鍋爐及鍋爐房設(shè)備第二章-第三節(jié)

第三節(jié)鍋爐機組熱平衡

研究鍋爐機組的熱平衡目的就在于定量計算與分析各項能量的大小，找出引起熱量損失的原因，提出減少損失的措施，提高鍋爐效率，降低發(fā)電成本。1、鍋爐熱平衡概念定義：在穩(wěn)定工況下，輸入鍋爐的熱量應(yīng)與輸出鍋爐的熱量相平衡，鍋爐的這種熱量收、支平衡關(guān)系，就叫鍋爐的熱平衡。輸入輸出鍋爐的能量見圖3－2。在討論各種能量時，均以1kg燃料為基礎(chǔ)，所以其單位都為kJ／kg。2、鍋爐熱平衡目的一、鍋爐的熱平衡●鍋爐機組的熱平衡方程：Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6kJ/kgq1+q2+q3+q4+q5+q6=100兩邊同除Qr乘100%●鍋爐效率鍋爐輸入熱量和有效利用熱量鍋爐輸入熱量Qr四部分組成：1、燃料的收到基低位發(fā)熱量Qar,net，kJ/kg；2、燃料物理顯熱ir=Cptr，kJ/kg；對于煤粉爐，ir數(shù)值相對較小，可以忽略。3、外來熱源加熱空氣時帶入的熱量Qwr，kJ/kg；4、霧化燃油所用蒸汽帶入的熱量Qwh，kJ/kg。一、鍋爐輸入熱量對于燃煤鍋爐，如果燃料和空氣都沒有利用外界熱量進(jìn)行預(yù)熱，輸入熱量Qr=Qar,net。二、鍋爐有效利用熱Q1●概念：鍋爐的有效利用熱指水和蒸汽流經(jīng)各受熱面時吸收的熱量?！裾f明：空氣在空氣預(yù)熱器中吸收的熱量不計入有效利用熱里面？

空氣雖然在空氣預(yù)熱器吸熱，但隨后又回到爐膛，這部分熱量屬于鍋爐內(nèi)部的熱量循環(huán)，不應(yīng)計入鍋爐的有效利用熱中.●

鍋爐的有效利用熱Q1為其中：相對于每Kg燃料的有效利用熱量為★當(dāng)排污量占鍋爐蒸發(fā)量不到2%時，排污水熱量可忽略。鍋爐的各項熱損失Q2—排煙熱損失Q3—化學(xué)未完全燃燒熱損失Q4—機械未完全燃燒熱損失Q5—散熱損失Q6—灰渣物理熱損失1、機械不完全燃燒熱損失Q4影響因素：●

概念：機械不完全燃燒熱損失是灰中未燃燒或未燃盡的碳造成的熱損失和使用中速磨煤機時排出石子煤的熱量損失，也稱為固體未完全燃燒損失。燃料性質(zhì)燃燒方式、爐膛型式和結(jié)構(gòu)、燃燒器設(shè)計和布置爐膛溫度、鍋爐負(fù)荷運行水平（α）、燃料在爐內(nèi)的停留時間和空氣的混合情況機械未完全燃燒熱損失是燃煤鍋爐的主要熱損失之一，一般僅次于排煙熱損失。1、燃料性質(zhì)煤中灰分和水分越少、揮發(fā)分含量越多、煤粉越細(xì)，則q4越小；2、燃燒方式、爐膛型式和結(jié)構(gòu)、燃燒器設(shè)計和布置在燃料性質(zhì)相同的條件，爐膛結(jié)構(gòu)合理（有適當(dāng)?shù)母叨群腿莘e），噴燃器的結(jié)構(gòu)性能好，布置位置適當(dāng)，使氣粉有較好的混合條件和較長的爐內(nèi)停留時間，則q4較??；3、爐膛溫度、鍋爐負(fù)荷爐內(nèi)過量空氣系數(shù)適當(dāng)，爐膛溫度較高時，q4也較小。鍋爐負(fù)荷過高將使煤粉來不及在爐內(nèi)燒透，負(fù)荷過低則爐溫降低，都將使q4增大。4、運行水平（α）、燃料在爐內(nèi)的停留時間和空氣的混合情況過量空氣系數(shù)過小固體燃料不能完全燃燒q4增大；過量空氣系數(shù)過大，會使?fàn)t溫較低，q4也會增大；燃料在爐內(nèi)的停留時間過短、空氣與燃料混合不充分則q4增大。2、化學(xué)未完全燃燒熱損失Q3概念：化學(xué)未完全燃燒熱損失亦稱可燃?xì)怏w未完全燃燒熱損失。是鍋爐排煙中殘留的可燃?xì)猓–O、H2、CH4等）未燃燒放熱而造成的熱損失。等于煙氣中各種可燃?xì)怏w的容積與其容積發(fā)熱量乘積之和。1、爐膛過量空氣系數(shù)3、燃燒器結(jié)構(gòu)和布置2、燃料的揮發(fā)分4、爐膛溫度和爐內(nèi)空氣動力工況燃料中的揮發(fā)分多爐內(nèi)可燃?xì)怏w的量就增多，容易出現(xiàn)不完全燃燒，q3就比較大。過量空氣系數(shù)過小可燃?xì)怏w不能完全燃燒q3增大，過量空氣系數(shù)過大，會使?fàn)t溫較低，q3也會增大爐膛結(jié)構(gòu)及燃燒器布置不合理，使燃料在爐內(nèi)停留時間過短，q3增大爐內(nèi)溫度低或爐內(nèi)空氣動力場不好時q3就比較大?！裼绊懸蛩兀?、排煙熱損失Q2●

