A causa dels diferents sistemes estàndard de diferents països, hi ha algunes diferències en els estàndards o procediments de prova d’acceptació de rendiment de la caldera com la Unió Europea Standard EN 12952-15: 2003, ASME PTC4-1998, GB10184-1988 i DLTT964-2005. Aquest treball se centra en l’anàlisi i la discussió de les principals diferències en el càlcul d’eficiència de la caldera en diversos estàndards o regulacions.

 1.Pròleg

Ja sigui a la Xina o a l'estranger, abans que la caldera es fabriqui i s'instal·li i es lliuri als usuaris per a l'operació comercial, la prova de rendiment de la caldera sol realitzar -se segons el contracte, però els estàndards o procediments de la prova de rendiment de la caldera que s'utilitzen actualment en diferents països són No és el mateix. La norma de la Unió Europea EN 12952-15: 2003 caldera de tub d’aigua i equips auxiliars La part 15 és sobre l’estàndard de prova d’acceptació de les calderes, que és un dels estàndards de prova de rendiment de la caldera àmpliament utilitzats. Aquesta norma també s’aplica a les calderes de llit fluiditzades circulants. La desulfurització de pedra calcària s’afegeix a l’estàndard, que és una mica diferent de les regulacions rellevants de la Xina i les normes de prova de rendiment de la caldera ASME. El codi ASME i els codis relacionats a la Xina s’han discutit detalladament, però hi ha pocs informes sobre la discussió de l’EN 12952-15: 2003.

Actualment, els estàndards de prova de rendiment utilitzats a la Xina són els "procediments de prova de rendiment de la caldera de la central de la Xina" GB10184-1988 i la American Society of Mechanical Engineers (ASME) "Procediments de prova de rendiment de la caldera" ASME PTC 4-1998, etc. Amb la maduresa contínua de la tecnologia de fabricació de calderes de la Xina, els productes de la caldera de la Xina són reconeguts gradualment pel mercat mundial. Per satisfer les necessitats de diferents mercats, la norma de la Unió Europea EN 12952-15: 2003 no serà exclosa en el futur com a estàndard d’implementació per a la prova de rendiment de productes de caldera fabricats a la Xina.

El contingut principal del càlcul d'eficiència de la caldera a EN12952-15-2003 es compara amb ASME PTC4-1998, GB10W4-1988 i DLTT964-2005.

Per a la comoditat de la comparació, la norma EN12952-15: 2003 serà abreujada com a estàndard. El codi ASMEPTC4-1998 està abreviat com a codi ASME, el codi GB10184-1988 es coneix com a codi GB per a curt, DLH'964-2005 es diu DI7T per a curta.

2.Contingut principal i abast de l'aplicació

EN Standard és l’estàndard d’acceptació de rendiment per a calderes de vapor, calderes d’aigua calenta i els seus equips auxiliars, i és la base per a la prova i el càlcul del rendiment tèrmic (acceptació) de calderes de vapor i calderes industrials que es cremen directament. És adequat per a calderes de vapor de combustió directa i calderes d’aigua calenta i els seus equips auxiliars. La paraula "combustió directa" està dirigida a l'equip amb calor química de combustible conegut convertit en calor sensible, que pot tenir una combustió de reixa, combustió de llit fluiditzat o sistema de combustió de cambra. A més, també es pot aplicar a equips de combustió indirectes (com la caldera de calor residual) i els equips que funcionen amb altres suports de transferència de calor (com ara gas, oli calent, sodi), etc. Tot i això, no és adequat per a equips especials de crema de combustible (com ara la incineradora de refús), caldera a pressió (com la caldera PFBC) i la caldera de vapor en el sistema de cicles combinats.

