fc鍋爐原理(葉江明)資料課件

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1、,*,鍋爐原理,樊小朝 電氣學(xué)院,鍋爐原理,（葉江明 第三版）,電氣工程學(xué)院 能動(dòng)系,樊小朝 在讀博士,qq,：,563803372,1,第三章,鍋爐機(jī)組熱平衡p40,鍋爐機(jī)組熱平衡,是計(jì)算鍋爐效率、分析影響鍋爐效率的因素、提高鍋爐效率途徑的基礎(chǔ)，也是鍋爐效率試驗(yàn)的基礎(chǔ)。,本章主要論述用,正、反平衡法,求鍋爐效率的原理、計(jì)算方法；燃料消耗量的計(jì)算方法及熱平衡試驗(yàn)方法。,2,第一節(jié) 鍋爐熱平衡 p40,一、鍋爐熱平衡的概念,從能量平衡的觀點(diǎn)來(lái)看，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，,鍋爐的這種熱吸收、支平衡關(guān)系，就叫,鍋爐熱平衡,。,輸入鍋爐的熱量,是指伴隨燃料送人鍋爐的熱量,

2、；,鍋爐輸出的熱量,可以分為兩部分，,一部分為有效利用熱量，另一部分為各項(xiàng)熱損失。,鍋爐熱平衡是按,1kg,固體或液體燃料（對(duì)氣體燃料則是標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1m,3,）為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算的。在穩(wěn)定工況下，鍋爐熱平衡方程式可寫(xiě)為,3,4,5,第一節(jié) 鍋爐熱平衡 p4,1,二、鍋爐熱平衡的意義,研究鍋爐熱平衡的意義，就在于弄清燃料中的熱量有多少被有效利用，有多少變成熱損失，以及熱損失分別表現(xiàn)在哪些方面和大小如何，以便判斷鍋爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行水平，進(jìn)而尋求提高鍋爐經(jīng)濟(jì)性的有效途徑。,鍋爐設(shè)備在運(yùn)行中應(yīng)定期進(jìn)行熱平衡試驗(yàn)（通常稱(chēng)熱效率,試驗(yàn),），以查明影響鍋爐效率的主要因素，作為改進(jìn)鍋爐的依據(jù)。,6,第二節(jié) 鍋爐輸入

3、熱和有效利用熱 p4,1,一、鍋爐輸入熱,對(duì)應(yīng)于,1kg,固體或液體燃料輸入鍋爐的熱量,Q,，包括燃料收到基低位發(fā)熱量、燃料的物理顯熱、外來(lái)熱源加熱空氣時(shí)帶入的熱量和霧化燃油所用蒸汽帶人熱量，即,7,8,9,第二節(jié) 鍋爐輸入熱和有效利用熱 p4,2,一、鍋爐有效利用熱量,鍋爐有效利用熱量包括過(guò)熱蒸汽的吸熱、再熱蒸汽的吸熱、飽和蒸汽的吸熱和排污水的 吸熱。當(dāng)鍋爐不對(duì)外供應(yīng)飽和蒸汽時(shí)，則單位時(shí)間內(nèi)鍋爐的總有效利用熱量,Q,可按式子（,3-10,）計(jì)算，即,10,第三節(jié) 鍋爐的各項(xiàng)熱損失p4,3,一、機(jī)械不完全燃燒熱損失,機(jī)械不完全燃燒熱損失是,由于灰中含有未燃盡的碳造成的熱損失,。,運(yùn)行中的煤粉鍋