概念：排煙熱損失是由于排煙所擁有的熱量隨煙氣排入大氣而未被利用造成的。排煙熱損失是鍋爐熱損失中最大的一項，大中型鍋爐正常運行時的q2約為（4~8）%主要取決于排煙溫度和排煙容積。1、燃料的性質(zhì)當(dāng)煤中的水分和硫分較高時，為了避免或減輕尾部受熱面的低溫腐蝕，必須采用較高的排煙溫度。水分增大，使排煙容積增大2、受熱面的積灰、結(jié)渣或結(jié)垢受熱面發(fā)生積灰、結(jié)渣或結(jié)垢時，煙氣與受熱面的換熱量減少，排煙溫度就會升高3、爐膛出口的過量空氣系數(shù)以及煙道各處的漏風(fēng)爐膛出口的過量空氣系數(shù)以及煙道各處的漏風(fēng)增加將增大排煙的容積?！?/p>

影響鍋爐排煙溫度和排煙容積的因素：過量空氣系數(shù)的選擇：最佳過量空氣系數(shù)α當(dāng)q2+q3+q4之和為最小或鍋爐效率最高時所對應(yīng)的過量空氣系數(shù)，稱為最佳過量空氣系數(shù)。--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(fù)荷近似成反比變化

4、散熱損失q5

（一）散熱損失

鍋爐運行中，由于汽包、聯(lián)箱、管道以及爐墻的溫度高于環(huán)境溫度，通過對流和輻射向外散發(fā)的熱量●、影響因素爐體表面積爐體表面溫度爐墻結(jié)構(gòu)形式（光管式比水膜式大）爐墻保溫層性能周圍環(huán)境溫度鍋爐負(fù)荷大?。ǘ┍嵯禂?shù)稱為散熱系數(shù)5、灰渣物理熱損失q6

由于鍋爐中排出的灰渣及漏煤（層燃爐）的溫度一般在600～800℃造成的熱損失。層燃爐：600～800℃；煤粉爐：固態(tài)排渣600℃左右；液態(tài)排渣：大于1000℃；沸騰爐：800℃左右。

鍋爐效率及燃料消耗量計算1、鍋爐效率的計算方法通過測定輸入熱量Qr和有效利用熱量Q1計算鍋爐效率，稱為正平衡求效率法或直接求效率法。通過測定鍋爐各項熱損失q2、q3、q4、q5、q6后計算的鍋爐效率稱為稱為反平衡求效率法或間接求效率法。2．鍋爐熱效率鍋爐熱效率是指鍋爐的有效利用熱與鍋爐送入熱量之比，即：

反平衡法效率：正平衡效率：三．燃料消耗量1、實際燃料消耗量2、計算燃料消耗量

指扣除機械未完全燃燒熱損失q4后，在爐內(nèi)實際參與燃燒的燃料消耗量

兩種燃料消耗量的用途：

燃料消耗量B計算輸煤系統(tǒng)和制粉系統(tǒng)計算時要采用燃料消耗量計算燃料消耗量Bj計算燃燒所需的空氣量和生成的煙氣量時，因為有部分燃料未參與反應(yīng)必須對B進(jìn)行修正，即按計算燃料量Bj來進(jìn)行計算鍋爐熱平衡實驗方法一、熱平衡試驗?zāi)康拇_定鍋爐機組的熱效率；確定鍋爐機組各項熱損失的大小，分析造成各項熱損失的原因并尋求降低熱損失的方法，以提高鍋爐機組的熱效率；二、確定鍋爐機組熱效率的方法正平衡法正平衡法是指直接確定輸入鍋爐的熱量Qr和鍋爐的有效利用熱Q1，然后利用鍋爐熱效率的定義式計算鍋爐熱效率的方法。為了確定Q1和Qr，需要測定工質(zhì)的流量、工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)、燃料消耗量B等數(shù)據(jù)。