燃煤锅炉热平衡测定方案

燃煤锅炉热平衡测定方案

一 实验目的

通过测定燃煤锅炉热效率，初步掌握其方法，对锅炉运行工况有更深入的了解。

二 实验原理

锅炉热效率可用热平衡实验方法测定，测定方法有正平衡和反平衡实验两种，实验必须在锅炉稳定工况下进行。

1 正平衡法

正平衡按式（1-1）进行，锅炉热效率即有效利用热量占燃料带入锅炉热量的百分数：

?gl?q1?Q1Qr?100% （1-1）

有效利用热量Q1按下式计算：

Q1?QglB kJ/kg （1-2）

式中 Qgl ——锅炉每小时有效吸热量，kJ/h；

B —— 每小时燃料消耗量,kg/h。

蒸汽锅炉每小时有效吸热量 Qgl按下式计算：

Qgl?D(iq?igs)?103?Dps(ips?igs)?103 kJ/h （1-3）

式中

D——锅炉蒸发量，t/h； —— 蒸汽焓，kJ/kg； —— 锅炉给水焓，kJ/kg；

—— 排污水焓，即锅炉压力下的饱和水焓，kJ/kg； ——锅炉排污水量，t/h；

iqigsipsDps

由于供热锅炉都是定期排污，为简化测试工作，在热平衡测试期间，可不进行排污。

当锅炉生产饱和蒸汽时，蒸汽干度一般都小于1，湿蒸汽的焓可按下式计算： ig?i???rW100 kJ/kg （1-4）

式中 i??——干饱和蒸汽的焓，kJ/kg； r ——蒸汽的汽化潜热，kJ/kg；

W——蒸汽湿度，%。供热锅炉生产的饱和蒸汽通常有1～5%的湿

度。

热水锅炉每小时吸收热量Qgl按下式计算： Qgl?G(i2?i1)?103 kJ/h （1-5）

式中 G——热水锅炉每小时加热水量，t/h；

i1、i2——热水锅炉进水和出水焓，kJ/kg。

供热锅炉常采用正平衡法测定热效率，因为只要测定燃料消耗量、燃料应用基地位发热量、锅炉蒸发量、压力和温度即可算出热效率。

2 反平衡法

正平衡法只能求得锅炉的热效率，不可能借以分析影响锅炉热效率的原因，因此需要测出锅炉的各项热损失，用（1-6）式计算锅炉的热效率，称反平衡法。 ?gl?q1?100?(q2?q3?q4?q5?q6)% (1-6)

正平衡测试时间为4小时，反平衡测试时间为3小时。对热平衡测试，在精度上有一定要求，两次热效率实验的测试误差，对正平衡法不得大于4%，反平衡法不得大于6%。锅炉热效率以两次平均值计算。同时用正平衡、反平衡法时，两种方法所测得的热效率偏差不得大于5%。 2．1 固体不完全燃烧热损失的测定和计算

对于运行中的锅炉，分别收集它每小时的灰渣、漏煤和飞灰重量Ghz 、

GlmRlm和Rfh（%）和Gfh（kg/h），同时分析出它们所含可燃物的质量百分数Rhz、

和可燃物的发热量Qhz、Qlm和Qfh（kJ/kg），则灰渣、漏煤和飞灰损失Q4hz、Q4lm和Q4fh分别为

Q4hz ?Qhz Q4fh Q4lm?QfhRhzGhz100Bfh kJ/kg （1-7）

RfhG100BRlmGlm100B kJ/kg （1-8） kJ/kg （1-9）

?Qlm 通常灰渣、漏煤和飞灰中可燃物被认定为碳，其发热量为32657 kJ/kg，因此固体不完全燃烧热损失可按下式计算：

Q4=Q4hz+Q4fh+Q4lm?32657100B?Q4Qr(GhzRhz?GlmRlm?GhzlmfhRfh) kJ/kg （1-10）

q4?100?q4?q4?q4fh % （1-11）

在热平衡测试中，飞灰量难以直接测定，通常用灰平衡法求得。所谓灰平衡法就是进入炉内的燃料的总灰量等于灰渣、漏煤和飞灰量之和。即：

BA100y =Ghz100BA100?Rhz100?Glm100?Rlm100?G100?Rfhfh100 （1-12）

将上式两边分别乘以 1=

y，则变为 +

Glm(100?Rlm)BAyGhz(100?Rhz)BAy+

Gfh(100?Rfh)BAy （1-13）

将右边三项分别以ahz、alm和afh表示，则：

1=ahz+alm+afh （1-14） 式中ahz、alm和afh分别表示灰渣、漏煤和飞灰量占燃料总量的份额 ahz=

almGhz(100?Rhz)BABAGfhy （1-15） （1-16） （1-17）

==

Glm(100?Rlm)ya(100?Rfh)BAyfh

故 Ghz?ahzBAy100?RhzalmBAy （1-18）

Glm?100?Rlm （1-19）

Gfh?afhBAy100?Rfh （1-20）

将公式（1-18）、（1-19）、（1-20）代入（1-10）和（1-11）中，则： Q4?32657A10032657AQryy(ahzRhz100?RhzahzRhz100?Rhz?almRlm100?RlmalmRlm100?Rlm?afhRfh100?Rfhafh) kJ/kg （1-21）

q4?(??Rfh100?Rfh) % （1-22）

在热平衡实验中，测定Ghz和Glm后用式（1-15）和（1-16）求得ahz和alm，用（1-14）式可求afh，而Rhz、Rlm和Rfh由取样分析求得，最后用式（1-22）求q4。

2．2 气体不完全燃烧热损失的测定及计算

实际上烟气中H2和CH4很少，可认为气体不完全燃烧产物只是一氧化碳CO，并以CO含量进行q3计算。

Q3?235.9Cy?0.375S2yROC?COCO(1?q4100) kJ/kg （1-23）

q3?235.9Qry??0.375S2yRO?COCO(1?q4100)?100% （1-24）

有时煤的元素成分因客观原因无法测试，q3可由下述经验公式计算： q3?3.2aCO % （1-25）

式中a和CO——在烟道同一测点取样测出的过量空气系数a和一氧化

碳CO的容积百分数。

烟气中一氧化碳CO的计算：用奥氏烟气分析时，烟气中的一氧化碳含