加热炉传热计算与分析

模块一：炉膛内传热

（前言：关于加热炉炉膛传热计算方法的研究已有100多年的历史，由于炉内传热过程复杂、相关因素很多，迄今为止,工程界和学术界关于炉膛内传热计算方法和模型各式各样、名目繁多。现选取部分加以综合归纳。）

（一） 零维模型

1.Hudson 最早进行锅炉炉膛传热试验研究,并于1890年提出了锅炉炉膛传热计算的经验公式,后由Orrok 加以修正,得到如下形式的经验关系式：

l

F B L 6.591100+=η （1） 式中

η——炉膛吸热率,%

L ——空气与燃料的质量比, kg /kg

B ——以优质烟煤为基准计算的燃料量, kg /h

l F ——辐射受热面投影面积,2m

2.Mullikin

根据辐射传热的Stefan-Boltzmann 定律提出了如下形式的炉内辐射传热计算公

式： )(4

4b hy e T T aH Q -= （2） 式中 a ——黑度

e ——Stefan-Boltzmann 常数

hy T ——火焰平均温度,K

b T ——壁面温度,K

H ——有效辐射受热面积,2

m

3.前苏联中央汽轮机锅炉研究所(ЦКТИ)以ГУРВИЧ为首的研究小组在综合了大量

的试验数据的基础上,提出了锅炉炉膛传热计算的半经验方法,称为ЦКТИ法。由于此方法当时在实际计算中有较高的准确性,于1957年和1973年2次写入前苏联锅炉机组热力计算标准方法中。按ЦКТИ方法,锅炉炉膛辐射传热方程式为:

4h l l e l JT F a Q = （3）

式中

l a ——黑度

h T ——火焰平均温度,K

l F ——炉膛辐射传热面积,2m

J ——热有效系数

假定火焰平均温度h T 与理论燃烧温度j T 和炉膛出口温度''l T 之间存在如下关系：

n l n j

h T mT T 4'')1(4-= （4）

式中

m, n ——经验系数

锅炉炉膛热平衡方程式为:

)(''l j pj l j l T T C V B Q -=? （5） 式中 ?——保热系数

j B ——计算燃烧量, kg /s

l V ——炉膛容积,3m

pj C ——烟气平均比热, kJ/(kg ·°C)

联立式(3)和式(5),并整理成无因次准关系,由实验确定相应的经验系数,经转换得炉膛出口烟温的计算表达式:

1

6.03''+????????=pj l j j l l j

l C V B T a eJF M T T ? （6） 式中，M 为与火焰中心相对高度有关的经验系数。

除ЦКТИ法外,在前苏联,全苏热工研究院(ВТИ)和苏联科学院动力研究所(ЗНИН)

于1968年联合提出了一种锅炉炉膛传热计算方法,即ЗНИНВТИ法,并被列入1973年苏联锅炉机组热力计算标准方法中。

4.我国锅炉制造行业一直沿用原苏联1957和1973年的热力计算标准中炉内传热计算方法,这些计算方法是以200～300t/h 容量以下的锅炉炉内传热试验数据总结出来的,而且在数据整理过程中忽略了炉膛形状、煤的反应特性、一、二、三次风混合情况等因素的影响。另外,对煤灰粘污特性及燃烧产物的辐射特性的考虑也过于粗略。通过大量的现场试验和分析,已发现国内大多数400t/h 锅炉发发生超温或欠温,其原因是由于所沿用的苏联炉膛热力计算标准不准确。针对原苏联锅炉热力计算标准,КЕПДЫСЪ和бПОФ曾比较了958个炉膛出口烟温实测值与相应的计算值之间的偏差,发现偏差大于40°C 的大约为40%,偏差大于60C ?的大约为25%。我国研究人员在400t/h 锅炉上的实践表明,炉膛几何形状,特别是高宽比对炉膛传热有很大的影响。对同样受热面积的炉膛,高宽比大的炉膛出口烟温低。我国后期设计的400t/h 锅炉之所以普遍发生欠温现象,正是炉膛高宽比过大变得过于瘦高所致。曹汉鼎针对这一情况,建议在苏联炉膛热力计算方法的基础上加上炉膛高宽比修正,并成功地解决了开封电厂SG50412型400t/h 锅炉的欠温问题。鉴于原苏联锅炉热力计算标准中炉内传热计算方法不准确,原苏联的一些学者也提出了一些修正方法,如нагрузок等(1987)提出以计入炉膛辐射受热面热负荷(2

/,m KW q F )的方法对炉膛形状的影响进行修正:

????????????????-=6.02''108001F j l j l q JT a M T T （7）

5.最近的调查表明,我国在役的300MW e 和600MW e 容量级锅炉,其炉膛出口烟温普遍不同程度上偏离设计值。其中有计算方法的问题,也有煤质变化的问题。李永兴等[7]在对哈锅厂生产的大型锅炉的运行结果分析研究后,提出在古尔维奇方法的基础上,增加炉膛形状系数、煤的反应特性、煤粉细度修正因子。

（二） 多维模型

1. 区域法

区域法是Hottel 首先提出的,该方法实质上是计算表面间辐射交换的净辐射法的一种扩展。在区域法中,首先将封闭空腔划分为被称为“区域”的若干体元和面元,并假定每一区域的温度和辐射物性均匀一致,然后计算每两个区域之间的直接辐射交换,最后得到每个区域的净辐射热流。区域法对无散射的辐射问题有比较好的计算精度,但它需要计算并储存大量的交换面积参数。对于尺寸较大的燃烧室,为了完成任何有实际意义的解,需要极多的计算时间和内存。正是由于这个原因,对于需联立流动和燃烧的辐射传热计算问题来说,不推荐这种方法。

2. 蒙特卡洛法

蒙特卡洛法作为一种概率模拟方法,自Howell 将其引入到辐射传热计算领域中以来,已有很长的一段历史。其基本思想是对微元体的发射、吸收和散射以及边界壁面的发射、吸收和反射过程作概率模拟。通过概率模拟跟踪每个能束的发射、吸收、散射和反射的情况,直到吸收为止,并统计每个微元吸收能束的数目。蒙特卡洛法避免了区域法计算辐射交换面积过繁琐的多重积分计算,计算灵活性强,易于处理较复杂的边界条件,因此在工程上得到了比较广泛的应用。徐旭常、曹汉鼎、孙昭星曾用蒙特卡洛法对电站锅炉炉内三维辐射传热过程进行了数值模拟计算,所预报的炉膛出口烟气平均温度及炉膛水冷壁壁面投射热流值和实验值基本相符。作为一种统计方法,蒙特卡洛法不可避免地存在一定的统计误差,其计算结果总是在精确解周围波动,随着模拟抽样能束数量的增加逐渐接近精确解。然后,由于计算机容量和运算速度的限制,随机抽样能束数量不可能取得很大,加之计算机进行随机抽样所取得的随机数实际上是一系列伪随机数,因此进一步提高模拟精度比较困难。另外,蒙特卡洛法的收敛速度较慢,所产生的统计误差有时也难以估计。为精确预报燃烧室内的总体性能,需要大量的计算时间,和大量的计算内存,对于大尺度空间的辐射计算,将大到难以与流体力学联立求解。

3. 扩散近似法

??

??????-=x e x K d dq λλλλ34, （8）

式(8)为辐射能量传递和Rosseland 扩散方程。扩散近似法的应用使辐射传递的处理大为简化,可用与热传导方程相似的、现已充分发展的有限差分法求解。

当系统中颗粒含量很高时,光子的平均自由程相对于系统尺度很小,在这样的系统中,扩散近似是一种很有吸引力的简化。一般来说,在煤粉燃烧室中,光子的平均自由程太长以致于不能作为扩散过程。某些颗粒稠密高压气化器,具有非常短的光速长度,扩散近似可能是一种有吸引力的选择。

4 热流法

热流法将微元体界面上复杂的半球空间热辐射简化成垂直于此界面的均匀热流,使积分-微分形式的辐射传递方程简化为一组有关热通量的线性微分方程,然后用通用的输运方程求解方法求解。

以沿x 方向的一维问题为例,假设散射为各向同性,将辐射传递方程中各项乘以dK θcos 并在半球空间内积分,得沿正x 方向单位面积辐射热流的变化,

)(2

)(-+++++++-=x x s bg a x s a x q q K E K q K K dx dq （9） 式中+x q 、-

x q 分别为沿正x 方向和负x 方向单位面积辐射热流。

同理,可得沿负x 方向单位面积辐射热流的变化,

)(2)(-+--+--+=x x s bg a x s a x q q k E K q K K dx dq （10） 以上两式相加可得:

)1bg x a x s a E q K dx dq K K dx d -=??

