1、蒸汽锅炉:
(1)燃料耗量计算:
式中:B——锅炉燃料耗量(kg/h或Nm3/h);
D——锅炉每小时的产汽量(kg/h);
QL——燃料的低位发热值(千焦/公斤),一般取5500大卡/公斤;
η——锅炉的热效率(%),一般取75%,亦可按表1选取:
表1 锅炉热效率表
炉型 | n 热效率% | n 炉型 | n 热效率% | n
小型立式锅炉 | n 50~60 | n 振动炉排锅炉 | n 70~80 | n
卧式快装锅炉 | n 60~70 | n 沸腾炉 | n 70 | n
链条炉排锅炉 | n 70~80 | n 煤粉炉 | n 80~90 | n
往复式锅炉 | n 70~80 | n n | n |
i——锅炉在某绝对工作压力下的饱和蒸汽热焓值(千焦/公斤),绝对压力=表压+1公斤/厘米2。具体取值见表2:
表2 饱和蒸汽热焓表
压力P(绝对压力) (公斤/厘米2) | n 热焓i | n 压力P(绝对压力) (公斤/厘米2) | n 热焓i | n ||
(大卡/公斤) | n (千焦/公斤) | n (大卡/公斤) | n (千焦/公斤) | n ||
0.5 | n 631.6 | n 2644.4 | n 1.0 | n 638.7 | n 2674.1 | n
1.5 | n 643.6 | n 2694.6 | n 2.0 | n 646.3 | n 2705.9 | n
2.5 | n 648.7 | n 2716.0 | n 3.0 | n 650.8 | n 2724.8 | n
3.5 | n 652.4 | n 2731.5 | n 4.0 | n 653.9 | n 2737.8 | n
4.5 | n 655.2 | n 2743.2 | n 5.0 | n 656.3 | n 2748.8 | n
6.0 | n 658.3 | n 2756.2 | n 7.0 | n 659.9 | n 2762.9 | n
8.0 | n 661.2 | n 2768.3 | n 9.0 | n 662.3 | n 2772.9 | n
(常用)10.0 | n 663.3 | n 2777.1 | n 11.0 | n 664.1 | n 2780.5 | n
12.0 | n 664.9 | n 2783.8 | n 13.0 | n 665.6 | n 2786.7 | n
14.0 | n 666.2 | n 2789.3 | n 15.0 | n 666.7 | n 2791.3 | n
16.0 | n 667.1 | n 2793.0 | n 17.0 | n 667.5 | n 2794.7 | n
18.0 | n 667.8 | n 2796.0 | n 19.0 | n 668.2 | n 2797.6 | n
20.0 | n 668.5 | n 2798.9 | n n | n | n |
备注:1.0MP=10.0公斤/厘米2
i0——锅炉给水热焓值(千焦/公斤),一般来说,给水温度为20℃时,给水热焓i0=20大卡/公斤=83.74千焦/公斤。
常用公式可以简化成: B=0.156D(kg/h)
(2)理论空气需要量的计算:
①固体燃料:=6.055(m3/kg)
②液体燃料:
③气体燃料
当Q≤3000kcal(12561kJ)/Nm3时,
当Q>3000kcal(12561kJ)/Nm3时,
④天然气:
式中:V0——燃料燃烧所需理论空气量(Nm3/kg);
Q——燃料应用基的低位发热值(kJ/kg);
表3 全国主要能源折算标准表
燃料名称 | n 实物计 量单位 | n 全国使用标准 | n |||
国家统计局 | n 标准总局 | n ||||
热值(kcal) | n 标准煤(kg) | n 热值(kcal) | n 标准煤(kg) | n ||
原煤 | n kg | n 5000 | n 0.714 | n 5000 | n 0.714 | n
焦煤 | n kg | n 6800 | n 0.97 | n 6800 | n 0.971 | n
蒸汽 | n kg | n 889 | n 0.127 | n n | n |
综合石油 | n kg | n n | 1.44 | n n | n |
原油 | n kg | n 10000 | n 1.43 | n 10000 | n 1.429 | n
重油 | n kg | n 9700 | n 1.39 | n 10000 | n 1.429 | n