4、爐，機(jī)械不完全燃燒熱損失是,根據(jù)鍋爐的飛灰量與灰渣量，以及飛灰和爐渣中可燃物含量的百分?jǐn)?shù)來(lái)計(jì)算,。,11,12,13,第三節(jié) 鍋爐的各項(xiàng)熱損失p4,4,一、機(jī)械不完全燃燒熱損失,機(jī)械不完全燃燒熱損失,q,4,是燃煤鍋爐主要熱損失之一，通常僅次于排煙熱損失。影響機(jī)械不完全燃燒熱損失,q,4,的主要因素有：燃燒方式、燃料性質(zhì)、煤粉細(xì)度、過(guò)量空氣系數(shù)、爐膛結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行工況等。,不同燃燒方式的,q,4,數(shù)值差別很大，層燃爐、沸騰爐這項(xiàng)損失較大，旋風(fēng)爐較小，煤粉爐介于兩者之間。,1.,煤中灰分和水分越多，揮發(fā)分含量越少，煤粉越粗，則,q,4,越大；,2.,在燃料性質(zhì)相同的情況下，爐膛結(jié)構(gòu)合理（有適當(dāng)?shù)母?/p>

5、度和空間），燃燒器結(jié)構(gòu)性能好、布置適當(dāng)，配風(fēng)合理，氣粉有較好的混合條件和較長(zhǎng)的爐內(nèi)停留時(shí)間，則,q,4,較小；,3.,爐內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)要適當(dāng)，運(yùn)行中過(guò)量空氣系數(shù)減小時(shí)，一般會(huì)導(dǎo)致,q,4,增大；,4.,爐膛溫度較高時(shí)，,q,4,較小；,5.,鍋爐負(fù)荷過(guò)高將使煤粉來(lái)不及在爐內(nèi)燒透，負(fù)荷過(guò)低，則爐溫降低，都會(huì)導(dǎo)致,q,4,增大。,14,第三節(jié) 鍋爐的各項(xiàng)熱損失p4,4,一、機(jī)械不完全燃燒熱損失,在進(jìn)行鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，,q,4,可按表,3-2,所推薦之?dāng)?shù)據(jù)選用。,15,第三節(jié) 鍋爐的各項(xiàng)熱損失p4,5,二、化學(xué)不完全燃燒熱損失,化學(xué)不完全燃燒熱損失是,由于煙氣中含有可燃?xì)怏w造成的熱損失,。這些氣體主

6、要是一氧化碳，另外還有微量的氫和甲烷等。,對(duì)運(yùn)行中的鍋爐，,q,3,的計(jì)算式如下：,16,17,第三節(jié) 鍋爐的各項(xiàng)熱損失p4,5,二、化學(xué)不完全燃燒熱損失,化學(xué)不完全燃燒熱損失是由于煙氣中存在可燃?xì)怏w造成的。因此，煙氣中可燃?xì)怏w含量越多，,q,3,越大。,影響煙氣中可燃?xì)怏w含量的主要因素是：,爐內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)、燃料揮發(fā)分含量、爐膛溫度以及爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況,等。,1.,爐內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)小，氧氣供應(yīng)不足，會(huì)造成,q,3,的增加，過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)大，又會(huì)導(dǎo)致?tīng)t溫降低；,2.,燃料揮發(fā)分含量較高，其,q,3,相對(duì)較大；,3.,爐膛溫度過(guò)低時(shí)，燃料的燃燒速度很慢，此時(shí)煙氣中的,CO,來(lái)不及燃燒就離開(kāi)爐膛

7、，會(huì)使,q,3,相應(yīng)增加。,4.,此外，爐膛結(jié)構(gòu)及燃燒器布置不合理，爐膛內(nèi)有死角或燃料在爐內(nèi)停留時(shí)間過(guò)短，都會(huì)導(dǎo)致,q,3,增大。,18,19,第三節(jié) 鍋爐的各項(xiàng)熱損失p4,6,鍋爐的排煙熱損失是由于排煙溫度高于外界空氣溫度所造成的熱損失。在室燃爐的各項(xiàng)熱損失中，,排煙熱損失,q,2,是最大的一項(xiàng)，約為,4%8%,。,排煙熱損莢,q,2,等于排煙焓值與進(jìn)入鍋爐的冷空氣焓值的差，其計(jì)算式如下：,三、排煙熱損失,20,第三節(jié) 鍋爐的各項(xiàng)熱損失p4,6,影響排煙熱損失,q,2,的主要因素是,排煙焓的大小,，而排煙焓又取決于,排煙容積和排煙溫度,。排煙溫度越高，,排煙容積越大，則排煙熱損失,q,2,也

