锅炉热平衡定义

锅炉热平衡一般都取1kg应用基燃料的低位发热量Q_DW作为计算基准，并以Q₁ 表示锅炉所有效利用的热量、Q₂表 示排烟热损失、Q₃表示化学不完全燃烧热损失、Q₄表示机械不完全燃 烧热损失(包括灰渣热损失Q₄、漏 煤热损失Q₄和飞灰热损失Q₄)、 Q₅表示锅炉本体的散热损失、Q₆表 示灰渣所带走的物理热损失。根据 能量守恒原理，可列出以下热平衡 方程式：

Q_DW=Q₁ Q₂ Q₃ Q₄ Q₅ Q₆ (kJ/kg)。

如用输入热量的百分比表示，则为： q₁ q₂ q₃ q₄ q₅ q₆=100%。 式中，q₁为锅炉效率，q₂、q₃、q₄、 q₅、q₆分别为排烟、化学燃烧不完全、机械燃烧不完全、散热、灰渣物理热等各项热损失的百分比。各项q值的确定，有赖于锅炉的反平衡法热平衡试验。

锅炉总有效利用热占送入锅炉总热量的百分比，以ηt(%) 表征。确定锅炉热效率需对锅炉进行热平衡计算。设计锅炉时，通过热平衡计算确定锅炉的传热面积、热效率和燃料消耗量；考核锅炉运行情况时，通过测定锅炉运行中的各项参数及各种物料的质与量，再经热平衡计算得出锅炉运行热效率。并据此分析造成热损失的原因，检查锅炉设计、制造质量和运行水平，作为进步改进和提高的依据。锅炉热效率计算方法有正平衡法和反平衡法两种。

锅炉热效率的测定和计算具有较强的规范性，有关测定项目及方法可参阅《工业锅炉热工试验标准》JB2892、《热设备能量平衡通则》GB2587和 《设备热效率计算通则》GB2588。

锅炉的热损失主要有以下几项。

(一)排烟热损失Q₂(q₂)

工业锅炉一般排烟温度较高，在200～300℃，这么高的排烟温度，就意味着燃料中较多的一部分热量被烟气带走散失在大气中，造成锅炉的排烟热损失Q₂。排烟温度愈高，排烟热损失就愈大。一般排烟温度每降低15～20℃，则排烟热损失q₂可减少1% 左右。为了降低排烟热损失，常常采用增加尾部受热面的办法，如增加省煤器和空气预热器等，但不能过多地降低排烟温度，否则会引起锅炉金属耗量增加较多和尾部受热面发生低温腐蚀的可能性增大。另外，在锅炉运行时，可以通过经常清灰，控制过剩空气系数(α)以及减少烟道各处漏风等来降低排烟热损失。

(二)气体不完全燃烧热损失Q₃(q₃)

在烟气中含有一部分可燃气体没有在炉内达到完全燃烧而随烟气排放出去，这部分热损失称为气体不完全燃烧热损失Q₃。Q₃ 与过剩空气系数(α)关系甚大。α过小，易生成CO等可燃气体；α 过大，炉膛温度降低，若低于800℃ ，则CO不易着火燃烧。另外， 炉膛尺寸过小、高度不够等均将使可燃气体来不及燃烧就进入低温烟道而造成气体不完全燃烧热损失。

在锅炉上加二次风可以加强空气与可燃气体的混合，促进完全燃烧。

工业锅炉的q₃，对层燃炉来说，q₃=0.5%～2%；对燃油炉说，q₃=0.1%～0.2%。

(三) 固体不完全燃烧热损失Q₄(q₄)

在固体燃料的燃烧过程中，常有一部分燃料没有燃烧而随着灰渣或飞灰离开锅炉，这部分热损失，就称为固体不完全燃烧热损失Q₄。对固体燃料的锅炉来说，Q₄和Q₂是总热损失中主要的热损失。灰分愈多，夹在灰渣中的可燃物也愈多，q₄也就愈大。对煤粉炉来说，q₄为1%～5%；对层燃炉来说，q₄为8%～15%；对燃油及燃气锅炉来说，因灰分较少，q₄可视为零。

(四)散热损失Q₅(q₅)

锅炉运行中，炉墙与锅炉本体的外壁温度总是高于周围空气的温度，会造成热量散失而形成散热损失Q₅。散热损失与锅炉外表面积、绝热程度、外界空气温度及空气流动速度的大小有关。一 般要求炉墙表面的温度不应超过50℃。 2100433B

Q放=Q吸。

先找出系统吸收热量有哪些途径，再定量分析；然后找出系统放出热量有哪些途径，定量分析；最后利用系统热平衡Q放=Q吸的公式求解系统通过某一途径吸收或放出的热量。

热平衡计算通常在传热传质、制冷供暖、锅炉计算等需要热工分析的领域都有广泛使用。

如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡。

热平衡定律是热力学中的一个基本实验定律，其重要意义在于它是科学定义温度概念的基础，是用温度计测量温度的依据。在热力学中，温度、内能、熵是三个基本的状态函数，内能是由热力学第一定律确定的；熵是由热力学第二定律确定的；而温度是由热平衡定律确定的。所以热平衡定律如第一、第二定律一样也是热力学中的基本实验定律，其重要性不亚于热力学第一、第二定律，但由于人们是在充分认识了热力学第一、第二定律之后才看出此定律的重要性，故英国著名物理学家R.H.否勒称它为热力学第零定律。

热平衡状态是一个理想化的概念，是在一定条件下对实际情况的抽象和近似。对热平衡状态的研究具有重要的理论和实践意义，已经成为热力学的基本内容。

两物体热平衡，或两个热力学系统热平衡，简单来说意义为：

1、热平衡 ≡ 温度相等。

2、热平衡只是宏观的平衡概念，△Q = 0；但是，微观上仍然有热交流。

3、热平衡是状态量，不涉及过程的建立，也不排除微观过程的正在进行。2100433B