锅炉基础知识

第二章锅炉基础知识,第一节锅炉燃料分：核燃料铀有机燃料指能与氧发生强烈化学反应放出大量热能的物质,分固、液、气体三大类一、煤的元素分析成分及性质定义；全面测定煤中所含化学成分的分析法组成；对燃烧有影响的组成成分包括：C、H、O、N、S五种元素和A、M两种成分；其中C、H和部分S可燃，其余都不可燃,2.煤的工业分析利用煤在加热过程中的失重进行定量分析，测定煤的水分M、挥发分V、固定碳FC和灰分A的各成分的质量百分含量。（1）Mad的测定自然干燥除去自然水分的煤样放入105-110的恒温干燥箱内加热1-1.5h失去的质量（2）Vad的测定失去水分的煤样置于温度保持在90010的马弗炉内，在隔绝空气情况下加热7min失去的质量,Vad失去水分的煤样在隔绝空气的条件下加热到一定温度时，煤中有机物资会分解成各种气体成分析出,这些气体称为挥发分Vad组成：可燃气体，如H2、CO、H4C、HS、HC等不可燃气体，如O2、CO2、N2等Vad特点：易着火，燃烧反应快龙桥：设计和校核煤,3、Aad的测定失去Mad和Aad的煤样，即焦碳置于电炉内，加热到81510灼烧约2h失去的质量即为固定碳剩余为灰4、FCad的测定FCad=100（Mad+Vad+Aad）%龙桥：设计和校核煤,3、Aad的测定失去Mad和Aad的煤样，即焦碳置于电炉内，加热到81510灼烧约2h失去的质量即为固定碳剩余为灰4、FCad的测定FCad=100（Mad+Vad+Aad）%,碳C碳是煤中含量最高（可达4090%）的可燃元素，被认为是煤中最主要的可燃元素。煤的碳含量越高，则煤的发热量越高。2、H含量约为3%-6%完全燃烧Q放约为143000kJ/kg，Q最高约为C的3.7倍H:一部分与O2结合成稳定化合物不能燃烧一部分存在于可燃有机物中称游离氧极易着火，燃烧迅速，易燃尽。,3、O与N不可燃O含量约为1%-2%可达40%，氧是煤中不利杂质，造成煤的发热量降低N一般为0.5%-2%，氧化氮气体对环境会造成污染，氮为煤中有害元素,4、S有害物质，部分可燃，含量约为0.5%-8%S有机硫与C、H、O等元素结合成化合物能燃烧黄铁矿中硫（Fes)能燃烧硫酸盐中硫（与钙、镁等组成盐类）不能燃烧SO2能放出9050kJ/kg的热SO3硫酸蒸汽凝结腐蚀金属污染大气,5、A不可燃，有害杂质,含量约为5%-50%A可燃元素发热量且阻碍可燃物与O2接触不利着火和燃尽炉温燃烧不稳定不燃烧热损失受热面磨损或积灰传热排烟锅堵灰引风机电耗煤粉制备能耗,6、M不可燃，含量少仅为3%左右，多可达50%-60%分：表面水分：称外在水分可自然干燥除去固有水分：称内部水分加热除去M可燃元素发热量着火热着火推迟炉温着火困难燃烧不完全锅烟气量排烟热损失引风机电耗低温受热面易积灰，腐蚀煤粉制备困难煤仓及落煤管堵塞和磨煤出力,三、煤成分的计算基准及换算,由于煤中灰分和水分含量容易受外界条件的影响而发生变化，所以单位质量的煤中其它成分的质量百分数也会随之而变化。即使是同一种煤，也会出现上述情况。因此在测定煤的成份含量时，应规定煤所处的状态或条件，即规定煤的”成分组合”方式，这就是煤的成分基准。目前常用的煤成分基准主要是有4种，见表2-2。