鍋爐熱平衡綜合實(shí)驗(yàn)

1、鍋爐熱平衡綜合實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康腻仩t熱平衡試驗(yàn)的目的是測定鍋爐的效率及各種熱損失。在新鍋爐安裝結(jié)束后的移交驗(yàn)收鑒定試驗(yàn)中、鍋爐使用單位對新投產(chǎn)鍋 爐按設(shè)計(jì)負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束后的運(yùn)行試驗(yàn)中、改造后的鍋爐進(jìn)行熱工技術(shù)性能鑒定試驗(yàn)中、大修后的鍋爐進(jìn)行檢修質(zhì)量鑒定和校正設(shè)備 運(yùn)行特性的試驗(yàn)中以及運(yùn)行鍋爐由于燃料種類變化等原因進(jìn)行的燃燒調(diào)整試驗(yàn)中，都必須進(jìn)行熱平衡試驗(yàn)。按熱平衡試驗(yàn)進(jìn)行的方式 又可分為正平衡及反平衡試驗(yàn)。通過本實(shí)驗(yàn)。1、了解熱平衡實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成；2、掌握鍋爐給水溫度、壓力、流量、排煙溫度、灰渣質(zhì)量、灰渣中可燃物含量、煙氣成分等的測量方法，通過分析誤差原因，學(xué) 習(xí)減小誤差的方法；3、掌握鍋爐各項(xiàng)

2、熱損失的計(jì)算方法；4、掌握鍋爐正、反平衡實(shí)驗(yàn)的方法和步驟。二、實(shí)驗(yàn)原理鍋爐熱效率測定實(shí)驗(yàn)的基本原理就是鍋爐在穩(wěn)定工況下進(jìn)出熱量的平衡。1、鍋爐熱平衡鍋爐工作是將燃料釋放的熱量最大限度的傳遞給汽水工質(zhì)，剩余的沒有被利用的熱量以各種不同的方式損失掉了。在穩(wěn)定工況下， 其進(jìn)出熱量必平衡，可表示如下：輸入鍋爐熱量=鍋爐利用熱量+各種熱損失鍋爐輸入熱量以Q,(kJ/kg)或100(%)表示。鍋爐熱損失包括以下幾項(xiàng)：排煙熱損失Q (kJ/kg)或q (%)；22機(jī)械未完全燃燒熱損失Q4(kJ/kg)或q)。鏈條爐包括：爐渣機(jī)械未完全燃燒熱損失Q:、q?,飛灰機(jī)械未完全燃燒熱損失Qf、qf與漏煤機(jī)械未完全燃

3、燒熱損失Qm、qm等三項(xiàng)；化學(xué)未完全燃燒熱損失Q3 (kJ/kg)或q3 (%)；鍋爐向環(huán)境散熱熱損失Q5 (kJ/kg)或 q5(%)；灰渣物理熱損失等其他熱損失Q (kJ/kg)或q (%)。66國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T-2587-1981規(guī)定：熱平衡基準(zhǔn)溫度建議為環(huán)境溫度；燃料發(fā)熱量規(guī)定用收到基的低位發(fā)熱量。板即。根據(jù)鍋爐熱平衡概念，可畫出鍋爐熱平衡圖如圖1所示。2、鍋爐熱效率鍋爐熱效率為鍋爐利用熱量Q1占輸入熱量Q的百分?jǐn)?shù)，用氣(%)表示。它可由輸入一輸出熱量法或熱損失法通過實(shí)驗(yàn)求得。 輸入一輸出熱量法： TOC o 1-5 h z 門=& x100 %(1)g Qr熱損失法：門 100 (

4、q + q + q + q + q ) %(2)gl23456工業(yè)鍋爐的測量誤差是在額定負(fù)荷下兩次熱效率實(shí)驗(yàn)之間的偏差，對于輸入一輸出熱量法不得大于4% ,而對于熱損失法不得大于6%。鍋爐熱效率按兩次實(shí)驗(yàn)的平均值計(jì)算。同時(shí)用輸入一輸出熱量法與熱損失法時(shí)，兩種方法所測得的熱效率偏差不得大于5%, 以輸入一輸出熱量法所得效率值為實(shí)驗(yàn)結(jié)果值，熱損失法作參考。3、熱量計(jì)算(1)輸入熱量QrQ = QyD + Qrx kJ/kg(3)式中Qw 燃料收到基低位發(fā)熱量，kJ/kgQ 燃料物理顯熱，kJ/kg本實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室的基準(zhǔn)溫度取環(huán)境溫度，輸入熱量只計(jì)燃料收到基低位發(fā)熱量QDw。鍋爐有效利用熱量Qgi熱

