1、蒸汽鍋爐:
(1)燃料耗量計算:
式中:B——鍋爐燃料耗量(kg/h或Nm3/h);
D——鍋爐每小時的產汽量(kg/h);
QL——燃料的低位發熱值(千焦/公斤),一般取5500大卡/公斤;
η——鍋爐的熱效率(%),一般取75%,亦可按表1選取:
表1 鍋爐熱效率表
爐型 | n 熱效率% | n 爐型 | n 熱效率% | n
小型立式鍋爐 | n 50~60 | n 振動爐排鍋爐 | n 70~80 | n
臥式快裝鍋爐 | n 60~70 | n 沸騰爐 | n 70 | n
鏈條爐排鍋爐 | n 70~80 | n 煤粉爐 | n 80~90 | n
往復式鍋爐 | n 70~80 | n n | n |
i——鍋爐在某絕對工作壓力下的飽和蒸汽熱焓值(千焦/公斤),絕對壓力=表壓+1公斤/厘米2。具體取值見表2:
表2 飽和蒸汽熱焓表
壓力P(絕對壓力) (公斤/厘米2) | n 熱焓i | n 壓力P(絕對壓力) (公斤/厘米2) | n 熱焓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 |
備注:1.0MP=10.0公斤/厘米2
i0——鍋爐給水熱焓值(千焦/公斤),一般來說,給水溫度為20℃時,給水熱焓i0=20大卡/公斤=83.74千焦/公斤。
常用公式可以簡化成: B=0.156D(kg/h)
(2)理論空氣需要量的計算:
①固體燃料:=6.055(m3/kg)
②液體燃料:
③氣體燃料
當Q≤3000kcal(12561kJ)/Nm3時,
當Q>3000kcal(12561kJ)/Nm3時,
④天然氣:
式中:V0——燃料燃燒所需理論空氣量(Nm3/kg);
Q——燃料應用基的低位發熱值(kJ/kg);
表3 全國主要能源折算標準表
燃料名稱 | n 實物計 量單位 | n 全國使用標準 | n |||
國家統計局 | n 標準總局 | n ||||
熱值(kcal) | n 標準煤(kg) | n 熱值(kcal) | n 標準煤(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 |
綜合石油 | 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
天然氣 | n m3 | n 9310 | n 1.33 | n 8500 | n 1.214 | n
焦爐煤氣 | n m3 | n 4000 | n 0.571 | n 4300 | n 0.614 | n
城市煤氣 | n m3 | n n | n | 4000 | n 0.571 | n
液化石油氣 | n m3 | n n | n | 12000 | n 1.714 | n
電力 | 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 常用可燃性物質低位發熱量表
可燃性物質名稱 | n 發熱量(kcal/kg) | n 等價標煤(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
異丙醇 | 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
氫 | n 34000 | n 4.850 | n
一氧化碳 | n 2410 | n 0.340 | n
(3)煙氣量的計算
①固體燃料=9.57(m3/kg)
②液體燃料
③氣體燃料
當Q≤3000kcal(12561kJ)/Nm3時
當Q>3000kcal(12561kJ)/Nm3時
對Q<8250kcal(34543kJ)/Nm3的天然氣
對Q>8250kcal(34543kJ)/Nm3的天然氣
式中:
在計算時,如果發熱量Q以kJ為單位計算,分母1000變成4187;Q以kcal為單位,分母則為1000。
Vy——實際煙氣量(Nm3/kg或Nm3/ Nm3);
Q——燃料的低位發熱值(kJ/kg或kJ/ Nm3);
V0——理論空氣需要量(Nm3/kg或Nm3/);
α——過剩空氣系數,α=α0+△α,α0為爐膛過剩空氣系數,△α是煙氣流程上各段受熱面處的漏風系數,詳見表5,表6。
表5 爐膛過剩空氣系數α0
燃燒方式 | n 煙煤 | n 無煙煤 | n 重油 | n 煤氣 | n
手燒爐及拋機煤爐 | n 1.3~1.5 | n 1.3~2 | n 1.15~1.2 | n 1.05~1.10 | n
鏈條爐 | n 1.3~1.4 | n 1.3~1.5 | n n | n |
煤粉爐 | n 1.2 | n 1.25 | n n | n |
沸騰爐 | n 1.25~1.3 | n n | n | n |
表6 漏風系數△α值
(4)SO2排放量的計算
=
式中:
G——二氧化硫的產生量,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——脫硫設施的二氧化硫去除率。
(5)燃煤煙塵排放量的計算
=
式中:
Y——煙塵排放量,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——煙氣中煙塵占灰分量的百分數,%(其值與燃燒方式有關);一般取20%。
η——除塵器的總效率,%。
(6) NOX排放量計算
GNOX=1.63B×103(βNar+0.000938)
式中:
GNOX—煙氣中NOX排放量,kg/h;
β——燃燒氮向燃料型NO的轉化率,取20%;
Nar——燃料中收到基氮的含量;
B——燃煤量,kg/h;
60萬大卡的導熱油爐相當于1噸鍋爐,60萬大卡/小時(0.698MW)
經驗:每小時煙氣量:每小時燃煤量×13000
一噸煤產生6噸蒸汽
煤渣=用煤量的30%
習慣上,蒸汽鍋爐容易單位一般用TH(按蒸汽容積流量或質量流量算),熱水鍋爐一般用熱量單位J或卡算.工業鍋爐中1t/h基本等同于0.7MW的熱量(因為同樣是1t/h但壓力不同熱量也不同)。
1千卡也就是習慣上說的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60萬大卡。
換句話說,每產出60萬大卡的熱量/小時,就可以說該鍋爐的容量是1T/H。所以有500萬大卡就得:500/60=8.3噸/H。
8.3噸只能近似得出,因為蒸汽鍋爐的容量要按該鍋爐設計工作壓力來算出,過熱蒸汽壓力不同,比焓是不同的,同樣體積的蒸汽所帶的熱量就不同了。
而熱水供熱鍋爐介質是水,且大多數為常壓或接近常壓,所以只對應相應的飽和水溫度。
所以熱水供熱鍋爐都用MW,蒸汽鍋爐用T。
排污率是指鍋爐排污水量占鍋爐總蒸發量的百分率。
鍋爐的排污率是根據水質分析結果,通過下式進行計算而得。即:
式中 P-------鍋爐排污率,%;S爐、S給、S汽——分別表示同一種鹽類離子在爐水、給水、蒸汽中的含量,mg/L。 以軟化水作補給水的鍋爐,可用氯離子含量代人上述公式來計算排污率;以除鹽水做補給水的鍋爐;可以HSiOf含量代入上述公式計算。
鍋爐排污率規定: 由于鍋爐排污要損失一些熱量和水量。據測算,排污率每增加1%,會使燃料消耗量增加O.3%左右,所以在保證鍋爐水、汽質量的前提下要盡量減少鍋爐排污率。 通常,低壓小容量鍋爐排污率控制在5%~10%;對中、高壓鍋爐,以除鹽水做補給水的凝汽式電廠,其排污率不大于1%;以軟化水做補給水的凝汽式電廠,其排污率不大于2%;以除鹽水做補給水的熱電廠,其排污率不大于2%;以軟化水為補給水的熱電廠,其排污率不大于5%。同時為了防止因排污率過小,而使爐內有水渣積聚,鍋爐的排污率也不應小于0.3%。
鍋爐熱效率計算方法分兩種:
正平衡,通過測量鍋爐輸入熱量和輸出熱量來確定效率
反平衡,通過計算各項熱損失,計算鍋爐效率。(比較常用)有利于發現影響熱效率的原因,便于分析如何降低各項熱損失,提高鍋爐效率。
公式:效率=100-(q1+q2+q3+q4+q5+q6)
q2:排煙熱損失,q3氣體未完全燃燒損失,q4固體未完全燃燒損失,q5散熱損失,q6灰渣物理熱損失。
例1、小剛學習了熱學的有關知識后,他想估算一下自己家煤爐的效率是多少。于是小剛仔細記錄了他家每天燒水、煮飯、炒菜需要的時間,并把它折算成了燒水的時間,相當于每天將30Kg20℃的水燒開。小明家實際平均每天需要燒4塊蜂窩煤,按每塊蜂窩煤含煤0.5Kg算,他家每天實際用煤2Kg.普通煤的熱值為3×107J/Kg,則他家煤爐的效率是多少?
[分析與解]:煤爐燒水,化學能轉化為內能,水吸收的熱量是有用能量,完全燃燒煤所放出的熱量是總的能量。煤爐的效率可用η=Q有用/Q總×100%=cmΔt/m\\\\'q×100%計算。
Q有用=cmΔt=4.2×103×30×(100-20)J=1.008×107J
Q總=mq=2×3×107J=6×107J
η=Q有用/Q總×100%=1.008×107J/6×107J=16.8%
例2、垃圾處理成為城市建設及可持續發展的一個重要問題。現在人們已經可以變廢為寶了,利用垃圾中的可燃物質燃燒發電。某垃圾焚燒電廠,年處理垃圾2.16×105t。研究表明,生活垃圾的平均熱值為6.27×106J/Kg.如果利用垃圾作為燃料建立發電廠,每燃燒1t生活垃圾,可以發電240kw.h,那么,生活垃圾燃燒發電的效率是多少?
[分析與解]:垃圾焚燒發電,把化學能轉化為內能后又轉化為電能,所發的電能為有用能量,垃圾焚燒所放出的能量為總能量。此電廠的發電效率可用η=Q有用/Q總×100%=W/mq×100% 計算。
Q有用=W=240kw.h=240×3.6×106J=8.64×108J
Q總=mq=1000×6.27×106J=6.27×109J
η=Q有用/Q總×100%=8.64×108J/6.27×109J=13.8%