,表2-2常用的成分基准,（一）煤的成分分析基准1、收到基以收到状态的煤为基准计算煤中全部成分的组合称，以下角”ar“表示元素分析：Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%工业分析：Mar+Var+FCar+Aar=100%,2、空气干燥基与空气温度达到平衡状态的煤为计算煤的各成分的组合称，即自然干燥，失去外部水分后的成分，以下角”ad“表示元素分析：Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%工业分析：Mad+Vad+FCad+Aad=100%,3、干燥基以假想无水状态(即除去全部水分）的煤为基准计算煤中成分组合，以下角”d“表示元素分析：Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%工业分析：Vd+FCd+Ad=100%4、干燥无灰基以假想无水、无灰状态的煤为基准计算煤中成分的组合,以下角”daf“表示元素分析：Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%工业分析：Vdaf+FCdaf=100%煤的成分及关系见图2-1（二）各种成分基准间的换算见表21换算公式：欲求基准=已知基准成分换算系数,注意:煤的水分仅在收到基和空干基时才存在。收到基水分Mar是煤的全水分Mt，空干基水分Mad仅是煤的内在水分，空干基水分Mad与收到基的内在水分Minh.ar之间可以进行换算，即：Minh.ar=Mad(100Mf.ar)/100(2-5)Mar=Mf.arMinh.ar(2-6)式中Mf.ar收到基外在水分。,2.3.2煤的主要特性分析,一、发热量指单位质量的煤完全燃烧时所放出的热量。弹筒发热量Qb1、弹筒发热量Qb实验室中用氧弹式量热计测定的实测值，包括C生成CO2,H燃烧并冷却生成水，S和H燃烧生成SO3和NOx溶于水生成硫酸和硝酸放出的热量由于这些化学反应都是放热反应，因而弹筒发热量比实际燃烧过程(在常压下的空气中进行)放出的热量数要高，故弹筒发热量是燃料的最高热值。,高位发热量Qgr,2、煤的高位发热量Qgr每千克燃料在常压下的空气中完全燃烧，且烟气中的水蒸汽全部凝结成水时所能放出的全部热量，即包括煤完全燃烧所生成的水蒸气全部凝结成水时放出的汽化潜热由弹筒发热量减去硫酸和硝酸的形成热和溶解热后所剩余的值。Qad.grQad.b（95Sad.bQad.b）(2-7)式中：Sad.b由弹筒洗液测得的煤的含硫量，；硝酸校正系数。,3、煤的低位发热量Qnet指单位质量的煤完全燃烧所放出的热量它不包括煤完全燃烧所生成的水蒸气全部凝结成水时放出的汽化潜热称高位发热量与低位发热量的差值，就是每千克煤完全燃烧后生成的水蒸汽所具有的汽化热，即QgrQnet=2510(9H/100M/100)(kJkg)式中的2510是每千克水蒸汽在常压下的汽化潜热(kJkg)。,在一般的锅炉中，烟气压力接近于大气压力，排烟处的烟温高于110，烟气中的水蒸汽不会凝结，水蒸汽的汽化热随烟气排出锅炉之外，燃料的实际发热量低于高位发热量。低位发热量是燃料在锅炉中真正可以利用的热量。在锅炉实际工作中，由于入炉煤含有全水分，所以有关计算涉及到发热量时，都是采用收到基低位发热量Q。,发热量计算,发热量的确定方法，一是用测热计测量；二是可用经验公式估算。1.用测热计测量时，先由测定的空干基弹筒发热量Qad.b计算出空干基高位发热量；然后利用煤的基准换算系数计算在其它基准下的高位发热量,再考虑高位发热量与低位发热量之间的关系，即可得到所需基准下的低位发热量。