8、就越大,。一般排煙溫度提高,1520,，,q,2,約增加,1%,。,降低鍋爐的排煙溫度，可以降低排煙熱損失。但是要降低排煙溫度，就要增加鍋爐的尾部受熱面面積，因而增大了鍋爐的金屬消,耗,量和煙氣流動(dòng)阻力；另一方面，煙溫太低會(huì)引起鍋爐尾部受熱面的低溫腐蝕，因而也不允許排煙溫度降得過(guò)低。特別在燃用硫分較高的燃料時(shí)，排煙溫度還應(yīng)適當(dāng)保持高一些。,近代大型電廠鍋爐的排煙溫度約為,110160,。,三、排煙熱損失,21,第三節(jié) 鍋爐的各項(xiàng)熱損失p4,6,排煙容積的大小取決于爐內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)和鍋爐漏風(fēng)量。,過(guò)量空氣系數(shù)越小，漏風(fēng)量越小，則排煙容積越小。,但過(guò)量空氣系數(shù)的減小，常會(huì)引起,q3,和,q4,的增

9、大，所以最合理的過(guò)量空氣系數(shù)（稱(chēng)為,最佳過(guò)量空氣系數(shù),）應(yīng)使,q2,、,q3,和,q4,之和為最小。最佳過(guò)量空氣系數(shù)的值可用圖,3-2,的曲線(xiàn)求得。,三、排煙熱損失,22,第三節(jié) 鍋爐的各項(xiàng)熱損失p4,6,三、排煙熱損失,減小,q2,的措施：,1.,鍋爐在運(yùn)行中，受熱面積灰、結(jié)渣等會(huì)使傳熱減弱，促使排煙溫度升高。因此，鍋爐在運(yùn)行中應(yīng)注意及時(shí)地吹灰打渣，,經(jīng)常保持受熱面的清潔,。,2.,爐膛及煙道漏風(fēng)，不僅會(huì)增大煙氣容積，漏人煙道的冷空氣還會(huì)使漏風(fēng)點(diǎn)處的煙氣溫度降低，從而使漏風(fēng)點(diǎn)以后所有受熱面的傳熱量都減小，所以漏風(fēng)還會(huì)使排煙溫庋升高。漏風(fēng)點(diǎn)越靠近爐膛，對(duì)排煙溫度升高的影響越大。因此，,盡量減少

10、爐膛及煙道的漏風(fēng),，也是降低排煙熱損失的一個(gè)重要措施。,23,第三節(jié) 鍋爐的各項(xiàng)熱損失p4,7,四、散熱損失,鍋爐在運(yùn)行中，汽包、聯(lián)箱、汽水管道、爐墻等的,溫度均高于外界空氣的溫度,，這樣就會(huì)通過(guò)自然對(duì)流和輻射向周?chē)?，形成鍋爐的散熱損失。,24,25,第三節(jié) 鍋爐的各項(xiàng)熱損失p4,7,四、散熱損失,影響散熱損失的主要因素是：,鍋爐額定蒸發(fā)量（即鍋爐容量）、鍋爐實(shí)際蒸發(fā)量（即鍋爐負(fù)荷）、鍋爐外表面積、水冷壁和爐墻結(jié)構(gòu)、周?chē)諝鉁囟鹊取?由圖,3-3,可知，,鍋爐容量增大時(shí)，額定蒸發(fā)量下的散熱損失減小,。這是因?yàn)殄仩t容量增大時(shí)，燃料消耗量大致成正比地增加，而鍋爐的外表面積卻增加較慢，這樣對(duì)應(yīng)于