????+（ （11） 式中

)(5.0-++=x x x q q q （12） 微元体的净辐射传热率为

)(2)(bg x x x r E q Ka q q dx

d Q -=--=-+ （13） 对二维和三维辐射问题,仿以上推导,可以得到相应的四通量和六通量热流模型。式(11)是以组合量x q 为因变量的二阶微分方程,具有一般形式的输运方程,其中的对流项等于零,因

此可很经济地用通用的输运方程计算程序求解。实际炉内介质中各微元体界面,不但有垂直

于界面辐射能射入,其它方向也有辐射能射入,即z y x q q q 、

、之间存在某种联系。热流法割断了它们之间联系,造成方程在物理上不真实。正因如此,热流法计算所得的壁面热流往往偏离实际情况。当燃烧室内火焰传热中辐射换热很强烈且占主要份额时,用热流法计算辐射换热并据此求解能量方程时将产生较大的误差。Wu 分别用区域法和热流法对圆筒形燃烧室内辐射传热进行了计算,计算所得的燃烧室水冷壁壁面吸收热流值与Selcuk 的实验进行了对比,发现2种方法所得结果与实验结果定性上符合,定量上热流法不如区域法。

5. 球形谐波法

球形谐波法用有正交性质的球谐函数将辐射强度展开:

)()()(),(0s Y r Y r A

s r I m l m l m l l l m l ∑∑-=∞== （14）

式中m l A (r ）为与位置有关的系数，)(r Y m l 为规范化的球谐函数。

截去式(14)中l 大于M 的所有项,并对散射相函数按多项式展开,代入辐射传递方程。利用勒让德多项式的正交性,把方程形式为积分-微分型的辐射传递方程化成相对容易求解的以系数l A (l= 0, 1,…,M)为因变量的(M+ 1)个一阶常微分方程。

N= 1时,球形谐波法称为l P 近似;N= 3时,称为P3近似;依此类推,M=N 时,称为N P 近似。理论上,随着近似阶数N 的增大,解的精度不断缓慢提高,当N →∞时,趋近于精确解。然而,随着近似阶数的增大,数学上的复杂性亦急剧增加,而低阶近似,如1P 和3P 近似,数学上相对简单,但它仅对光学厚介质能有较好的精度。尽量自球形谐波法的提出到现在已有很长时间,并作了许多改进,限于方法本身数学上的复杂性,对于大型工业炉膛内需与流动和燃烧藕合求解的辐射传热计算问题来说,不宜用这种方法。

6 离散传递法

离散传递法最先由英国伦敦帝国理工学院和Lookwood 等人[19]提出,对无散射的辐射问题,能束穿过内部网格时辐射强度的变化可下式求得:

)1(41s a s a W K W K n n e c

eT e

I I --+-+= (15)

图1 离散传递法计算模型 能束达到i P 点时的辐射强度r I 可由式(15)沿途逐个网格计算得出。将半球空间内N 个r I 迭加即为进入i P 面的辐射热流:

dh d I q r r pi θθθcos sin ∑=

+ (16) 而离开i P 面的辐射热流-pi q 可由边界条件得出:

4)1(w pi pi XeT q X q +-=+- (17)

通过累加所有进出某内部体元的特征射线辐射强度的变化量,即可得到该体元所获得的净辐射热量:

i p n n n r dhdA I I Q θθcos sin )(1,-=∑+ (18)

郭宏生用离散传递法对实验室700mm ×700mm ×4200mm 的模型炉膛内辐射传热过程进行了模拟,计算结果无论是炉膛的温度分布,还是热负荷不均匀系数分布,定性上均与实测值一致,但定量上有一定的差异。虽然从原理上说,对有散射的辐射问题也可用离散传递法,但由于在特征射线中入散射项尚未得到妥善处理,目前尚未见到用离散传递法求解有散射的多维辐射问题的报道。

7 离散坐标法

辐射传递方程的离散坐标解法是Chan-drasekhar 研究星际和大气辐射问题时首先提出的,并被Lathrp 等人应用于中子传输问题。Love 等人最早将其引入到一维平板辐射换热问题的求解中。最近,Truelove 、Fiveland 和Jamaluddin 对离散坐标法在三维辐射传热计算中的应用进行了研究[9]。离散坐标法基于对辐射强度的方向变化进行离散,将辐射传递方程中的内向散射项用数值积分近似代替,通过求解覆盖整个4π立体角的一套离散方向上的辐射传递方程而得到问题的解。坐标离散和的辐射传递方向为:

m m m m m

s

b a m z m m m m m I Q w k I k UI I Z y I a x I ,4-∑++-=??+??+??τ (19)

图2 离散坐标法计算模型

在如图2所示微元控制体上积分上式可得以辐射强度为变量的离散方程

4

)()()()(,,,,,,,,,,m -s

p b p a p m p b m m z m s m n m y a

m w m n m y a m w m e m x k I V k I UV I I A Z I I A I I A I I A ++-=-+-+-+-τ

p p m m m m m

V I Q w ,,∑ (20)

通过求解上述离散方程,并将其进行适当的数值积分,即可得各微元体和微元面的辐射换热量。目前国内有关离散坐标法的研究刚刚起步,笔者和魏小林[23]曾对离散坐标法在炉内辐射传热中的应用作过尝试性的研究。尽管离散坐标法本身还有一些问题需进一步研究,但初步的研究结果表明,由于可很方便地处理入射散射项,离散坐标法在计算有散射的辐射问题方面要优于现有的其它方法,且易与流动方程联立求解。因而,在含散射性介质的系统,如煤粉燃烧室内流流动、燃烧、传热的模拟中,离散坐标法将是一种很有发展前途的辐射传热计算模型。

综合分析：

上述模型各有优劣,对不同的问题所能获得的解的精度和适用性各不相同。零维模型粗糙,但形式简单、使用方便、适合炉膛初步设计使用。建议优先选用НАГРУЗОК、曹汉鼎所提出的计算方法。原则上零维模型的研究今后应着重综合考虑炉膛形状、燃烧器布置方式、煤的反应特性、煤灰的辐射特性对炉膛传热的影响。多维模型可对炉膛传热过程进行较为详细的分析计算。区域法对无散射介质的辐射问题有比较好的计算精度,但它需要计算并储存大量的交换因子,需较大的计算内存。蒙特卡罗法对复杂形状物体的辐射问题有很好的适应性,但收敛性差,计算时间长,能束数少时易出现统计误差。热通量法易与流动方程联立求解,但它人为地切断了各个方向上热通量的联系,易造成物理上不真实。尽管自球形谐波法的提出到现在已有很长时间,并作了许多改进,限于方法本身数学上的复杂性,对于大型工业炉膛内需与流动和燃烧藉合求解的辐射传热计算问题来说,不宜用这种方法。离散传递法兼有区域法和蒙特卡罗法的优点,是一种较新的计算辐射换热方法,但由于在特征射线中入射散

射项尚未得到妥善处理,目前离散传递法还不能用于有散射的多维辐射问题。煤粉燃烧过程产生大量的粒子态产物,因而煤粉燃烧室中的辐射换热是含散射的辐射问题。同时由于炉内过程还涉及流动和燃烧,因此一般希望辐射模型能很方便地处理散射并易与流动和燃烧的模型藕合求解。离散坐标法正因为同时兼有这两点。尽管该方法还未广泛用于燃烧室的计算中,但据一些已有的检验性试验结果来看,它可以比较精确地计算出实际系统中的辐射传热量,且对有散射的辐射问题有良好的适应性。炉膛三维传热的计算中应优先选用和发展离散坐标法。）

参考文献:

[1] Кепдсъ,Бпох著,马毓义译.锅炉机组热力计算标准方法.哈尔滨炉厂标准化室, 1985

[2]Кепдысь,Бпох.ТЕПЛЭРГЕТИКА, 1957(4)

[3]曹汉鼎.上锅SG50412型400t/h锅炉炉膛计算方法的研究.上海机械学院学报, 1984

[4]徐旭常.火焰三元传热过程数学模拟在电站锅炉中的应用.工程热物理学报, 1982, 3(2)

[5]孙昭星等.锅炉燃烧室辐射传热的M onte-Carlo解法.电机工程学报, 1984, 26(5)

[6]郭宏生.四角布置切向燃烧锅炉炉膛内的热负荷分布.博士学位论文.西安交通大学, 1991, pp. 50-69

[7]刘林华.炉内传热过程的数值模拟及过热器超温问题的研究.博士学位论文.哈尔滨工业大学, 1996

[8]魏小林,徐通模,惠世恩.离散坐标法在炉内三维辐射传热过程中的应用.高等学校工程热物理年会论文集.武汉,1996

模块二:炉衬之间的热传递

锅炉热效率的计算与分析

薛正举 (河北金牛旭阳热电车间) 摘要：锅炉的热效率表明锅炉设备的完善程度和运行管理的水平。通过计算公司1#锅炉“煤改气”后的热效率，来分析了影响其热效率的主要因素，并讨论了提高锅炉热效率的方法。 关键词：燃气锅炉、热效率 锅炉的热效率是指燃料送入的热量中锅炉有效利用的热量所占的百分数。它是锅炉的重要技术经济指标，它表明锅炉设备的完善程度和运行管理的水平。通过计算本公司1#锅炉的热效率，来分析了影响其热效率的主要因素，并讨论了提高锅炉热效率的方法，同时，也简单论述了其他减少热损失的措施。 一、燃气锅炉热效率的计算 在燃气锅炉相对燃煤锅炉，燃料燃烧程度要高很多，热损失相对比较少，燃气锅炉比燃煤锅炉的热效率要高。以下取公司1#燃气锅炉（煤改气锅炉）在2011年9月15日至17日的运行数据。通过正平衡法来计算1#锅炉的热效率。 正平衡法用被锅炉利用的热量与燃料所能放出的全部热量之比来计算热效率的方法叫正平衡法，又叫直接测量法。正平衡热效率的计算公式可用下式表示：热效率 = 锅炉蒸发量X（蒸汽焓-给水焓） 燃料消耗量X燃料低位发热量 吨蒸汽耗气量 33 注明：煤气量是由生产部提供，蒸汽产量是锅炉统计。 煤气热值计算

注明：煤气成分明细是由质管部气象色谱仪分析得出，每天分析6次，取平均值。焦炉煤气热值计算公式如下： Qd(KJ/m3) = (Q 1×A 1 + Q 2 ×A 2 + Q 3 ×A 3 + Q 4 ×A 4 )/100 式中： Q 1、Q 2 、Q 3 、Q 4 ——各可燃成份的发热值，千焦/米3。 即，H 2 = 12797， CH 4 = 36533， CO = 12640， CmHn = 71180 A 1、A 2 、A 3 、A 4 ——各可燃成分在煤气中的百分数。 过热蒸汽热值计算 过热蒸汽热值从熵焓图上查出。 锅炉给水的热值 现在锅炉用除盐水水温平均44℃，是由锅炉自备蒸汽加热除氧。自备蒸汽未统计在锅炉产气量内。 水44℃时的热值是 kJ/kg 锅炉效率 锅炉效率={蒸汽热值（kJ/kg）-给水的热值（kJ/kg）}X1000 煤气热值(kJ/m3)X吨蒸汽耗气量（m3/t）

锅炉效率计算

单位时间内锅炉有效利用热量占锅炉输入热量的百分比，或相应于每千克燃料(固体和液体燃料)，或每标准立方米(气体燃料)所对应的输入热量中有效利用热量所占百分比为锅炉热效率，是锅炉的重要技术经济指标，它表明锅炉设备的完善程度和运行管理水平。锅炉的热效率的测定和计算通常有以下两种方法： 1．正平衡法 用被锅炉利用的热量与燃料所能放出的全部热量之比来计算热效率的方法叫正平衡法，又叫直接测量法。正平衡热效率的计算公式可用下式表示： 热效率＝有效利用热量/燃料所能放出的全部热量*100％ ＝锅炉蒸发量*（蒸汽焓－给水焓）/燃料消耗量*燃料低位发热量*100％ 式中锅炉蒸发量——实际测定，kg/h； 蒸汽焓——由表焓熵图查得，kJ／kg； 给水焓——由焓熵图查得，kJ／kg； 燃料消耗量——实际测出，kg/h； 燃料低位发热量——实际测出，kJ／kg。 上述热效率公式没有考虑蒸汽湿度、排污量及耗汽量的影响，适用于小型蒸汽锅炉热效率的粗略计算。 从上述热效率计算公式可以看出，正平衡试验只能求出锅炉的热效率，而不能得出各项热损失。因此，通过正平衡试验只能了解锅炉的蒸发量大小和热效率的高低，不能找出原因，无法提出改进的措施。 2．反平衡法 通过测定和计算锅炉各项热量损失，以求得热效率的方法叫反平衡法，又叫间接测量法。此法有利于对锅炉进行全面的分析，找出影响热效率的各种因素，提出提高热效率的途径。反平衡热效率可用下列公式计算。 热效率＝100％－各项热损失的百分比之和 ＝100％－q2－q3－q4－q5－q6 式中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，％。 大多时候采用反平衡计算，找出影响热效率的主因，予以解决。

锅炉热效率计算

1兆帕(MPa)=10巴(bar)=9.8大气压(atm)约等于十个大气压,1标准大气压=76cm汞柱=1.01325×10^5Pa=10.336m水柱约等于十米水柱,所以1MPa大约等于100米水柱，一公斤相当于10米水柱 水的汽化热为40.8千焦/摩尔,相当于2260千焦/千克.一般地：使水在其沸点蒸发所需要的热量五倍于把等量水从一摄氏度加热到一百摄氏度所需要的热量. 一吨水=1000千克每千克水2260千焦 1000千克就是2260 000千焦 1吨蒸汽相当于60万千卡/1吨蒸汽相当于64锅炉马力/1锅炉马力相当于8440千卡热。 用量是70万大卡/H 相当于1.17吨的锅炉 以表压力为零的蒸汽为例，每小时产一吨蒸汽所具有的热能，在锅内是分两步吸热获得的，第一步是把20度的一吨给水加热到100度的饱和水所吸收的热能，通常这部分热能为显热，其热能即为1000×（100－20）=8万/千卡时。 第二步则是将已处于饱和状态的热水一吨加热成饱和蒸汽所需要吸收的热能，这部分热为潜热，其热能即为1000×539=53.9万/千卡时。 把显热和潜热加起来，即是一吨蒸汽（其表压力为零时）在锅内所获得的热能， 即：53.9＋8=61.9万/千卡时。这就是我们通常所说的蒸汽锅炉每小时一吨蒸发量所具有的热能，相当于热水锅炉每小时60万/大卡的容量。 天然气热值 天燃气每立方燃烧热值为8000大卡至8500大卡，1千卡/1大卡/1000卡路里（kcal）=4.1868千焦（kJ），所以每立方米燃烧热值为33494.4—35587.8KJ 产地、成分不同热值不同，大致在36000~40000kJ/Nm3，即每一标准立方米天然气热值约为36000至40000千焦耳，即36~40百万焦耳。 天燃气每立方燃烧热值为8000大卡至8500大卡，1千卡/1大卡/1000卡路里（kcal）=4.1868千焦（kJ），所以每立方米燃烧热值为33494.4—35587.8KJ。而1度=1kW*h=3.6*10^6J=3.6*10^3KJ。即每立方燃烧热值相当于9.3—9.88度电产生的热能， 3.83<1.07*9.3 OR 9.88 天然气价格： 天然气的主要成分是甲烷,分子式是CH4,分子量是12+4*1=16. 在1标准大气压下,1mol气体的体积是22.4升,1立方米的气体有

