%a1方程式、热效率、燃烧效率与节煤率

关于锅炉的热平衡方程式、热效率、燃烧效率与节煤率

于现军 2012年8月29日

BCS技术已进入快速推广阶段，但我们的一些队员对一些诸如锅炉燃烧效率、热效率之类的基本概念尚很模糊，在BCS推广过程中也碰到一些纠缠不清的案例。在此我们共同学习一些基本概念。

一、 关于热平衡方程式 1、热平衡方程

温度不同的两个或几个系统之间发生热量的传递，直到系统的温度相等。在热量交换过程中，遵从能的转化和守恒定律。从高温物体向低温物体传递的热量，实际上就是内能的转移，高温物体内能的减少量就等于低温物体内能的增加量。 其平衡方程式为∶ Q放=Q吸

此方程只适用于绝热系统内的热交换过程，即无热量的损失；在交换过程中无热和功转变问题；而且在初、末状态都必须达到平衡态。系统放热，一般是由于温度降低、凝固、液化及燃料燃烧等过程。而吸热则是由于温度升高，熔解及汽化过程而引起的。 2、能量守恒定律

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。

3、固体与气体燃料的热平衡方程式

1）固体燃料的热平衡方程式（反平衡）如下：

Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 其中：

Qr：1kg燃料带入燃烧装置的热量（KJ/kg）； Q1：燃烧装置有效利用热量（KJ/kg）； Q2：排出烟气所带走的热量（KJ/kg）； Q3：气体不完全燃烧热损失（KJ/kg）； Q4：固体不完全燃烧热损失（KJ/kg）； Q5：燃烧装置的散热损失（KJ/kg）； Q6：灰渣带走的物理热量（KJ/kg）。

2）气体(油)燃料的热平衡方程式如下：

1

Qr=Q1+Q2+Q3+Q5 其中： Qr：1立方米燃气带入燃烧装置的热量（KJ/m3）； Q1：燃烧装置有效利用热量（KJ/ m3 ）； Q2：排出烟气所带走的热量（KJ/ m3 ）； Q3：气体不完全燃烧热损失（KJ/ m3 ）； Q5：燃烧装置的散热损失（KJ/kg）。

二、 关于热效率及正平衡法与反平衡法 1、热效率

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燃烧装置热效率，是燃烧装置的重要技术经济指标，它表明燃烧装置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正平衡和反平衡两种方法。 2、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——由焓熵图查得，kJ／kg； 和隆优化在线计算公式：

汽焓=2.25*蒸汽温度-13.49*蒸汽压力+2369.65 给水焓——由焓熵图查得，kJ／kg； 和隆优化在线计算公式：

水焓=4.28*给水温度-9.8 燃料消耗量——实际测出，kg/h；

燃料低位发热量——实际分析，kJ／kg。

2

上述热效率公式适用于小型蒸汽锅炉热效率的粗略计算，严格计算还要考虑蒸汽湿度、排污量及耗汽量的影响。 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。 3、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。该法适合用户查找燃烧装置低效原因和解决问题，但相当麻烦。

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，％。

三、 关于燃烧效率

燃烧效率η是指燃料燃烧后实际放出的热量占其完全燃烧后放出的热量的比值，它是考察燃料燃烧充分程度的重要指标。燃烧效率，也称为燃烬率、燃净率。燃烧效率是传统教科书上的用法，诞生也比较早。固体燃料燃烧效率公式：

η(%)=（Qr-( Q3+Q4))/Qr

燃烧效率主要取决于燃烧装置和燃料自身的特性，与环境等因素有关。燃烧效率相对于一定的燃烧装置、确定的燃料和相同的燃烧环境才有意义，即是用来评价在特定环境下特定燃烧装置燃烧特定燃料的指标。

下述情形下，这个指标往往是有差异的：特定的燃烧装置，在燃烧不同的燃料时；特定的燃料，在不同的燃烧装置里燃烧时。

四、 关于节煤率

3

指某种燃烧装置采用某种节能措施前后，燃烧装置在相同燃烧环境下，燃用相同燃料生产相同热量的燃料量的差异。

节煤率=（G1-G0）/G0 式中：

G1为采用节能措施后的燃料量； G0为采用节能措施前的燃料量。

我们的BCS技术在推广时采用的是节煤率指标,这个指标的测试相对简单,但若不注意一些细节也很容易导致节能效益被淹没!测试过程要注意如下细节问题:

1、 燃烧装置的一致性

在测试过程中当燃烧设备整体或部分发生重大性能改变时，必须重新开始。包括燃烧装置核心工艺设备、前后工序的核心工艺设备、关键测控仪表等。 2、 燃烧环境的一致性

包括进入燃烧装置的各种介质重要指标变化、环境温度变化、环境湿度变化、燃烧装置保温效果发生变化等。 3、 燃料的一致性

燃料的一致性至关重要，例如煤质，其粒度、湿度、低位发热值、挥发份等指标的变化都会对测试结论产生影响。 4、 运行负荷的一致性

燃烧装置的负荷特性曲线为： G=a*F2+b*F+c G：燃料量 F：负荷

一般来说燃烧装置运行额定负荷下是最经济的，负荷不同其最佳运行点不同。测试过程中要尽可能保持相同的平均负荷。

5、 操作与测试方法的一致性

主要包括：操作人员和倒班次序不变、分析人员不变、合适且相同的测试周期、必要的过渡时间、功能的严格切换、分析采样的有效性、分析药品批次和设备不变、统计数据来源和计算方法不变等。

4