11、單位燃料消耗量的鍋爐外表面積是減少的，所以鍋爐容量越大，散熱損失,q5e,就越小。對(duì)同一臺(tái)鍋爐來(lái)說(shuō)，當(dāng)鍋爐運(yùn)行負(fù)荷降低時(shí)，散熱損失就相對(duì)增大。,若水冷壁和爐墻等結(jié)構(gòu)嚴(yán)密緊湊，爐墻及管道的保溫良好，外界空氣溫度高且流動(dòng)緩慢，則散熱損失小。,26,第三節(jié) 鍋爐的各項(xiàng)熱損失p4,7,四、散熱損失（二）保熱系數(shù),鍋爐熱力計(jì)算時(shí)，要涉及各段受熱面所在煙道的散熱損失。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，忽略了各段煙道在結(jié)構(gòu)以及所處環(huán)境上的差別，而,假定各段煙道的散熱損失僅與該煙道中煙氣傳給受熱面的熱量成正比,，并用保熱系數(shù)來(lái)表示：,27,第三節(jié) 鍋爐的各項(xiàng)熱損失p4,7,四、散熱損失（二）保熱系數(shù),鍋爐熱力計(jì)算時(shí)，要涉及各段受

12、熱面所在煙道的散熱損失。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，忽略了各段煙道在結(jié)構(gòu)以及所處環(huán)境上的差別，而,假定各段煙道的散熱損失僅與該煙道中煙氣傳給受熱面的熱量成正比,，并用保熱系數(shù)來(lái)表示。,28,第三節(jié) 鍋爐的各項(xiàng)熱損失p4,8,五、灰渣物理熱損失,鍋爐爐渣排出爐外時(shí)帶出的熱量，形成灰渣物理熱損失，其計(jì)算式如下：,29,第三節(jié) 鍋爐的各項(xiàng)熱損失p4,8,五、灰渣物理熱損失,灰渣物理熱損失的大小主要與燃料中灰含量的多少、爐渣中純灰量占燃料總灰量的份額以及爐渣溫度高低有關(guān)。簡(jiǎn)言之,，,q6,的大小主要決定于排渣量和排渣溫度,。,煤粉鍋爐排渣量、排渣溫度主要,與排渣方式有關(guān),，固態(tài)排渣煤粉爐的渣量較小，液態(tài)排渣煤粉爐的

13、渣量較大；液態(tài)排渣煤粉爐的排渣溫度要比固態(tài)排渣煤粉爐的排渣溫度高得多，,所以液態(tài)排渣煤粉爐的,q6,必須考慮,。,而對(duì)于固態(tài)排渣煤粉爐，只有當(dāng)灰分很高時(shí)，即,時(shí)才考慮。,30,第四節(jié),鍋爐效率及燃料消耗量計(jì)算,p4,8,一、,鍋爐效率的計(jì)算方法,鍋爐效率可以通過(guò)兩種測(cè)驗(yàn)方法得出。一種方法是測(cè)定輸入熱量,Q,r,和有效利用熱量,Q,i,計(jì)算鍋爐效率，稱(chēng)為,正平衡求效率法或直接求效率法,。用正平衡法求鍋爐效率就是求出鍋爐有效利用熱量占輸入熱量的百分?jǐn)?shù)，即,正平衡法求效率方法簡(jiǎn)單，對(duì)于效率較低的（如,80%,）工業(yè)鍋爐比較準(zhǔn)確。,另一種方法是測(cè)定鍋爐的各項(xiàng)熱損失,q2,、,q3,、,q4,、,q5,

14、、,q6,后再計(jì)算鍋爐效率，稱(chēng)為,反平衡求效率法或間接求效率法,。用反平衡法可以根據(jù)式,(3-2),求出鍋爐效率，即,31,第四節(jié),鍋爐效率及燃料消耗量計(jì)算,p4,9,一、,鍋爐效率的計(jì)算方法,目前電廠鍋爐常用反平衡法求效率。,這一方面是因?yàn)榇笕萘垮仩t用正平衡法求效率時(shí)，燃料消耗量的測(cè)量相當(dāng)困難，以及在有效利用熱量的測(cè)定上常會(huì)引入較大的誤差，因此不如利用反平衡法求效率更為方便和準(zhǔn)確；,另一方面是通過(guò)各項(xiàng)熱損失的測(cè)定和分析，可以找出提高鍋爐效率的途徑；,此外，正平衡法要求比較長(zhǎng)時(shí)間地保持鍋爐穩(wěn)定工況，這也是比較困難的。,32,第四節(jié),鍋爐效率及燃料消耗量計(jì)算,p4,9,二、,鍋爐燃料消耗量,33