燃气加热炉热效率计算方法的改进及应用

燃气加热炉热效率计算方法的改进及应用 发表时间：2019-06-24T16:02:44.060Z 来源：《基层建设》2019年第7期作者：王志春 [导读] 摘要：目前，加热炉热效率计算通常采用正平衡方法，通过直接测量加热炉输入热量和输出热量计算得到热效率。 中国石油化工股份有限公司天津分公司天津 300270 摘要：目前，加热炉热效率计算通常采用正平衡方法，通过直接测量加热炉输入热量和输出热量计算得到热效率。而对于反平衡计算方法，则是通过测试和计算加热炉各项热损失（包括化学不完全燃烧热损失、排烟热损失、机械不完全燃烧热损失、散热损失）以求得热效率，有利于对加热炉进行全面分析，得到影响热效率的各种因素，找出提高加热炉热效率的有效途径。 关键词：加热炉；热效率；反平衡；计算软件；现场应用； 加热炉热效率计算普遍采用正平衡计算方法，该方法通过直接测量加热炉输入热量和输出热量而计算得到。为了研究燃气加热炉热效率与燃气气质参数、排烟温度、过量空气系数等可控参数的关系，对热效率的正平衡计算方法进行改进，采用反平衡热效率计算方法，通过对加热炉排烟损失、散热损失、气体未完全燃烧热损失的计算从而求得热效率。根据热效率计算方法编制计算软件，并在软件计算界面保留过程参数，可以为分析热效率影响因素、制定节能措施、评估节能效果提供基础数据。 一、概述 燃气加热炉作为石油化工企业最常见的设备之一，主要设置于井口、计量站、接转站等处，用以提高被输送介质温度至其工艺要求的温度，以便于进行运输、分离、粗加工等工艺。燃气加热炉通过喷嘴将燃气与空气充分混合，使得燃烧更加彻底，降低了不完全燃烧所带来的热损失和对环境的污染。并且在操作方面比燃油容易控制，其节能效果也比固体和液体燃料更加理想。通过对燃气加热炉的热平衡效率进行测试，可以找出燃气加热炉在设计、操作等方面的不合理之处，从而提出可行的改造方案，为燃气加热炉的节能降耗指明方向。 二、天然气加热炉工作原理 天然气加热炉主要用于井口、计量站及接转站等处，其作用是作为天然气的升温防冻设备将天然气加热至工艺所要求的温度，以便于进行运输、分离及粗加工等工艺。天然气加热炉的结构.火筒是火管和烟管的总称，一般火管布置在壳体的下部空间，烟管布置在火管的另一侧，火管与烟管相连通，加热盘管布置在壳体的上部空间，壳体内充满中间传热介质。天然气加热炉工作时燃料在炉体内下部的火管内燃烧，热量通过火管和烟管壁面传递给中间传热介质，传热介质再加热在盘管内流动的被加热介质天然气。火管具有燃烧室的功能，主要传递辐射热；烟管主要传递对流热。中间介质以自然对流的方式将热量从火筒传递至加热盘管。根据加热介质温度的不同，中间传热介质可以采用水、蒸汽、乙二醇一水溶液等进行传热，但通常采用常压水浴传热方式。 三、热效率计算方法对比 加热炉热效率的正平衡计算法是用燃气加热炉有效利用热量与外界供给加热炉的热量之比来计算加热炉热效率1的方法，其计算式为： 式中：D为被加热介质流量，kg/h；h out、h in分别为被加热介质出、入口质量焓，kJ/kg；B为加热炉燃料消耗量，kg/h；Qin为输入热量，kJ/kg；QYDW为燃料低位发热值，kJ/kg；Q Win为用外来热量加热燃料或空气时，相应于每千克或每立方米燃料所给的热量（该计算方法无外来热源加热空气和燃料气，因此为零），kJ/kg；Hrx为燃料的物理显热，kJ/kg；QY DWi为i组分燃料低位发热值，kJ/kg；yi为i组分的质量分数，％；Cpi为燃料中i组分定压比热容，kJ/（kg·K）；ΔT为燃料温度与计算参考温度之差，K。对于燃气加热炉而言，燃烧天然气实现能量转换，其大部分能量提供给被加热介质，还有一部分能量在各环节中损失。燃气加热炉热损耗包括排烟损失、气体不完全燃烧热损失及散热损失。排烟损失是由于加热炉排烟带走了一部分热量造成的热损失，其大小与烟气量、排烟温度、基准温度及烟气中蒸汽的显热有关；气体不完全燃烧热损失是由于烟气中含有未燃尽的CO和烷烃等可燃气体未燃烧所造成的热损失，主要受到燃料气性质、过量空气系数及炉内温度等影响；散热损失是指在加热炉范围内炉墙和管道向四周环境散失的热量占总输入热量的百分比。一般情况下，排烟热损失最大，其次为散热损失，而不完全燃烧热损失最小。根据上述燃气加热炉热损耗组成，建立反平衡计算方法，得到燃气加热炉反平衡效率2计算式： 式中：q 2为排烟损失，％；q 3为燃料化学不完全燃烧损失，％；q 5为散热损失，％；Kq 4为固体未完全燃烧热损失修正系数，Kq 4=1；Hpy为排烟处烟气焓，kJ/kg；Hlk为入炉冷空气焓，kJ/kg；Vgy为排烟处干气体积，m3/kg；126.3为CO容积发热量，kJ/m3；358.18为CmHn容积发热量，kJ/m3；CO、CmHn为烟气中各组分百分数，％；q5为理论散热损失（表1），％；Tb为炉面温度，℃；T为入炉冷空气温度，℃。由上述正、反平衡方法对比可知，正平衡方法通过实测参数进行计算，被测参数的测试难度大；在反平衡方法计算中，关于排烟损失、散热损失、气体未完全燃烧热损失的计算包含更多与加热炉运行性能相关的参数，如排烟温度、空燃比等。因此，相对于正平衡方法而言，反平衡计算方法能更直观地反映影响加热炉热效率的各种因素。 三、现场应用及结果分析 新编制计算软件已在某油田现场进行了大量应用，完成了不同型号燃气加热炉热效率的计算。下面以3个计转站的6台加热炉为例，分别运用正、反平衡方法进行计算，结果表明两种方法的相对差值小于5％。现场应用结果表明，利用反平衡方法进行燃气加热炉热效率计算，所需计算参数现场测试的可操作性强。相对于正平衡计算方法中通过焓值计算热效率而言，反平衡方法可通过热损耗组成关系，直接利用测试参数计算各环节的热损耗，并最终得到加热炉的热效率。在对生产现场的加热炉进行操作时，为了保证燃料的完全燃烧和操作的安全性，进入加热炉的空气量要比理论所需的空气量多。当空气量不足时，废气中的CO含量便会急剧上升，同时，原料气为油田伴生气时

锅炉热效率计算

一、锅炉热效率计算 10.1 正平衡效率计算 10.1.1输入热量计算公式： Qr=Qnet,v,ar+Qwl+Qrx+Qzy 式中: Qr__——输入热量； Qnet,v,ar ——燃料收到基低位发热量； Qwl ——加热燃料或外热量； Qrx——燃料物理热； Qzy——自用蒸汽带入热量。 在计算时，一般以燃料收到基低位发热量作为输入热量。如有外来热量、自用蒸汽或燃料经过加热（例： 重油）等，此时应加上另外几个热量。 10.1.2饱和蒸汽锅炉正平衡效率计算公式： 式中：η1——锅炉正平衡效率； Dgs——给水流量； hbq——饱和蒸汽焓； hgs——给水焓； γ——汽化潜热； ω——蒸汽湿度； Gs——锅水取样量（排污量）； B——燃料消耗量； Qr_——输入热量。 10.1.3过热蒸汽锅炉正平衡效率计算公式： a. 测量给水流量时： 式中：η1——锅炉正平衡效率； Dgs——给水流量； hgq——过热蒸汽焓； hg——给水焓； γ——汽化潜热； Gs——锅水取样量（排污量）； B——燃料消耗量； Qr——输入热量。 b. 测量过热蒸汽流量时： 式中：η1——锅炉正平衡效率； Dsc——输出蒸汽量； Gq——蒸汽取样量； hgq——过热蒸汽焓； hgs——给水焓； Dzy——自用蒸汽量；

