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锅炉热平衡解析

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第8章 锅炉的热平衡

第8章 锅炉的热平衡

8.3 锅炉的热平衡
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的水平。燃料是重要能源之一，提 高锅炉热效率以节约燃料，是锅炉运行管理的一个重要 方面。 锅炉热平衡是研究燃料的热量在锅炉中利用的情况： 有多少被有效利用；有多少变成了热量损失；这些损失 又表现在哪些方面以及它们产生的原因。研究的目的是 为了有效地提高锅炉的热效率。
图8-3 q2、q3、q4、η与α的关系
• 合理的α1″值应使 q2、q3、q4三项热 损失的总和最小。 如图8-3所示。 • 通常排烟热损失 是锅炉热损失中 较大的一项，一 般装有省煤器的 水管锅炉，q2约 为6—12%；不装 省煤器时，往往 高达20%以上。
η
q2 q3 q4 临界值 α
六、散热损失
q2影响因素
• 影响排烟容积大小的因素有炉膛出口过量空气 系数α1″，烟道各处的漏风量及燃料所含水分。 如炉墙及烟道漏风严重，α1″大；燃料水分高， 则排烟容积就大，排烟损失就增加。为了减少 排烟损失，必须尽力设法减少炉墙烟道各处的 漏风，在锅炉安装施工时应重视炉墙、烟道等 砌筑的严密性。但炉膛出口过量空气系数α1″的 大小，应注意到它不仅与q2有关，还与q3、q4 有关。减小α1″，q2可以降低，但q3、q4会增加。
q6 q q %
hz 6 lq 6
八、燃料消耗量
• 锅炉每小时耗用的燃料称为锅炉的燃料消耗量， 由式(8-22)可得燃料消耗量的计算式： Qgl Qgl •
B Qr gl B Qdw gl
• 对于固体燃料，考虑到不完全燃烧热损失Q4的 存在，实际参加燃烧反应的燃料量应为，
q4 B j B (1 ) 100
q3 Q3 100% Qr
q3
第三章 锅炉热平衡

第三章 锅炉热平衡


其它热损失： 其它热损失：冷却热损失
冷却水未接入锅炉汽水循环， 冷却水未接入锅炉汽水循环，吸收部分热量并带出炉 外，并入灰渣物理热损失中计入锅炉热平衡。 并入灰渣物理热损失中计入锅炉热平衡。
建筑环境与设备专业 南京理工大学
第三章 锅炉热平衡
第三节 锅炉的热效率
一、正平衡效率与反平衡效率 1、正平衡法
建筑环境与设备专业 南京理工大学
第三章 锅炉热平衡
2、反平衡法
在实际试验过程中， 在实际试验过程中，测出锅炉的各项热损失， 测出锅炉的各项热损失，应用 下式来计算锅炉的热效率。 下式来计算锅炉的热效率。
η gl = q1
= 100 − ( q2 + q3 + q4 + q5 + q6 )%
建筑环境与设备专业 南京理工大学
Q2 = I py
[
q4 − α pyV (ct ) lk 1 − 100
0 k
]
式中 Ipy——排烟的焓， 排烟的焓，由烟气离开锅炉最后一个受热面处的烟气温 度和该处的过量空气系数决定， 度和该处的过量空气系数决定，kJ/kg； kJ/kg； αpy ——排烟处的过量空气系数 ——排烟处的过量空气系数； 排烟处的过量空气系数； Vk0——1kg ——1kg燃料完全燃烧时所需理论空气量 1kg燃料完全燃烧时所需理论空气量， 燃料完全燃烧时所需理论空气量，m3/kg； /kg； (ct)lk——1m ——1m3空气连同其带入的10g 空气连同其带入的10g水蒸气在温度为 10g水蒸气在温度为t 水蒸气在温度为t℃时的焓 ，kJ/ m3； tlk——冷空气温度 ——冷空气温度， 冷空气温度，一般可取20 一般可取2020-30℃ 30℃。
第7章 锅炉热平衡及能耗分析

