锅炉能效测试作业人员培训-数据计算分析(精品)[详细]

在锅炉热平衡试验中,通过计算各项热损失,算出锅炉的热效率,即为锅炉 反平衡效率。
1 100 (q2 q3 q4 q5 q6 )
一、排烟热损失q2 排烟热损失是由于锅炉排烟带走的热量占输入热量的百分率。
计算公式：
H py Vgycgy t py VH 2OcH 2O t py
q2
Kq4 Qr
类类
类
类类类
类类类
类类类
类类类
1
1.3~1.5
1.3~1.5
1.3~1.4
4、漏风系数和空气平衡
对于负压运行的锅炉，外界冷空气会通过锅炉的不严密处漏入炉膛以及 其后的烟道中，致使烟气中的过量空气系数增加。
相对于1kg燃料而言，漏入的空气量△V与理论空气量V0之比称为漏风系 数，用 表示 。
V V0
Q1
1 B
Dgs
(hbq
hgs
rw ) 100
Gs
r
正平衡效率
1
Dgs (hbq
hgs
)
100
Gs
BQr
100%
2、对于过热蒸汽锅炉, 1）当测量给水流量时，
Q1
1 B
Dgs (hgq hgs ) Gsr
正平衡效率
1
Dgs (hgq hgs ) Gs
BQr
100%
2）当测量过热蒸汽流量时，
二、锅炉输出热量Q1与正平衡计算公式 锅炉输出热量是指每千克或每立方米燃料燃烧后，通过蒸汽、水或其他
介质由锅炉向外提供的热量与进入锅炉的水或其他介质带入热量之差，即锅 炉的有效利用热量。
工质侧物质平衡 送入锅炉的水量等于排出锅炉的水量
和汽量之和。即：
Ggs = D + Dzy + Dpw
1、对于饱和蒸汽锅炉
2、理论空气量计算
1kg收到基燃料中含碳 Car kg，完全燃烧需氧1.866 Car m3
100
100
1kg收到基燃料中含氢 Har kg，完全燃烧需氧 5.56 Har m3
100
100
1kg收到基燃料中含硫 Sar kg，完全燃烧需氧 0.7 Sar m3
100
100
1kg燃料燃烧需要的氧气总量为
第五章 数据计算与分析
——锅炉能效测试人员培训教材
宋吉民 沈阳特种设备检测研究院
目录
第一节 锅炉热平衡 第二节 锅炉正平衡热效率计算 第三节 锅炉反平衡热效率计算 第四节 锅炉运行工况热效率简单测试计算 第五节 数据折算和修正
第一节 锅炉热平衡
锅炉热平衡是指在稳定运行状态下,锅炉输入热量与输出热量及各项热损 失之间热量的平衡关系。 以1kg固体、液体燃料或标准状态下1m3气体燃料为基准来计算的。
序号
名称
符号
单位
数值
1
给水流量
D
kg/h
650.00
2
给水压力
3
给水温度
4
蒸汽压力
Pgs
MPa
1.20
tgs
℃
10.00
P
MPa
0.95
5
蒸汽湿度
ω
%
3.00
6
耗煤量
B
kg/h
120.00
7 8 9 10
解：
燃料收到基低位发热值
Qnet，v，ar
kJ/kg 20000.00
0.95 MPa压力下蒸汽焓值
数据 24000 45 0.4 70 0.3 170 19000 294.32 188.87
单位 kg/h ℃ MPa ℃ MPa kg/h kJ/kg kJ/kg kJ/kg
解：Q
1 36
G(hcs
h
j s ) 105
1 36
24000
(294.32
188.87) 105
0.7(MW)
第三节 锅炉反平衡热效率计算
式中
Gzy―雾化燃油所用的蒸汽 量，kg / kg；
izy―雾化用蒸汽的焓， kJ / kg；
izy，0―排烟中蒸汽的焓， kJ / kg。
2、对于电加热锅炉， 按每小时的电耗量作为计算单位。每kW·h电能的发热量折算为3600kJ,
因此电加热锅炉的输入热量为
Qr 3600 N
式中 N —— 耗电量，kW·h/h。
(H py
Hlk ) 100
Hlk pyV 0 (ct)lk
式中 Hpy —— 排烟处烟气焓， kJ/kg 或 kJ/m3；
Hlk —— 入炉冷空气焓， kJ/kg 或 kJ/m3；
Kq4
—— 修正系数（%），Kq4
100 q4 100
排烟热损失主要取决于排烟温度和排烟量。 排烟温度越高、排烟量越大，则排烟焓越大，排烟热损失也就越大。
锅炉中，对于每个受热面的风平衡可表示为
'
受热面
漏风使烟道内的过量空气系数沿烟气流程逐渐增大。从炉膛出口开始， 烟道内任意截面处的过量空气系数为
l
二、 气体未完全燃烧损失q3
也称化学未完全燃烧损失，是指烟气中残留的CO、H2、CH4等可燃气体 成分因未放出其燃烧热，而造成的热量损失占输入热量的百分率。