hzy——自用蒸汽焓； hbq——饱和蒸汽焓； γ——汽化潜热； ω——蒸汽湿度； hbq——饱和蒸汽焓； Gs——锅水取样量（排污量）； B——燃料消耗量； Qr——输入热量。 10.1.4 热水锅炉和热油载体锅炉正平衡效率计算公式 式中：η1——锅炉正平衡效率； G——循环水(油)量； hcs——出水(油)焓； hjs——进水(油)焓； B——燃料消耗量； Qr——输入热量。 10.1.5电加热锅炉正平衡效率计算公式 10.1.5.1电加热锅炉输-出饱和蒸汽时公式为： 式中：η1——锅炉正平衡效率； Dgs——给水流量； hbq——饱和蒸汽焓； hgs——给水焓； γ——汽化潜热； ω——蒸汽湿度； Gs——锅水取样量（排污量）； N——耗电量。 10.1.5.2电加热锅炉输-出热水(油)时公式为： 式中：η1——锅炉正平衡效率； G——循环水(油)量； hcs——出水(油)焓； hjs——进水(油)焓； B——燃料消耗量； Qr_——输入热量 二、锅炉结焦的危害、原因及预防方法是什么? 在炉子的燃烧中心，火焰温度高达1450～1600℃，因此煤灰基本上处于溶化状态。当与受热面碰撞后，溶渣就会粘附在管道或炉墙上，这就叫结焦。 如果炉内结了焦，炉膛部分的吸热量就要减少,到过热器部分的烟温就会增高，而造成个别管子的外壁温度超过它的允许范围，引起爆管，同时还会使主汽温度超温。结焦严重时，会使吸热量的减少而减负荷，甚至停炉。结焦还会使排烟热损失q2和机械热损失q4及风机耗电增加。

燃煤锅炉热效率效率计算

燃煤锅炉热效率效率计算

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燃煤锅炉的热效率热效率计算 根据《关于发展热电联产的规定》(计基础〔2000〕1268号)文件，热效率=（供热量+供电量×3600千焦/千瓦时）/（燃料总消耗量×燃料单位低位热值） ×100%，供热量就是热力产品（热水、蒸汽）根据供热流量、压力、温度的参数进行焓值计算后得出的焦耳热值当量年度产量，加上年发电量换算成焦耳热值当量（kWh乘以3600），二者的和就是热电厂年产品总量（电+热）。 分母是热电厂的燃料消耗，如果是燃煤电厂，就用所耗煤种的低位热值（可以查到）*年耗煤吨量；如果是燃气电厂，就用天然气的热值*年耗气量。 电厂出口的总产品热值比上输入的各种一次能源消耗热值，就是热效率。 如何求解热效率 当前，能源日逐紧张。如何节能，如何提高能源的利用效率已是摆在人们面前的一个突出而现实的问题。热效率的计算也成为中考热点问题。如何求解热效率，下面通过一些典例进行分析归纳。 一、燃具的效率 例1、小明学习了热学的有关知识后，他想估算一下自己家煤炉的效率是多少。于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间，并把它折算成了烧水的时间，相当于每天将30Kg20℃的水烧开。小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤0．５Kg算，他家每天实际用煤2Kg．普通煤的热值为３×１０７J/Kg,则他家煤炉的效率是多少？ ［分析与解］：煤炉烧水，化学能转化为内能，水吸收的热量是有用能量，完全燃烧煤所放出的热量是总的能量。煤炉的效率可用η=Q有用／Q总×１００％＝cmΔt/m'q×１００％计算。 Q有用=cmΔt=4.2×103×30×(100-20)J=1.008×107J Q总＝mq＝2×3×107J＝6×107J η＝Q有用/Q总×１００％＝1.008×107J／6×107J＝16.8％ 二热机的效率 例2、小兵同学想知道一辆小汽车的实际效率是多少。他从驾驶员那了解到：该汽车行驶100Km的耗油量约7Kg。从书上查得汽油的热值q＝4.6×107J／Kg。他又测出在平直公路上，用644N的水平拉力可使汽车匀速前进。若空气阻力不计，试求该小汽车的效率是多少？ ［分析与解］：小汽车行驶，化学能转化为内能后又转化为机械能，对汽车做功是有用的能量，完全燃烧汽油放出的能量是总能量。小汽车的效率可用η=Q 有用／Q总×１００％＝FS／mq×１００％计算。 Q有用=FS＝644×105J＝6.44×107J Q总＝mq＝7×4.6×107J＝3.22×108J

热效率通用公式

热效率通用公式 对锅炉而言，影响煤耗的因素主要有三类：煤质、运行工况和锅炉自身热效率。查找煤耗偏高的原因，需要对各影响因素进行定量测定分析。测定锅炉热效率，通常采用反平衡试验法。本文对此方法进行了介绍，并简化了计算过程，可用于日常锅炉效率监控。 1 反平衡法关键参数的确定 众所周知，反平衡法热效率计算公式为： η = 100-（q2+q3+q4+q5+q6） 计算的关键是各项热损失参数的确定。 1.1 排烟热损失q2 排烟热损失q2是由于锅炉排烟带走了一部分热量造成的热损失，其大小与烟气量、排烟与基准温度、烟气中水蒸汽的显热有关。我厂燃煤介于无烟煤和贫煤之间，计算q2可采用如下简化公式： q2 =（3.55αpy+0.44）×（tpy-t0）/100 式中，αpy——排烟处过量空气系数，我厂锅炉可取为1.45 tpy——排烟温度，℃ t0 ——基准温度，℃ 1.2 化学不完全燃烧热损失q3 化学不完全燃烧热损失q3是由于烟气中含有可燃气体CO造成的热损失，主要受燃料性质、过量空气系数、炉内温度和空气动力状况等影响，可采用下列经验公式计算： q3 =0.032αpy CO×100% 式中，CO——排烟的干烟气中一氧化碳的容积含量百分率，% 我厂锅炉q3可估算为0.5%。 1.3 机械未完全燃烧热损失q4 机械未完全燃烧热损失q4主要是由锅炉烟气带走的飞灰和炉底放出的炉渣中含有未参加燃烧的碳所造成的，取决于燃料性质和运行人员的操作水平，简化计算公式为： Q4 =337.27×Aar×Cfh/[ Qnet.ar×(100-Cfh)] 式中，Aar——入炉煤收到基灰分含量百分，% Cfh——飞灰可燃物含量，% Qnet.ar——入炉煤收到基低位发热量，kJ/kg 1.4 散热损失q5 散热损失q5是锅炉范围内炉墙、管道向四周环境散失的热量占总输入热量的百分率，计算公式为： Q5 =5.82×De0.62/D 式中，De——锅炉的额定负荷，t/h D ——锅炉的实际负荷，t/h 1.5 灰渣物理热损失q6 灰渣物理热损失q6包括灰渣带走的热损失和冷却热损失。我厂锅炉为固态除渣炉，且燃料的灰分含量Aar

锅炉效率反平衡计算法—简易计算

锅炉效率反平衡计算法—简易计算对我厂锅炉而言，影响煤耗的因素主要有三类：煤质、运行工况和锅炉自身热效率。查找煤耗偏高的原因，需要对各影响因素进行定量测定分析。测定锅炉热效率，通常采用反平衡试验法。本文对此方法进行了介绍，并简化了计算过程，可用于日常锅炉效率监控。 1 反平衡法关键参数的确定 众所周知，反平衡法热效率计算公式为： η = 100-（q2+q3+q4+q5+q6） 计算的关键是各项热损失参数的确定。 1.1排烟热损失q2 排烟热损失q2是由于锅炉排烟带走了一部分热量造成的热损失，其大小与烟气量、排烟与基准温度、烟气中水蒸汽的显热有关。我厂燃煤介于无烟煤和贫煤之间，计算q2可采用如下简化公式：q2 =（3.55αpy+0.44）×（tpy-t0）/100 式中，αpy——排烟处过量空气系数，我厂锅炉可取为1.45 tpy——排烟温度，℃ t0——基准温度，℃ 1.2化学不完全燃烧热损失q3 化学不完全燃烧热损失q3是由于烟气中含有可燃气体CO造成的热损失，主要受燃料性质、过量空气系数、炉内温度和空气动力状况等影响，可采用下列经验公式计算： q3 =0.032αpy CO×100% 式中，CO——排烟的干烟气中一氧化碳的容积含量百分率，%