第7章 锅炉热平衡及能耗分析

第7章 锅炉热平衡及能耗分析
• 7.1 供热锅炉热平衡和热效率 • 7.1.1 锅炉热平衡 • 由于种种原因，燃料在锅炉中不能完全燃烧，而 燃烧放出的热量也不会全部有效地用于生产蒸汽 或热水。也就是说，燃料的总输入热量中只有一 部分被工质（水或蒸汽）所吸收，这部分热量称 为有效利用热；其余部分则损失掉了，称为锅炉 的热损失。为了确定锅炉的热效率，需要在正常 运行工况下建立起锅炉的收、支平衡关系，通常 称为锅炉热平衡。
(3-73)
式中，Gth－经取样测出的碳黑量，mg； Vbz－在标准状态下的干烟气量，m3/h； τ－取样时间，h。
Gth Gyc Gh
mg m3/h
(3-74) (3-75)
273 p Vbz V 273 t 760 133.3
式中，Gyc－经取样测得的油尘量，mg； Gh－Gyc 的油尘经飞灰化处理测出其中的灰量，mg； p－测量流量处的压力，Pa； V－τ 小时内抽取的烟气量换算成每小时的烟气量，m3/h。 测定烟气中可燃固体粒子的方法有过滤称重和燃烧法两种，见 3.4.3。 对于气体燃料，一般情况下可认为 q4＝0。
cr 0.01 1.3 CO+H 2 +O 2 +N 2 1.6(CH 4 CO 2 +H 2S+ H 2 O 2.1 Cm H n
kJ/(m3·ºC)
7.1.2 锅炉热效率
• 锅炉热效率，是在锅炉稳定工况下通过热 平衡试验测定出的，锅炉热效率可分为正 平衡热效率和反平衡热效率。
Qwr Vk0 c t rk c t 0
式中
kJ/kg
(c·t)rk－单位体积热空气焓， kJ/m3； (c·t)0－单位体积基准温度时空气焓，kJ/m3； －预热空气量与理论空气量之比。
第八章锅炉热平衡

第八章锅炉热平衡


2）燃料挥发分的影响
挥发分较
大的燃料在炉内燃烧时，可燃气体增多，如果与
空气的混合不充分，炉膛温度降低，会使q3增大。
3）炉膛温度的影响 炉膛温度降低会影响CO的着火与燃烧，使q3增大。
（三）排烟热损失 排烟所拥有的热量随烟气排入大气而未被利
用所造成的热损失。 煤粉炉热损失中最大的一项，约4％－８％。
2 .锅炉运行
通过热平衡试验来测定。 测定的项目包括：锅炉 每小时的飞灰量、灰渣 量以及飞灰和灰渣中残 余碳的含量。 飞灰量很难直接测准，利 用灰平衡求得。
飞灰系数 排渣率
B 1 A a0 rG 0 fa 11 0 C 0 f0a 0 G s1 l 1 0 C 0 s 0l0
1G f( a 10 C f0) aG s(1 l 0 C s 0 )l
Q1
Q1 Q f 1 q5
Q1 Q5 Q1 Q5 q5
q5
Qf
可改写为：
1- q5 q5
1-称为散热系数，表示受 热面所在烟道的散热程 度。
（五）灰渣物理热损失
Q6
asl
Csl 100 Csl
Aar 100
(c
)
sl
kJ/kg
式中 asl —灰渣份额；
（c）sl —1kg灰渣在温度为 C时的焓， kJ/kg；
100 q1 q2 q3 q4 q5 q6 %
式中 q1 —锅炉有效利用热量占输入热量的百分数，
q1
Q1 Qf
100%
qi —某项损失的热量占输入热量的百分数，
qi
Qi Qf
100%
研究热平衡的意义： 1.计算锅炉热效率； 2.确定各项热损失，提高锅炉经济性。
★★计算基准：１ＫＧ固体或液体燃料为基础。
第三章 锅炉的热平衡

第三章 锅炉的热平衡

13
第四节 气体不完全燃烧热损失 • 气体不完全燃烧热损失是由于一部分可燃性气体 （氢、甲烷、一氧化碳等）尚未燃烧就随烟气排 出所造成的损失。 • 主要与锅炉的结构、燃料特性、燃烧过程组织以 及操作水平有关。
14
气体不完全燃烧热损失计算
15
气体不完全燃烧热损失的经验选取－p69,表3－4
16
影响气体不完全燃烧热损失的因素
10
固体不完全燃烧热损失的计算
Q4hz = Qhz
Q4lm = Qlm
Rhz Ghz 100 B
Rlm Glm 100 B
kJ/kg kJ/kg kJ/kg
Q4fh = Q fh
R fh G fh 100 B
通常灰渣、漏煤和飞灰中的可燃物质被认为是固定碳，取其发 热量等于32866kJ/kg，因此总的固体不完全燃烧热损失可按 下式计算：
17
第五节 排烟热损失
• 由于技术经济条件限制，烟气在排入大气的温度 由于技术经济条件限制， 要远远高于进入锅炉的空气温度，这部分被排烟 要远远高于进入锅炉的空气温度， 带走的热量称为排烟热损失。 带走的热量称为排烟热损失。 • 影响因素主要是排烟温度与排烟容积。 影响因素主要是排烟温度与排烟容积。
•
•
3
第一节锅炉热平衡组成
• 热平衡公式
kJ/kg
其中 Qr—每公斤燃料带入的热量， Q1—锅炉有效利用热量， 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—灰渣物理热损失及其它热损失。
4
5
Qr = Q + ir + Qzq + Qw1
锅炉效率：
6
第二节
何谓锅炉热平衡

