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摘要：燃煤锅炉在煤炭燃烧过程中获取能量，从能量平衡的观点来分析，输入锅炉热量应与输出的热量相平衡，这就是所谓的锅炉热平衡。
关键词：热平衡;能量;煤炭燃烧
Abstract：Coal-fired boiler in the process of coalcombustion for energy, analyze from the point of view of energy balance should boiler heat input and output of heat balance, this is the so-called boiler thermal balance.
Key words: thermal balance, energy, coal combustion
中图分类号：TH49文献标识码：A 文章编号：
一、锅炉热平衡概念
燃煤锅炉在煤炭燃烧过程中获取能量，从能量平衡的观点来分析，输入锅炉的热量应与输出锅炉的热量相平衡，这就是所谓的锅炉热平衡。从能量平衡的观点来看，当锅炉工况稳定时，输入锅炉的热量与输出锅炉的热量应当平衡。而输出锅炉的热量又包括有效利用热和各项热损失两个方面。因此，通常以每千克燃料为基础建立锅炉热平衡方程：Q燃料输入锅炉的热量＝Q燃料的有效利用热量+Q燃料的各项热损失之和。
如果把输入的热量也就是燃料燃烧所放出的热量看成100%，则可以建立百分数表示的锅炉反平衡效率方程式即：
Q1=100%-（Q2+Q3+Q4+Q5+Q6）%
式中：Q1=锅炉有效利用热量占输入热量的百分数即反平衡效率；
Q2=排烟损失的热量占输入热量的百分数；
Q3=气体不完全燃烧损失的热量占输入热量的百分数；
Q4=固体不完全燃烧损失的热量占输入热量的百分数；
Q5=锅炉散热损失的热量占输入热量的百分数；
Q6=灰渣物理热损失的热量占输入热量的百分数。
通过对锅炉热平衡的计算分析，可以确定有效利用热量和各种热损失，锅炉热效率和燃料的有效利用，找出降低热损失提高锅炉运行经济性的途径。因此，进行锅炉热平衡的分析研究是锅炉节能的一项基础工作，对降低锅炉的能耗有很大现实意义。
二、旅顺开发区锅炉供热现状
旅顺经济开发区供热划分为南、北、西三个区域。南部区域包括金盛街以南，其中包括生活用地、商业用地、大学用地等，规划建筑面积400万平方米；北部区域包括金盛街以北及烟大轮渡以东的地区，其中包括大学用地、居民用地、工业用地、物流用地及商业用地。规划建筑面积517万平方米，以新建的北区热源厂为热源。西部区域包括烟大轮渡以西的地区，主要包括中远造船项目、生活用地等，以新建的西区热源厂为热源，规划建筑面积160万平方米。
1、南部区域供热。南部区域供热由开发区供热公司负责供热一、二级管网覆盖整个开发区南部，铺设管网总长达60公里，辖区内建成16座换热站，修建1000立方米蓄水井4座，现供热面积130万平方米，锅炉总吨位146吨，主要满足生活居住区、旅游度假区、商贸经济区和大学教育区的供热需求。
2、北部区域供热。北部区域供热由大连鑫昱供热有限公司负责，供热一、二级管网覆盖整个开发区中部、北部，铺设管网总长达53公里，辖区内建成5座换热站，规划建成5*80吨锅炉，目前已安装20吨锅炉2台，80吨锅炉一台，35吨蒸汽锅炉1台，主要满足开发区重点工业园区的供热需求和机车的用汽需求。
3、西部区域供热。西部区域供热由大连亿元顺发供热有限公司负责，供热一、二级管网覆盖整个开发区西部，管网总长45公里，辖区内建成3座换热站，建成35吨蒸汽锅炉两台，40吨热水锅炉2台，主要针对开发区新城区建设、中远造船等大中型企业以及蒸汽动能需求。
三、开发区锅炉热平衡的影响因素及对策
随着开发区经济建设的不断发展，人口密度不断增大，热能需求也随之增加。因此，如何更好的利用现有锅炉，提高热能效率，降低热损失，使输入锅炉热量更多的转换为有效利用热量，最大限度的减少各环节热损失成为开发区供热工作的重要课题。
1、影响锅炉热平衡的因素。锅炉热平衡跟很多因素有关，简单的来说有机械不完全燃烧热损失（燃烧好不好，煤燃烧后灰和渣剩余的碳多少，主要指标是飞灰可燃物和炉渣可燃物）、化学不完全燃烧热损失（可燃物的燃烧程度）、排烟热损失（排烟温度的高低）、散热热损失（保温好不好，散到空气中的热量）等，其中影响较大的是机械不完全燃烧热损失和排烟热损失。因此，提高锅炉热平衡指数和效率首先要找出主要原因，确定偏离设计值的方面，调整鼓、引风配比，保持合理的空气过剩系数，煤层厚度、炉排转数等因素，使之达到最佳工况点，高效率燃烧，以减少各项损失。
