锅炉效率及有关计算

关于锅炉效率及有关计算锅炉车间所用燃料以燃煤为主，同时伴有燃油系统。不同种类的煤具有不同的发热量，并且往往相差很大。同一燃烧设备在相同的工况下，燃用发热量低的煤时，煤的消耗量必然就大，燃用发热量高的煤时，煤的消耗量必然就小。因此，实际耗煤量只能说明煤消耗量的大小，不能正确表明其经济性。为了正确地表明设备运行的经济性，引用了“标准煤”的概念。规定标准煤收到基的低位发热量为29308kJ/kg。不同燃料的消耗量可以通过热值换算成标准煤消耗量。第2页,共64页，2024年2月25日，星期天产汽标煤耗率是指产生一吨蒸汽所需要的标准煤的质量。各热电厂的产汽煤耗率的比较只有在设计的同一给水温度、同一主汽压力和同一主汽温度的情况下才能进行产汽煤耗率的比较，因为不同温度、不同压力和不同主汽温度下的焓值不一样（热能不样），在计算产汽标煤耗时，须将一段时间内所燃用的煤、燃油及其它热源的发热量换算成标准煤的发热量进行计算。第3页,共64页，2024年2月25日，星期天

燃料成本在锅炉车间生产成本中占有很大比重，控制燃料成本对于提高经济效益，节能减排有重要意义。产汽标煤耗是热电指标中重要的一环，降低产汽标煤耗能有效地节约燃煤用量，从而节约其经济成本。第4页,共64页，2024年2月25日，星期天锅炉产汽煤耗率产汽煤耗率=B标/D产汽量我厂#1、2炉设计负荷220t/h，收到基热值为19008kj/kg，耗煤量为33.15t/h，锅炉效率为89.3%；#3炉设计负荷240t/h，收到基热值为20000kj/kg，耗煤量为36.52t/h,锅炉效率为89.103%；#4炉设计负荷220t/h，收到基热值为20500kj/kg，耗煤量为30.115t/h,锅炉效率为90.4%第5页,共64页，2024年2月25日，星期天设计值产汽量过热蒸汽焓大卡*4.18给水焓收到基低位发热量大卡燃料消耗量过热蒸汽吸收焓锅炉效率锅炉设计效率耗标煤产汽煤耗率#1、2炉220830215457033.1561589.3189.321.6422198.3737#3炉240830180478536.5265089.2789.10324.96403104.0168#4炉220830215490530.561590.4490.421.3717997.14448#3炉给水温度同步后253830215478536.5261589.0489.10324.9640398.67205第6页,共64页，2024年2月25日，星期天产汽量过热蒸汽焓大卡*4.18给水焓收到基低位发热量大卡燃料消耗量过热蒸汽吸收焓

锅炉设计效率220830215457033.15615

89.3218.20830210457033.15620

89.3216.46830205457033.15625

89.3214.74830200457033.15630

89.3213.05830195457033.15635

89.3211.38830190457033.15640

89.3209.74830185457033.15645

89.3208.13830180457033.15650

89.3206.54830175457033.15655

89.3204.98830170457033.15660

89.3203.44830165457033.15665

89.3201.92830160457033.15670

89.3201.92830160457033.15670

89.3201.92830160457033.15670

89.3200.42830155457033.15675

89.3198.95830150457033.15680

89.3第7页,共64页，2024年2月25日，星期天一、给水温度对产汽煤耗率的影响在计算燃料消耗量时，给水温度是一个重要的参数，因为给水温度不同，锅炉有效利用的热量也就不同。锅炉设计时给水温度为215℃（投入高压加热器之后）。实际运行当中，高压加热器投用，但是其换热效果不理想，给水温度通常在190~200℃之间波动，特殊情况下，高加未投，给水温度甚至会降至150℃。这样，不得不耗用更多的燃煤来加热给水，因此煤耗会略有偏高。同时加热给水热源来源于蒸汽抽汽，蒸汽量就会减少，耗煤量就会减少，必须将一定的给水温度换算成对应的可带负荷。第8页,共64页，2024年2月25日，星期天二、锅炉热效率对产汽煤耗的影响锅炉热效率对煤耗的影响是直接的。电站锅炉设计热效率一般为90%左右，由于煤种、日程运行负荷等问题，实际热效率低于设计热效率。同时由于设备、燃烧工况等问题，其热损失也较设计时的热损失大。因此，分析研究并找出降低热损失的方法，提高热效率的途径，应采用比较精确可靠的反平衡法来测定热效率。为提高其热效率，关键是减小q2~q6各项热损失。第9页,共64页，2024年2月25日，星期天三、锅炉本体汽水损失对产汽煤耗的影响锅炉本体汽水损失包括连续排污、定期排污、蒸汽吹灰及锅炉本体疏水、泄漏等，但主要的影响因素为连续排污。连续排污是保持炉水及蒸汽合格的重要措施，但排污量的大小也会影响到锅炉汽水损失的大小。电站锅炉规定排污率为1至2%，但实际运行中，连续排污阀门开度接近10%，甚至炉水品质不合格时，开度会达到70%以上，这样汽水损失将会大大增大，煤耗也会增加。第10页,共64页，2024年2月25日，星期天第二章锅炉热平衡热平衡意义求热效率的方法锅炉有效利用热量热损失的确定方法减少热损失的技术措施第11页,共64页，2024年2月25日，星期天第一节锅炉热平衡及其意义