何谓锅炉热平衡

何谓锅炉热平衡
锅炉热平衡是指锅炉在运行过程中，由于燃料燃烧时放热发出的热量，一部分被锅炉水吸收变成蒸汽，另一部分散发到环境中去，为维持锅炉热平衡，必须对锅炉进行热负荷补充。

这个过程涉及到锅炉的热量传递和转化，以及系统内的物质和能量平衡。

锅炉热平衡就是指送入锅炉的总热量与工质吸收有效利用的热量以及全部热损失热量收支平衡的关系。

即：Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6
Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6
Qr----送入锅炉的热量
Q1-----锅炉机组的有效利用热量
Q2----排烟热损失
Q3----化学不完全热损失
Q4----机械不完全热损失
Q5----散热损失
Q6----灰渣的物理热损失。

第3章 锅炉的热平衡

第3章 锅炉的热平衡


• Dzy自用汽耗汽量t/h；Nzy自用电耗量kWh/h；b生产每度电的 标准耗煤量kg/kWh(取0.197)
3-2
• 锅炉热平衡试验的要求
– 进行试验的情形：锅炉新产品鉴定、锅炉运行调整、比较设备改造维修 前后效果 – 试验应在锅炉热工况稳定和燃烧调整到试验工况1h后开始。热工况稳定 系指锅炉主要热力参数在许可波动范围内且平均值已不随时间变化，不 同类型锅炉自冷态点火开始至稳定的规定时间也不同 – 试验所用燃料应符合设计要求 – 参数波动限制：锅炉出力、蒸汽锅炉压力、过热蒸汽温度、蒸汽锅炉给 水温度、热水锅炉进出口温差等 – 其他：安全阀不得启跳、不得吹灰、不得定期排污 – 试验结束时，锅筒水位、煤斗煤位与开始时一致 – 试验期间给水量、过量空气系数、给煤量、炉排速度、煤层等也应基本 相同
3-1 锅炉热平衡的组成
• 计算基准
– 以1kg固体/液体燃料（或1m3气体燃料）为单位计算的
• 锅炉热平衡方程
– Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+ Q6
• Qr锅炉输入热量；Q1锅炉输出热量；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 其他热损失；单位kJ/kg
G hz、G lm、G fh 每小时灰渣、漏煤、飞 灰质量；Chz、Clm、C fh各自碳含量
• 灰分平衡方程
100 C fh BA ar 100 Chz 100 Clm G hz G lm G fh 100 100 100 100
1 G hz
100 C fh 100 Chz 100 Clm G lm G fh BA ar BA ar BA ar
Car 1.738 0.0025 r t
锅炉热平衡基础知识及实验

锅炉热平衡基础知识及实验

锅炉热平衡 一、锅炉热平衡概念1、锅炉热平衡锅炉机组的热平衡是指输入锅炉机组的热量与锅炉机组输出热量之间的平衡研究燃料的热量在锅炉内部的利用情况，测算多少热量被利用，多少热量损失，以及这些损失的表现方式与产生原因；热平衡的根本目的就是为提高锅炉的热效率寻找最佳的途径。

即：输入锅炉的热量+有效利用热量=输出锅炉的热量+未完全燃烧的热损失+其它热损失2、热效率是衡量锅炉设备的完善程度与运行水平的重要指标之一，提高热效率是锅炉运行管理的主要工作。

为了全面评定锅炉的工作状况，有必要对锅炉进行热平衡测试，从而更加细致的分析总结影响热效率的因素，得到测量数据以指导锅炉的运行与改造。

二、热平衡公式123456 f Q Q Q Q Q Q Q =+++++式中fQ ——1kg 燃料带入炉内的热量，kJ/kg1Q ——锅炉有效利用热量，kJ/kg2Q ——排烟热损失，kJ/kg3Q ——化学（气体）未完全燃烧热损失，kJ/kg4Q ——机械（固体）未完全燃烧热损失，kJ/kg5Q ——散热损失，kJ/kg6Q ——灰渣物理热损失及其它热损失， kJ/kg变成以百分数表示的热平衡方程式，即：123456100q q q q q q =+++++式中：1q ——锅炉有效利用热量占输出热量的百分数，11100%rQ q Q =⨯i q ——某项损失的热量占输入热量的百分数，100%ii rQ q Q =⨯图 煤粉锅炉机组热平衡示意图1、输入热量 f Q（1）对于燃煤或燃油锅炉每kg 燃料带入锅炉的热量为：,,/f net ar ph ex at Q Q Q Q Q kJ kg =+++式中：Q 2Q 4hz Q 6hznet,ar Q ——燃料的低位发热量，kJ/kgph Q ——燃料的物理显热， kJ/kgph f fQ c t =ex Q ——用锅炉以外的热量加热空气时，空气带入锅炉的热量,kJ/kg02211()ex Q V c t c t β=-at Q ——用蒸汽雾化燃料油，雾化蒸汽带入的热量，kJ/kg(2510)at at at Q G i =-（2）对于燃煤锅炉如果燃料和空气没有利用外界热量进行预热，且燃煤水分M ar ＜ net,ar Q /630，则输入热量,f net ar Q Q =2、排烟热损失2Q（1）定义：由于排出锅炉时的烟气焓高于进入锅炉时的空气焓而造成的热损失，是锅炉热损失中最大的一项。

