鍋爐原理鍋爐機組熱平衡課件

1、1鍋爐熱平衡2鍋爐輸入熱量和有效利用熱量3鍋爐的各項熱損失4鍋爐效率及燃料消耗量計算第三章 鍋爐機組熱平衡7/30/20221Principles of Boiler1 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率1、熱平衡概念2、熱平衡方程式7/30/20222Principles of Boiler熱平衡范圍7/30/20223Principles of Boiler熱平衡示意圖7/30/20224Principles of Boiler鍋爐熱平衡研究 燃料的熱量在鍋爐中利用的情況: 有多少被有效利用， 有多少變成了熱量損失，表現(xiàn)在哪些方面,產(chǎn)生的原因。 研究的目的是為了有效地提高鍋爐熱效率鍋爐熱平衡 以lkg

2、固體燃料或液體燃料(氣體燃料以1Nm3)為單位組成熱量平衡。 1kg燃料帶入爐內(nèi)的熱量及鍋爐有效利用熱量和損失熱量之間的關(guān)系。1、熱平衡概念7/30/20225Principles of Boiler2、鍋爐熱平衡方程式 q1 = Qi / Qr 100 式中 輸入熱量 Q1 有效利用熱 Q2 排煙損失 Q3 化學不完全燃燒熱損失 Q4 機械不完全燃燒熱損失 Q5 散熱損失 Q6 其他熱損失7/30/20226Principles of Boiler2 鍋爐輸入熱量和有效利用熱量1、鍋爐輸入熱量2、鍋爐有效利用熱量7/30/20227Principles of Boiler1、鍋爐輸入熱量 Q

3、r對于燃煤鍋爐:若燃料和空氣沒有利用外界熱量進行預(yù)熱且燃煤水分滿足則 2/7 燃料的物理顯熱；外來熱源加熱空氣時帶入的熱量；霧化燃油所用蒸汽帶入的熱量7/30/20228Principles of Boiler鍋爐輸入熱量 Qr燃料的物理顯熱ir 固體燃料收到基比熱： kJ/kg 液體燃料收到基比熱： kJ/kg 蒸汽帶入熱 Qzq:當用蒸汽霧化重油或噴入鍋爐蒸汽時考慮.2500排煙中蒸汽焓近似值，kJ/kg 外來熱量 Qwl:用鍋爐范圍以外的廢氣、廢熱等來預(yù)熱空氣時7/30/20229Principles of Boiler2、鍋爐有效利用熱 Q13/7 式中： Q 工質(zhì)總吸熱量， kJ/

4、s B 燃料消耗量， kg/s Dgr、Dzr、DPw 過熱蒸汽量、再熱蒸汽量和排污量，kg/s 、 、h g s 過熱蒸汽焓、飽和蒸汽焓和給水焓，kJ/kg 、 再熱蒸汽出口和進口焓，kJ/kg空氣在空氣預(yù)熱器中吸收的熱量又返回爐膛，屬鍋爐內(nèi)部熱量循環(huán)，鍋爐熱平衡中不予考慮.7/30/202210Principles of Boiler3 鍋爐的各項熱損失機械未完全燃燒熱損失化學(氣體)未完全燃燒熱損失排煙熱損失散熱熱損失其它熱損失7/30/202211Principles of Boiler機械(固體)未完全燃燒熱損失 q4鍋爐主要熱損之一，取失決于燃料種類、燃燒方式、爐膛型式與結(jié)構(gòu)、燃燒

5、器設(shè)計與布置、鍋爐運行工況 Vdaf小；（Mar、Aar ）大，q4 大； R90大， q4 大； 過大或過小，q4 大 煤粉在爐膛停留時間過小， q4 大 機械未完全燃燒熱損失q44/7設(shè)計時, q4、按推薦數(shù)據(jù)選?。ū恚虘B(tài)排渣煤粉爐取 q4 =0.55 % 未完全燃燒熱損失包括 q4、q3 7/30/202212Principles of Boiler機械未完全燃燒熱損失q4形成：灰渣損失 ：未參與燃燒或未燃盡的碳粒與灰渣一同落入灰斗所造成的損失。漏煤損失 ：部分燃料經(jīng)爐排落入灰坑造成的損失。對于煤粉爐，則飛灰損失 ：未燃盡的碳粒隨煙氣帶走所造成的損失。7/30/202213Princ

