有微粒性（光子）和波动性（电磁波）两重性质。
对流传热是液体或气体质点互相变动位置的方法将热量自空间的一部分传递到其他部分。
4、什么叫管式加热炉？它有哪些特性？答：管式加热炉是石油炼制、石油化工和化学、化纤工业中使用的工艺加热炉，它具有其它工业炉所没有的若干特点。
其基本特点：具有用耐火材料包围的燃烧室，利用燃料燃烧产生的热量将物质加热的一种设备。
管式加热炉特性：1）被加热物质在管内流动，故仅限于加热气体或液体；2）加热方式为直接受火式；3）只烧液体或气体燃料；4）长周期连续运转，不间断操作。
5、管式加热炉的工作原理是什么？答：管式加热炉的工作原理是：燃料在管式加热炉的辐射室(极少数在单独的燃烧室)内燃烧，释放出的热量主要通过辐射传热和对流传热传递给炉管，再经过传导传热和对流传热传递给被加热介质，这就是管式加热炉的工作原理。
6、管式加热炉的主要特点是什么？答：与炼油装置的其他设备相比，管式加热炉的特殊性在于直接用火焰加热；与一般工业炉相比，管式加热炉的炉管承受高温、高压和介质腐蚀；与锅炉相比，管式加热炉内的介质不是水和蒸汽，而是易燃、易爆、易裂解、易结焦和腐蚀性较强的油和气，这就是管式加热炉的主要特点。
7、管式加热炉主要由哪几部分组成？答：管式加热炉主要包括炉管、炉管连接件及支承件、钢结构、炉衬、余热回收系统、燃烧器、吹灰器、烟囱、烟囱挡板、各种蝶阀、门类（看火门、人孔门、防爆门、清扫孔门和装卸孔门等）和仪表接管（热电偶套管、测压管、灭火蒸汽管、氧分析仪接管和烟气采样口接管等）。
8、管式加热炉是如何分类的？答：按功能可分为：加热型和加热—反应型两大类。
加热型管式炉：常压炉、减压炉、各种分馏塔进料加热炉、塔底重沸炉、焦化炉、重整炉和加氢炉等各种反应器（塔）进料加热炉；加热—反应型管式炉：制氢炉、乙烯裂解炉等。
按主要传热方式分为：纯对流炉、纯辐射炉、辐射-对流型炉和双面辐射炉。
按炉型可分为：圆筒炉、立式炉和大型箱式炉三大类。
9、管式加热炉按所在装置分为哪几类？答：按所在装置分类见下表：表1 管式加热炉按所在装置分类。
10、加热炉炉管内外受哪些腐蚀影响？答：1）炉管内介质的腐蚀：硫腐蚀、环烷酸腐蚀、氢损伤、氢加硫化氢腐蚀、连多硫酸腐蚀等；2）炉管管外介质腐蚀：高温部位的钒腐蚀和低温部位的露点腐蚀。
11、什么叫硫腐蚀？硫腐蚀有哪些形态？答：硫含量在0.5%～1.5%之间的称为含硫原油，硫含量高于1.5%的称为高硫原油。
硫腐蚀主要取决于介质中含硫化物的种类、含量合稳定性。
参与腐蚀反应的有效硫化物含量（如H2S、单质硫、硫醇R-SH等活性硫），易分解为H2S的硫化物的含量越高，则对炉管的腐蚀性越强。
从腐蚀形态分，硫腐蚀可以分为均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂（SCC）、湿硫化氢引起的氢鼓泡（HB）、氢致开裂（HIC）、含硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）、应力导向氢致开裂（SOHIC）等。
12、什么叫环烷酸腐蚀？答：环烷酸（R-COOH）为原油中各种酸的混合物。
其腐蚀形态为带锐角边的蚀坑和蚀槽。
腐蚀能力与温度密切相关。