2、开发区节能增效对策。
针对开发区实际情况，通过热平衡测试，推荐采用节能热管空气换热技术。热管空气换热器是安装在锅炉尾部烟道上的设备，利用锅炉排出的高温烟气加热锅炉的入炉空气，使入炉低温空气提高温度，提高燃料燃烧速度，改善锅炉的燃烧状况，使燃料在炉内充分燃烧，减少排烟损失，固体未完全燃烧损失，从而达到提高锅炉热效率的目的。
为检验该热管空气换热技术的实效性和可操作性，挑选南部供热一处SZL29-1.25/130/20-AⅡ型锅炉，该炉热效率低，排烟温度高，炉渣、飞灰经化验含碳量较高，燃烧不充分，锅炉热效率仅为63.16%，为了提高能源利用率，我们提出技改方案，为其安装GRH-Ⅱ型热管空气换热器，并用锅炉燃烧测定仪跟踪锅炉运行，进行性能测试，测试数据对比如下：
空气换热器入口排烟温度：229℃，出口排烟温度198℃；经换热器入炉空气温度：33℃；环境温度：12℃。
通过计算和对比，可以看出，热管空气换热器能提高入炉空气温度，降低排烟温度，改善空气与燃料的混合效率，使空气过剩系数更趋于合理，通过组织燃烧炉渣含碳量、固体未完全燃烧热损失、排烟热损失均有效降低，提高了锅炉热平衡效率近10%，经测算在一个采暖周期可节约燃煤950余吨，两个采暖周期就可回收技改投资，并在节约能源的同时减少了空气污染。
另外，再从管理入手，对司炉人员加强培训，使之熟练掌握司炉技巧，通过参与热能平衡测试过程，让司炉人员在感性和理性上均有所认识，实际操作中随时观察排烟温度、火焰颜色、炉渣颜色等；并及时调整鼓、引风配比、煤层厚度、炉排转速，随负荷而变化，使锅炉时刻处在最佳工况点，再加上热管空气换热器的投入使用，热平衡效率还会进一步提高。
四、结论
綜上所述，随着开发区经济建设的迅速发展，居民、产业热能需求压力日益增大，如果将热管空气换热这项节能环保的技术在开发区南、北、西三处供热中心都应用，可在能源基数不变的前提下，提高锅炉综合效率，这无疑将在一定程度上缓解开发区的供热压力，提高锅炉的热能效率，促进经济效益、环境效益、社会效益，在节能减排方面起到积极的带动作用。
关键词：热平衡;能量;煤炭燃烧
Abstract：Coal-fired boiler in the process of coalcombustion for energy, analyze from the point of view of energy balance should boiler heat input and output of heat balance, this is the so-called boiler thermal balance.
Key words: thermal balance, energy, coal combustion
中图分类号：TH49文献标识码：A 文章编号：
一、锅炉热平衡概念
燃煤锅炉在煤炭燃烧过程中获取能量，从能量平衡的观点来分析，输入锅炉的热量应与输出锅炉的热量相平衡，这就是所谓的锅炉热平衡。从能量平衡的观点来看，当锅炉工况稳定时，输入锅炉的热量与输出锅炉的热量应当平衡。而输出锅炉的热量又包括有效利用热和各项热损失两个方面。因此，通常以每千克燃料为基础建立锅炉热平衡方程：Q燃料输入锅炉的热量＝Q燃料的有效利用热量+Q燃料的各项热损失之和。
如果把输入的热量也就是燃料燃烧所放出的热量看成100%，则可以建立百分数表示的锅炉反平衡效率方程式即：
Q1=100%-（Q2+Q3+Q4+Q5+Q6）%
式中：Q1=锅炉有效利用热量占输入热量的百分数即反平衡效率；
Q2=排烟损失的热量占输入热量的百分数；
Q3=气体不完全燃烧损失的热量占输入热量的百分数；
Q4=固体不完全燃烧损失的热量占输入热量的百分数；
Q5=锅炉散热损失的热量占输入热量的百分数；
Q6=灰渣物理热损失的热量占输入热量的百分数。
通过对锅炉热平衡的计算分析，可以确定有效利用热量和各种热损失，锅炉热效率和燃料的有效利用，找出降低热损失提高锅炉运行经济性的途径。因此，进行锅炉热平衡的分析研究是锅炉节能的一项基础工作，对降低锅炉的能耗有很大现实意义。
二、旅顺开发区锅炉供热现状