Incloent EN Standard, tots els estàndards o procediments relacionats amb la prova de rendiment de la caldera estipulen clarament que no és aplicable als generadors de vapor de les centrals nuclears. En comparació amb el codi ASME, es pot aplicar en estàndard a la caldera de calor residual i al seu equip auxiliar de vapor o caldera d’aigua calenta, i el seu abast d’aplicació és més ampli. EN Standard no limita el rang aplicable de flux de vapor, pressió o temperatura de la caldera. Pel que fa a les calderes de vapor, els tipus de "calderes adequades" que figuren a la norma EN són més explícits que el codi GB o el codi DL/T.

3.Límit del sistema de caldera

El codi ASME mostra les il·lustracions de demarcació dels límits del sistema tèrmic de diversos tipus de caldera típics. Les il·lustracions típiques també es donen al codi GB. Segons EN Standard, el sobre del sistema convencional de calderes ha d’incloure tot el sistema d’aigua de vapor amb bomba circulant, sistema de combustió amb molí de carbó (adequat per al sistema de crema de carbó), bufador de gas de combustió circulant, sistema de reflux de cendres de mosca i escalfador d’aire. Però no inclou equips de calefacció de petroli o gas, remover de pols, ventilador forçat i ventilador induït. En estàndard i altres regulacions bàsicament divideixen el límit del sistema termodinàmic de la caldera de la mateixa manera, però en estàndard assenyala fortament que la formulació de l’embolcall del sistema de caldera (límit) requereix que el límit de l’embolc La caldera en estat "subministrat" ​​i l'entrada de calor, la producció i la pèrdua necessàries per mesurar l'eficiència tèrmica es poden determinar clarament. Si és impossible obtenir valors mesurats qualificats al límit de l'estat de "subministrament", el límit es pot redefinir per acord entre el fabricant i el comprador. En canvi, EN Standard destaca el principi de dividir el límit del sistema termodinàmic de la caldera.

4.Estat estàndard i temperatura de referència

EN Standard defineix l'estat de pressió de 101325Pa i la temperatura de 0 ℃ com a estat estàndard, i la temperatura de referència de la prova de rendiment és de 25 ℃. L’estat estàndard especificat és el mateix que el codi GB; La temperatura de referència és la mateixa que el codi ASME.

EN Standard permet a l’acord utilitzar altres temperatures com a temperatura de referència per a la prova d’acceptació. Quan s’utilitzen altres temperatures com a temperatures de referència, cal corregir el valor calorífic del combustible.

5.Coeficients comuns

La norma EN proporciona la calor específica de vapor, aigua, aire, cendra i altres substàncies en el rang des dels 25 ℃ fins a la temperatura de funcionament normal i el valor de calor d'algunes substàncies incompletes.

5.1 Valor de calor específic

Vegeu la taula 1 per obtenir un valor de calor específic parcial.

Taula 1 Valor de calor específic d’algunes substàncies.

Igual que el codi GB, l’entalpia o la calor específica de diverses substàncies donades per EN Standard té 0 ℃ com a punt de partida. El codi ASME estipula que 77 ℉ (25 ℃) es pren com a punt de partida per calcular l’entalpia o la calor específica de diverses substàncies, excepte l’entalpia de vapor i l’entalpia de combustible.

En el codi GB, la calor específica de substàncies utilitzades habitualment es calcula segons la temperatura calculada a través d’una taula o mitjançant una fórmula, i la calor específica obtinguda és el valor calorífic mitjà específic de 0 ℃ a la temperatura calculada. Per a substàncies gasoses i aigua, és la calor mitjana específica a pressió constant. El codi ASME generalment té 25 ℃ com a referència i dóna la fórmula de càlcul de calor o entalpia específica de diverses substàncies.

En comparació amb el codi GB i el codi ASME, EN Standard té les dues diferències següents per determinar la calor específica de substàncies:

1) La calor o la calor específica de diverses substàncies pren 0 ℃ com a punt de partida, però el valor de calor específic donat és el valor mitjà dins del rang des dels 25 ℃ fins a la temperatura de funcionament convencional.

2) Agafeu el valor fix de 25 a ℃ a la temperatura de funcionament normal.