第3章—锅炉机组热平衡

第3章—锅炉机组热平衡


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2020/12/4
29
（三）炉渣取样
• 对于煤粉炉来说，炉渣取样同飞灰取样相比是次要的。 • 对采取水力除灰的煤粉炉，在进行试验时，为保持燃烧稳定和避免漏风，
一般不放灰和冲灰。 • 对采取机械除灰的煤粉炉，可每隔30分钟采样一次。 • 一般来说炉渣的原始试样数量应不少于炉渣总量的5%。
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32866Glz Clz BQr
q4fh
Q4fh Qr
100
32866 Gfh B Qr
C fh 100
100
32866GfhC fh BQr
q4
q4lz
q4fh
32866 BQr (GlzClz
G fhC fh )
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• 灰平衡方程
B Aar 100
Glz
Alz 100
G fh
[3]排烟温度过高的原因?
漏风（制粉系统、炉膛、烟道等）
受热面积灰、结渣 给水温度和环境温度
煤质变化
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（4）锅炉散热损失q5 q5为锅炉本体及其范围内各种管道、附件的温度高于环境温度而散 失的热量。
影响q5的主要因素：锅炉额定蒸发量、锅炉实际蒸发量、锅炉外表 面积、外表面温度、保温隔热性能及环境温度等。
Afh 100
B Aar 100
Glz
100 (
Clz
100
)
G fh
100 (
C
fh
100
)
1 Glz (100 Clz ) Gfh (100 Cfh )
Glz
lz BAar
100 Clz
BAar
lz
4锅炉机组热平衡解析

4锅炉机组热平衡解析

➢机械不完全燃烧热损失的计算：
在锅炉设计时，按经验数据选取。 运行中的锅炉，通过热平衡试验测定。
12
㈠机械不完全燃烧热损失q4
Q4fh
32866G fh B
C fh 100
kJ/kg
Q4lz
32866 Glz B
Clz 100
kJ/kg
Gfh、Glz —分别表示每小时的飞灰量与炉渣量，kg/s；
Q4 Qr
100
32866 BQr
G fhC fh GlzClz
%
带入公式（4～12）中，可得
q4
32866Aar Qr
a fhC fh 100 C fh
alzClz 100 Clz
%
17
㈠机械不完全燃烧热损失q4
➢影响机械不完全燃烧热损失的主要因素
影响因素主要有燃料性质、煤粉细度、燃烧方式、炉 膛结构、锅炉负荷、炉内空气动力场以及运行情况等。
5
二、锅炉正平衡求效率
㈠锅炉输入热量
对于燃煤或燃油锅炉，每1kg燃料带入锅炉的热量为:
Qr Qar,net Qxr Qwh Qwr kJ/kg Qr ——1kg燃料输入锅炉的热量，kJ/kg；
Qar ,net——燃料的收到基低位发热量，kJ/kg；
Qxr ——燃料的物理显热，kJ/kg； Qwh ——雾化燃油所用蒸汽带入的热量，kJ/kg；
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➢保温系数
㈣散热损失q5
把某段烟道中，烟气放出的热量被受热面吸收的程度用
图4–2 最佳过量空气系数
24
㈢排烟热损失q2 ⒉影响排烟温度的因素：
排烟温度升高使排烟焓增大，排烟热损失相应增加。一般 排烟温度每升高1520℃，排烟热损失约增加一个百分点。
锅炉原理8-热平衡解析

锅炉原理8-热平衡解析


用锅炉范围以外的废气、废热等来预热空气时
对于燃煤锅炉: 若燃料和空气没有利用外界热量进行预热
且燃煤水分满足 M ar / 630
则
Q f
2、锅炉有效利用热 Q1
Q1
1 B
Dsh (i ''sh i fw )
Drh (i ''rh i 'rh )
Dbl (i ' i fw ) , kJ
锅炉原理
授课教师： 范红途 联系电话： 13951731640 Email: fhtcxj@
第八章、锅炉热平衡计算
锅炉热平衡及锅炉热效率 锅炉输入热量和有效利用热量 锅炉的各项热损失 锅炉效率及燃料消耗量计算
一、锅炉热平衡及锅炉热效率
1、锅炉热平衡概念
——在稳定工况下，输入锅炉的热量应等于输出锅炉的热 量。输入的热量来自燃料燃烧放热，输出锅炉的热量包括 有效利用的热量和损失的热量。
Q4
32700 C fa 100
G fa B
32700 Csl 100
Gsl B
32700－纯碳的发热值，kJ/kg
Gfa, Gsl －飞灰、炉渣的质量，kg/h
Cfa, Csl －飞灰、炉渣中的含碳量，% B －锅炉的燃煤量， kg/h
根据灰平衡，进入炉内燃料的总灰量应该等于飞灰、炉 渣中灰量之和。
损失也越少。设计锅炉时可以按经验选用，根据燃料种类、燃烧方
式选用。固态排渣0.5~5%，大型电厂燃用烟煤时0.5~0.8%，气体、
液体燃料锅炉为0.
1.3、影响Q4的主要因素：
①燃料特性对Q4的影响
➢ 灰分含量高和灰分熔点低的煤，固态可燃物被灰包裹，难 以燃尽，灰渣损失大。

