锅炉毕业设计说明书 - 图文(4)

3. 锅炉热平衡及燃料耗量计算

a.热平衡

锅炉热力计算的主要目的是确定足够的受热面，以保证锅炉合理的出力和热效率。锅炉的热力计算主要包括：

（1）锅炉的热平衡计算； （2）炉膛的受热面计算； （3）对流受热面计算。

锅炉系统的热平衡计算，是为了保证送入锅炉机组的热量与有效利用热及各项热损失的总和相平衡，并在此基础上计算出锅炉机组的热效率和燃料消耗量。热平衡计算是在锅炉机组处于稳定的热力工况下进行的。

锅炉机组热平衡方程的普遍形式为：

'?Q?Q?Q?Q? Q Qr?Q 6 kJ/kg （4.1） 12345式中 Qr——送入锅炉系统的热量； Q'1——锅炉系统的有效利用热； Q2——排烟带走的热量；

Q3——气体不完全燃烧（又称化学不完全燃烧）损失的热量； Q4——固体不完全燃烧（又称机械不完全燃烧）损失的热量； Q5——锅炉系统向周围空气散失的热量； Q6——燃料中灰渣带走的热量。

b锅炉输入热量

相对于1 m3燃气送入锅炉系统的热量Qr（kJ/kg）是指锅炉范围以外输入的热量，可按下式计：

Qr?Qnet,v,ar?ir?Qwl

（4.3）

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式中 Qnet,v,ar ——燃料的低位发热量值，kJ/kg；

Qwl——用锅炉系统以外的热量加热送入锅炉的空气时，相应于每kg燃料所具有的热量，kJ/kg；

ir—— 物理显热，kJ/kg。 c 排烟损失

排烟热损失q2可用锅炉机组的排烟和冷空气的焓差计算： q2?Q2Qr?100??Ipy??pyI?lk??100?q?4Qr?100 % （4.4）

式中 Ipy——在排烟过剩空气系数及排烟温度下，相应于1 kg燃气的排烟的焓， kJ/kg。 αpy——排烟的过剩空气系数；

I°lk——在送入锅炉的空气温度下， 1 kg燃气所需要的理论空气焓， kJ/kg。 4 气体不完全燃烧热损失q3

气体不完全燃烧热损失q3是指排烟中未完全燃烧或燃尽的可燃气体所带走的热量占送入锅炉输入热的份额。在设计计算时，对燃用天然气、油气伴生气和焦炉煤气的锅炉，可取q3＝0.5％；对燃用高炉煤气的锅炉，取q3＝1％。本次设计中，q3取0.5%。对运行锅炉，借排烟处烟气成份的分析，可按下述公式进行计算： q3?0.1?1?py?0.??06CO30?.2H22?5.8CH 5 .% 85 （4.5） ?4气体不完全燃烧热损失大小主要取决于燃烧成分、炉膛过剩空气系数、所用燃烧器、燃烧器与炉膛匹配是否适当以及运行操作是否合理。一台运行的锅炉。此项热损失究竟多大，要靠烟气分析的结果确定。 5 机械不完全燃烧损失q4

机械不完全燃烧即燃料中的固体不完全燃烧. 6 散热损失q5

散热损失q5是指锅炉围护结构和锅炉机组范围内的气、水管道以及烟风道等，受外

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部大气对流冷却和向外热辐射所散失的热量。它与周围大气的温度（露天布置时的室外温度、室内布置时的室内温度）、风速、围护结构的保温情况以及散热表面积的大小、形状等有关，同时还与锅炉的额定容量和运行负荷的大小有关，一般根据经验数据和近似计算的办法确定。 7 锅炉有效利用热Q1

锅炉有效利用热Q1系指锅炉供出工质的总焓与给水焓的差值，对饱和蒸锅炉为： Q1???D?Dzy??ibq?igs???Dpw?ibs?igs?? kJ/s （4.6）

