广东工业大学锅炉原理课件-3.ppt

第三章锅炉的热平衡计算3-1锅炉热平衡的组成3-2锅炉热效率的计算3-3锅炉的各种热损失及计算3-4燃料消耗量的计算,燃料在锅炉炉膛内燃烧放热，放出的热能通过受热面被锅内工质所吸收而得到有效利用。实际上，进人锅炉的燃料，由于各种因素的影响，不可能全部完全燃烧放热，而燃烧放出的热量也不可能全部被锅内工质所吸收而得到有效利用，其中必有一部分热量被损失掉了。锅炉运行工况稳定时，输人锅炉的热量与锅炉输出的热量应当平衡。因此，一般根据这种热平衡的原理，对锅炉进行测试，得出锅炉的有效利用热量和各项热损失的实际数值，以此计算得出锅炉的热效率，从而了解锅炉的设计水平和运行情况，以及影响锅炉热效率的因素，寻求提高锅炉热效率的有效途径，合理利用能源。,基本要求：1、应熟练掌握锅炉的热平衡计算（重点）；2、掌握基本概念：锅炉热效率、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；3、学会分析影响各项热损失的因素,3-1锅炉热平衡的组成锅炉的热平衡方程可以用下列形式表示：锅炉的输人热量=锅炉有效利用热量十各项热损失之和下面以1kg固体燃料或液体燃料（气体燃料以1m3）为单位，进一步讨论锅炉的热平衡方程。锅炉的输人热量用符号Qr表示，被工质吸收的有效利用热量用Q1表示，燃料燃烧损失的热量可归纳为“排烟热损失”、“气体不完全燃烧热损失”、“固体不完全燃烧热损失”、“炉体散热损失”和“灰渣物理热损失及其他热损失”五项，分别用符号Q2、Q3、Q4、Q5、Q6表示。锅炉热平衡方程式也可表示为QrQ1Q2Q3Q4Q5Q6kJkg,锅炉输入热量与锅炉有效利用热量和各项热损失之间的关系可参见图3l，图中预热空气循环热量QLK是指预热空气的那部分热量又返回炉中成为烟气焰的一部分，随后又在空气预热器内放热给空气，不断循环，所以在锅炉热平衡时不考虑此项热量。上式各项分别除以Qr，并乘以100，可用热量的百分数列出锅炉的热平衡方程：q1q2q3q4q5q61003-2锅炉热效率的计算1、锅炉热效率：又称毛效率。锅炉有效利用热与锅炉送入热量之比。2、锅炉净效率：考虑锅炉辅机消耗的动力、锅炉自用设备消耗外来蒸汽的热能等计入输入热量而计算的效率。,图31,锅炉热平衡示意,Qzy锅炉自用热耗，系指吹灰、暖风器、重油雾化、蒸汽驱动辅助设备等所用外来蒸汽热耗，kJ/kg；P制粉系统、送风机、引风机、回转式空气预热器、烟气再循环风机、强制循环泵、除渣及除灰系统、电除尘器等辅助机械电动机的实际功率，kW；b电厂发电标准煤耗，kg/(kWh)；B锅炉燃料消耗量，kg/h；3、燃烧效率：100q3-q4燃料燃烧的完全程度。4、如何求锅炉的热效率？,A、设计一台锅炉时：=100-q2-q3-q4-q5-q6其中q2、q6可以通过计算求得；q3、q4、q5可以通过查表或查图选取。B、对于一台运行的锅炉：通过热平衡实验测得。(1)、正平衡法(小型锅炉)：正平衡法是指测定出锅炉的有效利用热Q1和送入锅炉的热量Qr，在按下式计算出锅炉的热效率。即=Q1/Qr100%（2）、反平衡法（大型锅炉）：反平衡法是逐项测试锅炉的热损失，然后按照下式进行计算：锅炉效率=qgl=100（q2q3q4q5q6）,3-3锅炉的各种热损失及计算根据热平衡方程我们知道，当锅炉输人热量一定时，降低锅炉的各项热损失，可以提高锅炉的有效利用热，使锅炉更经济地运行。分析锅炉各项热损失产生的原因，寻求降低各项热损失的方法，提高锅炉热效率，对锅炉的设计和改造以及锅炉的运行管理是十分重要的。1、机械不完全燃烧热损失q4燃用固体燃料的锅炉，部分固体可燃物在炉内没有参与燃烧或没有燃尽被排出炉外而造成的热损失，称为机械不完全燃烧热损失，又称固体不完全燃烧热损失，它包括部分燃料经炉排掉人灰斗的漏煤损失Qlm，未燃尽的可燃物包裹在灰渣中被排出落人灰斗造成的灰渣损失Qhz和未燃尽的碳粒随烟气带走的飞灰损失Qfh。