（1）由弹筒Qb换算成QgrQad.gr=Qad.b-(95Sad.b+Qad.b）（2）空干基高、低位发热量间的关系Q=Qad.gr225Had25Mad）,（3）不同基准发热量间的换算a)高位高位发热量Qgr的大小主要取决于煤中可燃元素的含量多少，选相应的换算系数直接换算b)低位低位发热量Qnet的大小不仅与可燃元素含量有关，还要受煤中水分含量多少的影响；而不同基准下的水分之间不存在比例关系，故先将已知的低位换算成同基准的高位再用相应的换算系数进行不同基准的高位换算然后进行所求基准高、低位的换算,进入锅炉的煤量一定时，若煤的发热量越高，则燃烧时放热越多，炉膛内的温度越高，燃烧和传热越强烈。在锅炉的蒸发量一定时，若煤的发热量越高，则耗煤量越少，用于输煤和制粉的费用越低；同时，随同煤一起进入锅炉的不利杂质数量越少，由这些杂质对锅炉工作造成的危害程度越轻。因此，煤的发热量是煤的主要特性指标之一，是判断煤质好坏的重要依据，也是对动力煤进行定价的重要依据。,为了正确地估计煤中硫分、水分、灰分对锅炉工作的影响，引入了折算成分的概念。所谓折算成分是指对应于4182kJ/kg(即1000kcal/kg)收到基低位发热量的成分含量，并用下列各式计算：折算水分Mzs=4182Mar/Q(%)(2-11)折算灰分Azs=4182Aar/Q(%)(2-12)折算硫分Szs=4182Sar/Q(%)(2-13)当煤中的折算水分8时，称为高水分煤；当折算灰分4时、称为高灰分煤；当折算硫分0.2时，称为高硫分煤,为了便于比较不同锅炉或不同火电厂之间的经济性，引入了标准煤的概念。1.所谓标准煤是指收到基低位发热量Q29270kJ/kg(7000kcal/kg）的煤。当某机组的实际煤耗量为B(kgh)，煤的发热量为Q(kJkg)时，标准煤耗量Bb为：Bb=BQ,3.标准煤耗率：指电厂生产1kw.h的电能所耗标准煤量bb=Bb/pkg（标煤）/kw.h一般中压电厂bb450500g(标煤）/kw.h高压电厂bb350400g(标煤）/kw.h超高压电厂bb350g(标煤）/kw.h以下,二、煤灰的熔融特性,（一）煤灰成分及煤灰熔融特性灰的熔融性是指煤燃烧后的灰渣在高温下的融化特性煤灰温度测定方法角锥法加热图2-21、变形温度DT灰锥顶端开始变圆或弯曲时的温度2、软化温度ST灰锥锥体顶点弯曲至锥底面或锥体变成球形或高度底边时对应的温度3、融化温度FT灰锥锥体融化成液体并能在底面流动或厚度15mm以下时对应的温度锅炉技术中多用软化温度ST作熔融特性指标（称灰熔点）常把ST1200的煤灰称易熔灰ST1400的煤灰称难熔灰,对固态排渣炉，为防炉出口以后高温对流受热面结渣要求炉出口烟ST（50100）对液态排渣炉，为保持灰渣熔化成液态从炉底渣口排出要求炉下部烟FT长渣：FTST=200-400易结渣用于液态排渣短渣：FTST=100-200凝结快适于固态排渣,（二）影响灰熔融性的因素1、煤灰化学成分酸性氧化物SiO2、Al2O3、TiO等成分灰熔点碱性氧化物FeO、CaO、MgO、K2O等成分灰熔点2、煤灰周围高温介质的性质当介质中存在CO、H2等还原性气体时灰熔点3、煤中灰含量：灰量灰熔点易结渣,三、煤的分类1、无烟煤：C、Vdaf，Vdaf10%，不易点燃，燃烧慢，质硬，不易研磨Qnet.ar=2093025120kj/kg较但烟煤的Q2、贫煤：Vdaf为10%20%，不易点燃，燃烧稍胜无烟煤3、烟煤：C无烟煤，Vdaf为20%40%，易点燃燃烧快，质松，易碎，储存时会自燃Qnet.ar=1885027210kj/kg较4、褐煤：CVdafVdaf40%，极易点燃，质脆，易风化，储存时极易发生自燃Qnet.ar=1050014700kj/kg,四、其它燃料,1.煤炭生产中产生的副产品煤矸石煤矸石是煤洗选过程中分离出来的类似石头的矸石，特点:挥发分，（6%以下）硬度大，细粒子少（颗粒小于1.5的细粒子占16%），非常难燃烧2.