5、水鍋爐每小時(shí)有效吸熱量Qgi按下式計(jì)算：Q = G(i -i )x103 kJ/h(4)glrs rs式中 G熱水鍋爐每小時(shí)加熱水量，kg/h；i，i熱水鍋爐進(jìn)水及出水的焓，kJ/kg。 rs rs機(jī)械未完全燃燒熱損失Q4 鏈條爐Q = Z + Qf h+ Q cj -h Q l mkJ/kg(5)q4 = Q xlOO%r式中Qiz 爐渣機(jī)械未完全燃燒熱損失，kJ/kg；Qf 飛灰機(jī)械未完全燃燒熱損失，kJ/kg； 4Qj 沉降灰機(jī)械未完全燃燒熱損失，kJ/kg； 4Qm 爐排漏煤機(jī)械未完全燃燒熱損失，kJ/kg。4本實(shí)驗(yàn)中，只計(jì)爐渣機(jī)械未完全燃燒熱損失Qz和飛灰機(jī)械未完全燃燒熱損失Qh，其

6、計(jì)算公式為:44CcQiz = 327.27Aya 區(qū)4lz 100 CclzQfh = 327.27Aya 一C一4f 100 Ccfh百分?jǐn)?shù)， ；kJ/ k gkJ / kg（6）（7）式中 、Cc也分別為爐渣和飛灰中可燃物含量孔、一分別為爐渣、飛占入爐煤總的質(zhì)量份額。（4）排煙熱損失Q2排煙熱損失按下式計(jì)算：Q = I a V0 Ct ）除）kJ/kg（8）2 py py k lk 100q = Q x 100%(9)2 Qr式中Iy 排煙的焓，kJ/kg,由煙氣離開鍋爐最后一個(gè)受熱面處的煙氣溫度9力和該處的過量空氣系數(shù)apy所決定，9力值在熱平衡實(shí) 驗(yàn)中測定；a力一一排煙處的過量空氣系

7、數(shù)，熱平衡實(shí)驗(yàn)時(shí)，a力值可由煙氣分析測定氣體成分，然后計(jì)算求得；V0每kg燃料完全燃燒時(shí)所需的理論空氣量，m3； k(ct)k每Nm 3干空氣連同其帶入的10g水蒸氣在溫度為t C時(shí)的焓；由于固體不完全燃燒熱損失的存在，對1kg燃料所生成的煙氣容積需乘以(1-志)的修正值。通常排煙熱損失是鍋爐熱損失中較大的一項(xiàng)，一般裝有省煤器的水管鍋爐，q2約為6% - 12% ；不裝省煤器時(shí)，往往高達(dá)20%以 上?；瘜W(xué)未完全燃燒熱損失Q 3Q = V (126.36CO + 358.18CH +107.98H + 590.79C H )(1-kJ/kg (10)3 gy42m n 100q =3 x100%

8、3 Qr式中：Vgy 取樣點(diǎn)處十煙氣容積，如下式：(11)1 oCy + 0.375SyRO2 + COCy、Sy 燃料收到基成分質(zhì)量含量百分?jǐn)?shù)，% ;CO、CH、H、C H 取樣點(diǎn)處十煙氣中可燃?xì)怏wCO、CH4、C H的容積百分比，。燃煤鍋爐可認(rèn)為CH4 = 0,H2 = 0,C H = 0。(6)散熱損失按照附錄D計(jì)算。(7)灰渣物理熱損失Q6Q = Aar 匕 ct七kJ/kg6 Q 100 - C(12)式中:q6 = Q xlOO%r(13)灰渣離開爐膛時(shí)的溫度當(dāng)不直接測量時(shí)，鏈條爐廣600&clz為爐渣，kJ/ ( kg -C)它們由下式計(jì)算V = 1.866Nm3 / kgkJ

