电站锅炉热效率计算.docx

6热效率计算6.1 一般说明锅炉热效率计算以锅炉设施的输入热量与输出热量及各项热损失的能量平衡 为基础。本计算方法仅适用于第条所规定的能量平衡系统界限。对于固体和液体燃料，以每千克燃料量为基础进行计算；对于气体燃料，以每 标准立方米燃料量为基础计算。采纳应用基燃料成分进行计算。固体燃料按本标准第5.6条规定进行煤的成分分析，燃料基质换算系数见表17。表17LS知燃料茶质欲求燃料基质应用基分析基干烬基可燃基应用基1ioo-wy1001C0100-100一丽一 4，分析基loo-ryy 100犷1100100100一加lOO-Wi-A1干燥基1009100100一炉1001100100-A*可燃基100一内'，一人100100fd 一1001001燃料发热量的换算公式如式(11)：% =&wx粽茅.昕）=。32512（9丫+卬'）=(QL + 25.12Wf)r - 25.12Wy(11)DM100-IV1液体燃料液体燃料基质换算同第条。气体燃料气体燃料的成分按本标准第4.6条规定测定。气体燃料低位发热量按式(12)计 算：依3=107.98H2 + 126.36CO, +E(QiCrnHn)i(12)式中：(2dmx)气体燃料低位发热量，kJ/n13；也、CO、CmHn气体燃料中相应各可燃气体成分的体积含量百分率，%；Qq一一碳氢化合物低位发热量见附录C(补充件)表C2, kJ/m3。混合燃料对燃用多种燃料的锅炉，应分别测定各种燃料消耗量及其元素分析值、工业 分析值和低位发热量。锅炉效率计算按各种燃料占总燃料消耗量份额的加权平 均值为基础进行计算，例如：Qg项以外，还应以"替代I。,并像b项中所述那样用求得的耳、，代替4y，从而 求得换算后的热损失。给水温度偏差的换算给水温度与设计值的偏差所引起排烟温度的变化可按式(61)进行计算(当偏差 值小于10C时，可不进行该项修正)：琮V)，缔 ky_q式中：4 y换算到设计给水温度时的排烟温度，;一实测排烟温度，；%、稣省煤器进、出口烟气实测温度(如双级交叉布置时为低温级省煤 器)，;0、一一空气预热器进口实测烟气和空气温度(如双级交叉布置时为低温级 空气预热器)，；G一实测给水温度，；段一一设计给水温度，。将所得的ay代替热损失计算公式中的Opy，即可算得修正后的热损失。进风温度和给水温度都偏离设计值时的修正当进风温度和给水温度都偏离设计值时，可以先按笫条进行进风温度偏差的 修正，再按第条进行给水温度偏差的修正。修正后的热损失值将燃料中各组分及低位发热量的设计值替代排烟热损失计算有关公式中的试 验值，即可求得修正后的该项热损失值。7.3锅炉热效率的修正用经修正后的输入热量及热损失，由式(22)与式(33)计算所得的锅炉热效率， 就是换算到保证条件下的热效率，可以和热效率的保证值(或设计值)相比拟。 8锅炉净效率锅炉机组的净效率是考虑了锅炉自身需用的热耗和电耗后的效率，可由式(62) 计算而得：，db2+XQJE29310OPo式中：77一一锅炉毛效率，也即第6.2条中所提的热效率，%：20y 一锅炉自用热耗，系指蒸汽驱动帮助设施和吹灰等所用外来蒸汽热耗,kJ/kg、kJ/m3；ZP一一锅炉设施制粉系统、送风机、引风机、烟气再循环风机、强制循环泵、除渣及除灰系统、电除尘器等帮助机械电动机的实际功率,kW；b电厂发电标准煤耗，kg/(kW , h)；B燃料消耗量，kg/hs m3/h；Qr锅炉输入热量，kJ/kg、kJ/m3。= Z"(QGI-!(L r=l J式中：Bj 某种燃料消耗量，kg/h、m3/h；(Q6m),某种燃料的应用基低位发热量，kJ/kg. kJ/m3： hi-某种燃料消耗量占总燃料消耗量份额。一Z瓦1=1Q：)M 混合燃料的应用基低位发热量，kJ/kg> kJ/m3o混合燃料的元素分析值及工业分析值均可按同样原那么进行计算。