洗中煤是原煤精洗后留下的副产品灰分较高3249%，粒度050mm,发热量低，水分高，燃烧困难。,3.泥煤煤炭洗选过程中分离出来的煤炭细颗粒粒度01mm，灰分1649%,发热量低，水分高，黏性大，不易转运。4.生物质植物转换来的，具有可再生性，如秸秆、薪柴、谷壳、树枝等特点：CO2零排放，硫含量低，灰分少，挥发分高，热值低，氯含量高腐蚀锅炉受热面,5.石油焦原有蒸馏所产的重质油或石油沥青、渣油、焦油为焦化处理转化而成的产品特点：含硫高，灰分少，挥发分低，易破碎钒含量高腐蚀锅炉受热面。本工程燃煤近期选用重庆地区和贵州地区混煤，远期选用疆煤相结合的方式,第二节燃料燃烧计算,任务：确定完全燃烧所需的空气量和燃烧所生成的烟气量，是锅炉设计、改造以及选择锅炉辅机的基础，也是锅炉运行调整的基础。第一节燃料燃烧所需空气量及过量空气系数一、燃料燃烧所需空气量燃烧：指C、H、S与O2的化学反应条件：当理想气体，即在标准状态下，1kmol理想气体的容积等于22.4m3,1、理论空气量：1kg（或1M)收到基燃料完全燃烧而又无剩余氧存在时所需要的空气量,用“V”表示。单位:m3/kg(或Nm3/m3)1)C的燃烧反应完全燃烧C+O2=CO2(3-1)12kgC+22.4m3O2=22.4m3CO21kgC+1.866m3O2=1.866m3CO2,即1kgC完全燃烧时需要1.866m3O2并生成1.866m3CO2而1kg燃料中含C量为Car/100kg,故1kg燃料中的C完全燃烧所需要的氧气量为1.866Car/100m32)H的燃烧反应完全燃烧2H2+O2=2H2O(3-2)4.032kgH2+22.4m3O2=44.8m3H2OH2O1kgH2+5.56m3O2=11.1m3H2O即1kgH2完全燃烧时需要5.56m3O2并生成5.56m3H2O而1kg燃料中含H量为Har/100kg,故1kg燃料中的H完全燃烧所需要的氧气量为5.56Har/100m3,3)S的燃烧反应完全燃烧S+O2=CO2(3-3)32kgS+22.4m3O2=22.4m3SO21kgS+0.7m3O2=0.7m3SO2而1kg燃料中含S量为Sar/100kg,故1kg燃料中的S完全燃烧所需要的氧气量为0.7Sar/100m34)燃料燃烧放出O21kg燃料本身释放出氧气量为0.7Oar/100m3(22,41/32Oar/100)5)理论氧气量即1kg燃料完全燃烧时,需从空气中取得的理论O2量VO2o=1.866Car/100+5.56Har/100+0.7Sar/1000.7Oar/100m3/kg(3-4),6)理论空气量Vo=VO2o/0.21=0.0889Car/100+0.265Har/100+0.0333Sar/1000.0333Oar/100m3/kg=0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har0.0333Oarm3/kg(3-5)2、实际供给空气量Vo用“Vk”表示,单位:m3/kg,二、过量空气系数定义:实际供给空气量与理论空气量之差.