一、锅炉热平衡概念 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

锅炉热平衡的概念锅炉热平衡的计算基础：1kg固体燃料锅炉热平衡方程式为：

第12页,共64页，2024年2月25日，星期天第13页,共64页，2024年2月25日，星期天

※式（3-55）不利于对燃用不同燃料及不同锅炉容量的锅炉之间进行经济性比较。 将式（3-55）变成以百分数表示的热平衡方程式，即：第14页,共64页，2024年2月25日，星期天

二、锅炉热平衡的意义

1、知道锅炉有效利用热量的大小和燃料热量的利用程度；

2、更重要的是知道各项热损失的大小，可以判断锅炉的设计和运行水平，寻找提高锅炉运行水平的措施。锅炉热平衡必须通过试验求得，该试验即“热平衡试验”，也称为热效率试验。第15页,共64页，2024年2月25日，星期天

第六节锅炉正平衡求效率

正平衡求效率法：通过测定锅炉输入热量和有效利用热量，计算锅炉热效率。计算公式为： 一、锅炉输入热量 对应于1kg固体或液体燃料，其输入锅炉的热量可用下式计算：

第16页,共64页，2024年2月25日，星期天第17页,共64页，2024年2月25日，星期天第18页,共64页，2024年2月25日，星期天第19页,共64页，2024年2月25日，星期天第20页,共64页，2024年2月25日，星期天第21页,共64页，2024年2月25日，星期天

二、锅炉有效利用热量

过热蒸汽的吸热锅炉有效利用热量再热蒸汽的吸热 饱和蒸汽的吸热 排污水的吸热

当锅炉不对外供应饱和蒸汽时，锅炉每小时有效利用热量可用下式计算，即

第22页,共64页，2024年2月25日，星期天第23页,共64页，2024年2月25日，星期天第七节锅炉反平衡求效率及各项热损失

反平衡求效率法：通过测定锅炉的各项热损失，从而计算出锅炉热效率的方法。计算公式如下： 一、锅炉的各项热损失 （一）机械不完全燃烧热损失 在煤粉炉中，它是由烟气带出的飞灰和冷灰斗排出的灰渣中的未燃尽碳造成的。

第24页,共64页，2024年2月25日，星期天第七节锅炉反平衡求热效率及各项热损失

反平衡求效率法：通过测定锅炉的各项热损失，从而计算出锅炉热效率的方法。计算公式如下： 一、锅炉的各项热损失第25页,共64页，2024年2月25日，星期天

（一）化学不完全燃烧热损失1.化学不完全燃烧热损失的计算 对于燃煤锅炉，烟气中H2、CH4等可燃气体的含量极少，可以认为烟气中的可燃气体只是CO。其计算公式为：第26页,共64页，2024年2月25日，星期天第27页,共64页，2024年2月25日，星期天

在进行锅炉设计时，q3可按经验数据选用。一般，固态排渣煤粉炉，q3=0%。

2.影响化学不完全燃烧热损失的因素及分析对于煤粉炉，q3一般不超过0.5%。影响化学不完全燃烧热损失的主要因素有炉内过量空气系数、燃料的挥发分、炉膛温度、燃料与空气混合情况和炉膛结构等。

第28页,共64页，2024年2月25日，星期天1）炉内过量空气系数的影响当炉内过量空气系数较小时，由于氧气供应不足，使q3增大；炉内过量空气系数过大，使炉膛温度降低，一氧化碳燃烧不充分，q3也会增大。因此，炉内过量空气系数应该适当。第29页,共64页，2024年2月25日，星期天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。第30页,共64页，2024年2月25日，星期天（二）排烟热损失

1.排烟热损失的计算 第31页,共64页，2024年2月25日，星期天第32页,共64页，2024年2月25日，星期天还可以用以下简单公式粗略计算q2=(3.55αpy+0.44)×(tpy-t1)/100×(100-q4)/100%式中，αpy——排烟处过量空气系数，我厂锅炉可取为1.45tpy——排烟温度，℃tl—预热器进风温度℃

2.影响排烟热损失的因素及分析 在煤粉炉的五项热损失中，排烟热损失是最大的一项，大约4~8%。 影响排烟热损失的主要因素是排烟容积和排烟温度。 1）排烟容积的影响 对于一定的燃料，排烟容积取决于炉内过量空气系数及漏风系数。

第33页,共64页，2024年2月25日，星期天①炉内过量空气系数增大，会使炉膛出口的烟气容积增加，在漏风系数不变时，排烟容积会增大，使排烟热损失增加。 ②根据关系式可知，当炉膛出口过量空气系数不变时，随着沿烟气流程漏风系数的增大，最终排烟处的过量空气系数增加，使排烟热损失增大。第34页,共64页，2024年2月25日，星期天

