锅炉热平衡计算.ppt

1 容克式空气预热器 2 第八章锅炉热平衡计算 3 热平衡定义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 输入的热量 主要来源于燃料燃烧放出的热量 输出的热量 有效利用热 用于生产蒸汽或热水 损失 生产过程中的各项热量损失 锅炉热平衡的目的计算锅炉的效率 分析引起热量损失和影响锅炉效率的因素 提高锅炉效率的途径 第一节锅炉机组热平衡 4 热平衡示意图热平衡方程式Qf Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6kJ kgQf 1kg燃料带入炉内的热量 kJ kgQ1 锅炉有效利用热量 kJ kgQ2 排烟热损失 kJ kgQ3 化学未完全燃烧热损失 kJ kgQ4 机械未完全燃烧热损失 kJ kgQ5 散热损失 kJ kgQ6 其它热损失 kJ kg或者 100 q1 q2 q3 q4 q5 q6 第一节锅炉机组热平衡 5 第一节锅炉机组热平衡 锅炉效率有效利用热占输入热量的百分比 正平衡 各项热损失占输入热量的百分比 反平衡 6 一 输入热量Qf 对于燃煤或燃油锅炉 每kg燃料带入锅炉的热量为式中 Qnet ar 燃料的低位发热量 kJ kgQph 燃料的物理显热 kJ kgQex 用锅炉以外的热量加热空气时 空气带入锅炉的热量 kJ kgQat 用蒸汽雾化燃料油 雾化蒸汽带入的热量 kJ kg 7 一 输入热量 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Mar Qner ar 630 则输入热量Qf Qnet ar 8 二 机械未完全燃烧热损失Q4 定义 部分固体燃料颗粒在炉内未能燃尽就被排出炉外而造成的热损失 对于煤粉炉 机械未完全燃烧热损失包括两部分 排烟携带的飞灰中未燃尽的碳粒 飞灰含碳 造成的机械未完全燃烧损失 锅炉冷灰斗排出的灰渣 也称炉渣 中未参加燃烧或未燃尽的碳粒 炉渣含碳 造成的机械未完全燃烧损失 机械未完全燃烧热损失是燃煤锅炉主要的热损失之一 通常仅次于排烟热损失 q4范围 煤粉炉 0 5 5 大型电站锅炉燃用烟煤时 0 5 0 8 燃油 燃气锅炉 0 9 q4计算公式 对于煤粉炉 机械未完全燃烧热损失 10 二 机械未完全燃烧热损失Q4 机械未完全燃烧损失的影响因素 燃料特性 挥发分 灰分 燃烧方式过量空气系数 影响趋势 炉膛结构 炉内停留时间等 运行工况 煤粉细度 过量空气系数等 降低q4的主要措施改善煤粉细度 延长煤粉在炉内的停留时间 适当大的过量空气系数 11 三 化学未完全燃烧热损失Q3 定义 锅炉排烟中残留的可燃气体如CO H2 CH4和重碳氢化合物CmHn等未放出其燃烧热而造成的热损失 q3范围 煤粉炉中 一般不超过0 5 计算公式 燃用固体燃料 气体未完全燃烧产物只有一氧化碳 故 12 三 化学未完全燃烧热损失Q3 化学未完全燃烧损失的影响因素 燃料性质 挥发分大 过量空气系数 炉膛过量空气系数的大小和燃烧过程的组织方式直接影响炉内可燃气体与氧气的混合工况 炉膛结构 停留时间 运行工况 13 四 排烟热损失Q2 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 锅炉热损失中最大的一项 现代电厂锅炉q2范围为5 6 exg每增加15 20 C q2增加1 计算公式 14 四 排烟热损失Q2 影响排烟热损失的因素 排烟温度 一般在110 150 之间 燃料性质 含硫量 水分过量空气系数和漏风系数受热面结渣 积灰燃烧最佳过量空气系数 15 五 散热损失Q5 定义 由于锅炉炉墙 汽包 集箱 汽水管道 烟风管道等部件的温度高于周围环境温度 通过自然对流和辐射向周围所散失的热量 影响因素 锅炉的外表面积表面温度炉墙结构保温层的隔热性和厚度周围环境温度散热损失随机组容量和负荷的变化容量增大 q5减小 q5与锅炉运行负荷近似成反比 16 保热系数 计算时 各段烟道的保热系数取为整台锅炉的保热系数 大型电站锅炉的散热损失都很小 q5 0 2 保热系数约为 0 998 17 六 其它热损失Q6 定义 主要是指灰渣带走的物理热损失对固体燃料 从锅炉中排除的灰渣具有相当高的温度 约600 800 而造成的热量损失 对于层燃炉 沸腾炉或液态排渣炉该项热损失较大 必须予以考虑 对于固态排渣煤粉炉 只有当燃料的Aar Qnet ar 419时才考虑 18 七 锅炉机组热效率和燃料消耗量 锅炉机组有效利用热 根据Q1 Qf和B 计算锅炉效率已知Qf Q1和 b 计算锅炉的燃料消耗量B计算燃料消耗量燃料消耗量B 用于燃料供应和制粉系统的计算 计算燃料消耗量Bcal 用于空气量和烟气量的计算 19 干烟气热损失LG氢燃烧生成水热损失LHm燃料中水份引起的热损失Lmf空气中水份热损失LmA未燃尽碳热损失LUC 未完全燃烧热损失 辐射及对流热损失L未计入热损失LUA ASMEPTC4 1的各项损失 20 热平衡试验的目的确定锅炉的热效率 b 确定锅炉的各项热损失 并分析各项损失的原因和寻求降低热损失的方法 确定不同工况下锅炉各项工作指标 如过量空气系数 干烟气中CO2容积百分数 排烟温度及过热蒸汽温度等与锅炉负荷的关系等 第二节锅炉机组热平衡试验 21 第二节锅炉机组热平衡试验 正平衡法 在试验过程中直接测定锅炉机组的有效利用热Q1 燃料消耗量B 燃料的低位发热量Qar net等 然后按下式 式8 28 计算锅炉效率 反平衡法 通过试验测定出锅炉的各项热损失q2 q3 q4 q5 q6 然后按下式计算 22 两种方法使用的场合 设计时 燃料消耗量未知 均采用反平衡计算 即预先确定各项损失后 再求锅炉效率 运行时 大中型锅炉一般采用反平衡法 小型锅炉 正 反平衡法均采用 第二节锅炉机组热平衡试验 23 测量参数正平衡法 过热蒸汽 Dsh Psh tsh 给水 Pfw tfw Dfw 汽包压力和排污 Pd Dbl 再热蒸汽 Drh Prh Prh trh trh 燃料 B Qnet ar 反平衡法 烟气 RO2 O2 CO exg 冷空气 ta 灰渣 Cfa Csl Qnet ar 燃料元素分析成分 第二节锅炉机组热平衡试验 24 锅炉的输入热量 锅炉的各项热损失 锅炉的主要热损失及其影响因素