中小型燃气锅炉的热平衡和热效率

北京建筑工程学院学报　第１６卷第２期　２０００年６月　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＢＥＩＪＩＮＧ　ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ　ＯＦ　Ｃｒ、ｒＩＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲ　Ｇ　ＡＮＤ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴ１ＪＲＥ　Ｖ０１ｌ６　Ｎ０．２　Ｊｕｎ．２ｏ００　中小型燃气锅炉的热平衡和热效率　④　董素清　￣－＂－Ｉ１　摘要（城建系。北京１ｏ００４４）　关键词分类号锅炉热平衡；正平衡实验　反平衡实验　ｒ———————一　（ｚｚ，　（　／　本文介绍了中小型燃气热水锅炉的热效率的测试方法，包括正平衡和反平衡法．　，　锅对　ＴＫ２２４．１　０引言　目前，北京市的大气污染状况非常严重，市为了改善大气污染现状，提高市民的　生活质量，决定在三环以内使用煤作为锅炉的燃辩，可用燃气和燃油作为锅炉的燃　料．同时，随着人民生活质量的提高和居住条件的改善，中、小型燃气锅炉以它的方便快　捷、热效率高、污染小的优良品质开始进入家庭，所以用方便、简捷的方法测定燃气锅炉　的热效率和热平衡，了解锅炉的运行状况，提高锅炉的热效率，是一个很重要的节约能源　的问题．　１锅炉的热平衡　锅炉的热效率是锅炉的重要技术经济指标，它表明锅炉设备的完善程度和运行管理水　平，燃料是重要的能源之一，是一个国家能否稳固发展的重要基础，所以提高锅炉的热效　率以节约能源，是锅炉运行管理的一个重要方面。　为了全面评定锅炉的工作状况，必须对锅炉进行测试，这种试验称为锅炉的热平衡或　热效率试验。　燃气锅炉的热平衡公式：　Ｑ　＝ＱＩ十Ｑ２＋Ｑ　Ｑ５　式中：Ｑ　每Ｎｍ　燃气带人锅炉的热量ｋＪ／Ｎｍ　北京建筑工程学院青年科学基金资助　收稿日期：２Ｏ呻—０３—Ｏ７　维普资讯 http://www.cqvip.com

第　期　董素清：中小型燃气锅炉的热平衡和热效率　・１１５・　Ｑ　——锅炉的有效利用热量ｋＪ／Ｎｍ　Ｑ　——排出烟气所带走的物理热称为锅炉排烟热损失ｋＪ／Ｎｒｎ　Ｑ３——　＃烟中可燃气体所带走的化学热量．称为气体不完全燃烧热损失（化　学不完全燃烧热损失）ｋＪ／Ｎｍ　Ｑ　——锅炉散热损失ｋＪ／Ｎｍ　对于中、小型燃气锅炉一般不用外界热源预热空气和燃气，也投有自用汽带人锅炉的　热量时，１Ｎｍ　燃气带人锅炉的热量为：　Ｑ　＝Ｑ　式中：Ｑ　——燃气应用基低位发热值ｋＪ／Ｎｍ’　锅炉的热效率可以通过正平衡试验和反平衡试验得出。　２正平衡试验　就是直接测量燃气带人锅炉热量和锅炉有效利用热量而求得锅炉热效率的一种方法，　叫正平衡法，也称直接测量法。　燃气热水锅炉正平衡热效率：　Ｇ『ｉ—ｉ　１　×１００％　式中：Ｂ——每小时燃气消耗量Ｎｍ　／ｈ　Ｇ——热水锅炉加热水量ｋｇ／ｈ　ｉ｛，——热水锅炉进水焓ｋＪ／ｋｇ　ｉ　——热水锅炉出水焓ｋＪ／ｋｇ　热水锅炉的进、出水焓可通过测定热水锅炉的进、出水温度后，查特性表得出。　３反平衡试验　就是通过测定锅炉的各项热损失，然后间接求出锅炉热效率，叫反平衡法，也叫间接　测量法或热损失法。　反平衡热效率：　Ｆ／ｒ＝１００一（ｑ２＋ｑ３＋ｑ　５）％　式中：ｑ２——排烟热损失％　ｑ　——气体不完全燃烧热损失％　ｑ　——散热损失％　维普资讯 http://www.cqvip.com