炉内燃烧过程都在炉膛出口处结束，所以对燃烧有影响的是炉膛出口的
过量空气系数1，过量空气系数一般指炉膛出口处的过量空气系数 1。
往复炉排
机械化层燃炉炉膛出口空气过剩系数
链条炉排
抛煤机机械炉排
烟煤
无烟煤
褐
贫
褐
烟煤
无烟煤
贫
褐
烟煤
无烟煤 贫
煤 ⅠⅡ煤 Ⅰ 煤Ⅰ Ⅱ Ⅲ 煤 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 煤 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 煤 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
将上式两边都除以Qr再乘100，则得
q q q q q q 100
1
2
3
4
5
6
式中 qi 量的百分比。
Qi Qr
100 （i=1~6），分别表示有效利用热及各项热损失占输入热
式中
q1 ——锅炉输出热量占输入热量的百分率，%； q2 ——排烟热损失，%； q3 ——气体未完全燃烧热损失，%； q4 ——固体未完全燃烧热损失，%； q5 —— 散热损失，%； q6 ——灰渣物理热损失，%。
120.00 20000.00
四、锅炉出力计算 锅炉在设计参数范围内、安全连续运行的条件下，每小时的供热量。 对蒸汽锅炉，用符号D表示，单位是t/h。 对热水锅炉，用符号Q表示，单位是MW。
蒸汽锅炉
Dsc Dgs - Dzy - Gs Dsc Dq
热水（油）锅炉
Q
1 36
G(hcs
h
js)
105
Qr Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6
式中
Qr —— 锅炉输入热量，kJ/kg或 kJ/m3 ；
Q1 —— 锅炉输出热量，kJ/kg或 kJ/m3 ； Q2 —— 排烟热损失，kJ/kg或 kJ/m3 ； Q3 —— 气体未完全燃烧热损失，kJ/kg或 kJ/m3 ； Q4 —— 固体未完全燃烧热损失，kJ/kg或 kJ/m3 ； Q5 —— 散热损失，kJ/kg或 kJ/m3 ； Q6 —— 灰渣物理热损失，kJ/kg或 kJ/m3 。
h bq
kJ/kg 2778.95
10℃、1.2 MPa压力下水的焓值
hgs
kJ/kg 43.29
0.95
1
MPDag压s (力hb下q 汽h化gs潜热10值0 BQr
)
Gs
γ
100%
kJ/kg 2006.85
650 (2778.95- 43.29- 2006.85 3.00) 0
100
100% 72.46%
100%
一、锅炉输入热量 Qr
1、对于固体燃料、油、气锅炉，
Qr Qnet,v,ar Qw1 Qrx Qzy
收到基低 位发热值
外来热加热 空气的热量
燃料物理热
自用蒸汽 带入热量
1）外来热源加热空气时带入的热量
Qwl ( I k 0 Ilk 0 ),kJ / kg
式中
―空气预热器入口处的过量空气系数； I 0 ―空气加热后的理论空气焓，kJ / kg；
100
100 100 100
如果按空气中氧的容积成分按21%计算，则1kg燃料燃烧所需的理论
空气量V0为
V 0 1 (1.866 Car 5.56 Har 0.7 Sar 0.7 Oar )
0.21
100
100 100 100
0.0889(Car 0.375Sar ) 0.265Har 0.0333Oar （m3/kg）
3、过量空气系数
在燃烧设备中，由于燃料与空气很难混合得非常均匀，如果以理论空气 量供应空气，就必然会有一部分燃料因得不到足够的氧气而不能完全燃烧。
在锅炉的实际运行中，为使燃料燃尽，实际供给的空气量总是大于理论 空气量，超出的部分称为过量空气量。
过量空气系数：实际空气量Vk与理论空气量V0之比。
Vk V0
k
I 0―基准温度下的理论空气焓，kJ / kg。 lk
2）燃料的物理热
Qrx c p,ar ( tr to )，kJ / kg
式中 cp,ar―燃料的收到基定压比 热容，kJ /(kg ℃) ；
tr ―燃料温度，℃； t0―基准温度，℃。
3）自用蒸汽带入的热量
Qzy Gzy ( izy izy,0 ),kJ / kg
1、燃烧过程的化学反应 碳完全燃烧时，碳与氧的化学反应式为
C O2 CO2 12.01kgC 22.41m3O2 22.41m3CO2
1kgC 1.866m3O2 1.866m3CO2