9、/ ( kg - C)(14)c = 0. 7H1 5.知 2-411 0本實(shí)驗(yàn)中，只計(jì)算灰渣造成的熱物理損失。四、實(shí)驗(yàn)儀器1、元素分析儀：測量燃料中C、H、O、N、S的質(zhì)量百分比；2、奧氏煙氣分析儀：測量煙氣容積成分；3、熱電偶溫度計(jì)：測量煙氣、給水、出水等溫度；4、玻璃管溫度計(jì)：測量環(huán)境溫度；5、彈簧管式壓力表：測量給水、出水的壓力；6、超聲波流量計(jì)：測量給水流量；7、馬弗爐、天平：測量灰渣中的含碳量；8、數(shù)顯量熱儀：測量燃料的低位發(fā)熱量。五、實(shí)驗(yàn)方法1、實(shí)驗(yàn)運(yùn)行工況及測試時(shí)間為了保證測試數(shù)據(jù)的正確性、真實(shí)性，熱平衡實(shí)驗(yàn)應(yīng)在鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定工況1小時(shí)后進(jìn)行。根據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于火床燃燒、

10、 火室燃燒、沸騰燃燒固體燃料的工業(yè)鍋爐，試驗(yàn)測試時(shí)間應(yīng)不小于4h。但考慮到我校供熱鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)分別安排在上午和下 午熱負(fù)荷穩(wěn)定后進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)測試時(shí)間縮短為2小時(shí)。2、正平衡法（輸入-輸出熱量法）實(shí)驗(yàn)（1）測量項(xiàng)目：根據(jù)熱平衡界限圖，以及輸入、輸出熱量計(jì)算有關(guān)公式，正平衡實(shí)驗(yàn)所需測量的項(xiàng)目列于表2。表2正平衡法（輸入-輸出熱量法）測量項(xiàng)目序號測定項(xiàng)目儀表測定時(shí)間備注1燃煤消耗量磅秤鍋爐房提供2給水流量超聲波流量計(jì)5分鐘一次3給水溫度熱電偶測溫器15分鐘一次4給水壓力壓力表15分鐘一次5出水溫度熱電偶測溫器15分鐘一次6出水壓力壓力表15分鐘一次7煤的元素分析成分元素分析儀實(shí)驗(yàn)前測定8煤的低

11、位發(fā)熱量數(shù)顯量熱儀實(shí)驗(yàn)前測定(2)測量方法燃煤消耗量測量：由鍋爐房提供；燃料發(fā)熱量和元素分析成分測量：由數(shù)顯量熱儀和元素分析儀測量；給水流量：通過超聲波流量計(jì)測量；壓力測量：彈簧管壓力表測得；溫度測量：熱電偶測溫器。3、熱損失法熱效率實(shí)驗(yàn)(1)測量項(xiàng)目根據(jù)熱平衡界限圖1、圖2及各項(xiàng)熱損失的計(jì)算公式確定的測量項(xiàng)目見表3。表3反平衡實(shí)驗(yàn)需測數(shù)據(jù)序號測定項(xiàng)目儀表測定時(shí)間備注1排煙溫度熱電偶測溫器15分鐘一次2排煙成分奧氏煙氣分析儀3灰渣重量磅秤鍋爐房提供4灰渣含炭量馬弗爐、天平5飛灰重量磅秤鍋爐房提供6飛灰含炭量馬弗爐、天平7環(huán)境溫度玻璃管溫度計(jì)8煤的元素分析成分元素分析儀實(shí)驗(yàn)前測定(2)測量方法排

12、煙溫度：由熱電偶測溫器測得；煙氣成分：從煙道尾部取得煙氣樣品，由奧氏煙氣分析儀測得；灰渣、飛灰重量：鍋爐房提供灰渣、飛灰含炭量：取得灰渣樣品，用馬弗爐灼燒，測得其含炭量。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生測量完所有數(shù)據(jù)后，分別用正平衡和反平衡方法計(jì)算鍋爐熱效率，并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、所測量數(shù) 據(jù)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)果分析等。附錄B熱平衡實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄一、實(shí)驗(yàn)燃煤特性（入爐燃煤取樣分析）項(xiàng)目名稱QyWCyHyOySyNyAyWyVy單位kJ/kg%數(shù)值附錄 D規(guī)蒐性附最）時(shí)熱拗失D. 1 袖則鍋爐散熱損失應(yīng)按熱流甘法、查表族和計(jì)算法等三神方法之一確定*D 2 然旅計(jì)法D 2. 1 按溫度水平和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