Per exemple:

 Combinats amb altres paràmetres, quan la temperatura de referència és de 25 ℃, es comparen els resultats calculats segons el codi GB i l’estàndard EN a la taula 2.

Taula 2 Comparació del valor de calor específic i la pèrdua calculada d’algunes substàncies.

 Segons la comparació dels resultats de càlcul, per al combustible amb un contingut de cendra baix Els resultats del càlcul i es poden ignorar bàsicament. No obstant això, quan la caldera de llit fluiditzada circulant crema combustible de cendra elevat o afegeix calcària per a la desulfurització al forn, la possible diferència de pèrdua de calor de cendra pot arribar a 0,1-0,15 o fins i tot superior.

5.2 Valor calorífic del monòxid de carboni.

Segons EN Standard, el valor calorífic del monòxid de carboni és de 1 2.633 mJ/m³, que és bàsicament el mateix que el del codi ASME 4347BTU/LBM (12.643 MJ/M³) i el codi GB 12.636 MJ/M³. En circumstàncies normals, el contingut de monòxid de carboni en gas de combustió és baix i el valor de pèrdua de calor és petit, de manera que la diferència en el valor calorífic té poca influència.

5.3 Valor de calor de substàncies incompletes.

L’estàndard EN proporciona el valor de calor de les substàncies de combustió incompletes en cendra antracita i de combustible lignit, tal com es mostra a la taula 3.

Taula 3 Valor de calor de les substàncies incompletes.

 Segons el codi ASME, quan l’hidrogen no cremat en cendra és insignificant, els combustibles incomplets es poden considerar com a carboni amorf i el valor calorífic del carboni no cremat en aquesta condició hauria de ser de 33,7MJ/kg. El codi GB no especifica els components dels materials combustibles en cendra, però generalment es considera com a carboni no cremat. El valor calorífic dels materials combustibles en cendra indicada en codi GB és de 33.727MJ/kg. Segons el combustible antracita i l’estàndard EN, el valor calorífic de les substàncies de combustió incompletes és aproximadament un 2,2% inferior al codi ASME i el codi GB. En comparació amb el lignit, la diferència és encara més gran.

Per tant, és necessari estudiar encara més la importància de donar valors calorífics de substàncies no cremades d’antracita i lignit respectivament en estàndard EN.

5.4 Descomposició de calcinació Calor del carbonat de calci i generació de calor de sulfat.

Segons els coeficients de fórmula de càlcul que es donen a l’estàndard EN, el codi ASME i el codi DL/T, es mostra a la taula 4 la calor de descomposició de calcinació del carbonat de calci i la calor de formació del sulfat.

Taula 4 calor de descomposició i formació de sulfat de carbonat de calci.

Els coeficients donats per EN Standard i el codi ASME són bàsicament els mateixos. En comparació amb el codi DT/L, la calor de descomposició és del 2,2-2,5% inferior i la calor de formació és aproximadament un 3,3%.

6.Pèrdua de calor causada per la radiació i la convecció

Segons EN Standard, com que generalment és impossible mesurar les pèrdues de radiació i convecció (és a dir, les pèrdues de dissipació de calor habitualment enteses), s’han d’adoptar els valors empírics.

L’estàndard requereix que el disseny de la caldera de vapor més comuna hagi de complir la Fig. 1, "Les pèrdues de radiació i convecció varien amb la màxima sortida de calor efectiva".

Fig. 1 Línies de pèrdua de radiació i convecció

 Clau:

R: pèrdues de radiació i convecció;

B: Sortida de calor útil màxima;

Corba 1: carbó marró, gas del forn explosiu i caldera de llit fluiditzat;

Corba 2: caldera de carbó dur;

Corba 3: calderes de combustible i gas natural.

O calculat segons la fórmula (1):

Qrc = cqn^0,7(1)

Tipus:

C = 0,0113, adequat per a calderes de gas i gas natural;

0,022, adequat per a la caldera antracita;

0,0315, adequat per a calderes de llit lignit i fluiditzades.