,固体不完全燃烧热损失是燃用固体燃料锅炉热损失中较大的一项损失。对于燃用气体或液体燃料的锅炉，正常燃烧时可认为q40。影响固体不完全燃烧热损失的主要因素有锅炉的燃烧方式、燃料特性、过量空气系数、锅炉运行情况、炉子结构等。对于室燃炉，没有漏煤损失，而飞灰损失占主要部分。对于层燃炉当燃料的灰分含量高、灰熔点低或挥发分含量低而焦结性强时，灰渣损失会增大；当燃用水分少、焦结性弱而细末又多的燃料时，飞灰损失会增加；煤的粒径过大会造成灰渣损失增加。锅炉运行时，增加负荷，相应地穿过燃料层和炉膛的气流速度增大，会使飞灰损失增加。,锅炉运行时，煤层过厚、炉排速度过快、各风室的风量分配不适当、过量空气系数偏小等都会使q4增大。当设计锅炉进行热平衡计算时，固体不完全燃烧热损失q4是按长期运行的经验数据来确定。2、化学不完全燃烧热损失q3化学不完全燃烧热损失是指由于一部分可燃气体（CO、H2等）未能燃烧放热而随烟气排出造成的热量损失，也称为气体不完全燃烧热损失。燃料在炉膛中燃烧时，如果空气量不足、燃料与空气混合不良、炉膛容积太小或炉膛温度太低，就可能因供氧量不足、可燃气体在炉膛内停留时间过短或达不到着火点而使部分可燃气体不能完全燃烧，造成热损失。在设计锅炉时，气体不完全燃烧热损失是按长期运行的经验数据来确定的。,3、排烟热损失q2烟气的温度比进人锅炉的空气温度要高，烟气离开锅炉排入大气所带走的热量损失，称为排烟热损失，它是锅炉热损失中较大的一项。一般装有省煤器的水管锅炉，排烟热损失约为412；不装省煤器时，该数值往往高达20以上，燃油、燃气、卧式内燃蒸汽锅炉q2为8以上。影响排烟热损失的因素主要是排烟温度和排烟容积。排烟温度越高，排烟热损失越大。排烟温度每升高15左右，排烟热损失约增加1。降低排烟温度，可降低排烟的热损失，但是排烟温度过低是不合理的，也是不允许的。因为要降低排烟温度，势必增加锅炉尾部受热面，而尾部受热面处于低温烟道，烟气与工质传热温差较小，降低排烟温度，会使钢材消耗量大大增加；此外，为了避免尾部受热面的腐蚀，特别是当燃用含硫量较高的燃料时，排烟温度应保持高一些。因此，合理的排烟温度应通过技术经济比较来确定。,电厂锅炉的排烟温度约在110-160范围内，工业锅炉的排烟温度还要高，约在160200范围内。锅炉运行时，受热面积灰或结渣，以及锅炉超负荷运行等，都会使锅炉排烟温度升高。因此，锅炉运行时，应注意保持受热面的清洁，并尽量避免超负荷运行，以降低排烟热损失。排烟容积增大，会使排烟热损失增加。如果炉膛出口过量空气系数偏高、炉墙及烟道漏风严重、燃料水分含量大，则排烟容积增大，从而增加了排烟热损失。为了降低排烟热损失，在锅炉安装施工时应注意炉墙、烟道砌筑的严密性，在运行中注意控制炉膛的过量空气系数，堵塞炉墙及烟造的漏风处。由上述分析可知，q2、q3、q4三项热损失数值的大小，都和过剩空气量即过量空气系数有关。过量空气系数偏大，将使排烟热损失增加，但气体不完全燃烧热损失和固体不完全燃烧热损失相应减小了，如过量空气系数减小，排烟热损失虽然减小了，但气体不完全燃烧热损失和固体不完全燃烧热损失都会增加。所以，合理的过量空气系数应使q2、q3、q4三项热损失之和为最小。,4、散热损失q5和保热系数在锅炉运行时，由于炉墙、锅筒、构架、管道及其他附件等表面温度高于周围空气温度，部分热量从炉体表面向外界散失，形成炉体散热损失。炉体散热损失的大小主要取决于锅炉散热表面面积的大小、外表面温度以及周围空气的温度。q5是根据锅炉容量按图3-2所示的经验数据来查取。保热系数表示在烟道中烟气放出的热量有多少被受热面所吸收，而表示有多少成为散热损失。5、灰渣物理显热等热损失q6灰渣物理热损失是由于锅炉中排出的灰渣及漏煤的温度一般都在600-800以上而造成的损失。,表32q3、q4的推荐值,图32,3-4燃料消耗量的计算锅炉单位时间耗用的燃料称为燃料消耗量，计算公式如下：kg/sQ-工质的总有效利用