用“”表示=Vk/Vo(3-6)实际空气量:Vk=Vom3/kg(3-7)过量空气量:V=VkVoVo=(1)Vo(3-8)注:实际空气系数一般指炉膛出口处的过量空气系数一般在1.2左右,第二节烟气成分及其烟气量的计算一、烟气成分（1）当=1且完全燃烧时，烟气有CO2、SO2、N2、和H2O四种气体成分组成即：Vy=VCO2+VSO2+VN2+VH2Om3/kg(3-9)（2）当1且完全燃烧时，烟气有CO2、SO2、N2、O2和H2O五种气体成分组成即：Vy=VCO2+VSO2+VN2+Vo2+VH2Om3/kg(3-10)（3）当1且不完全燃烧时，烟气中除上述五种气体成分外还有CO、H2和CH4组成等可燃气体，通常H2和CH4极少可略，可认为烟气是CO2、SO2、CO、N2、O2和H2O六种气体成分组成即：Vy=VCO2+VSO2+VCO+VN2+Vo2+VH2Om3/kg(3-11),二、根据燃烧化学反应计算烟气容积设计锅炉时，根据1且完全燃烧时的化学反应来计算Vy1、理论烟气容积=1且燃料完全燃烧时生成的烟气容积称，符号:Vy0，单位:m3/kg即：Vy0=VCO2+VSO2+VN2o+VH2O0m3/kg(3-12)1)CO2和SO2的容积计算条件：1kg燃料中的C和S完全燃烧VRO2=VCO2+VSO2=1.866Car/100+0.7Sar/100=1.866(Car+0.375Sar)/100m3/kg(3-13)2)理论氮气容积的计算VN2o=0.79V0+0.8Nar/100m3/kg(3-14),3)理论水蒸汽容积的计算a)1kg燃料中的H2完全燃烧生成的水蒸汽11.1Har/100=0.111Harm3/kgb)1kg燃料中的H2O形成的水蒸汽22.4/18Mar/100=0.0124Marm3/kgc)理论空气V0带入的水蒸汽1.293dk/100022.4/18V0=1.29310/100022.4/18V0=0.0161V0m3/kg则:理论水蒸汽容积为:VH2Oo=0.111Har+0.0124Mar+0.0161V0m3/kg(3-15)当用液体燃料且用蒸汽雾化油时,应增加雾化油带入的水蒸汽容积22.4/18Gwh=1.24GwhGwh表雾化燃油所耗的蒸汽量kg/kg,2、实际烟气容积：1kg燃料,1的情况下完全燃烧时Vy=1.866(Car+0.375Sar)/100+0.8Nar/100+0.79V0+11.1Har/100+1.24Mar/100+0.0161V0+0.0161(1）V0=0.01866(Car+0.375Sar)+0.008Nar+0.111Har+0.0124Mar+1.0161V00.21V0M3/kg(3-16),三、运行锅炉的烟气分析及计算（一）烟气分析及设备1、烟气成分分析烟气成分：指以1kg燃料燃烧生成的干烟气容积Vgy为基础，测出烟气中各气体成分分容积占干烟气容积的百分数则:CO2=VCO2/Vgy100%(3-17)SO2=VsO2/Vgy100%(3-18)O2=VO2/Vgy100%(3-19)CO=VCO/Vgy100%(3-20)N2=VN2/Vgy100%(3-21)CO2+SO2+O2+CO+N2=100%(3-22),VCO2、VsO2、VO2、VN2、VcO、Vgy均为1kg燃料燃烧生成的烟气中相应气体的容积单位：M3/kg令：CO2+SO2=RO2则：RO2+O2+CO+N2=100%(3-23)2、烟气分析仪奥氏分析仪图3-11）吸收瓶：吸收瓶1内装KOH水溶液吸收烟气中RO2吸收瓶2内装焦性没食子酸的碱溶液吸收烟气中O2吸收瓶3内装氯化亚铜溶液吸收烟气中CO2)量筒：用来测量气体容积3）平衡瓶：通过提升或降低平衡瓶的位置使量筒内的溶液或排出或吸入烟气,4）梳齿管：连接量筒和吸收瓶的通道5）操作步骤：、检查系统的严密性水面保持不变严密、测量先将烟气吸入量管100ml处提高平衡瓶1将烟气驱入吸收瓶中再将烟气吸回量管中利用量管上的刻度侧出烟气减少的容积减少的容积即为烟气中某气体含量的百分数注：1）吸收程序不容颠倒2）每次读