220℃以下不发生腐蚀，以后随温度的上升腐蚀逐渐增加，在270℃～280℃之间腐蚀最大，温度再上升腐蚀又下降。
到350℃附近时腐蚀又急剧上升，400℃以上就没有腐蚀了。
此外，环烷酸的腐蚀与炉管内的介质流速有关，流速增加，腐蚀速率也增加。
13、什么是氢损伤？答：炉前混氢的加氢炉和炉后混油的氢气加热炉炉管在高温高压下临氢操作，在此条件下氢气可分解为氢原子，氢原子的存在可引起炉管的氢损伤。
氢损伤有氢鼓泡、氢脆、表面脱碳和氢腐蚀（内部脱碳）等。
为了避免加氢炉管脱碳和微裂，可按纳尔逊曲线图选择炉管的材质。
14、什么叫氢加硫化氢腐蚀？答：炉前混氢的加氢炉和炉后混油的氢气加热炉炉管炉管内，高温H2+H2S的腐蚀，比单独的硫化氢或氢的腐蚀更剧烈。
其反应为：Fe+H2S → FeS+H2。
一般介质内硫化氢的克分子数浓度大于0.1%时，已不宜再用低铬钼钢，而采用经固溶和稳定化处理的TP321或TP347炉管。
15、什么叫多连硫酸腐蚀？答：连多硫酸（H2S x O6，x=3、4、5）在停工期间对奥氏体钢产生应力腐蚀开裂。
炉前混氢的加氢炉和炉后混油的氢气加热炉炉管在高温、高压、缺氧和缺水的干燥条件下运行，一般不会生成连多硫酸。
但运行期间要遭受H2+H2S的腐蚀，生成FeS，停工时与空气和水接触反应生成连多硫酸：FeS + H2O + O2→ H2S x O616、什么叫钒腐蚀？答：钒在高温下（649℃以上）才对金属产生腐蚀，一般炉管外壁温度都在此温度以下，制氢转化炉管的外壁温度远超过此温度，但通常不烧燃油，因此炉管的钒腐蚀很少见，炉管支撑件的钒腐蚀是很常见的。
17、什么叫烟气的露点腐蚀？答：燃料中的一些杂质氯化物、硫化物、氮化物、重金属(钒)等在燃烧过程生成HCL、CO2、SO2、SO3、NO x等气体，这些气体在炉低温部位冷凝产生酸性腐蚀，这种现象称为烟气的露点腐蚀。
烟气露点腐蚀的常见的部位有加热炉对流段、炉壁、空气预热器、管道盲肠等。
18、防止烟气露点腐蚀的措施有哪些？答：1)采用清洁燃料；2)降低过剩空气系数；3)燃料充分燃烧；4)提高进料温度使管壁温度在露点温度之上(一般露点温度当燃料含硫大于2%取1500C,管内介质温度取1350C,面积足够的情况下烟气温度2200C.)；5)提高设备壳体壁温(加热炉90-1000C,FCC再生器1800C)；6)采用耐腐蚀材料:镍基合金:C-276、C-22、ND钢,含铜和铬合金,外涂覆(氟橡胶,搪瓷,高温涂料,喷不锈钢+涂料封闭等)；7)添加剂：中和/抑制生成硫酸,如MgO, Mg(OH)2.不仅中和硫,而且中和V5O2；8)炉壁用涂料保护；9)炉隔热衬里采用致密材料,防止烟气窜透；19、加热炉为什么要分辐射室和对流室？答：1)加热炉的辐射室有两个作用：一是作燃烧室；二是将燃烧器喷出的火焰、高温烟气及炉墙的辐射传热通过炉管传给介质。
这种炉子主要是靠辐射室内的辐射传热，小部分靠对流室的对流传热，这只占整个传热的10％左右。
2)对流室的主要作用是：在对流室内的高温烟气以对流的方式将热量传给炉管内的介质。
在对流室内也有很小一部分烟气及炉墙的辐射传热。
如果一个加热炉只有辐射室而无对流室的话，则排烟温度提高，造成能源浪费，操作费用增加，经济效益降低，为此，在设计加热炉时，通常都要设置对流室，以便能充分回收烟气中的热量。