我厂锅炉q3可估算为0.5%。 1.3机械未完全燃烧热损失q4 机械未完全燃烧热损失q4主要是由锅炉烟气带走的飞灰和炉底放出的炉渣中含有未参加燃烧的碳所造成的，取决于燃料性质和运行人员的操作水平，简化计算公式为： Q4 =337.27×Aar×Cfh/[ Qnet.ar×(100-Cfh)] 式中，Aar——入炉煤收到基灰分含量百分，% Cfh——飞灰可燃物含量，% Qnet.ar——入炉煤收到基低位发热量，kJ/kg 1.4散热损失q5 散热损失q5是锅炉范围内炉墙、管道向四周环境散失的热量占总输入热量的百分率，计算公式为：Q5 =5.82×De0.62/D 式中，De——锅炉的额定负荷，t/h D——锅炉的实际负荷，t/h 1.5灰渣物理热损失q6 灰渣物理热损失q6包括灰渣带走的热损失和冷却热损失。我厂锅炉为固态除渣炉，且燃料的灰分含量Aar

锅炉热效率采用“正平衡法”

1．正平衡法 用被锅炉利用的热量与燃料所能放出的全部热量之比来计算热效率的方法叫正平衡法，又叫直接测量法。正平衡热效率的计算公式可用下式表示： 式中锅炉蒸发量——实际测定，kg/h； 蒸汽焓——由表焓熵图查得，kJ／kg； 给水焓——由焓熵图查得，kJ／kg； 燃料消耗量——实际测出，kg/h； 燃料低位发热量——实际测出，kJ／kg。 上述热效率公式没有考虑蒸汽湿度、排污量及耗汽量的影响，适用于小型蒸汽锅炉热效率的粗略计算。 从上述热效率计算公式可以看出，正平衡试验只能求出锅炉的热效率，而不能得出各项热损失。因此，通过正平衡试验只能了解锅炉的蒸发量大小和热效率的高低，不能找出原因，无法提出改进的措施。

10.1 正平衡效率计算 10.1.1输入热量计算公式：6 I0 E, g, _5 H. m2 H Qr=Qnet,v,ar+Qwl+Qrx+Qzy: ^, g! N: U6 [/ f7 q9 J8 ` 式中: Qr__——输入热量；# K S7 V9 G. b s! D5 c5 w Qnet,v,ar ——燃料收到基低位发热量；. k4 Q/ B! u+ M3 x Qwl ——加热燃料或外热量；# m# V* `/ s, Y" @: l6 @) J Qrx——燃料物理热；" _/ k$ Q2 G" k& r! g; s5 [ Qzy——自用蒸汽带入热量。 5 s8 p4 c( K. g0 p3 Z# p

在计算时，一般以燃料收到基低位发热量作为输入热量。如有外来热量、自用蒸汽或燃料经过加热（例： 重油）等，此时应加上另外几个热量。8 o( @1 I9 p; c& F5 b. c: I 10.1.2饱和蒸汽锅炉正平衡效率计算公式：8 A5 Z3 B2 H/ I" Y' b2 P0 i 9 z, Y% D3 R" v8 w: q/ J& V 式中：η1——锅炉正平衡效率；* ~$ M9 r4 Z' E4 B Dgs——给水流量； hbq——饱和蒸汽焓； hgs——给水焓； γ——汽化潜热； ω——蒸汽湿度； l% @3 m' I- }- [: B5 e Gs——锅水取样量（排污量）； B——燃料消耗量； Qr_——输入热量。( A7 x. C3 T( E0 J* f 10.1.3过热蒸汽锅炉正平衡效率计算公式：' {" m) Z" W5 h" f6 Q$ f" l5 Q a. 测量给水流量时： % o7 J+ t- l; h2 L# V 式中：η1——锅炉正平衡效率； Dgs——给水流量； hgq——过热蒸汽焓； hg——给水焓； γ——汽化潜热； Gs——锅水取样量（排污量）； B——燃料消耗量； Qr——输入热量。 b. 测量过热蒸汽流量时：" Y- Y4 x: O1 L+ \6 O ( ?! n) m, }2 l T n# N1 Q 式中：η1——锅炉正平衡效率；

锅炉热效率的具体计算公式

锅炉热效率的具体计算公式 锅炉的热效率受到多种热损失的影响，但比较而言，以机械不完全燃烧损失q4受锅炉燃烧状况影响最为复杂，飞灰含碳量受锅炉煤种和运行参数影响很大，相互关系很难以常规的计算公式表达，因此采用了人工神经网络对锅炉的飞灰含碳量特性进行了建模，并利用实炉测试试验数据对模型进行了校验，结果表明，人工神经网络能很好反映大型电厂锅炉各运行参数与飞灰含碳量特性之间的关系。采用锅炉负荷、省煤器出口氧量、各二次风挡板开度、燃尽风挡板开度、燃料风挡板开度、煤种特性，各磨煤机给煤量、炉膛与风箱差压、一次风总风压、燃烧器摆角作为神经网络的输入矢量，飞灰含碳量作为神经网络的输出，利用3层BP网络建模是比较合适的。 目前锅炉运行往往根据试验调试人员针对锅炉的常用煤种进行燃烧调整，以获得最佳的各种锅炉运行参数供运行人员参考，从而实现锅炉的最大热效率。但这种方法会带来如下问题：①由于锅炉燃煤的多变性，针对某一煤种进行调整试验获得的最佳操作工况可能与目前燃用煤种的所需的最佳工况偏离；②由于调试试验进行的工况有限，试验获得的最佳工况可能并非全局最优值，即可能存在比试验最佳值更好的运行工况。 本文在对某300MW四角切圆燃烧锅炉进行实炉工况测试并利用人工神经网络技术实现飞灰含碳量与煤种和运行参数关系的建模工作基础上，结合遗传算法这一全局寻优技术，对锅炉热效率最优化运行技术进行了研究，并在现场得到应用。 2 遗传算法和神经网络结合的锅炉热效率寻优算法 利用一个21个输入节点，1个输出节点，24个隐节点的BP网络来模拟锅炉飞灰含碳量与锅炉运行参数和燃用煤种之间的关系，获得了良好的效果，并证明了采用人工神经网络对锅炉这种黑箱对象建模的有效性[1]。人工神经网络的输入采用锅炉负荷、省煤器出口氧量、各二次风挡板开度、燃尽风挡板开度、燃料风挡板开度、各磨煤机给煤量、炉膛与风箱差压、一次风总风压、燃烧器摆角和煤种特性，除煤种特性这一不可调节因素外，基本上包括了运行人员可以通过DCS进行调整的所有影响锅炉燃烧的所有参数。 遗传算法是受生物进化学说和遗传学说启发而发展起来的基于适者生存思想的一种较通用的问题求解方法[2,3]，作为一种随机优化技术在解优化难题中显示了优于传统优化算法的性能。遗传算法目前在优化领域得到了广泛的应用，显示了其在优化方面的巨大能力[3]。遗传算法的一个显著优势是不需要目标函数明确的数学方程和导数表达式，同时又是一种全局寻优算法，不会象某些传统算法易于陷入局部最优解。遗传算法寻优的效率较高，搜索速度快。 根据锅炉的反平衡计算公式，锅炉热效率η可由下式求得： η=100-(q2+q3+q4+q5+q6)(%) (1) 式中q2为排烟热损失，q3为可燃气体不完全燃烧热损失，q4为固体不完全燃烧损失，q5为锅炉散热损失，q6为其他热损失。 根据遗传算法的要求，确定锅炉热效率η为遗传算法的目标函数，用式（1）计算。对该300MW锅炉，利用DCS与厂内MIS网的接口按每6s下载各运行参数，包括排烟氧量、排烟温度、锅炉负荷、各二次风挡板开度、燃尽风挡板开度、燃料风挡板开度、各磨煤机给煤量、炉膛与风箱差压、一次风总风压、燃烧器摆角等。锅炉飞灰含碳量可由飞灰含碳量监测仪在线监测或人工取样分析，燃用煤种由人工输入。这样