2）最佳过量空气系数 根据前面对q2、q3、q4三项热损失影响因素的分析，炉膛出口过量空气系数对它们都产生影响，实际上决定了锅炉热效率的大小。因此定义“最佳过量空气系数”，即对应于q2、q3、q4之和为最小的炉膛出口过量空气系数（如图3-4所示）。

第35页,共64页，2024年2月25日，星期天

最佳过量空气系数与燃料种类、燃烧方式和燃烧设备的结构完善程度等因素有关，可通过燃烧调整试验确定。第36页,共64页，2024年2月25日，星期天

3）排烟温度的影响 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15

20℃，排烟热损失约增加一个百分点。 排烟温度的选取涉及燃料、金属价格、低温腐蚀以及引风机电耗，必须通过技术经济比较确定。 通常排烟温度在110

160℃。第37页,共64页，2024年2月25日，星期天4）锅炉运行的影响 ①受热面洁净程度 当受热面出现结渣、积灰和沾污时，传热热阻大增，使传热减弱，排烟温度上升，排烟热损失增大。 ②受热面管内结垢 ③炉膛及烟道漏风 如上所述，运行中及时吹灰、防止结渣、减少漏风等，可以降低排烟热损失。第38页,共64页，2024年2月25日，星期天 在煤粉炉中，它是由烟气带出的飞灰和冷灰斗排出的灰渣中的未燃尽碳造成的。

（三）机械不完全燃烧热损失第39页,共64页，2024年2月25日，星期天1.机械不完全燃烧热损失的计算 在锅炉设计时，机械不完全燃烧热损失只能按经验数据来选取。 对于运行中的锅炉，机械不完全燃烧热损失可通过热平衡试验来测定。热平衡试验时，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。 此时，机械不完全燃烧热损失可按以下方法计算，即第40页,共64页，2024年2月25日，星期天

第41页,共64页，2024年2月25日，星期天第42页,共64页，2024年2月25日，星期天第43页,共64页，2024年2月25日，星期天第44页,共64页，2024年2月25日，星期天第45页,共64页，2024年2月25日，星期天

在进行锅炉设计时，q4可参照表3-7的推荐数据选取。一般，对于固态排渣煤粉炉，燃用无烟煤时q4=4～6%；贫煤q4=2%；烟煤q4=1～

1.5%；褐煤q4=0.5～

1%。

2.影响机械不完全燃烧热损失的主要因素 机械不完全燃烧热损失是锅炉热损失中的一个主要项目，通常仅次于排烟热损失。

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影响机械不完全燃烧热损失的主要因素有燃料性质、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。①燃料性质：灰分、水分越大，挥发分越小，机械不完全燃烧热损失越大；②炉膛结构：炉膛结构决定了煤粉在炉内停留的时间和风粉混合的质量，从而影响到q4。第47页,共64页，2024年2月25日，星期天

③锅炉负荷：锅炉负荷过高时，单位时间送入炉内的煤粉量和空气量都增加，风粉运动速度升高，煤粉停留时间缩短，使机械不完全燃烧热损失增大；锅炉负荷较低时，炉膛温度降低，燃烧反应速度减小，使机械不完全燃烧热损失增大。第48页,共64页，2024年2月25日，星期天

第49页,共64页，2024年2月25日，星期天④运行时的过量空气系数

：当较小时，随着的增大，机械不完全燃烧热损失不断减小；当较大时，随着的增大，机械不完全燃烧热损失会逐渐增加。⑤煤粉细度：煤粉颗粒越细小，则煤粉细度的数值越小，机械不完全燃烧热损失越小。第50页,共64页，2024年2月25日，星期天

2.影响散热损失的因素及分析 影响散热损失的主要因素有锅炉额定蒸发量（即锅炉容量）、锅炉实际蒸发量（即锅炉负荷）、外表面积、水冷壁和炉墙结构、管道保温以及环境情况等。对于容量较大的锅炉，散热损失一般小于0.5%。第51页,共64页，2024年2月25日，星期天

散热损失的两个特点： ①额定蒸发量越大，散热损失的百分数越小。 一般，锅炉容量增大，外表面积也相应增加，锅炉散发的热量增大；但由于燃料消耗量与锅炉容量大致成比例地增加，而锅炉的外表面积和炉膛温度却增加得少些，所以散热损失的百分数减小。 ②锅炉运行时，负荷越小，散热损失的百分数越大。第52页,共64页，2024年2月25日，星期天3.保热系数 在锅炉热力计算中，需要知道各段受热面所在烟道的散热损失。通常把某段烟道中，烟气放出的被受热面吸收的程度用保热系数来考虑，即第53页,共64页，2024年2月25日，星期天第54页,共64页，2024年2月25日，星期天

（五）灰渣物理热损失第55页,共64页，2024年2月25日，星期天

2.影响灰渣物理热损失的因素 影响因素包括：燃料灰分、灰渣份额以及灰渣温度。 对于固态排渣煤粉炉，只有当燃料灰分很高时，即