锅炉热平衡实验指导书

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1、锅炉热平衡实验指导书热能与动力工程专业综合性实验指导书（锅炉热平衡部分）编写教师：张志正、赵雪峰能源动力学院热能动力实验室锅炉热平衡实验指导书锅炉热平衡实验一、实验目的锅炉热平衡实验是热能与动力工程专业领域一项重要的实验。通过热平衡试验,测试锅炉在稳定工况下的运行效率，可以判断锅炉燃料利用程度与热量损失情况。对新投运的锅炉进行锅炉热效率测定，是锅炉性能鉴定和验收的依据。根据测试的锅炉热效率、各项热损失及其热工参数，对锅炉的运行状况进行评价,分析影响锅炉热效率的各种因素,为改进锅炉的运行操作，实施节能技改项目提供技术依据，实现节能降耗的目的。同时，可通过本实验加深对锅炉燃烧的理解，对锅炉

2、热量的利用、损失有一个更为清晰的认识。增强学生对锅炉的感性认识，促进理论联系实际，培养分析和解决问题的能力。二、实验原理从能量平衡的观点来看，在稳定工况下，输入锅炉的热量应与输出锅炉的热量相平衡，锅炉的这种热量收、支平衡关系，就叫锅炉热平衡。输入锅炉的热量是指伴随燃料送入锅炉的热量；锅炉输出的热量可以分为两部分，一部分为有效利用热量，另一部分为各项热损失。如图1所示：锅炉各种热损失(Qs)输入锅炉热量（Qr）锅炉利用热量(Qy)锅炉热平衡界限图1：锅炉热平衡原理锅炉的工作是将燃料释放的热量最大限度的传递给汽水工质，剩余的没有被利用的热量以各种不同的方式损失掉了。在稳定工况下，其热量进出

3、必平衡，并可表示为输入锅炉热量=锅炉利用热量+各种热损失锅炉热平衡界限对热效率测定十分重要，有了明确的热平衡界限才能建立正确的热量平衡式。锅炉热平衡是按1㎏固体燃料或者液体燃料（对气体燃料则是1Nm3标准）为基准的。输入锅炉的热量以Qr（kJ/㎏）或100（%）表示。锅炉损失的热量以如下方式表示：排烟损失的热量Q2（kJ/㎏）或q2（%）;锅炉热平衡实验指导书化学未完全燃烧损失的热量Q3（kJ/㎏）或q3（%）;机械未完全燃烧损失的热量Q4（kJ/㎏）或q4（%）;散热损失的热量Q5（kJ/㎏）或q5（%）;灰渣物理热损失的热量Q6（kJ/㎏）或q6（%）.锅炉利用热量Q1（kJ/㎏）

4、或q1（%）：则：Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6kJ/㎏或100=q1+q2+q3+q4+q5+q6%由于本实验是在小型燃气锅炉上进行，用液化石油气作为气体燃料进行热平衡的测定，在燃烧过程中不产生未燃尽固体颗粒和灰渣。因此，本实验中可认为机械不完全燃烧热损失Q4（kJ/Nm3）或q4（%）和灰渣物理热损失的热量Q6（kJ/Nm3）或q6（%）两项热损失为零。本实验为模拟试验，以燃气热水器为模拟锅炉，以液化石油气作为气态燃料，以自来水作为给水，通过对自来水流量(m3/h)和进出口温度(℃)的测量以及对燃气流量(L/h)和烟气排烟温度(℃)以及排烟成分(%)的测量，通过锅炉正反热

5、平衡实验，记录下相关数据并进行处理得出结论。在本实验中，根据液化气站提供资料显示，长春地区液化石油气均为松原油田炼油厂的副产品，成分相对稳定，丁烷50%、丙烷50%,发热量为108199kJ/Nm3。1.锅炉正平衡实验就是直接测量燃气带人热水器的'热量与热水器有效利用热量而求得热水器热效率的一种方法，叫正平衡法，也称直接测量法。正热平衡效率：ηz=G（Ics-Ijs）/BQr×100%式中:B—每小时燃气消耗量Nm3/h;G—热水器加热水量kg/h;Ijs—热水器进水焓kJ/kg;Ics—热水器出水焓kJ/kg;Qr—燃气的低位发热量kJ/m3.热水器的进、出水焓可由测定热水器的进、出

6、水温度后，查特性表得出。2.锅炉反平衡实验就是通过测定热水器的各项热损失，然后间接求出热水器热效率，叫反平衡法，也叫间接测量法或热损失法。反平衡热效率：锅炉热平衡实验指导书ηf=100-（q2+q3+q5)式中:q2—排烟热损失（%）;q3—气体不完全燃烧热损失（%）;q5—散热损失（%）.1）排烟热损失的计算式中：—在排烟过剩空气系数及排烟温度下，相当于1Nm3燃气的排烟焓，kJ/Nm3;—在排烟处的过剩空气系数，由烟气分析仪测得;—在送入锅炉的空气温度下，1Nm3燃气所需要的理论空气量所具有的焓kJ/Nm3.kJ/Nm3式中：、、、及--分别为排烟中三原子气体，一氧化碳、氮气、氧气

7、及水蒸气的容积Nm3/Nm3，其值可由烟气分析测得。、、、及--分别为1Nm3的三原子气体、一氧化碳、氮气、氧气及水蒸气在排烟温度下的焓kJ/Nm3，各值均可查表。式中：—理论空气量，由各元素含量计算[Nm3/Nm3]；—冷空气焓kJ/Nm3，可查表。2）化学未完全燃烧热损失：当锅炉运行调整不当，风量不足，燃烧器结构设计不合理，将引起燃气不能完全燃烧而在烟气中存在、、等可燃气体时，这部分可燃气的热能随烟气排走，形成化学不完全燃烧热损失。锅炉热平