当燃煤或燃油锅炉混烧气体燃料时，需先将气体燃料成分按以下各式换算为 以应用基质量百分率表示的元素成分，然后再按式(13)的原那么计算混合燃料的元 素分析值及工业分析值：054(14)(15)(16)(18)(19)(20)(17)(18)(19)(21)(22)(23)C> =-CO + CO2+D72(Cm/n) 0qm用二"”2(H, +H,S) + »z(Cm 乩) Pqn0715co + 2(coojPqn式中：CO、CO2. H2、H2S. N2、。2、H2O. CmHn分别为气体燃料中 相 应各成分的体积含量百分率，%：%、0、9'q、M'q、AYq. WJ1分别为换算后气体 燃料相应 各元素成分的应用基质量百分率,；j气体燃料中含灰浓度,g/m3,按实测；% 一一标准状态下气体燃料的密度，kg/m3。Pqn按式(21)计算：pql), =0.0l25CO + 0.(XX)9H2 + S(O54/n + O.O45n)211- + O.O152H2S(21)100+0.0196CO, + 0.0125N , + 0.01430,+ 0.008H ,O + - KXM)本计算方法是依据输入-输出热量法和热损失法确定试验时实际运行工况下的 锅炉毛效率。当需要与设计效率或保证效率进行比拟时，应按第7章所述方法对 某些输入物理热和热损失进行修正。6.2输入-输出热量法热效率计算按式(22)计算:7 = -Lx 100(22)式中：n锅炉热效率，%；Q每千克(标准立方米)燃料的锅炉输出热量，kJ/kg. kJ/m3；Qr一每千克(标准立方米)燃料的锅炉输入热量，kJ/kg、kJ/m3。 输入热量 按式(23)计算：Qr = Gdm + Qh(23)式中：Qr输入热量，kJ/kg、kJ/m3.26m一-燃料应用基低位发热量，kj/kg、kJ/m3；Qn燃料的物理显热，kJ/kg、kJ/m3；Owl 当用汽轮机抽汽或其他外来热源加热暖风器空气而带入锅炉系统内 的热量，kJ/kg、kJ/m3；燃油雾化蒸汽带入锅炉的热量，kJ/kg、kJ/m3。燃料的物理显热按式(24)计算:。)(24)式中：Qrx燃料的物理显热，kJ/kg、kJ/m3；基准温度，;G燃料的比热，见附录D(补充件)，kJ/(kgK)、kJ/(m3K)；tT一一燃料温度，o当固体燃料的温度低于0时.，输入热量中还应扣除按式(25)计算的解冻用热 量Qjd，kJ/kgof 100 W、四=3.35"，一旧而而)(25)燃油比热按式(26)计算：cjcl = 1.738 +0.003(nJ)式中：/。燃油比热，kJ/(kgK)；%。一一燃油温度，。气体燃料比热按式(27)计算：Gq =-1.298(CO + H2 +O2 +N2) + 1.591(CH4+CO2 +H2S + H2O)4-2.094ZCmHn式中：”气体燃料比热，kJ/(m3 - K)o外来热源加热空气带入热量按式(28)或式(29)、式(30)计算:O或禽=仇丫收)'-(优)。或 2=蚩(%-脩)(26)(27)(28)(29)(30)式中：。川外来热源工质流量，kg/hs m/h；Q、外来热源加热空气带入热量，kj/kg. kJ/m3；B一一锅炉燃料消耗量，kg/h、m3/h；匕卜进入暖风器的风量，m/h；c'pk 空气预热器进口温度下的空气定压比热，查附录C,kJ/(m3 - K)；基准温度下的空气定压比热，查附录C，kJ/(m3 K)；t空气预热器进口空气温度，C；Py空气预热器进口空气量与理论空气量之比；蛭、(町)。一一分别为预热器进口理论空气焰与基准温度下的理论空气 焰,kJ/m3；%r、'r暖风器进、出口加热工质热熔，kJ/m3。燃油雾化蒸汽带入的热量按式(31)计算：Q“h 二今因广/(3D式中：Qwh雾化蒸汽带入热量，kJ/kg、kJ/m3；Owh雾化用蒸汽量，kg/h；"wh雾化蒸汽在入口参数下的焰，kJ/kg；(bq)o基准温度下饱和汽的熔，kJ/kg。