旅顺经济开发区供热划分为南、北、西三个区域。南部区域包括金盛街以南，其中包括生活用地、商业用地、大学用地等，规划建筑面积400万平方米；北部区域包括金盛街以北及烟大轮渡以东的地区，其中包括大学用地、居民用地、工业用地、物流用地及商业用地。规划建筑面积517万平方米，以新建的北区热源厂为热源。西部区域包括烟大轮渡以西的地区，主要包括中远造船项目、生活用地等，以新建的西区热源厂为热源，规划建筑面积160万平方米。
1、南部区域供热。南部区域供热由开发区供热公司负责供热一、二级管网覆盖整个开发区南部，铺设管网总长达60公里，辖区内建成16座换热站，修建1000立方米蓄水井4座，现供热面积130万平方米，锅炉总吨位146吨，主要满足生活居住区、旅游度假区、商贸经济区和大学教育区的供热需求。
2、北部区域供热。北部区域供热由大连鑫昱供热有限公司负责，供热一、二级管网覆盖整个开发区中部、北部，铺设管网总长达53公里，辖区内建成5座换热站，规划建成5*80吨锅炉，目前已安装20吨锅炉2台，80吨锅炉一台，35吨蒸汽锅炉1台，主要满足开发区重点工业园区的供热需求和机车的用汽需求。
3、西部区域供热。西部区域供热由大连亿元顺发供热有限公司负责，供热一、二级管网覆盖整个开发区西部，管网总长45公里，辖区内建成3座换热站，建成35吨蒸汽锅炉两台，40吨热水锅炉2台，主要针对开发区新城区建设、中远造船等大中型企业以及蒸汽动能需求。
三、开发区锅炉热平衡的影响因素及对策
随着开发区经济建设的不断发展，人口密度不断增大，热能需求也随之增加。因此，如何更好的利用现有锅炉，提高热能效率，降低热损失，使输入锅炉热量更多的转换为有效利用热量，最大限度的减少各环节热损失成为开发区供热工作的重要课题。
1、影响锅炉热平衡的因素。锅炉热平衡跟很多因素有关，简单的来说有机械不完全燃烧热损失（燃烧好不好，煤燃烧后灰和渣剩余的碳多少，主要指标是飞灰可燃物和炉渣可燃物）、化学不完全燃烧热损失（可燃物的燃烧程度）、排烟热损失（排烟温度的高低）、散热热损失（保温好不好，散到空气中的热量）等，其中影响较大的是机械不完全燃烧热损失和排烟热损失。因此，提高锅炉热平衡指数和效率首先要找出主要原因，确定偏离设计值的方面，调整鼓、引风配比，保持合理的空气过剩系数，煤层厚度、炉排转数等因素，使之达到最佳工况点，高效率燃烧，以减少各项损失。
2、开发区节能增效对策。
针对开发区实际情况，通过热平衡测试，推荐采用节能热管空气换热技术。热管空气换热器是安装在锅炉尾部烟道上的设备，利用锅炉排出的高温烟气加热锅炉的入炉空气，使入炉低温空气提高温度，提高燃料燃烧速度，改善锅炉的燃烧状况，使燃料在炉内充分燃烧，减少排烟损失，固体未完全燃烧损失，从而达到提高锅炉热效率的目的。
为检验该热管空气换热技术的实效性和可操作性，挑选南部供热一处SZL29-1.25/130/20-AⅡ型锅炉，该炉热效率低，排烟温度高，炉渣、飞灰经化验含碳量较高，燃烧不充分，锅炉热效率仅为63.16%，为了提高能源利用率，我们提出技改方案，为其安装GRH-Ⅱ型热管空气换热器，并用锅炉燃烧测定仪跟踪锅炉运行，进行性能测试，测试数据对比如下：
空气换热器入口排烟温度：229℃，出口排烟温度198℃；经换热器入炉空气温度：33℃；环境温度：12℃。
通过计算和对比，可以看出，热管空气换热器能提高入炉空气温度，降低排烟温度，改善空气与燃料的混合效率，使空气过剩系数更趋于合理，通过组织燃烧炉渣含碳量、固体未完全燃烧热损失、排烟热损失均有效降低，提高了锅炉热平衡效率近10%，经测算在一个采暖周期可节约燃煤950余吨，两个采暖周期就可回收技改投资，并在节约能源的同时减少了空气污染。
另外，再从管理入手，对司炉人员加强培训，使之熟练掌握司炉技巧，通过参与热能平衡测试过程，让司炉人员在感性和理性上均有所认识，实际操作中随时观察排烟温度、火焰颜色、炉渣颜色等；并及时调整鼓、引风配比、煤层厚度、炉排转速，随负荷而变化，使锅炉时刻处在最佳工况点，再加上热管空气换热器的投入使用，热平衡效率还会进一步提高。
四、结论
綜上所述，随着开发区经济建设的迅速发展，居民、产业热能需求压力日益增大，如果将热管空气换热这项节能环保的技术在开发区南、北、西三处供热中心都应用，可在能源基数不变的前提下，提高锅炉综合效率，这无疑将在一定程度上缓解开发区的供热压力，提高锅炉的热能效率，促进经济效益、环境效益、社会效益，在节能减排方面起到积极的带动作用。