第五节 锅炉热平衡


污量，kg/h；
'' ' '' ' igr 、igr 、izr 、izr 、i '、igs－分别为过热蒸汽出口焓、入
口焓、再热蒸汽出口焓、入口焓、饱和水焓、给水 焓和自用蒸汽焓，kJ/kg；
则有效利用热量：
Q1
Q B
四、各项热损失 1．固体不完全燃烧热损失q4 (1)概念：锅炉排出的灰渣中因含有未燃尽的固定碳而 造成的热损失。 （2）q4的计算 对于煤粉炉： q4 (alz Clz afh Cfh ) 32700Aar ,%
q4(%)
无烟煤 4～6
挥发分 高取小 值
无烟煤
3～4
固 态 排 渣 煤 粉 炉
贫煤
2 挥发分 高取小 值 挥发分 高取小 值
烟煤
1～1.5
液 态 排 渣 煤 粉 炉
贫煤
1～1.5
烟煤
0.5
褐煤
0.5～1
褐煤
0.5
（3）影响q4的主要因素
1）燃料性质：挥发分
水分、灰分
煤粉的细度及均匀性；
2）炉膛温度：炉温越高、 右侧各项热量占输入热量的比值百 分数来表示，则有： ％ 100 q1 q2 q3 q4 q5 q6
式中： q1—有效利用热量占输入热量的百分数，%； q2—排烟热损失占输入热量的百分数，%； q3—气体未完全燃烧热损失占输入热量的百分 数，%； q4—固体未完全燃烧热损失占输入热量的百分数， %； q5—锅炉炉体的散热损失占输入热量的百分数， %； q6—灰渣物理热损失占输入热量的百分数，%。
查曲线得到额定蒸发量下的散热损失 q5,ed,再通过下式得到实际蒸发量下的散热损 失q5,

锅炉原理热平衡解析.pptx

● 完全燃烧
（反应方程式）：
C+O2→CO2 12.1kgC+22.41m3O2→22.41m3CO2 1kgC+1.866m3O2→1.866m3CO2
1kg收到基燃料中含有Car/100Kg,因而1Kg燃料中C完全 燃烧时需要1.866Car/100m3
第3页/共97页
● 不完全燃烧：（反应方程式） 2C+O2→2CO 即 ：1kgC+0.5×1.866m3O2→1.866m3CO 也即：每1kg的C不完全燃烧需要0.5×1.866m3的 O2并产生1.866m3的CO。
Vco
= 1.866
Car,co2 100
VO2 = 0.21(α -1)V 0 + 0.5VCO, m3 / kg
第31页/共97页
四、烟气中三原子气体的容积份额和飞灰浓度
●在锅炉辐射换热计算中，要用到三原子气体及水蒸气的容 积份额、和分压力、：
p r p r VV ， RO2
R O2 ， RO2
100
第33页/共97页
第四节 烟气分析
目的：在锅炉运行中，烟气的成分及含量直接反映 出炉内的燃烧工况。因而，测定烟气的成分和含量， 对于判断炉内燃烧工况、进行燃烧调整以改进燃烧设 备都是非常必要的。如果测出了烟气的成分和含量， 不但可以了解燃烧的完全程度（即q3大小）、燃烧的 条件（即炉膛出口的过量空气系数大小）也可以了解 烟道的漏风情况等。
气和氮气)；
2）V0只决定于燃料的成分，当燃料一定时V0即为一常数；
3）碳和硫的完全燃烧反应可写成通式 R+O2→RO2， 其中 Rar=Car+0.375Sar。
第8页/共97页
二、实际空气量和过量空气系数