20、辐射室和对流室的热负荷是如何分配的？答：辐射对流型的加热炉热负荷分配如下。
1）筒形立管式加热炉：对流段采用钉头管或翅片管时，辐射占70％～80％，对流占20％～30％。
对流段采用非钉头管或翅片管时，辐射占70％～75％，对流占25％～30％。
2)卧管立式炉：辐射占70％－75％，对流占25％－30%。
21、什么叫圆筒炉？圆筒炉有什么特点？答：顾名思义，辐射室为圆筒形的管式炉叫圆筒炉，对流室和烟囱布置在辐射室的上部，燃烧室布置在炉底，向上烧火。
辐射室炉管排列有立管和螺旋两种，对流室炉管一般是水平布置的。
圆筒炉结构简单，制造安装方便，投资少，占地少。
适用于中小负荷的管式炉，一般25MW以下的炉子优先选用圆筒炉。
22、什么是卧管立式炉？它有哪些特点？答：立式炉的辐射室为较窄长的矩形，燃烧器布置在炉底，向上烧火。
一般在辐射室的上部切出斜肩，避免烟气流产生死角，这种炉型称为卧管立式炉。
它的优点在于火焰和烟气流向与炉管垂直相交，便于将高温、介质易裂解和易结焦的炉管避开炉内高温区，因此特别适用润滑油型减压炉、于焦化炉、沥青炉等。
23、什么是大型箱式炉？答：大型箱式炉是适应管式炉热负荷的大型化而产生的。
其辐射室的外形为箱状六面体。
辐射炉管可水平布置，但大多是立式布置，也有U形或门形布置的。
燃烧器布置有炉底向上烧火、炉顶向下烧火或端（侧）墙对烧等三种。
其最大的特点是充分的利用炉膛空间，并按“积木组合式”放大，因此特别适用于大型炉。
24、炉型选择的原则是什么？答：1）热负荷小于1MW时，宜采用纯辐射圆筒炉；2）热负荷在1～30MW时，一般选用辐射—对流型圆筒炉；3）热负大于30MW时，一般选用立式炉或箱式炉；4）管内介质易裂解、易结焦，或产品品质要求高而需避免介质局部过热和裂解时，应选用卧管（水平管）底烧炉型；5）管内含固体颗粒时，应选用卧管立式炉或螺旋管圆筒炉；6）管内介质为气—液两相流时，易选用卧管炉；7）炉管材料价格昂贵，或因允许压降小，或介质停留时间短而要求缩短炉管总长度时，宜选用单排管双面辐射炉；8）介质体积流量特别大，允许压降又特别小时，宜选用集合管连接、多路并联的门型管或U型管炉型。
26、管式加热炉的炉衬有哪几种结构？答：现代管式加热炉常用的炉衬有三种结构：砖结构、衬里（浇注料）结构和耐火纤维结构等。
27、管式加热炉的余热回收系统包括哪些方面？答：包括余热锅炉、空气预热器、鼓风机、引风机、烟风道及其调节和截断用蝶阀等。
28、什么叫燃烧器？燃烧器的组成和种类有哪些？答：燃烧器是一种将燃料和空气按照所需混合比和流速在湍流条件下集中送入炉内，确保和维持点火及燃烧条件的部件。
燃烧器通常由燃料喷嘴、配风器和燃烧道三个部分组成。
燃烧器的种类有燃油燃烧器、燃气燃烧器和油-气联合燃烧器。
29、选用燃烧器的一般原则是什么？答：考虑到管式炉的燃料来源，工艺要求和炉型特点，选用燃烧器时注意下列各点：1)燃烧器应与燃料特点相适应；2)燃烧器应满足管式炉的工艺需求；3)燃烧器应与炉型配合；4)燃烧器应满足节能和环保要求。
30、什么是吹灰器？吹灰器的种类有哪些？答：吹灰器是利用喷射蒸汽、空气或产生超声波的方法去清扫炉管表面灰尘的一种工具。