锅炉热效率的简易计算

锅炉热效率的简易计算与分析 对锅炉而言，影响煤耗的因素主要有三类：煤质、运行工况和锅炉自身热效率。查找煤耗偏高的原因，需要对各影响因素进行定量测定分析。测定锅炉热效率，通常采用反平衡试验法。本文对此方法进行了介绍，并简化了计算过程，可用于日常锅炉效率监控。 1 反平衡法关键参数的确定 众所周知，反平衡法热效率计算公式为： η = 100-(q2+q3+q4+q5+q6) 计算的关键是各项热损失参数的确定。 1.1 排烟热损失q2 排烟热损失q2是由于锅炉排烟带走了一部分热量造成的热损失，其大小与烟气量、排烟与基准温度、烟气中水蒸汽的显热有关。我厂燃煤介于无烟煤和贫煤之间，计算q2可采用如下简化公式： q2 =(3.55αpy+0.44)×(tpy-t0)/100 式中，αpy——排烟处过量空气系数，我厂锅炉可取为1.45 tpy——排烟温度，℃ t0 ——基准温度，℃ 1.2 化学不完全燃烧热损失q3 化学不完全燃烧热损失q3是由于烟气中含有可燃气体CO造成的热损失，主要受燃料性质、过量空气系数、炉内温度和空气动力状况等影响，可采用下列经验公式计算： q3 =0.032αpy CO×100% 式中，CO——排烟的干烟气中一氧化碳的容积含量百分率，% 我厂锅炉q3可估算为0.5%。 1.3 机械未完全燃烧热损失q4

机械未完全燃烧热损失q4主要是由锅炉烟气带走的飞灰和炉底放出的炉渣中含有未参加燃烧的碳所造成的，取决于燃料性质和运行人员的操作水平，简化计算公式为： Q4 =337.27×Aar×Cfh/[ Qnet.ar×(100-Cfh)] 式中，Aar——入炉煤收到基灰分含量百分，% Cfh——飞灰可燃物含量，% Qnet.ar——入炉煤收到基低位发热量，kJ/kg 1.4 散热损失q5 散热损失q5是锅炉范围内炉墙、管道向四周环境散失的热量占总输入热量的百分率，计算公式为： Q5 =5.82×De0.62/D 式中，De——锅炉的额定负荷，t/h D ——锅炉的实际负荷，t/h 1.5 灰渣物理热损失q6 灰渣物理热损失q6包括灰渣带走的热损失和冷却热损失。我厂锅炉为固态除渣炉，且燃料的灰分含量Aar 2 热效率算例分析 由上可知，计算锅炉热效率η简化到只需提供排烟温度、入炉煤灰分与低位发热量、飞灰可燃物含量、蒸汽平均负荷等5个参数即可。这样很容易通过Excel 软件设定公式，进行电算。下表是以2010年2月份的数据为例，计算的6台锅炉的热效率。 参数单位1#炉2#炉3#炉4#炉5#炉6#炉 平均负荷t/h134133132205203212 排烟温度℃137123140139143112 飞灰可燃物%16.747.939.965.36.335.17 入炉煤灰分%27.5427.0227.4127.4228.1130.11 发热量kJ/kg245772482924726246592456823626

锅炉热效率计算

锅炉热效率计算 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

1兆帕(MPa)=10巴(bar)=大气压(atm)约等于十个大气压,1标准大气压=76cm汞柱=× 10^5Pa=水柱约等于十米水柱,所以1MPa大约等于100米水柱，一公斤相当于10米水柱 水的汽化热为千焦/摩尔,相当于2260千焦/千克.一般地：使水在其沸点蒸发所需要的热量五倍于把等量水从一摄氏度加热到一百摄氏度所需要的热量. 一吨水=1000千克每千克水2260千焦 1000千克就是2260 000千焦 1吨蒸汽相当于60万千卡/1吨蒸汽相当于64锅炉马力/1锅炉马力相当于8440千卡热。 用量是70万大卡/H 相当于吨的锅炉 以表压力为零的蒸汽为例，每小时产一吨蒸汽所具有的热能，在锅内是分两步吸热获得的，第一步是把20度的一吨给水加热到100度的饱和水所吸收的热能，通常这部分热能为显热，其热能即为1000×（100－20）=8万/千卡时。 第二步则是将已处于饱和状态的热水一吨加热成饱和蒸汽所需要吸收的热能，这部分热为潜热，其热能即为1000×539=万/千卡时。 把显热和潜热加起来，即是一吨蒸汽（其表压力为零时）在锅内所获得的热能， 即：＋8=万/千卡时。这就是我们通常所说的蒸汽锅炉每小时一吨蒸发量所具有的热能，相当于热水锅炉每小时60万/大卡的容量。 天然气热值 天燃气每立方燃烧热值为8000大卡至8500大卡，1千卡/1大卡/1000卡路里（kcal）=千焦（kJ），所以每立方米燃烧热值为— 产地、成分不同热值不同，大致在36000~40000kJ/Nm3，即每一标准立方米天然气热值约为36000至40000千焦耳，即36~40百万焦耳。 天燃气每立方燃烧热值为8000大卡至8500大卡，1千卡/1大卡/1000卡路里（kcal）=千焦（kJ），所以每立方米燃烧热值为—。而1度=1kW*h=*10^6J=*10^3KJ。即每立方燃烧热值相当于—度电产生的热能， <* OR 天然气价格： 天然气的主要成分是甲烷,分子式是CH4,分子量是12+4*1=16. 在1标准大气压下,1mol气体的体积是升,1立方米的气体有 1000/≈,所以质量为16*≈克. 1000KG/=立方米 Nm3是天然气的密度，一吨天然气的体积就是1394m^3，运输时需要压缩。所说的罐装的那是液化石油气。压缩方式不同密度不同 气体的质量=气体的摩尔质量（克/摩尔）x气体体积（升）/（升/摩尔）

锅炉热效率计算

锅炉热效率计算

1兆帕(MPa)=10巴(bar)=9.8大气压(atm)约等于十个大气压,1标准大气压=76cm汞柱=1.01325×10^5Pa=10.336m水柱约等于十米水柱,所以1MPa大约等于100米水柱，一公斤相当于10米水柱 水的汽化热为40.8千焦/摩尔,相当于2260千焦/千克.一般地：使水在其沸点蒸发所需要的热量五倍于把等量水从一摄氏度加热到一百摄氏度所需要的热 量. 一吨水=1000千克每千克水2260千焦 1000千克就是2260 000千焦 1吨蒸汽相当于60万千卡/1吨蒸汽相当于64锅炉马力/1锅炉马力相当于8440千卡热。 用量是70万大卡/H 相当于1.17吨的锅炉 以表压力为零的蒸汽为例，每小时产一吨蒸汽所具有的热能，在锅内是分两步 吸热获得的，第一步是把20度的一吨给水加热到100度的饱和水所吸收的热能，通常这部分热能为显热，其热能即为1000×（100－20）=8万/千卡时。 第二步则是将已处于饱和状态的热水一吨加热成饱和蒸汽所需要吸收的热能， 这部分热为潜热，其热能即为1000×539=53.9万/千卡时。 把显热和潜热加起来，即是一吨蒸汽（其表压力为零时）在锅内所获得的热能， 即：53.9＋8=61.9万/千卡时。这就是我们通常所说的蒸汽锅炉每小时一吨蒸发 量所具有的热能，相当于热水锅炉每小时60万/大卡的容量。 天然气热值 天燃气每立方燃烧热值为8000大卡至8500大卡，1千卡/1大卡/1000卡路里（kcal）=4.1868千焦（kJ），所以每立方米燃烧热值为33494.4—35587.8KJ 产地、成分不同热值不同，大致在36000~40000kJ/Nm3，即每一标准立方米天然气热值约为36000至40000千焦耳，即36~40百万焦耳。 天燃气每立方燃烧热值为8000大卡至8500大卡，1千卡/1大卡/1000卡路里（kcal）=4.1868千焦（kJ），所以每立方米燃烧热值为33494.4—35587.8KJ。而1度=1kW*h=3.6*10^6J=3.6*10^3KJ。即每立方燃烧热值相当于9.3—9.88度电产生的热能， 3.83<1.07*9.3 OR 9.88 天然气价格： 天然气的主要成分是甲烷,分子式是CH4,分子量是12+4*1=16. 在1标准大气压下,1mol气体的体积是22.4升,1立方米的气体有

