鍋爐熱平衡

鍋爐熱平衡指鍋爐工作中熱量的收入項和支出項之間的平衡關係。通常 可簡單地認為鍋爐熱量的收入項即 為燃料的低位發熱量，其支出項包 括產生蒸汽(或熱水)所有效利用的 熱量和未能利用而損失掉的熱量。

基本介紹

• 中文名：鍋爐熱平衡
• 外文名：Boiler heat balance
• 公式：QDW＝Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6
• 單位：千焦每公斤
• 計算方法：正/反平衡法

定義

鍋爐熱平衡一般都取1kg套用基燃料的低位發熱量Q_DW作為計算基準，並以Q₁ 表示鍋爐所有效利用的熱量、Q₂表 示排煙熱損失、Q₃表示化學不完全燃燒熱損失、Q₄表示機械不完全燃 燒熱損失(包括灰渣熱損失Q₄、漏 煤熱損失Q₄和飛灰熱損失Q₄)、 Q₅表示鍋爐本體的散熱損失、Q₆表 示灰渣所帶走的物理熱損失。根據 能量守恆原理，可列出以下熱平衡 方程式：

Q_DW=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄ +Q₅+Q₆ (kJ/kg)。

如用輸入熱量的百分比表示，則為： q₁+q₂+q₃+q₄+q₅+q₆=100%。 式中，q₁為鍋爐效率，q₂、q₃、q₄、 q₅、q₆分別為排煙、化學燃燒不完全、機械燃燒不完全、散熱、灰渣物理熱等各項熱損失的百分比。各項q值的確定，有賴於鍋爐的反平衡法熱平衡試驗。

熱效率

鍋爐總有效利用熱占送入鍋爐總熱量的百分比，以ηt(%) 表征。確定鍋爐熱效率需對鍋爐進行熱平衡計算。設計鍋爐時，通過熱平衡計算確定鍋爐的傳熱面積、熱效率和燃料消耗量；考核鍋爐運行情況時，通過測定鍋爐運行中的各項參數及各種物料的質與量，再經熱平衡計算得出鍋爐運行熱效率。並據此分析造成熱損失的原因，檢查鍋爐設計、製造質量和運行水平，作為進步改進和提高的依據。鍋爐熱效率計算方法有正平衡法和反平衡法兩種。

鍋爐熱效率的測定和計算具有較強的規範性，有關測定項目及方法可參閱《工業鍋爐熱工試驗標準》JB2892、《熱設備能量平衡通則》GB2587和 《設備熱效率計算通則》GB2588。

熱損失

鍋爐的熱損失主要有以下幾項。

(一)排煙熱損失Q₂(q₂)

工業鍋爐一般排煙溫度較高，在200～300℃，這么高的排煙溫度，就意味著燃料中較多的一部分熱量被煙氣帶走散失在大氣中，造成鍋爐的排煙熱損失Q₂。排煙溫度愈高，排煙熱損失就愈大。一般排煙溫度每降低15～20℃，則排煙熱損失q₂可減少1% 左右。為了降低排煙熱損失，常常採用增加尾部受熱面的辦法，如增加省煤器和空氣預熱器等，但不能過多地降低排煙溫度，否則會引起鍋爐金屬耗量增加較多和尾部受熱面發生低溫腐蝕的可能性增大。另外，在鍋爐運行時，可以通過經常清灰，控制過剩空氣係數(α)以及減少煙道各處漏風等來降低排煙熱損失。

(二)氣體不完全燃燒熱損失Q₃(q₃)

在煙氣中含有一部分可燃氣體沒有在爐內達到完全燃燒而隨煙氣排放出去，這部分熱損失稱為氣體不完全燃燒熱損失Q₃。Q₃ 與過剩空氣係數(α)關係甚大。α過小，易生成CO等可燃氣體；α 過大，爐膛溫度降低，若低於800℃ ，則CO不易著火燃燒。另外， 爐膛尺寸過小、高度不夠等均將使可燃氣體來不及燃燒就進入低溫煙道而造成氣體不完全燃燒熱損失。

在鍋爐上加二次風可以加強空氣與可燃氣體的混合，促進完全燃燒。

工業鍋爐的q₃，對層燃爐來說，q₃=0.5%～2%；對燃油爐說，q₃=0.1%～0.2%。

(三) 固體不完全燃燒熱損失Q₄(q₄)

在固體燃料的燃燒過程中，常有一部分燃料沒有燃燒而隨著灰渣或飛灰離開鍋爐，這部分熱損失，就稱為固體不完全燃燒熱損失Q₄。對固體燃料的鍋爐來說，Q₄和Q₂是總熱損失中主要的熱損失。灰分愈多，夾在灰渣中的可燃物也愈多，q₄也就愈大。對煤粉爐來說，q₄為1%～5%；對層燃爐來說，q₄為8%～15%；對燃油及燃氣鍋爐來說，因灰分較少，q₄可視為零。

(四)散熱損失Q₅(q₅)

鍋爐運行中，爐牆與鍋爐本體的外壁溫度總是高於周圍空氣的溫度，會造成熱量散失而形成散熱損失Q₅。散熱損失與鍋爐外表面積、絕熱程度、外界空氣溫度及空氣流動速度的大小有關。一 般要求爐牆表面的溫度不應超過50℃。