数时，需将平衡瓶水位面与量管中水位面对齐3、计算：N2=100%RO2O2CO,（二）、根据烟气成分分析结果计算烟气容积对于正运行锅炉,由烟气分析可得：CO2+SO2+CO=(VCO2+VSO2+VCO)/Vgy100%(3-24)由燃烧化学反应知：1kgC不论生成CO2还是CO其容积均为1.866m3/kg故:1kg燃料中的C燃烧时生成的CO2和CO容积为：VCO2+VCO=1.866Car/100m3/kg(3-25)VCO2+VSO2+VCO=1.866(Car+0.375Sar)/100m3/kg(3-26)由(3-24)知:Vgy=(VCO2+VSO2+VCO)/(RO2+CO)100%=1.866(Car+0.375Sar)/(RO2+CO)m3/kg(3-27),烟气总容积为:Vy=1.866(Car+0.375Sar)/(RO2+CO)+VH2oM/Kg(3-28)实际水蒸汽容积:VH2O=VH2O0+1.293100/100022.4/18(1)V0M/Kg(3-29)其中根据烟气成分分析数值计算四、烟气中三原子气体的容积份额和飞灰浓度锅炉计算常用1、三原子气体的容积份额CO2、SO2占烟气总容积的份额rRO2=(VCo2+VSo2)/Vy=VRO2/Vy(3-30)rRO2=VHO2/Vy(3-31)r=rRO2+rRO2(3-32),2、飞灰浓度：指单位质量（或单位容积）的烟气中含的飞灰质量，用表示，单位：kg/kg或kg/m3=Aarfh/100Gy（3-33）fh烟气中飞灰量占燃料总灰量的份额，称飞灰份额,第三节、燃烧方程式指完全燃烧烟气分析所得的RO2和O2与燃料特性间的定量关系一、完全燃烧方程式由推导得：21O2=(1)RO2(3-36)=2.35(Har0.126Oar0.038Nar)/(Car+0.375Sar)(3-37)燃料特性系数，与燃料特性有关，仅取决于燃料元素分析成分由完全燃烧方程得：RO2=(21O2)/(1+)%(3-38)RO2max=21/(1+)%(3-39)RO2max取决与燃料元素分析成分是表征燃料的一个特性值随燃料不同值不同RO2max也不同常用燃料和RO2max值见表3-3,二、不完全燃烧方程式当燃烧不完全且烟气中可燃烧只有CO时烟气分析所得的RO2、O2、和CO与燃料特性间的定量关系表达式称不完全燃烧方程即：21O2=(1+)RO2+(0.605+)CO则：CO=21O2(1+)RO2/(0.605+)（3-41）第四节运行时根据烟气成分求过量空气系数及烟气焓一、运行时的计算a)当燃料完全燃烧且略燃烧过程中燃料本身释放出的N时=21/21-79(O2/100(RO2+O2)(3-42)b)当燃料不完全燃烧且燃烧产物中还有可燃气体时,=21/21-79(O20.5CO/100(RO2+O2+CO)(3-43)c)当燃料完全燃烧时=21/21-79(21(1+)RO2)/(100RO221(1+)RO2(3-44),=21/217921(1+)RO2/100(21RO2)=(79+RO2)/RO2/(100+79)/21=(79/RO2+)/79(1+)/21+将式(3-39)代入,且略,则RO2max/RO2RO2max/CO2(3-44)将式(3-38),(3-38)代入(3-44),得RO2max/RO221/(1+)/(21O2)/(1+)21/(21O2)(3-45)结论:1、由上式知:对一定燃料RO2max为一定值只要测定烟气中RO2和CO2的含量就可确定出测量处的且RO2或CO2越电厂一般用电气自动分析仪来测定烟气中CO2的