・１１６・　北京建筑Ｉ程学院学报　第　卷　３．１排烟热损失ｑ２的计算　ｒＩ　一　ｑ，一　Ｌ　‘　Ｖ　Ｉ。　×１００％　式中：　—在排烟过剩空气系数　及排烟温度ｔＰ，下，相应于１Ｎｍ　燃气的排烟焓，　ｋＪ／Ｎｍ３　——在排烟处的过剩空气系数，由烟气分析测得　＋ＶＮ：Ｉ　。——在送入锅炉的空气温度下，１Ｎｍ　燃气所需要的理论空气冶ｋＪ／Ｎｍ　ｃ日）ｃＨＩ　＝ＶＲ。　（ｃ臼）Ｒ。　＋Ｖ∞（ｃ臼）ｃｏ＋ＶｃＨ（．．（　日）Ｎ　＋Ｖ。（　日）。　：＋ＶＨ，（ｃｄ）Ｈ．＋ＶＨ，ｏ（ｃ日）Ｈｏ　，ｋＪ／Ｎｍ　式中：ＶＲ０：、Ｖｃ０、Ｖ　Ｈ４、ＶＮ　、Ｖ　、ＶＨ　厦Ｖ￣ｏ－－－分别为排烟中三原子气　体，一氧化碳、甲烷、氨气、氧气、氢气及水蒸汽的容积Ｎｍ　／Ｎｍ　，其值　可由烟气分析测得。　（ｃ日）肿　、（ｃ∞∞、（ｃ日）ｃＨ．、（ｃ臼）Ｎ　、（ｃ臼）。　、（ｃ日）Ｈ　厦（ｃ日）Ｈ。一一分别　：为１Ｎｍ　的三原子气体、一氧化碳、甲烷、氨气、氧气、氢气及水蒸汽在排烟　温度下的冶ｋＪ／Ｎｍ　，各值均可查表．　Ｉ　。＝　。（ｃｏ）　式中：Ｖ　。——理论空气量，由各元素含量计算，ＩＮｍ　／Ｎｍ　（ｃｄ）　——冷空气络ｋＪ／Ｎｍ　，可查表　３．２化学未完全燃烧热损失ｑ３　当锅炉运行调整不当，风量不足，燃烧器结构设计不合理，将　『起燃气不能完全燃烧　而在熘中存在ＣＯ、Ｈ　、ＣＨ　等可燃气体时，这部分可燃气的热能随烟气排走，形成化　学未完全燃烧热损失ｑ　．　Ｖ（Ｑ∞ｃ０＋ＯＨ　Ｈ２＋ＯｃＨＣＨ　４）　．一—————　———一　，　式中：ｖ　——干烟气容积Ｎｍ　／Ｎｍ　，烟气分析测得，　ＣＯ、Ｈ　、ＣＨ　——分别为烟气分析测得烟气中一氧化碳、氢、甲烷占干烟气　Ｏ　、Ｏ　，、容积的容积百分数　氧化碳、氢、甲烷气体的低位发热值ｋＪ／Ｎｍ　ＱｃＨ——．３．３锅炉散热损失ｑ５　锅炉在额定负荷下运行时，散热损失ｑ　可查相关图表　目前，一些设计较好的小型　维普资讯 http://www.cqvip.com

第　期　量素清：中小型燃气锅炉的热平衡和热效率　・１１７・　燃气锅炉，在额定工况下的散热损失小于ｌ％以下　４测试要求　测试应在锅炉热力工况稳定和燃烧调整到试验工况１ｈ后进行。　正平衡试验时间为４小时，反平衡试验也为４小时，对只进行正平衡试验时，要求应　进行两次试验，前后两次测试的锅炉效率偏差应在４％以内．对同时进行正、反平衡试验　时，两种方法确定的锅炉热效率应在５％以内．对只进行反平衡试验时，两次测试的效率　偏差应在６％以内。　５测试实例　于２０００年１月对ＣＬＨＳ０．５型燃气茶浴炉两次正平衡试验．其数据及计算结果如下　、、、—＼项目　—～＼　～＼次数　ｌ　　２　燃气消耗量Ｂ　ｍ　／ｈ］　锅炉进水温度Ｔｉ　［℃］　锅炉出水温度Ｔｃ　［℃ｌ　ｌ２．５６　１１．０　９７．０　１２．１　８　ｌ０．２　９７　５　加热水量Ｇ口｜ｇ／ｈ］　天然气低拉发热量Ｑ　［ｋＪ／Ｎｍ　１　热效率　％１０４９．０　１００８．０　３４７４８．８７　８６．８　８７　３　锅炉热效率是很重要的经济指标，随时监测是非常必要的，在锅炉出、人１：３安装温度　计及安装给水流量表、燃气流量表就可通过正平衡法随时测出锅炉的热效率．这对指导运　行人员改进操作改善燃烧状况，节约能源．提供可靠的依据．　维普资讯 http://www.cqvip.com

・１１８・　北京建筑工程学院学报　第　卷　参考文献　１　锅炉及锅炉房设备．中国建筑工业出版社，１９９５年版　２中小型燃气锅炉房．中国建筑工业出版社，１９８７年版　３燃气燃油锅炉房．机械工业出版社，１９９６年版　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　Ａｎｄ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｂａｌａｎｃｅ　ｏｆ　Ｓｍａｌｌ－ａｎｄ——ｍｉｄｄｌｅ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｇａｓ　ＨＯｔ－ｗａｔｅｒ　Ｂｏｉｌｅｒｓ　Ｄｏｎｇ　Ｓｕｑｉｎｇ　（Ｄｅｐｔ．ｏｆＵｒｂａｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１ｏｏｏ４４）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｓｍａｌｌ—ａｎｄ—ｍｉｄｄｌｅ　ｎａｔｕｒａｌ　ｇａｓ　ｈｏｔ－ｗａｔｅｒ　ｂｏｉｌｅｒｓ，ｗｈｉｃｈ　ｉｎｃｌｕｄｅ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｂａｌａｎｃｅ　ａｎｄ　ｂａｃｋ　ｂａｌａｎｃｅ　ｍｅｔｈｏｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｂｏｉｌｅｒ　ｈｅａｔ　ｂａｌａｎｅｅ；ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｂａｌａｎｃｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｂａｃｋ　ｂａｌａｎｃｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