输出热量按式(32)计算:Qi=+ D晨%-%)(32)+4 网 3) +勺)+ 0ps (九 一 & )1式中： Q输出热量，kJ/kg、kJ/m3；主蒸汽流审，kg/h：h主蒸汽焰，kJ/kg；on%、给水燧，kJ/kg：Qq再热器入口蒸汽流量，kg/h；%、分别为再热器进、出口蒸汽熔，kJ/kg；%再热器减温水流量，kg/h；力4再热器减温水焰，kJ/kg；Qbq饱和蒸汽抽出量，kg/h；小、小分别为饱和水和饱和蒸汽焙，kJ/kg：Dp、排污水流量，kg/h。式(32)适用于一次再热，以给水作为喷水减温的机组。对于屡次再热机组，应 加入其余各级再热器汲取的热量。63热损失法热效率计算热损失法锅炉热效率按式(33)计算：00 _ 02+°3+04+以+& X 1002=100-(% +% +% +% +。6)(33)式中：n锅炉热效率，%；。2每千克（标准立方米）燃料的排烟损失热量，kJ/kg、kJ/n13；一每千克（标准立方米）燃料的可燃气体未完全燃烧损失热量,kJ/kg、 kJ/n13 ；。4一一每千克（标准立方米）燃料的固体不完全燃烧损失热量,kJ/kg、kJ/m3；05每千克（标准立方米）燃料的锅炉散热损失热量，kJ/kg、kJ/m3；Q6每千克（标准立方米）燃料的灰渣物理显热损失热量，kJ/kg. kJ/m3；q2排烟热损失百分率，%：43可燃气体未完全燃烧热损失百分率，%：的一一固体未完全燃烧热损失百分率，%；45一一锅炉散热损失百分率，%;%一灰渣物理热损失百分率，%。排烟热损失锅炉排烟热损失为末级热交换器后排出烟气带走的物理显热占输入热量的百 分率，按式（34）和式（35）计算：%=RxlOO（34）q2 = er+（35）式中：“2排烟热损失，%;QT 一一干烟气带走的热量，kj/kg、kJ/m3；。2排烟带走的热量，kJ/kg、kJ/m3；Q?2°烟气所含水蒸气的显热，kJ/kg、kJ/m3o干疝气带走的热量按式（36）计算：吠6）式中：一干烟气带走的热量，kJ/kg、kJ/m3；6py一排烟温度，；c“gy干烟气从3至。py的平均定压比热，kJ/（m3 K）o一般状况下，可代之以干烟气从0至，。丫的平均定压比热，kJ/（m3 . K）o当烟气成分时，可按式（37）计算:近似计算按式（38）：ro2 o2 coloo + c,02 Too+c'm + C,co TooA* * pgy - pc%RQ2 (1()()-RO?)Too+CpN2 ioo-(37)(38)式中:cp,H2o、 Cp.H.o 、Cp.O2、Cp co 分别为N2、co2. 02和CO的平 均定压比热，可从附录C（补充件）表Cl中按排烟温度查取，其中RO2+O2+N2+C0=100%,在外二0500时也可按附录C（补充件）公式计算，kJ/（m3K）；匕丫一每千克（标准立方米）燃料燃烧生成的干烟气体积， n13/kg、n13/m。对固体和液体燃料：%=(哈)(%-1)(埸),09)式中：,一一按应用基燃料成分，由实际燃烧掉的碳计算的理论燃烧干烟气量，m3/kgo券)c = 1.866 一型篙空+ 0.79(以)c +0 喘(40)式中：cyr一一燃料应用基实际烧掉的碳质量含量百分率，。式中：£'、分别为燃料应用基碳和灰分质量含量百分率，%；C 一一灰渣中平均碳量与燃燥灰量之比率，。q _ IzGz + 4fhem + -cjhCcjh + -imGm(42)'ioo-e i(x)-qh i()()-c" ioo-c" l<>111vlllIlli式中：ay、Qfh、"cjh、aim分别为炉渣、飞灰、沉降灰、漏煤中灰量占燃煤总灰量的质量含量百分率(见第条)，%；CRz、4由、C%jh、CCm一分别为炉渣、飞灰、沉降灰、漏煤中含碳量(见 第条)，%；(I卷)'一一按应用基燃料成分，由实际燃烧掉的碳计算的理论燃烧 所需干空气量，m3/kg。