3第三章 锅炉机组热平衡

第三章 锅炉机组热平衡第一节 锅炉热平衡一、锅炉热平衡的概念在稳定工况下，输入锅炉的热量应与输出锅炉的热量相平衡，锅炉的这种热量收、支平衡关系，就叫锅炉热平衡。

输入锅炉的热量是指伴随燃料送入锅炉的热量；锅炉输出的热量可以分为两部分，一部分为有效利用热量，另一部分为各项热损失。

锅炉热平衡是按1kg 固体或液体燃料（对气体燃料则是1Nm 3标准）为基础进行计算的。

在稳定工况下，锅炉热平衡方程式可写为：654321Q Q Q Q Q Q Q r +++++= kJ/kg (3—1)以百分数表示的热平衡方程式，即654321100q q q q q q +++++= % (3—2)二、锅炉热平衡的意义研究锅炉热平衡的意义，就在于弄清燃料中的热量有多少被有效利用，有多少变成热损失，以及热损失分别表现在哪些方面和大小如何，以便判断锅炉设计和运行水平，进而寻求提高锅炉经济性的有效途径。

锅炉设备在运行中应定期进行热平衡试验（通常称热效率试验），以查明影响锅炉效率的主要因素，作为改进锅炉的依据。

第二节 锅炉输入热量和有效利用热量一、锅炉输入热量对应于1kg 固体或液体燃料输入锅炉的热量r Q 包括燃料收到基低位发热量、燃料的物理显热、外来热源加热空气时带入的热量和雾化燃油所用蒸汽带入热量，即r Q =+net ar Q .r i +wh Q +wr Q (3—3)燃料的物理显热为：r ar p r t c i ⋅=, (3—4)对于燃煤锅炉，如燃煤和空气都未利用外部热源进行预热，且燃煤水分ar M < net ar Q ,/630，则锅炉输入热量就等于燃煤收到基低位发热量，即net ar r Q Q ,= (3—9)二、锅炉有效利用热量锅炉有效利用热量包括过热蒸汽的吸收，再热蒸汽的吸收、饱和蒸汽的吸收和排污水的吸热。

当锅炉不对外供应饱和蒸汽时，则单位时间内锅炉的总有效利用热量Q 可按下式计算，即)()()(gs pw pw zr zr zr gs grgr h h D h h D h h D Q -+'-''+-''= kW 3—10） 每千克燃料（对气体燃料为每Nm 3 ）的有效利用热量1Q 可用下式计算[]B h h D h h D h h D B Q Q gs pw pw zr zr zr gs gr gr )()()('""1-+-+-== kJ/kg （3—11） 式中 B —锅炉的燃料消耗量，kg/s 。

锅炉热平衡

散热损失与锅炉的容量成反比 散热损失与锅炉的负荷成反比
q5
q5e
De D
⑥ 灰渣物理热损失
锅炉的飞灰、底渣高于环境温度导致的热损
失
q6lz
Aar alz (c)lz
Qr
100%
q6fh
Aar afh(c)fh
Qr
100%
q6
q6fh
+q
lz 6
4. 锅炉热效率及燃料消耗量计算
锅炉效率： 正平衡法：有效利用热量与总输入热量之比 反平衡法：根据锅炉各项损失计算锅炉效率
Q Dgr (h"gr - hgs) Dzr (h"zr - h'zr) D pw(hpw- hgs)
DDD gr zr pw
过热蒸汽、再热蒸汽、排污量，kg/s
gr, zr, gs, pw 过热、再热、给水、排污
3、锅炉各项热损失
q2：排烟热损失 q3：化学不完全燃烧热损失 q4：机械不完全燃烧热损失 q5：散热损失 q6：灰渣物理热损失
q3
Car
0.375Sar Qr
56.35CO RO2 CO
(100
-
q4 ).....%.
热值的单位：kcal/kg
② 排烟热损失
由于排出锅炉的烟气焓高于进入锅炉时的冷空 气焓而造成的热损失。
Q2
( hpy
-
hlk
) 100 - q4 100
q2
Q2 Qr
100%
hpy hy0 (a py -1)hk0 hfh
Q3(VBiblioteka OQCOVH 2QH 2VCH
4QCH
4
)
100 - q4 100
Q3

锅炉热平衡试验解析

10
10
10 10
6 给水温度
给水管路
1
表盘监督仪表 10
7 给水压力
给水管路
1
表盘监督仪表 10
8 减温水流量
减温水管路 1
表盘监督仪表 10
9 减温水进/出口 温度
10
减温水管路 各1 （表面式）
1
表盘监督仪表 10 10
锅炉热平衡试验
煤粉炉热平衡试验的测量项目明细表
序号 测量项目
符号 测点位置
锅炉热平衡试验
锅炉热平衡测量方法
正平衡方法 反平衡方法
锅炉热平衡试验
按反平衡法进行热平衡试验时，基本 测量项目
燃料的元素分析； 入炉燃料采样与工业分析；
煤粉细度（煤粉炉）或燃煤的块度分析（链条 炉及抛煤炉）；
飞灰和炉渣采样及其可燃物含量的测定； 炉膛出口（或过热器后）的过剩空气系数（O2
测点 所需仪表名称 读数时间间
数目
隔（min）
11 送风温度 12 热风温度
送风系统
送风机入口风道
1
空气预热器出口风道 1
表盘监督仪表 10 表盘监督仪表 10
锅炉热平衡试验
调整试验
确定燃烧器在不同的一、二次风速下火炬的 最佳位置；对机械炉排层燃炉确定最合理的 燃料层厚度等；
确定在几个典型负荷下最合理的过量空气系 数；
确定在锅炉设备可调范围内的几个典型负荷 下最合理的煤粉细度；
选定在技术上允许的最低负荷下所投运燃烧器 的最佳配合方式
锅炉热平衡试验 热平衡试验
和CO2）； 排烟温度； 排烟成分（O2、CO2、CO、H2、CH4、SO2等） 的分析
锅炉热平衡试验
按正平衡法进行试验时，应增加如下 的基本测量项目