13、捋斜爐本體及部件外表面劃分成若于近側(cè)等溫區(qū)段,并ft出各區(qū)段的 面積Fi .玲、F.,各區(qū)段的面積一艘不得大于2 m*.D.2.2 軸熱漳計(jì)探頭按該熱流計(jì)規(guī)定的方式固定于各等溫區(qū)段的中也點(diǎn)，待熱流計(jì)顯示讀數(shù)近于穩(wěn) 定后,連續(xù)讀取10個(gè)數(shù)據(jù)，并用算術(shù)平均值法求出各個(gè)區(qū)段的散熱強(qiáng)度Qi、如條D.2. 3 用下式求得整臺粉爐的敝熱損失%風(fēng)十如Ff + BQ?魚冬X 00%式中：W7ET.分別為各區(qū)段的散熱強(qiáng)度，值位為千焦每平方米小時(shí)kJ/mh）； 殆、月、F.分別為各區(qū)段的面枳,單位為平方米（m,*B瓣料消耗量單位為千克每小時(shí)kg/h）準(zhǔn)立方米每小時(shí)Q輸入熱量，單位為千焦每千克（kJ/kg）或千俗理

14、標(biāo)淮立方米kj/m， ,敏3 查表法D 3. 1散裝蒸汽鍋爐散熱損失按表IX 1取用。 D. 1慕汽鍋爐散臨損矣銅爐出力t/hM4610:1520356&散燃損失孚 %2, 32, 41, 71. SL 31.10.8!. 3. 2 敵裝熱水耦爐散熱損失投表D. 2麻用*D 4計(jì)算徐快、組裝鍋爐包括燃油、氣鋼爐和電加熱制爐)的散熱損失可返似地按下式計(jì)算t1 670 F或；X 100%式中地散熱損失，.F慨爐散熱表面積,單位為平方米(n?)】B燃料的消耗，眼世為干克每小時(shí)(k#h)成標(biāo)準(zhǔn)立方米每小時(shí)(m7h)；Q輸入熱量，單位為千焦每千克(kJ/kg)或千翁每標(biāo)槌立方米如為電加熱鋸爐，式(D.

15、2)中BQt用3 6OON代替,N為耗電量“kW h)/h.(D. 2【責(zé)料性耐聚）氣、藪和空岐的平地定壓比械客在E. J始出煙氣、阪和空氣的平均定壓比熟容。袁E. 1勤氣、灰和空先的平均定伍比熱客說螢平均定壓匕熱壽。虹血 VjRQrN,dHSOCOH,CH.X火:J1-許S1. 394 61-305 91. 494 31-2 21.灑63E C0. 7演 5l-3】8 310L 609 91. 2 叫 7L 307 11.495 41次瞻51. 2W1. 55 1Q 799 7.319 i201. SIS 91. 2-1 H1.蹄3】一相6 j1. 2 禎 71. 27日 41一20. HO

16、.i D1. 3 就口衍：.6茶 $L.共4 91.丈片s1.49? til. :m r：1.輸:，RL-S7?:：）-瑚 I1. ：i20 Fi401. 620 9LSD5 01.3H 71.49S 71. 330 2L 282 2L58G 40. 812 31. 321 2501. 649 91.295 11.311 9.-139 c1. SOO 51.283 3L. 595 60. 816 5L 321 811)01-7H3 3. SW 61.海ii-JUL 7.源 1 4L641 1:,：. S.i? 41. s1BC，】.7心81.297 Bl 一盹6 61. 513 ?，詢 o1.她01. 7CC 3G. 82 ji. m i1601. 752 51. 29S 2I. 3踞 4mL 304 6:MEM 51.711 80.H=5 31. 228 91701-161 2L 298 6L 3 JO 2L51T 1L 303 2L 295 2L723 60.85? 91. 329 71時(shí)一沖1.29$ C1-33? C1.518 8L 305 51