上式说明，每1kgC完全燃烧需要1.866m3的O2，并产生1.866m3的CO2 依此, 每1kgH完全燃烧需要5.56m3的O2，并产生11.1m3的H2O 每1kgS完全燃烧需要0.7m3的O2，并产生0.7m3的SO2
影响锅炉排烟温度和排烟量的因素有：燃料的性质，受热面的积灰、结渣 或结垢，炉膛出口的过量空气系数 1 以及烟道各处的漏风等。 当煤中的水分和硫分较高时，为了避免或减轻尾部受热面的低温腐蚀， 必须采用较高的排烟温度。水分增大，使排烟容积增大。受热面发生积灰、 结渣或结垢时，烟气与受热面的换热量减少，排烟温度就会升高。炉膛出 口的过量空气系数以及烟道各处的漏风增加将增大排烟的容积，从而使排 烟热损失增大。
kg/h ℃ MPa ℃ MPa kg/h kJ/kg kJ/kg kJ/kg
解：1
G(hcs h BQ r
js)
100%
24000 (294.32 188.87) 17019000
100%
78.35%
例2 对一台型号为LSC0.7-1.0-AII的燃煤蒸汽锅炉进行锅炉定型产品能效测试。 请计算锅炉在此工况下的正平衡效率。
Qr 输入热量
Q1 有效利用热量 Q2 排烟热损失 Q3 气体未完全燃烧热损失 Q4 固体未完全燃烧热损失 Q5 散热损失 Q6 灰渣物理热损失
Q1
Q5 Qr
Q6
HZ
Q4
Q2
fh
Q3
Q4
锅炉热平衡示意图
第二节 锅炉正平衡热效率计算
锅炉正平衡效率：锅炉输出热量占锅炉输入热量的百分率。
1
Q1 Qr
1.866 Car 5.56 Har 0.7 Sar (m 3 )
100
100 100
由于1kg燃料本身含氧为
O ar 100
，标态下的容积为
22.4 Oar 0.7 Oar
32 100
100
。
所以1kg燃料完全燃烧需要的氧量为
1.866 Car 5.56 Har 0.7 Sar 0.7 Oar (m 3 )
q3
Vgy Kq4 Qr
(126.36CO '107.98H2'
358.18CmHn' ) 100
式中
Vgy —— 排烟处干烟气体积，m3/kg 或 m3/ m3；
CO
H 2
Cm
H
n
——
排烟处烟气中CO、H2、CmHn的含量，%
影响q3 的主要因素有：燃料的挥发分、炉膛出口过量空气系数、燃烧器结构 和布置、炉膛温度和炉内空气动力工况等。 燃料中的挥发分多，炉内可燃气体的量就多，容易出现不完全燃烧，则 q3 比较大；炉膛出口过量空气系数过小，可燃气体因得不到足够的氧气而 无法燃尽时，q3增大；若炉膛出口过量空气系数过大，又会使炉膛温度降 低，而一氧化碳在低于800-900℃时很难燃烧，此时q3也会增大；炉膛结构 及燃烧器布置不合理，使燃料在炉内停留时间过短或炉内空气动力场不好 时，q3增大。
Q1
1 B
(Dsc
Gq )(hgq
hgs )
Dzy (hzy
hgs
100
)
Gs
(hbq
hgs
)
正平衡效率：
1
(Dscቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Gq )(hgq
hgs
)
D zy
(hzy hgs BQr
) 100
G
s
(hbq
hgs )
100%
3、对于热水锅炉和热油载体锅炉，
Q1
1 B
G(hcs
hjs )
正平衡效率
(MW)
例 一台燃煤热水锅炉型号为 DZL0.7-0.7/95/70-AII。请根据以下数据， 计算锅炉出力。
名称 实测锅炉循环流量 实测进水温度 实测进水压力 实测出水温度 实测出水压力 锅炉耗煤量 燃料收到基低位发热值 70℃出水温度的焓 45℃进水温度的焓
符号 G tjs Pjs tcs Pcs B (Qnet，v，ar) hcs h js
名称
实测锅炉循环流量 实测进水温度 实测进水压力 实测出水温度 实测出水压力 锅炉耗煤量 燃料收到基低位发热值 70℃出水温度的焓 45℃进水温度的焓
符号
数据
G
24000
tjs
45
Pjs
0.4
tcs
70
Pcs
0.3
B
170
Qnet，v，ar hcs h js
19000 294.32 188.87
单位
1
G(hcs h js BQr
)
100%
4、对于电加热锅炉，正平衡效率计算公式：
1）对于输出饱和蒸汽,
1
D gs
(hbq
hgs
)
100
Gs
3600N
100%
2）对于输出热水和热油载体，
1
G(hcs h js 3600N
)
100%
例1 一台燃煤热水锅炉DZL0.7-0.7/95/70-AII。请根据以下数据，计算锅炉 正平衡效率。