锅炉热效率计算

加强锅炉管理提高企业效益 高辉 摘要：加强锅炉的科学管理，用热平衡计算方式把锅炉运行的动态现象与经济考核的有机的结合一起，充分调动操作人员的主观能动性，从而降低煤耗，使企业的经济效益有所提高。 关键词：锅炉运行科学管理简易热平衡公式节约能源 1 引言 在以经济建设为中心的今天，如何降低成本，降低消耗，提高企业的经济效益是企业管理者们的一个热门话题。在用锅炉供热生产的企业，能源消耗费用是组成成本的一个重要部分，降低了能源消耗就是降低了成本。如何降低能源消耗，这是我们每一位热工人员应认真考虑的问题。 在真空制盐生产中，某些厂锅炉的能源消耗费用占生产成本费用的40%左右。在目前盐行业处于一种产大于销、市场不景气的低谷时期，降低能耗，减少成本费用，无疑是一种提高企业经济效益行之有效的方法。 2 锅炉热平衡简述 如何正确的评价一台锅炉运行的好坏，最科学的方法就是对锅炉进行热平衡测试。所谓热平衡就是能量(主要是热量)的收支平衡，这里只考虑能的数量平衡而未顾及能的质量。通过对能量的耗用和产出的测定知道锅炉效率的高低，从而知道锅炉运行经济状况的好坏。通过测定锅炉效率和出力，用以判断锅炉的设计和运行水平；测定各项热损失，分析原因，找出降低损失，提高效率，节约燃料的方法。热平衡测试分正平衡与反平衡两种，现分别简述如下。 2.1锅炉反平衡测试 这就是测定锅炉各项热损失的方法来确定锅炉效率。其测定的内容 为：排烟热损失q 2、气体不完全燃烧热损失q 3 、固体不完全燃烧损失q 4 、 散热损失q 5、以及灰渣物理热损失q 6 等，然后把这些热损失测定值代入 公式进行计算，其计算值为锅炉反平衡法计算热效率。 （1） 2.2正平衡法测试 直接测试锅炉工质流量，参数(温度和压力)和燃料消耗量及其低位发热值等，并按其比值求出锅炉效率，即锅炉有效利用热量(水和蒸汽吸收的热量)与燃料输入热量的比值。其公式分为：

燃煤锅炉的热效率热效率计算

燃煤锅炉的热效率热效率计算 根据《关于发展热电联产的规定》(计基础〔2000〕1268号)文件，热效率=（供热量+供电量×3600千焦/千瓦时）/（燃料总消耗量×燃料单位低位热值）×100%，供热量就是热力产品（热水、蒸汽）根据供热流量、压力、温度的参数进行焓值计算后得出的焦耳热值当量年度产量，加上年发电量换算成焦耳热值当量（kWh乘以3600），二者的和就是热电厂年产品总量（电+热）。 分母是热电厂的燃料消耗，如果是燃煤电厂，就用所耗煤种的低位热值（可以查到）*年耗煤吨量；如果是燃气电厂，就用天然气的热值*年耗气量。 电厂出口的总产品热值比上输入的各种一次能源消耗热值，就是热效率。 如何求解热效率 当前，能源日逐紧张。如何节能，如何提高能源的利用效率已是摆在人们面前的一个突出而现实的问题。热效率的计算也成为中考热点问题。如何求解热效率，下面通过一些典例进行分析归纳。 一、燃具的效率 例1、小明学习了热学的有关知识后，他想估算一下自己家煤炉的效率是多少。于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间，并把它折算成了烧水的时间，相当于每天将30Kg20℃的水烧开。小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤0．５Kg算，他家每天实际用煤2Kg．普通煤的热值为３×１０７J/Kg,则他家煤炉的效率是多少？ ［分析与解］：煤炉烧水，化学能转化为内能，水吸收的热量是有用能量，完全燃烧煤所放出的热量是总的能量。煤炉的效率可用η=Q有用／Q总×１００％＝cmΔt/m'q×１００％计算。 Q有用=cmΔt=4.2×103×30×(100-20)J=1.008×107J Q总＝mq＝2×3×107J＝6×107J η＝Q有用/Q总×１００％＝1.008×107J／6×107J＝16.8％ 二热机的效率 例2、小兵同学想知道一辆小汽车的实际效率是多少。他从驾驶员那了解到：该汽车行驶100Km的耗油量约7Kg。从书上查得汽油的热值q＝4.6×107J ／Kg。他又测出在平直公路上，用644N的水平拉力可使汽车匀速前进。若空气阻力不计，试求该小汽车的效率是多少？ ［分析与解］：小汽车行驶，化学能转化为内能后又转化为机械能，对汽车做功是有用的能量，完全燃烧汽油放出的能量是总能量。小汽车的效率可用η=Q 有用／Q总×１００％＝FS／mq×１００％计算。 Q有用=FS＝644×105J＝6.44×107J Q总＝mq＝7×4.6×107J＝3.22×108J

如何提高加热炉的热效率

如何提高加热炉的热效率 加热炉的热效率是衡量加热炉工作能力好坏的重要指标，提高加热炉的热效率是降低炉子燃料消耗的重要途径。加热炉的热效率是金属加热需要的热量占燃料燃烧放出热量的百分数，其计算公式如下：η=[（Q-Q损）÷Q]×100% 式中：η——加热炉的热效率，% Q——燃料燃烧产生的热量，J Q损——加热过程中的各种热损失，J 由上式可知，提高加热炉热效率最重要的措施是减少加热炉的一切热损失。 影响加热炉热效率的因素很多，如炉子产量、燃料种类、燃料燃烧情况、燃料和空气的预热情况、废气的排出温度和数量、炉子的冷却条件和散热状况等诸多因素。所以，要提高加热炉的热效率，可以采取如下措施： 一、尽量减少烟气带走的物理热并将此热量充分回收利用。 1、对烟气的热量进行回收，用这些热量来预热空气和煤气； 2、在保证产量和加热质量的前提下尽可能降低出炉烟气的温度； 3、被烧坏的蓄热能力差的蓄热小球要及时更换，保证其正常的蓄 热能力。 二、保证足够的空气，使煤气得以充分燃烧。 1、加热工必须要根据煤气发热值的不同正确调整空煤比，以减少 化学和机械的不完全燃烧所造成的热损失；

2、尽量减小空气过剩系数，避免过剩空气吸收大量的热量和产生 多余的烟气带走热量。 3、控制好炉膛压力，防止产生负压而将冷风吸入炉内。 三、减少炉膛内各项热损失。 1、对炉筋管进行绝热包扎，绝热材料脱落的要尽快修复； 2、在条件允许的情况下，采用无水冷滑轨可以完全杜绝水冷或汽 化冷却的热损失； 3、采用新型高效节能型筑炉材料，改善炉衬的绝热能力，可以减 少炉墙蓄热，并减少通过炉墙向外散失热量造成的热损失。 四、尽可能强化向钢坯的传热过程，缩短加热时间，减少待温时间， 提高炉子的生产率。 1、在加热段采用大煤气量进行加热，提高煤气的燃烧强度，快速 加热； 2、提高入炉钢坯的温度可以使燃耗指标降低，如果采用热装热送 工艺则可完全避免因待温而造成的热损失。 五、尽可能保证炉子的严密性。 1、利用侧进侧出的方式装钢和出钢，可以最大限度的减小炉门的 散热面积； 2、在生产过程中，人孔和所有的扒渣炉门要用耐火砖封堵严实， 以防漏火； 3、在升温过程中，严禁敞开炉门烧钢；同时，在待轧过程中也要 及时关闭炉门，如无必要，不要经常开启炉门，减少不必要的热