锅炉热平衡

维持较高炉膛温度。
2．排烟热损失q2
对大、中型锅炉约为4％～8％。 （1）影响的主要因素 排烟温度、排烟体积。 (2)、减轻措施 维持一定的排烟温度，减少炉膛漏风， 加强锅炉的吹灰和打焦。
最佳过量空气系数的确定：
四、锅炉热效率及燃料消耗量 1．锅炉的总有效利用热量Q
Q=Dgq(hgq″－hgs)+Dzq(hzq″－hzq′)+Dpw(hpw-hgs)
每千克燃料的输入热量通常指燃料的收 到基低位发热量。
三、锅炉的输出热量
1、固体未完全燃烧热损失q4 对固态排渣煤粉炉，大约为4％～6％。 （1）影响的主要因素
燃料性质 炉膛结构 燃烧方式 炉膛温度 过量空气系数 锅炉负荷及运行工况
(2)减轻措施
炉膛结构合理； 燃烧器的结构性能好；
炉内过量空气系数适当；
B=Q/(ηQr) * 100 kg/h
(2)计算燃料消耗量
Bj=B(1－q4/100) kg/h
谢谢大家!
Hale Waihona Puke kJ/h每千克煤的有效利用热量Q1。 Q1 =Q/B
2．锅炉热效率
锅炉有效利用热量占输入热量的百 分数即为锅炉热效率。 计算方法有正平衡和反平衡法。
η=（Q1/Qr）×100 %
η= q1 = 100-（q2+q3+q4+q5+q6） %
3、燃料消耗量
用正平衡法来计算燃料消耗量。 (1)实际燃料消耗量
锅 炉 机 组 热 平 衡
主要内容
锅炉热平衡方程的意义 锅炉的输入热量Qr 锅炉的输出热量 锅炉热效率及燃料消耗量