含量,2、燃料一定，可根据燃料调整试验确定最佳及与之对应的最佳RO2数值运行中只要继续保持最佳RO2值，可使锅炉处于经济工况下运行3、电厂中燃用煤种常变当燃料成分改变时RO2max也随之变化此时尽管运行中继续保持RO2值但实际已发生改变如图3-2由图知，相同RO2值对不同燃料，数值不同表明RO2或CO2值监视受燃料种类影响大因此，在运行中仅用CO2含量确定值会引起误操作4、由式（3-45）知：只要测出烟气中氧量O2可近似确定值O2反之O2故电厂一般采用磁性氧量计或氧化锆氧量计来测定烟气中的氧量O2且用氧量计侧烟气中过剩O2来监视时，煤种变化对影响故电厂普遍采用氧量计监视运行中的,二、漏风系数的计算漏风系数：某一受热面的漏风系数为该受热面的漏风量V与理论空气量Vo的比值即=V/Vo（3-46）某级受热面的漏风系数，与可用该级受热面出口与进口之差表示，即=（3-47）炉膛及各烟道的漏风系数的一般经验数据见表3-4设计锅炉时可用表3-4确定烟道任一点烟道某处的等于进口与前面各段烟道的漏风系数之和,第五节锅炉热平衡及其意义一、锅炉热平衡概念1、定义；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、支平衡叫锅炉热平衡a)输入锅炉的热量指伴随燃料送入锅炉的热量b)输出锅炉的热量分:有效利用热量和各项热损失2、计算：按1kg固体或液体燃料（对气体燃料则是1M3）为基础计算，稳定工况下，热平衡方程式可写为:Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6(3-55)100=q1+q2+q3+q4+q5+q6%热平衡关系式见图3-3,二、热平衡的意义1）弄清燃料中的热量被利用了多少，热量损失了多少及损失在哪方面和损失大小如何，以便判断锅炉设计及运行水平，寻求提高锅炉经济性的途径2）锅炉运行中定期进行热平衡试验，查明影响热效率的因素，利于改造三、正、反平衡求锅炉的方法1、正平衡求效率法：测定输入热量Qr和有效利用热量Q1计算锅炉的热效率2、反平衡求效率法：测定锅炉的各项热损失q2、q3、q4、q5、q6，计算锅炉热效率目前电厂常用反平衡求效率法求锅炉,第六节锅炉正平衡求效率=q1=Q1/Qr100%（3-57）一、锅炉输入热量Qr=Q+Qrx+Qwh+Qwr1、燃料的物理显热仅在用外来热源加热燃料时或固体燃料水分较大（MarQ,二、锅炉有效利用热量对非供热机组Q1=Dgq(hgqhgs)+Dzq(hzqhzq)+Dpw(hpwhgs)/B(3-46)第七节、锅炉反平衡求效率及各项热损失=q1=100%（q2+q3+q4+q5+q6）(3-65)一、锅炉的各项热损失（一）机械不完全燃烧损失由于灰中有未燃尽的碳造成a)在煤粉炉中，它由炉烟带出的飞灰炉底排出的炉渣中的残碳造成b)在层燃炉中还有炉箅漏煤造成c)烟道沉积灰中未燃尽的碳，循环灰排放未燃尽的碳,1、计算a)设计锅炉时，q4只能按经验数据来选取，表3-7b)对运行锅炉，根据每小时的飞灰量、炉渣量及飞灰和炉渣中残碳的含量百分数来计算、公式Q4fh=32866Gfh/BCfh/100Q4lz=32866Glz/BClz/100Q4=Q4fh+Q4lzq4=Q4/Qr100%=32866/BQr(GfhCfh+GlzClz)%(3-66)、灰平衡：指入炉煤的含灰量等于飞灰和炉渣中的灰量之和以Afh、Alz表飞灰和炉渣中纯碳的质量含量百分数，则BAar/100=GfhAfh/100+GlzAlz/100,因Afh+Cfh=100Alz+Clz=100即：BAar