Segons la definició de sortida de calor efectiva en estàndard EN, la sortida de calor efectiva és la calor total de l’aigua d’alimentació i/o el vapor transmès per la caldera de vapor i s’afegeix l’entalpia de les aigües residuals a la sortida de calor efectiva.

Per exemple:

 Combinat amb altres paràmetres, la sortida de calor màxima efectiva de la caldera és d’uns 773 MW, i la pèrdua de radiació i convecció és de 2,3 MW quan es cremen l’antracita, és a dir, la radiació i la pèrdua de calor de la convecció és d’un 0,298%. En comparació amb la pèrdua de dissipació de calor del 0,2% sota la càrrega nominal del cos de la caldera calculada segons els paràmetres d’exemple del codi GB, la pèrdua de radiació i convecció calculada o valorada segons l’estàndard EN és aproximadament un 49% superior.

Cal afegir que EN Standard també proporciona corbes de càlcul o coeficients de fórmula segons diferents tipus de forn i tipus de combustible. El codi ASME requereix que la pèrdua de calor s’estimi mitjançant la mesura, però “l’estimació de paràmetres donat pel personal qualificat professional no està exclosa”. El codi GB proporciona aproximadament la corba i la fórmula de càlcul segons la unitat i el cos de la caldera.

7.Pèrdua de gas de combustió

La pèrdua de gas de combustió inclou principalment la pèrdua de gas de combustió seca, la pèrdua causada per la separació d’aigua en el combustible, la pèrdua causada per l’hidrogen en combustible i pèrdua causada per la humitat a l’aire. Segons la idea de càlcul, l’estàndard ASME és similar al codi GB, és a dir, la pèrdua de gas de combustió seca i la pèrdua de vapor d’aigua es calculen per separat, però ASME es calcula segons el cabal de massa, mentre que GB es calcula segons el cabal de volum. En estàndard calcula la qualitat del gas de combustió humida i la calor específica del gas de combustió humida en general. Cal subratllar que per a les calderes amb preescalfador d’aire, la quantitat i la temperatura de gas de combustió en les fórmules de codi EN i GB són la quantitat i la temperatura de gas de combustió a la sortida del preescalfador d’aire L’entrada del preescalfador d’aire i la temperatura del gas de combustió a la sortida del preescalfador quan es corregeix la velocitat de fuita d’aire del preescalfador d’aire a 0. Vegeu la taula 5 per a exemples de càlcul d’EN i GB. A la taula 5, es pot veure que, tot i que els mètodes de càlcul són diferents, els resultats de càlcul són bàsicament els mateixos.

Taula 5 Comparació de la pèrdua d’escapament de gas de combustió calculada per GB i EN.

 8.Correcció d'eficiència

Com que normalment és impossible dur a terme la prova d’acceptació del rendiment d’unitat en les condicions estàndard o garantides de combustible i en les condicions de funcionament estàndard o garantides, cal corregir els resultats de les proves a les condicions de funcionament estàndard o del contracte. Els tres estàndards/regulacions posen de manifest els seus propis mètodes per a la correcció, que tenen similituds i diferències.

8.1 Articles revisats.

Les tres normes han corregit la temperatura de l’aire d’entrada, la humitat de l’aire, la temperatura del gas d’escapament a la sortida i el combustible del límit, però el codi GB i el codi ASME no han corregit la cendra en combustible, mentre que l’estàndard EN ha deduït i calculat la correcció del canvi de cendra a combustible en detall.

8.2 Mètode de correcció.

Els mètodes de revisió del codi GB i el codi ASME són bàsicament els mateixos, que han de substituir els paràmetres revisats per la fórmula de càlcul original dels articles de pèrdua i recalcular -los per obtenir el valor de pèrdua revisat. El mètode de modificació de la norma és diferent del codi GB i del codi ASME. EN Standard requereix que la diferència equivalent Δ A entre el valor de disseny i el valor real s'hauria de calcular primer, i després la diferència de pèrdua Δ n s'ha de calcular segons aquesta diferència. La diferència de pèrdua més la pèrdua original és la pèrdua corregida.