汽(煤)油 | n kg | n 10300 | n 1.46 | n 10300 | n 1.471 | n
柴油 | n kg | n 10100 | n 1.44 | n 11000 | n 1.570 | n
油渣 | n kg | n n | n | 9000 | n 1.285 | n
天然气 | n m3 | n 9310 | n 1.33 | n 8500 | n 1.214 | n
焦炉煤气 | n m3 | n 4000 | n 0.571 | n 4300 | n 0.614 | n
城市煤气 | n m3 | n n | n | 4000 | n 0.571 | n
液化石油气 | n m3 | n n | n | 12000 | n 1.714 | n
电力 | n kwh | n n | n | 3000 | n 0.429 | n
瓦斯 | n m3 | n n | n | 8000 | n 1.14 | n
洗煤 | n kg | n 7100 | n 1.014 | n n | n |
表4 常用可燃性物质低位发热量表
可燃性物质名称 | n 发热量(kcal/kg) | n 等价标煤(kg) | n
甲醇 | n 5420 | n 0.770 | n
乙醇 | n 7250 | n 0.030 | n
丙二醇 | n 4320 | n 0.610 | n
异丙醇 | n 8040 | n 1.140 | n
丁醇 | n 8730 | n 1.240 | n
醋酸乙酯 | n 6030 | n 0.860 | n
醋酸丁酯 | n 7290 | n 1.040 | n
醋酸戊酯 | n 7710 | n 1.10 | n
丙酮 | n 7250 | n 1.030 | n
乙醚 | n 8800 | n 1.250 | n
苯 | n 10090 | n 1.440 | n
甲苯 | n 10150 | n 1.450 | n
二甲苯 | n 10300 | n 1.470 | n
乙烯 | n 12020 | n 1.710 | n
丙烯 | n 11220 | n 1.600 | n
乙炔 | n 12000 | n 1.710 | n
氢 | n 34000 | n 4.850 | n
一氧化碳 | n 2410 | n 0.340 | n
(3)烟气量的计算
①固体燃料=9.57(m3/kg)
②液体燃料
③气体燃料
当Q≤3000kcal(12561kJ)/Nm3时
当Q>3000kcal(12561kJ)/Nm3时
对Q<8250kcal(34543kJ)/Nm3的天然气
对Q>8250kcal(34543kJ)/Nm3的天然气
式中:
在计算时,如果发热量Q以kJ为单位计算,分母1000变成4187;Q以kcal为单位,分母则为1000。
Vy——实际烟气量(Nm3/kg或Nm3/ Nm3);
Q——燃料的低位发热值(kJ/kg或kJ/ Nm3);
V0——理论空气需要量(Nm3/kg或Nm3/);
α——过剩空气系数,α=α0+△α,α0为炉膛过剩空气系数,△α是烟气流程上各段受热面处的漏风系数,详见表5,表6。
表5 炉膛过剩空气系数α0
燃烧方式 | n 烟煤 | n 无烟煤 | n 重油 | n 煤气 | n
手烧炉及抛机煤炉 | n 1.3~1.5 | n 1.3~2 | n 1.15~1.2 | n 1.05~1.10 | n
链条炉 | n 1.3~1.4 | n 1.3~1.5 | n n | n |
煤粉炉 | n 1.2 | n 1.25 | n n | n |
沸腾炉 | n 1.25~1.3 | n n | n | n |
表6 漏风系数△α值
(4)SO2排放量的计算
=
式中:
G——二氧化硫的产生量,kg/h;
B——燃煤量,kg/h;
S——煤的含硫量,%;淮南煤1.0%,淮北煤0.5% 。
D——可燃硫占全硫量的百分比,%,一般取80%左右;
η——脱硫设施的二氧化硫去除率。
(5)燃煤烟尘排放量的计算
=
式中:
Y——烟尘排放量,kg/h;
B——燃煤量,kg/h;
A——煤的灰分含量,%;淮南煤18~28%9*,淮北煤16~32%。
D——烟气中烟尘占灰分量的百分数,%(其值与燃烧方式有关);一般取20%。
η——除尘器的总效率,%。
(6) NOX排放量计算
GNOX=1.63B×103(βNar+0.000938)
式中:
GNOX—烟气中NOX排放量,kg/h;
β——燃烧氮向燃料型NO的转化率,取20%;
Nar——燃料中收到基氮的含量;
B——燃煤量,kg/h;
60万大卡的导热油炉相当于1吨锅炉,60万大卡/小时(0.698MW)
经验:每小时烟气量:每小时燃煤量×13000
一吨煤产生6吨蒸汽
煤渣=用煤量的30%
习惯上,蒸汽锅炉容易单位一般用TH(按蒸汽容积流量或质量流量算),热水锅炉一般用热量单位J或卡算.工业锅炉中1t/h基本等同于0.7MW的热量(因为同样是1t/h但压力不同热量也不同)。
1千卡也就是习惯上说的1大卡
1卡=4.187J,1K卡=4.187KJ,查表知0.7MW=1T/H=60*10e4大卡/H.也就是60万大卡。
换句话说,每产出60万大卡的热量/小时,就可以说该锅炉的容量是1T/H。所以有500万大卡就得:500/60=8.3吨/H。
8.3吨只能近似得出,因为蒸汽锅炉的容量要按该锅炉设计工作压力来算出,过热蒸汽压力不同,比焓是不同的,同样体积的蒸汽所带的热量就不同了。
而热水供热锅炉介质是水,且大多数为常压或接近常压,所以只对应相应的饱和水温度。
所以热水供热锅炉都用MW,蒸汽锅炉用T。
排污率是指锅炉排污水量占锅炉总蒸发量的百分率。
锅炉的排污率是根据水质分析结果,通过下式进行计算而得。即:
式中 P-------锅炉排污率,%;S炉、S给、S汽——分别表示同一种盐类离子在炉水、给水、蒸汽中的含量,mg/L。 以软化水作补给水的锅炉,可用氯离子含量代人上述公式来计算排污率;以除盐水做补给水的锅炉;可以HSiOf含量代入上述公式计算。
锅炉排污率规定: 由于锅炉排污要损失一些热量和水量。据测算,排污率每增加1%,会使燃料消耗量增加O.3%左右,所以在保证锅炉水、汽质量的前提下要尽量减少锅炉排污率。 通常,低压小容量锅炉排污率控制在5%~10%;对中、高压锅炉,以除盐水做补给水的凝汽式电厂,其排污率不大于1%;以软化水做补给水的凝汽式电厂,其排污率不大于2%;以除盐水做补给水的热电厂,其排污率不大于2%;以软化水为补给水的热电厂,其排污率不大于5%。同时为了防止因排污率过小,而使炉内有水渣积聚,锅炉的排污率也不应小于0.3%。
锅炉热效率计算方法分两种:
正平衡,通过测量锅炉输入热量和输出热量来确定效率
反平衡,通过计算各项热损失,计算锅炉效率。(比较常用)有利于发现影响热效率的原因,便于分析如何降低各项热损失,提高锅炉效率。
公式:效率=100-(q1+q2+q3+q4+q5+q6)
q2:排烟热损失,q3气体未完全燃烧损失,q4固体未完全燃烧损失,q5散热损失,q6灰渣物理热损失。
例1、小刚学习了热学的有关知识后,他想估算一下自己家煤炉的效率是多少。于是小刚仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间,并把它折算成了烧水的时间,相当于每天将30Kg20℃的水烧开。小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤,按每块蜂窝煤含煤0.5Kg算,他家每天实际用煤2Kg.普通煤的热值为3×107J/Kg,则他家煤炉的效率是多少?
[分析与解]:煤炉烧水,化学能转化为内能,水吸收的热量是有用能量,完全燃烧煤所放出的热量是总的能量。煤炉的效率可用η=Q有用/Q总×100%=cmΔt/m\\\\'q×100%计算。
Q有用=cmΔt=4.2×103×30×(100-20)J=1.008×107J
Q总=mq=2×3×107J=6×107J
η=Q有用/Q总×100%=1.008×107J/6×107J=16.8%
例2、垃圾处理成为城市建设及可持续发展的一个重要问题。现在人们已经可以变废为宝了,利用垃圾中的可燃物质燃烧发电。某垃圾焚烧电厂,年处理垃圾2.16×105t。研究表明,生活垃圾的平均热值为6.27×106J/Kg.如果利用垃圾作为燃料建立发电厂,每燃烧1t生活垃圾,可以发电240kw.h,那么,生活垃圾燃烧发电的效率是多少?
[分析与解]:垃圾焚烧发电,把化学能转化为内能后又转化为电能,所发的电能为有用能量,垃圾焚烧所放出的能量为总能量。此电厂的发电效率可用η=Q有用/Q总×100%=W/mq×100% 计算。
Q有用=W=240kw.h=240×3.6×106J=8.64×108J
Q总=mq=1000×6.27×106J=6.27×109J
η=Q有用/Q总×100%=8.64×108J/6.27×109J=13.8%