100???? 对于过热蒸汽锅炉： Q1??Di?i?g?s??gqD?zy??rW???izyi??gs?D?ipw i kJ/s （4.7） ???bsgs式中 D——锅炉蒸发量，kg/s； Dzy——锅炉自用蒸汽量，kg/s； Dpw——锅炉排污量，kg/s； ibq——饱和蒸汽焓，kg/s； igq——过热蒸汽焓，kJ/kg； izy——自用蒸汽焓，kJ/kg； ibs——饱和水焓，kJ/kg； igs——给水焓，kJ/kg；

W——蒸汽湿度，％；按饱和蒸汽的质量标准规定，对于水管锅炉，饱和蒸汽的蒸汽湿度不大于3％；对于锅壳式锅炉，饱和蒸汽的蒸汽湿度不大于5％；当锅炉的排污量小于2％时，排污水的热耗可以忽略不计。 对热水锅炉：

t? Q1?GCS?rst?h s MW （4.8）

式中 Q1——热水锅炉的输出热量，MW G——循环水流量，kg/s； trs——热水温度，℃； ths——回水温度，℃；

Cs——水的比热，MJ/（kg.℃），一般取0.0041868MJ/（kg.℃）。

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8 锅炉的热效率和燃料消耗量 锅炉的热效率为：

??100??q2?q3?q4?q? % （4.9） q? 56 锅炉的燃量消耗量为： B?Q1?100?Qr m3/s （4.10）

式中B——燃料消耗量， m3/s；

考虑到燃料消耗量B中可能有一部分随机械不完全燃烧损失带出，这一部分没有产生烟气，应从B中扣除，这样可得计算燃料消耗量： Bj?B100?q4?Qr m3/s （4.11）

式中Bj——计算燃料消耗量， m3/s。

所谓计算燃料消耗量指的的是单位时间内实际参加燃烧产生烟气的燃料量，对此燃气锅炉来讲，B=Bj。在本文的热力计算中，空气或烟气的体积是按实际参加燃烧的燃料量来计算的，在应用空气或烟气的体积来计算温焓表时采用计算燃料消耗量。

9 热平衡计算

2-6热平衡计算表

序号 1 2 3 4 5 名称 收到基低位发热量 机械不完全燃烧热损失 化学不完全燃烧热损失 散热损失 灰渣焓 符 号 单 位 计算公式或数据来源 结果 17180 14 0.8 1.3 560

Qnet,ar q4 q3 q5 (c?)hKJ/Kg % % % KJ/Kg - 15 -

《标准》P254 查《标准》P254q3 在0.5%-1%间 查《锅炉》P155，图8-3 按照600℃。《燃烧》P68

z 0.913 170 1992.68 30 190.9 6.21 76.777 2800.8 2 1923 441.5 806.89 81868832.5 6211.0 5341.5 0.983 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

灰渣物理热损失 排烟温度 排烟焓 冷空气温度 冷空气焓 排烟热损失 反平衡热效率 干饱和蒸汽焓 蒸汽湿度 汽化潜热 给水焓 排污焓 锅炉有效吸热量 燃煤量 计算燃煤量 保热系数 q6 ?py hpy tlk h0lk q2 η h\W r hgs hpw Q B Bj ? % ℃ KJ/Kg ℃ KJ/Kg % ％ Q6 =（1- afh）（C ?）hzAar /Qnet,ar 工业锅炉在150℃-200℃间 查焓温表 锅炉规范已知 查焓温表 (Ipy-αpy Ilk )(100-q4)/ Qnet,ar 100-( q2+ q3+ q4+ q5+ q6) 0 2.5 Mpa , 250 ℃ 《水和水蒸KJ/Kg 气热力性质图表》 ％ KJ/Kg KJ/Kg KJ/Kg KJ/h Kg/h Kg/h — ≤3% 2.75 Mpa , 105 ℃ 2.75 Mpa , 饱和水 D（h\gs-rw/100）+Dρ（hpw- hgs） Q/ηQnet,ar B(1- q4/100) η/(η+q5)

2.2 各部分热力计算

2.2.1 炉膛计算

a 炉膛结构设计

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