(43)(44)(45)(46)(47)(V)c =0.089(C； +0.375Sy)+ 0.265H, - 0.03330) 对气体燃料：(啜)c = 0.089(C； + 0.375Sy) + 0.265Hy - 0.03330、9+8，+2-闻+0+N£a100gk 100式中：Pgy按应用基燃料成分计算的理论燃烧干烟气量，m3/m3；V°gk一一按应用基成分计算的理论干空气量，m3/m3.啜=(05(20, + 05叫 + 15也5丫 + 2(m + q)CnH： - O；apy一一实测排烟过度空气系数，按式(47)计算，21 apy 21-(O2-2CH4-05CO-0.5H2)式中：。2、CH4、CO、H2分别为排烟的干烟气中氧、甲烷、一氧化碳和氢 的容积含量百分率，%：ro2一一排烟干烟气中三原子气体的容积含量百分率，%;m、n一一饱和碳氢化合物的原子数。烟气中含水蒸气的显热按式(48)计算：Q：2° = 520 cp.H?o 3py 。)(48)式中：qH2C)2烟气中所含水蒸气热量，kJ/kg. kJ/m3；Cp以o水蒸气从4到4y温度间的平均定压比热，一般状况下，可代之以水蒸气从0至8py的平均定压比热，由附录C中查取，kJ/(m3 K)；VH：O烟气中所含水蒸气容积，m3/m3。%。中包括:a.燃料中的氢燃烧产生水蒸气；b.燃料中的水分蒸发形成的水蒸气；c.空气中的湿分带入的水蒸气; d.燃油雾化等带入的水蒸气。 匕。可按式(49)计算：%。= L24 对气体燃料：9H4+W4100+ 1.2934y 第)4(49)100邢+ 2+2H：+篇+嗡等(50)式中：气一气体燃料的湿度，为每标准立方米干气体燃料中含水蒸气的千克 数，kg/m3；4一一空气的肯定湿度，kg/kg(干空气)，可由附录G(补充件)的湿空气线 算图直接查得，亦可按式(51)求得，4 =0.622- %4 =0.622- %为"")(51)100(Pb)式中：4)按干、湿球温度查得的空气相对湿度，%；“act就地大气压，Pa；可按式(52)(52)(Pb)o在6温度下的水蒸气饱和压力，Pa,在050范围内, 计算；外=611.7927 + 42.7809，。+ 1.6883/；+1.2079 x 1 O1 4 + 6.1637 x 10-4 "可燃气体未完全燃烧热损失该项热损失由排烟中的未完全燃烧产物(CO、山、CH4和Cm%)的含量决定， 系指这些可燃气体成分未放出其燃烧热而造成的热量损失占输入热量的百分 率，按式(53)计算：% =%(126.36CO + 358.18CH$ +107,98H, + 590.79CII(Hn) x 100(53)式中：(13一一化学未完全燃烧热损失，。固体未完全燃烧热损失燃煤锅炉的固体未完全燃烧热损失，即灰渣可燃物造成的热量损失和中速磨 煤机排出石子煤的热量损失占输入热量的百分率。对火床炉：(54)337.27AyC对火室炉:337.27/AyC+行(55)式中：6/4固体未完全燃烧热损失，%;qsq中速磨煤机排出石子煤热损失，%o(56)(56)4二%装xlOOBQ,式中：Bsz一一中速磨煤机废弃的石子煤量，kg/h；CSZDW石子煤的实测低位发热量，kJ/kg o对燃油锅炉，一般灰分很少，可以忽视不计，假设必需计算时，其固体未完全 燃烧热损失可按式（57）计算：(57)3372.7 w式中：P锅炉排烟中碳浓度，g/n13。散热损失锅炉散热损失q5,系指锅炉炉墙、金属结构及锅炉范围内管道（烟风道及汽、 水管道联箱等）向四周环境中散失的热量占总输入热量的百分率,热损失值的大 小与锅炉机组的热负荷有关。锅炉在额定蒸发量下的散热损失可依据附录F（补 充件）查得。当锅炉在其他蒸发量运行时，q5可按式（58）计算：c O'C% = % 万（58）式中：散热损失，%;一一额定蒸发量下的散热损失，% （按附录F（补充件）；小一一锅炉的额定蒸发量，t/h；D一一锅炉效率测定时的实际蒸发量，l/h。灰渣物理热损失灰渣物理热损失，即炉渣、飞灰与沉降灰排出锅炉设施时所带走的显热占输 入热量的百分率，按式（59）计算：二 川 产7 （% T。鸠g他（夕py T）。 &h &h）%h5 100Q.100 -瑞1OO-C 100-牖式中：q6一一灰渣物理热损失，%;qz一一由炉膛排出的炉渣温度，。当不能直接测量时，固态排渣煤粉炉可取800C；火床炉 取600;液态排渣火室炉可取助 43+1。«3为煤灰的熔化温度，。C）,也可取用事先协商全都的数据。tcjh 由烟道排出之沉降灰温度，可取为沉降灰斗上部空间的 烟气温度,°C;Cz、Cfh、Ccjh一不别片炉渣、飞灰及沉降灰的比热，按附录C（补充件）查取, kJ/（kg K）o当燃煤的折算灰分小于10%（即A =4187和）时,固态排渣火室炉可忽视'、Q泣炉渣的物理热损失：火床炉及液态排渣炉、旋风炉可忽视飞灰的物理热损失。 对燃油及燃气锅炉：q6=06.4简化热效率计算热效率的计算可按详细条件对以下各项全部或局部简化：a.将燃料的低位发热量作为输入热量；b.忽视输入物理热及雾化蒸汽带入的热量：c.排烟热损失计算中忽视雾化蒸汽及燃料中氮引起的热损失，并取干烟气比Cpgy=1.38kJ/（m3K）,水蒸气比热cpcH、0 = UlkJ/（m3.K），空气 肯定湿度dk=0.01kg/kg（干空气）；d.过度空气系数计算公式采纳 =_2l_ 6 21-02e.煤粉炉忽视气体未完全燃烧热损失；f.忽视磨煤机排出石子煤的热损失；g.除液态排渣炉外，可忽视灰渣物理显热损失。7换算到保证条件卜的热效率锅炉试验期间，要求基准空气温度、外部预热的燃烧空气温度、给水温度、再 热器进口蒸汽温度及燃料特性（主要为q）'dw与wy）等初始条件都符合规定的要 求（如设计值或保证值）。当它们与规定值有偏差时.，试验所得的锅炉热效率应 换算到设计参数下的热效率。由于锅炉结构型式众多，不行能对这种换算提出套通用的曲线或公式，因此，锅炉制造厂应按合同为其生产的锅炉供应这种 修正曲线等资料，并得到有关各方事先认可。假如试验所用燃料特性在预先商定的变化范围内，可以不进行由于燃料特性 变化对热效率的修正。当超出这一变化范围而在协商全都的基础上，也可按第 条对燃料特性的变化进行修正。在上述各项修正中，以基准空气温度和给水温度偏差的修正最为主要，在有 关各方事先协商全都的状况卜.，可按卜述原那么进行热效率的修正。7.1 输入热量的修正将保证的进风温度替代燃料物埋热及雾化蒸汽带入锅炉热量公式中的试验基 准温度。当以暖风器进风量计算外来热源加热空气带入锅炉热量时，在公式中以保证的 进风温度代替试验基准温度。7.2 热损失的修正进风温度偏差的换算进风温度与保证温度的偏差，主要影响排烟热损失和灰渣物理显热损失，除 了将修正后的输入热量代替试验时的输入热量之外，还应进行如下各项换算。 对电站锅炉中最常见的不带暖风器的送风系统,在排烟热损失及灰渣物理热损 失的计算中，除了以保证的进风温度替代试验基准温度外，还应对排烟温度进 行换算，计算公式如式（60）："（%-%）+ %综 F式中：Obpy 一 换算到保证进口空气温度时的排烟温度，。C；t%保证的进口空气温度，。c；to实测基准温度，。C：0%空气预热器进口实测烟气温度（如双级交叉布置时，为低温级空气 预热器），；8py -实测排烟温度，CO将保证的进口空气温度。及换算后的排烟温度夕y和输入热量，分别替代热 损失计算公式中的4及6py，即可求得修正后的热损失值。当锅炉带有暖风器并投入使用时，锅炉主空气预热器进口空气温度心高于送 风机入口的进风温度6,此时有如下状况：a.当进风温度发生变化，而暖风器出口的空气加热温度保持设计值不变 时，排烟温度不变，热损失的修正只需将实测值代之以保证值并重新计算 ewi。b.当进风温度而暖风器的加热空气温度晨发生变更，那么排烟温度将因 t的转变而随之转变。排烟温度可按式（60）求得，但式中I。应代之以实测的暖风 器出口风温心，式中的代之以暖风器出口风温的设计值代，用求得的4y 代替实测的6py。对输入热量中的也作相应的修正，即可算出修正后的热 损失。C.当进风温度及暖风器的加热温度都与设计值不同时，除了修正输入热量中的