6、iples of Boiler機械未完全燃燒熱損失q4燃料特性對q4的影響灰分含量高和灰分熔點低的煤，固態(tài)可燃物被灰包裹，難以燃盡，灰渣損失大。層燃時燃用揮發(fā)物低而焦結(jié)性強的煤：燃燒過程主要集中在爐排上，燃燒層溫度高，較易形成熔渣，阻礙通風，增加灰渣損失。層燃時燃用水分低，焦結(jié)性弱而細末又多的煤時：特別是在提高燃燒強度而增強通風的情況下，飛灰損失就增加。 7/30/202214Principles of Boiler機械未完全燃燒熱損失q42燃燒方式對q4的影響：煤粉爐沒有漏煤損失，但飛灰損失比層燃爐大沸騰爐在燃用石煤或煤矸石時，飛灰損失大3爐子結(jié)構(gòu)對q4的影響煤粉爐爐膛的高低燃燒器布置的位置

7、7/30/202215Principles of Boiler機械未完全燃燒熱損失q44鍋爐運行工況對q4的影響負荷增加，爐膛的氣流速度增加，q4加大。煤粉細度及配風。過量空氣系數(shù):如太低，q4會增加。 7/30/202216Principles of Boiler機械未完全燃燒熱損失q4固體不完全燃燒熱損失的測定和計算1測定數(shù)據(jù)在鍋爐正常運行工況下，定時收集： 、 、 （kg/h）取樣分析：(1) 可燃物百分數(shù)：Chz、Cm、Cfh (%)； (2) 可燃物的發(fā)熱量： （kJ/kg） 2計算公式 （kJ/kg） %（kJ/kg） （kJ/kg） （kJ/kg） 7/30/202217Prin

8、ciples of Boiler機械未完全燃燒熱損失q4灰平衡熱平衡試驗中，飛灰量很難準確測定，一般通過灰平衡方法解決灰平衡方程：進入爐內(nèi)燃料的總灰量應(yīng)等于灰渣、漏煤及飛灰之和 令： ,則：灰平衡方程為 上式兩邊分別乘以 7/30/202218Principles of Boiler機械未完全燃燒熱損失q4% 7/30/202219Principles of Boiler氣體不完全燃燒熱損失q3 形成： q3是由于部分CO、H2、CH4等可燃氣體未燃燒放熱就隨煙氣排出所造成的。 影響因素 1爐子結(jié)構(gòu)的影響爐膛高度不夠或爐膛體積太小。當爐內(nèi)水冷壁布置過多時，會使爐膛溫度過低。2燃料特性的影響揮發(fā)

9、份高的燃料，在其它條件相同時，q3相對要大一些。 3燃燒方式的影響爐膛過量空氣系數(shù)（過小或過大）；配風爐內(nèi)氣流的混合與擾動等。7/30/202220Principles of Boiler氣體不完全燃燒熱損失q3 氣體不完全燃燒熱損失的測定及計算1測定用煙氣分析方法測出 （Nm3/kg燃料） 2計算公式 %式中： ，Nm3/kg燃料 ：是考慮固體不完全燃燒的修正；實際燃燒的燃料量 CO2、H2、CH4 ：干煙氣中CO、H2、CH4的容積百分數(shù)，由熱平衡試驗通過驗器分析儀測得。由于實際運行中，煙氣中H2、CH4的含量極少，可忽略不計，計算簡化. 7/30/202221Principles of

10、Boiler氣體不完全燃燒熱損失q3 3缺少元素成分資料時 7/30/202222Principles of Boiler排煙熱損失q2 排煙熱損失 q2計算式中 - 排煙焓, 取決于 與 ，kJ/kg - 進入鍋爐的冷空氣焓, kJ/kg - 排煙處過剩空氣系數(shù) 5/7 由q2、受熱面低溫腐蝕及金屬耗量綜合確定。電站鍋爐 約在110160之間。 取決于 及煙道漏風，后者同時影響 對大中型鍋爐 q2 約為48%排煙熱損失：是指由排煙所帶走的熱量損失，煙氣離開鍋爐排入大氣時，其溫度比進入鍋爐的空氣溫度高很多。 7/30/202223Principles of Boiler排煙熱損失q2影響因素：

