工业锅炉能效测试技术——数据计算与分析

工业锅炉能效测试技术数据计算与分析宋吉民沈阳特种设备检测研究院目 录n 第一节 锅炉物质平衡及热平衡n 第二节 锅炉正平衡效率计算n 第三节 锅炉反平衡效率计算n 第四节 锅炉运行工况热效率简单测试计算n 第五节 数据折算和修正第一节 锅炉物质平衡及热平衡一、锅炉物质平衡锅炉的物质平衡指的是锅炉正常运行中，输入锅炉的物质的质量等于输出物质的质量。由于锅炉包括 “锅 ”和 “炉 ”两个方面，所以物质平衡也包括两个方面：炉侧（燃料侧）物质平衡和锅侧（工质侧）物质平衡 n 锅炉内物质：风、烟 煤、灰 汽、水风 -烟 、煤 -灰 燃料侧物质平衡 汽、水 工质侧物质平衡 第一节 锅炉物质平衡及热平衡（一）燃料侧物质平衡对固体燃料，一般是由可燃质（ C、 H、 S）和不可燃质（ O、 N、 A、 M）组成的，可燃质燃烧后形成烟气，其气态形式从炉内排出，而不可燃质除一部分挥发成气态以外，其他部分以固态物质存在，残存的固态物质就是灰渣。灰渣来自燃料中的灰分。可燃质（ C、 H、 S） 烟气不可燃质（ O、 N、 A、 M） 灰渣燃料1、灰平衡当锅炉连续稳定地运行时，单位时间内进入锅炉中的灰量等于从锅炉排出的灰量，这就是锅炉的灰平衡。 第一节 锅炉物质平衡及热平衡n 灰渣的外排：一部分灰渣在炉内排出，叫做炉渣；有时炉排会有漏煤，或回用，或排出；另一部分细颗粒灰分被烟气夹带而去，叫做飞灰。n 炉渣、漏煤和飞灰各占燃料灰分的比值称为炉渣份额、漏煤份额和飞灰份额。（灰比）第一节 锅炉物质平衡及热平衡n 对于一台锅炉的灰平衡，由于飞灰部分地在对流烟道内沉降，因而排烟中的飞灰量少于炉膛出口的飞灰量，即n 对于全炉的灰平衡，第一节 锅炉物质平衡及热平衡2、风平衡风平衡是指送入锅炉的风量加上漏入锅炉的风量等于从锅炉排出的风量。u 过量空气系数实际送风量与理论送风量的比值即为过量空气系数。进入炉膛以前的过量空气系数用 表 示，进入炉膛以后的过量空 气系数用 表示。u 漏风系数漏风系数即为漏风量与理论空气量的比值，用 表示 由于锅炉一般是在 “负压 ”下运行，即炉膛和烟道内的压力略低于炉外大气压力，以避免向炉外喷火、冒烟。因而会通过炉门、看火孔以及炉墙不严密处向锅炉内漏入空气。第一节 锅炉物质平衡及热平衡n 受热面的风平衡 对任何一个受热面来说， 第一节 锅炉物质平衡及热平衡受热面炉膛风平衡过热器风平衡省煤器风平衡热空气空气预热器 风平衡冷空气空气侧风平衡n 热风道在无泄漏情况下的风平衡按下式计算：n 如果对流烟道各处漏风系数的总和为 ，炉膛出口过量空气系数为 ，则烟气离开锅炉时，排烟的过量空气系数为第一节 锅炉物质平衡及热平衡(二 ) 工质侧物质平衡工质侧物质平衡主要是汽水平衡。汽水平衡：送入锅炉的水量等于排出锅炉的水量和汽量之和。即：Ggs = D + Dzy + Dpw第一节 锅炉物质平衡及热平衡Ggs锅炉给水量Dpw排污量D输出蒸汽流量Dzy 锅炉自用蒸汽量汽水平衡模型1-锅筒 2-省煤器 3-蒸汽过热器第一节 锅炉物质平衡及热平衡n排污率 ：排污水量占蒸汽量的百分比。如 ， 则二、锅炉热平衡锅炉热平衡是指在稳定运行状态下，锅炉输入热量与输出热量及各项热损失之间热量的平衡关系。 n 以 1kg固体或液体燃料或标准状态下 1m3气体燃料为基准来计算的。 第一节 锅炉物质平衡及热平衡n 热平衡方程 第一节 锅炉物质平衡及热平衡Qr Q1 + Q2 + Q3+ Q4 + Q5 + Q6Qr 锅 炉 输 入 热 量； Q1 锅炉输出热量； 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。式中第一节 锅炉物质平衡及热平衡若以锅炉输入热量的百分率来表示，则可得q1 输出热量 占输入热量的百分比 （ %）；q2 排烟热损失占输入热量的百分比（ %）；q3 气体未完全燃烧热损失占输入热量的百分比（ %）；q4 固体未完全燃烧热损失占输入热量的百分比（ %）；q5 散热损失占输入热量的百分比（ %）；q6 灰渣物理热损失占输入热量的百分比（ %）。式中第一节 锅炉物质平衡及热平衡锅炉热平衡示意图Qr 输入热量Q1 有效利用热量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 灰渣物理热损失锅炉热平衡图第一节 锅炉物质平衡及热平衡 锅炉热平衡图Qr 输入热量Q1 有效利用热量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 灰渣物理热损失第一节 锅炉物质平衡及热平衡第二节 锅炉正平衡效率计算一、 锅 炉 输 入 热 量收到基低位发热值 加热燃料或外来热燃料物理热自用蒸汽带入热量锅炉正平衡效率即为锅炉输出热量占锅炉输入热量的百分率。第二节 锅炉正平衡效率计算各项热量的计算公式为： 第二节 锅炉正平衡效率计算第二节 锅炉正平衡效率计算二、锅炉输出热量第二节 锅炉正平衡效率计算n 对于饱和蒸汽锅炉 第二节 锅炉正平衡效率计算n 对于过热蒸汽锅炉当测量给水流量时，当测量过热蒸汽流量时，第二节 锅炉正平衡效率计算n 对于热水锅炉和热油载体锅炉，n 对于电加热锅炉，其输出热量按每小时作为计算单位，而不是按每千克或每标准立方米燃料作为计算单位，因此，其输出热量计算公式是：对于输出饱和蒸汽时，对于输出热水和热油载体时，锅炉反平衡效率在锅炉热平衡试验中，通过计算各项热损失，算出锅炉的热效率。 第三节 锅炉反平衡效率计算一、排烟热损失 q2由于锅炉排烟带走的热量占输入热量的百分率 。q2产生的原因 是由于排出锅炉的烟气焓大于进入锅炉的空气焓而造成的热损失。所以，排烟损失的热量为烟气带走的热量与空气带入锅炉的热量的差值。q2计算公式：第三节 锅炉反平衡效率计算n Hpy 排烟处烟气焓， kJ/kg； kJ/m3n Hlk 入炉冷空气焓， kJ/kgn 修正系数（ %）， q2的主要影响因素n 排烟温度：排烟温度 ， q2一般排烟温度提高 10 ， q2约增加 1% n 排烟量 ：排烟量 ， q2第三节 锅炉反平衡效率计算二、 气体未完全燃烧损失 q3 可燃气体成分因未放出其燃烧热，而造成