15、,第五節(jié),鍋爐熱平衡試驗(yàn)方法,p4,9,熱平衡試驗(yàn)是鍋爐設(shè)備熱工試驗(yàn)中最基本的一項(xiàng)試驗(yàn),。熱平衡試驗(yàn)可以用來(lái)作為：,(1),鍋爐新產(chǎn)品的鑒定試驗(yàn),。鑒定新產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是否與設(shè)計(jì)值相符，確定設(shè)備的運(yùn)行方式。,(2),鍋爐設(shè)備的運(yùn)行調(diào)整試驗(yàn),。確定鍋爐設(shè)備最有利的運(yùn)行方式，規(guī)定設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，作為判定或修改運(yùn)行規(guī)程和運(yùn)行技術(shù)管理的依據(jù)，并查明運(yùn)行中的缺陷。,(3),運(yùn)行比較性試驗(yàn),。比較設(shè)備改進(jìn)或檢修前后的經(jīng)濟(jì)效果。當(dāng)燃料特性、操作技術(shù)有較大改變時(shí)，需確定合理的運(yùn)行參數(shù)，了解設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。,34,第五節(jié),鍋爐熱平衡試驗(yàn)方法,p,50,一、熱平衡試驗(yàn)的目的,(1),確定鍋爐效率；,(2

16、),確定鍋爐的各項(xiàng)熱損失；,(3),確定不同運(yùn)行工況下的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，制定合理的運(yùn)行操作守則。,35,第五節(jié),鍋爐熱平衡試驗(yàn)方法,p,50,二、熱平衡試驗(yàn)的組織和準(zhǔn)備工作,鍋爐效率試驗(yàn)的組織和準(zhǔn)備工作如下：,(1),熟悉鍋爐機(jī)組的技術(shù)資料和運(yùn)行特性；,(2),全面檢查鍋爐機(jī)組及其輔助設(shè)備、測(cè)量表計(jì)、自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的情況，以了解其是否處于完好狀態(tài)，如有缺陷，及時(shí)消除；,(3),制定試驗(yàn)計(jì)劃，內(nèi)容包括：試驗(yàn)任務(wù)和要求，試驗(yàn)準(zhǔn)備工作（如安裝測(cè)點(diǎn)和取樣設(shè)備，準(zhǔn)備測(cè)試儀器等），試驗(yàn)順序，測(cè)試內(nèi)容和方法，人員組織和進(jìn)度等；,(4),在制定試驗(yàn)計(jì)劃的基礎(chǔ)上，編寫(xiě)試驗(yàn)準(zhǔn)備工作的任務(wù)書(shū)，其內(nèi)容包括試驗(yàn)所需器具裝置的制造和型襄等項(xiàng)目；,(5),組織試驗(yàn)小組；,(6),準(zhǔn)備好所需試驗(yàn)儀器；,(7),對(duì)試驗(yàn)需用配件的安裝進(jìn)行技術(shù)監(jiān)督，并培訓(xùn)試驗(yàn)觀測(cè)人員。,36,第五節(jié),鍋爐熱平衡試驗(yàn)方法,p,50,三、熱平衡試驗(yàn)的要求,（一）試驗(yàn)負(fù)荷的選擇,為了求得鍋爐在負(fù)荷變化范圍內(nèi)的運(yùn)行特性，各項(xiàng)試驗(yàn)應(yīng)在鍋爐的四種負(fù)荷下進(jìn)行。,(l),鍋爐的,額定負(fù)荷,。,(2),鍋爐的,最低負(fù)荷,。,(3),在額定和最低負(fù)荷之間選擇適當(dāng)