11、 影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度和排煙容積1排煙溫度排煙溫度越高，排煙熱損失越大。排煙溫度每提高1215，q2將提高1%。排煙溫度過低經(jīng)濟上不合理，甚至技術(shù)上不允許。（1）煙氣與工質(zhì)的傳熱溫差小，換熱所需金屬受熱面就大大增加。（2）為了避免尾部受熱面的腐蝕，排煙溫度也不宜過低。因此必須根據(jù)燃料與金屬耗量進行技術(shù)經(jīng)濟比較來合理確定排煙溫度。供熱鍋爐的排煙溫度在150200范圍內(nèi)。7/30/202224Principles of Boiler排煙熱損失q2排煙容積影響排煙容積大小的因素有：爐膛出口過量空氣系數(shù)，煙道各處漏風量及燃料所含水分。鍋爐最佳過量空氣系數(shù)的確定使q2、q3、q4三項熱損失

12、的總和最小，所對應(yīng)的爐膛出口過量空氣系數(shù)7/30/202225Principles of Boiler排煙熱損失q2經(jīng)驗公式 ：計算公式:% 7/30/202226Principles of Boiler散熱熱損失q5 額定容量下鍋爐的散熱損失 散熱損失 q5外表溫度高于環(huán)境溫度通過對流與輻射散失熱量造成的損失?？筛鶕?jù)鍋爐尾部受熱面的布置查圖確定 - 鍋爐額定容量、運行 容量下的散熱損失- 鍋爐額定容量、運行容量q5 與鍋爐運行負荷近似成反比變化6/77/30/202227Principles of Boiler散熱損失q5 保溫系數(shù)保溫系數(shù)：表示煙氣在煙道中的放熱量有多少被煙道中的受熱面所吸

13、收。煙氣在煙道中的放熱量保溫系數(shù)煙道受熱面的吸熱量。 7/30/202228Principles of Boiler其它熱損失q6灰渣物理熱損失 固態(tài)排渣煤粉鍋爐只在高灰分煤時才考慮 計算方法很簡單其它一些散熱損失等7/30/202229Principles of Boiler4 、鍋爐效率及燃料消耗量計算1、熱效率及計算2、燃料消耗量計算7/30/202230Principles of Boiler熱效率gr 熱效率 正平衡 反平衡7/77/30/202231Principles of Boiler鍋爐正平衡熱效率1）鍋爐有效利用熱量Q12）鍋爐每小時有效利用熱量Qgl kJ/kg kJ/h

14、飽和蒸汽焓： r-汽化潛熱，kJ/kgW-蒸汽濕度 igs，ips鍋爐給水和排污水焓，kJ/kg； 干飽和蒸汽的焓，kJ/kg7/30/202232Principles of Boiler鍋爐反平衡熱效率 % 7/30/202233Principles of Boiler正反平衡熱效率比較鍋爐正平衡只能求得鍋爐的熱效率，不能據(jù)此研究和分析影響鍋爐熱效率的種種因素，以尋求提高熱效率的途徑。反平衡則是依據(jù)對各種熱損失的測定來計算其鍋爐熱效率。對小型鍋爐而言，一般以正平衡為主，反平衡為輔。對于大型鍋爐，由于不易準確測定燃料消耗量，其鍋爐熱平衡主要靠反平衡求得。7/30/202234Principle

15、s of Boiler燃料消耗量 B 燃料消耗量 計算燃料消耗量7/77/30/202235Principles of Boiler作業(yè)與思考題1、什么是q4，影響q4的因素有哪些？計算它至少需要測試哪些項目？在運行中可以采取哪些措施減小它？2、什么是q2，影響q2的因素有哪些？計算它至少需要測試哪些項目？在運行中可以采取哪些措施減小它？3、分別論述在爐膛、煙道前部、煙道尾部、及制粉系統(tǒng)中，漏風對鍋爐運行有哪些影響？4、鍋爐燃料消耗量和計算燃料消耗量有何不同？各在什么情況下使用？1/27/30/202236Principles of Boiler作業(yè)與思考題5、已知某臺鍋爐每小時的實際燃煤量為600 t/h，其發(fā)熱量Qnet，ar =15535 kJ/kg，試求該臺鍋爐每小時標準燃煤量。6、已知：某鍋爐額定蒸發(fā)量D=420t/h，過熱蒸汽的出口焓hgq=3500kJ/kg，進入鍋爐的給水焓hgs=900kJ/kg，鍋爐排污率為3，汽包內(nèi)爐水焓hls=1350kJ/kg，各項熱損失