锅炉主蒸汽温度异常的原因及处理

4.4.1　锅炉热效率

1.热平衡基本概念

锅炉热平衡是指在稳定运行状态下，锅炉输入热量与输出热量及各项热损失之间的热量平衡。热平衡是以1kg固体或液体燃料，或0℃、0.1MPa的1m³气体燃料为基础进行计算的。通过热平衡可知锅炉的有效利用热量、各项热损失，从而计算锅炉热效率和燃料消耗量。

一般的热平衡方程式为

式中：Q_r为锅炉输入热量；Q₁为锅炉有效利用的热量；Q₂为排烟热损失；Q₃为可燃气体不完全燃烧热损失；Q₄为固体不完全燃烧热损失；Q₅为锅炉散热损失；Q₆为其它热损失。

将上述方程用方程右侧各项热量占输入热量的比值百分数来表示，则为

锅炉输入热量Qr是从锅炉范围以外输入锅炉的热量，不包括锅炉范围内循环的热量，通常有如下几项：

式中：Q_net，ar为燃料的收到基低位发热量，kJ/kg；i_r为燃料物理显热，kJ/kg；Q_wr为外来热源加热空气时带入的热量，kJ/kg；Q_zq为雾化燃油所用蒸汽带入的热量，kJ/kg。

各项热量的计算公式为

式中：c_p，ar为燃料的收到基定压比热容，kJ/（kg·℃）；t_r为燃料温度，℃。

当用外来热源加热燃料（用蒸汽加热重油或蒸汽干燥器等）时，及开式系统使燃料干燥时，应计算此项，并根据燃料的炉前状态取用t_r和燃料水分。若未经预热，则只有当Mar≥%时才须计算，此时可取t_r＝20℃。

固体燃料比热容c_p，ar为

式中：c_dr为燃料干燥基比热容，kJ/（kg·℃），按表4.3取用。

表4.3　燃料干燥基比热容c_dr　　kJ/（kg·℃）

重油的比热容c_p，ar为

或近似地取c_p，ar＝2.09，kJ/（kg·℃）。

式中：G_zq为每公斤燃油雾化所用的蒸汽量，kg/kg；i_zq为雾化蒸汽焓，kJ/kg；2500为排烟中蒸汽焓的近似值，kJ/kg。

2.锅炉有效利用热

锅炉有效利用热是指水和蒸汽流经各受热面时吸收的热量。而空气在空气预热器吸热后又回到炉膛，这部分热量属锅炉内部热量循环，不应计入。锅炉有效利用热Q₁为

式中：B为燃料消耗量，kg/s；D_gr、D_zy、D_pw、D_zr为过热蒸汽量、自用蒸汽量、排污量和再热蒸汽量，kg/s；i″_gr、i_zy、i′、i_gs为出口过热蒸汽焓、自用蒸汽焓、饱和水焓和给水焓，kJ/kg；i″_zr、i′_zr为再热器出口和进口蒸汽焓，kJ/kg。

符号∑表示具有一次以上再热时，应将各次再热器的吸热量叠加。对于有分离器的直流锅炉，锅炉排污量为分离器的排污量。当排污量小于蒸发量的2%时，排污水的热耗可以忽略不计。

3.锅炉效率

锅炉热效率的确定有两种方法。一种由锅炉热效率的定义直接获得，即为锅炉的有效利用热与锅炉送入热量之比：

这种方法称为正平衡法。另一种是在锅炉设计或热效率试验时常用的反平衡法，即求出各项热损失后，用下式求得锅炉的热效率：

锅炉正平衡试验法简单易行，用于热效率较低的工业锅炉（η＜80%）时比较准确；反平衡法较复杂，但通过各项热损失的测定和分析，可以找出提高锅炉经济性的途径。反平衡法适用于大容量、高效率的现代化电站锅炉，因这时燃料耗量测不准，且蒸发量的测量误差也较大。

当全面鉴定锅炉时，必须既做正平衡试验又做反平衡试验。