/100=Gfh（100Cfh）+Glz(100Clz)/100得：Gfh=BAarGlz(100Clz)/（100Cfh）（3-67）、经验法求q4飞灰份额：指飞灰中灰占燃料总灰分的份额，用fh表示炉渣份额：指炉渣中灰占燃料总灰分的份额，用lz表示见表3-2灰平衡式：GfhAfh/100=Aar/100fhB=Gfh（100Cfh）/100GlzAlz/100=Aar/100lzB=Glz（100Clz）/100Gfh=AarBfh/Afh=AarBfh/（100Cfh）Glz=AarBlz/Alz=AarBlz/（100Clz）代如（3-66）得,q4=32866Aar/Qr(fhCfh)/（100Cfh）+（lzClz)/（100Clz）%(3-68)2、影响因素燃料、燃烧方式、炉结构、炉负荷及操作固态排渣炉q41%5%a)M、A、Vdaf、煤粉细q4b)层燃炉、沸腾炉q4，旋风炉q4煤粉炉q4介于两者之间，而固态排渣q4液态排渣q4c)燃烧器结构及炉膛结构，物料循环系统的性能影响d)炉内空气动力工况不良q4e)控制不当二次风调整不合适q4结论：为q4炉子结构需合理，在运行中需作好燃烧调整,(二)化学不完全燃烧热损失指排烟中含有未燃尽的CO、H2、CH4等可燃气体未燃烧所造成的损失1、计算a)锅炉设计时，q3按燃料种类和燃烧方式选取煤粉炉q3=0，燃油燃气炉q3=0.5%,高炉煤气炉q3=1.5%b)运行中的锅炉,:Q3等于烟气中所有可燃气体的发热量之和对煤粉炉:q30.5%q3=Q3/Qr100%=Vgy/Qr(12640CO/100+10800H2/100+35820CH4/100)100(1q4/100)%(3-69),当燃固体燃料时,烟气中H2、CH4含量极少,常略,则q3=Vgy/Qr12640CO(100q4)/100)%将(3-27)代入得q3=236(Car+0.375Sar)CO/Qr(RO2+CO)(100q4)%(3-70)2、影响因素、Vdaf、炉温、燃料与空气混合、燃烧器结构与布置、炉膛结构等a)供O2q3炉温q3b)Vdaf炉内可燃气体而炉内空气动力工况不好易出现不完全燃烧q3c)炉膛容积高度水冷壁布置过多及燃烧器布置不合适q3流化床锅炉，如果配风合理，q3接近于0,（三）排烟热损失指离开锅炉的烟气温度外界空气温度排烟带走一部分锅炉的热量所造成的损失1、计算q2=Q2/Qr100%=（hpypyhlk）/Qr(100q4)%(3-71)a)设计锅炉时，py=l+b)锅炉运行时，py由烟气分析仪测得的气体成分计算得到hpy=(VgyCgy+VH2oCH2o)py+hfh,2、影响因素最大的一项损失，约为4%8%q2主要影响因素是hpy而hpy又取决于排烟容积和排烟温度(Vpy、pyq2）a)、Vpyq2lq2q3q4但l过炉很及燃料在炉内停留时q3q4最佳过量空气系数：对应于q2+q3+q4之和为最小的l，见图3-4,2、影响因素最大的一项损失，约为4%8%q2主要影响因素是hpy而hpy又取决于排烟容积和排烟温度(Vpy、pyq2）a)、Vpyq2lq2q3q4但l过炉很及燃料在炉内停留时q3q4最佳过量空气系数：对应于q2+q3+q4之和为最小的l，见图3-4,l=f（燃料种类、燃烧方式及燃烧设备结构完善程度等）可通过燃烧调整试验确定l的大致范围：对固态排渣炉：燃无烟煤、贫煤及劣质煤时l1.21.25燃烟煤、褐煤时l1.151.2b)炉膛及烟道各处漏风pyVpyq2引风机电耗且漏风对燃烧不利c)pyhpyq2但pyt平均传热必须金属受热面投资气流阻力尾部受热面酸