一、锅炉热平衡方程（输入热量=输出热量）
Qr=Q1＋Q2＋Q3＋Q4＋Q5＋Q6 100 =q1＋q2＋q3＋q4＋q5＋q6 二、锅炉的输入热量Qr Qr= Qar,net＋ir＋Qwr＋Qwh kJ／kg kJ／kg ％
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锅炉热效率
三、燃料消耗量 锅炉的燃料消耗量B
是指每小时锅炉的燃料 消耗量(kg／h)。
Je3D3084 发电厂供电煤耗 b = 373 g/kWh，厂用电率为 7.6%，汽轮机发电机组热耗为q = 9199.52 kJ/kWh，不计 管道阻力损失，试计算发电厂总效率、发电煤耗及锅炉毛 效率。
解：1、发电厂总效率η = 3600/（4.1868×7000b）
灰渣物理热损失q6
炉渣排出炉外时由于它具有 较高的温度而带走的热量损失
影响因素:燃料中灰分含量、 锅炉的排渣方式
注意：液态排渣炉的排渣温 考虑q6损失。
锅炉热效率
一、锅炉总有效利用热Q 锅炉lh的总有效利用热
量Q包括过热蒸汽带走的热 量、再热蒸汽带走的热量、 锅炉排污水带走的热量等。
=8792.28/0.92×.99×.29271.2 ＝329.8kg/kWh
影响因素：锅炉容量、外表 面积、周围空气温度、空气流动 情况、锅炉负荷变化等
Jd3F4008论述提高锅炉热效率的途径。
答：提高锅炉热效率就是增加有效利用热量，减 少锅炉各项热损失，其中重点是降低锅炉排烟热 损失和机械不完全燃烧。
降低锅 机炉 械排不烟完热全损燃失 烧热。损失。
1、降炉低 负空荷气及预时热间器 调的 整漏 燃风 烧率 工况，特 ，别合是理回配转风式，空尽气可 预能热降器低的炉漏膛风火率焰。中心位置，让煤粉在炉膛内充分 2燃、烧严。格控制锅炉锅水水质指标，当水冷壁管内含 垢2、量原达煤到挥40发0m分g/及m2时时调，理应粗及粉时分酸离洗器。调整挡板，使 3煤、粉量细燃度用维含持硫最量佳低值的。优质煤，降低空气预热器入 口3、空炉气的温散度热。损但失空，气主预要热加器强入管口道空及气本温体度保太温低层的， 易维导 护致 和空 检气修预。热器器冷端受热面低温腐蚀。
Qr ------1Kg燃料和随此燃料一起进入锅炉的热量KJ/Kg
Q1 ------对应于1Kg燃料的有效利用热量 KJ/Kg Q2 ------对应于1Kg燃料的排烟损失热量 KJ/Kg Q3 ------对应于1Kg燃料的化学不完全燃烧损失热量 KJ/Kg Q4 ------对应于1Kg燃料的机械不完全燃烧损失热量 KJ/Kg Q5 ------对应于1Kg燃料的锅炉散热量 KJ/Kg Q6 ------对应于1Kg燃料的灰渣物理损失热量 KJ/Kg
固态排渣和液态排渣煤粉炉q3＝0％ 卧式旋风炉q3＝0.5％ 油炉、气炉q3＝0.5％ 烧高炉煤气的锅炉q3＝1.5％
排烟热损失q2
烟气离开锅炉排入大气时所带走的热量 损失，在室燃炉的各项热损失中，排烟热损 失是最大的一项，约为q24％～8％。
影响因素：排烟温度和排烟容积
散热损失q5
在锅炉运行中，汽包、联箱、管道、炉 墙的温度均高于周围空气的温度，有一部分 热量散失到空气中而形成锅炉的散热损失
= 3600/（4.1868×7000×0.373）= 0.329= 33%
2、发电煤耗bf= b（1-Δρ）= 373×（1- 0.076） = 344.65 g/kWh
3、锅炉效率ηg = q/（4.1868×7000 bf） = 9199.52/（4.1868×7000×0.34465）= 91.2%
是部分固体可燃物在炉内不完全燃烧随飞 灰和炉渣一同排出炉外而造成的热损失
影响因素:燃烧方式、燃料性质、炉膛结构、 锅炉负荷、运行工况、操作水平
q4为1~6%
化学不完全燃烧热损失q3
是指燃烧过程中产生的可燃气体（ CO、H2、 CH4 甲烷）
影响因素:过剩空气系数、燃料挥发份含量、 炉膛温度、炉内空气动力工况
q5 ------锅炉散失热量占输入热量的百分数 %
q6 ------灰渣物理热损失占输入热量的百分数 %
锅炉输入热量Qr
锅炉的输入热量Qr,在一般计算中,可认 为近似地等于燃料收到基的低位发热量。 注意：只有用外来热源加热空气时才考虑。
机械不完全燃烧热损失q4
又称固体(固定碳)不完全燃烧热损失 由于灰中含有未燃尽的残碳造成的。
答：发电厂总效率为33%，发电煤耗为344.65 g/kWh，锅 炉毛效率为91.2%。
Lb3D1024某汽轮发电机组设计热耗为 8792.28kJ/（kWh），锅炉额定负荷热 效率为92%，管道效率为99%，求该机组 额定负荷发电设计煤耗。（标准煤耗低 位发热量为2927.2 kg/ kJ）
解：发电设计煤耗=轮机发电机组设计热耗/ （锅炉效率*管道效率*标准煤低位发热量）
锅炉热效率
二、锅炉热效率： （一）锅炉正平衡热效率： 即锅炉的输入热量占输出热量的比值的百分数。
有效利用热量
输入热量 100 %
Q1 Qr
100 % q1
%
锅炉热效率
二、锅炉热效率： （二）锅炉反平衡热效率：
即锅炉的输入热量和各项热损失之 间的热平衡关系。其热平衡关系式如下：
Qr = Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6 100%= q1+ q2+ q3+ q4+ q5+ q6 q1 = Q1/ Qr ×100%＝ η η=q1 = 100 -（q2+ q3+ q4+ q5+ q6）%
鉴定前培训教程
锅炉热平衡
辽宁电力有限公司大连培训中心 主讲：刘北平
主要内容
❖ 热平衡方程 ❖ 锅炉输入热量 ❖ 机械不完全燃烧热损失 ❖ 化学不完全燃烧热损失 ❖ 排烟热损失 ❖ 散热损失 ❖ 灰渣物理热损失 ❖ 锅炉热效率
热平衡方程
Qr = Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6
KJ/Kg
热自平然水衡Q循1 方环原程理
Q5
Qr
Q6
Q4l z
Q3 Q2
Q4f h
热平衡方程
Qr = Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6 100%= q1+ q2+ q3+ q4+ q5+ q6
KJ/Kg
q1 = Q1/ Qr ×100%
q1 ------锅炉有效利用热占输入热量的百分数 % q2 ------排烟热损失占输入热量的百分数 % q3 ------化学不完全燃烧热量损失占输入热量的百分数 % q4 ------机械不完全燃烧热量损失占输入热量的百分数 %