8.3 Canvis de composició de combustible i condicions de correcció.

El codi GB i el codi ASME no limiten el canvi de combustible en la prova de rendiment, sempre que ambdues parts arribin a un acord. El suplement DL/T augmenta el rang de variació admissible del combustible de prova i la norma EN posa a punt els requisits clars per al rang de variació d’humitat i cendra al combustible, cosa que requereix que la desviació de YHO del valor garantit de l’aigua al combustible no hauria de superar el 10% i la desviació de Yash del valor garantit no hauria de superar el 15% abans de la correcció. Al mateix temps, s’estipula que si la desviació de la prova supera el rang de cada desviació, la prova d’acceptació de rendiment només es pot dur a terme després d’arribar a un acord entre el fabricant i l’usuari.

8.4 Correcció de valor calorífic de combustible.

El codi GB i ASME no especifiquen la correcció del valor calorífic del combustible. En estàndard destaca que si la temperatura de referència acordada no és de 25 ℃, el valor calorífic del combustible (NCV o GCV) s'ha de corregir a la temperatura acordada. La fórmula de correcció és la següent:

HA: valor calorífic net del combustible a la temperatura de referència de 25 ℃;

HM: Valor calorífic net de combustible corregit segons la temperatura de referència acordada Tr.

9.Error de prova i incertesa

Incloent la prova de rendiment de la caldera, qualsevol prova pot tenir errors. Els errors de prova es componen principalment d’errors sistemàtics, errors aleatoris i errors d’omissió, etc. Els tres estàndards requereixen que s’hagin d’avaluar i eliminar els possibles errors el màxim possible abans de la prova. El codi ASME i l’estàndard es presenten segons els conceptes d’incertesa i incertesa.

Segons el contingut de prova de GB, es calcula l’error de mesura i l’error d’anàlisi de cada ítem de mesura i anàlisi i s’obté l’error de càlcul d’eficiència final per jutjar si la prova està qualificada.

S’estipula en els capítols rellevants del codi ASME que totes les parts de la prova han de determinar els valors acceptables de la incertesa dels resultats de la prova abans de la prova, i aquests valors s’anomenen incertesa objectiu dels resultats. El codi ASME proporciona el mètode de càlcul de la incertesa. El codi ASME també estipula que un cop finalitzada cada prova, la incertesa s’ha de calcular segons els capítols rellevants del codi i el codi ASME PTC 19.1. Si la incertesa calculada és superior a la incertesa objectiu amb antelació, la prova no serà vàlida. El codi ASME destaca que la incertesa dels resultats de les proves calculades no és el límit d’error admissible del rendiment de la caldera i que aquestes incerteses només s’utilitzen per jutjar el nivell de prova de rendiment (és a dir, si la prova és efectiva o no), en lloc d’avaluar -la Rendiment de la caldera.

En estàndard estipula que la incertesa de l'eficiència relativa final EηB s'ha de calcular segons la incertesa de cada sub-ítem, i després es calcularà la incertesa d'eficiència Uη β segons la fórmula següent:

Uηβ = ηβxεηβ

Si es compleixen les condicions següents, es considerarà que s’aconsegueix el valor garantit d’eficiència:

ηβG≤ηb+Uηβ

En què:

η G és el valor de garantia de l'eficiència;

ηb és el valor d'eficiència corregida.

A la discussió anterior es pot veure que l’anàlisi d’errors de GB i el càlcul d’incertesa en el codi ASME són els criteris per jutjar si la prova té èxit, cosa que no té res a veure amb si l’índex d’eficiència està qualificat, mentre que la incertesa A EN Standard no jutja si la prova té èxit, que està estretament relacionada amb si l’índex d’eficiència està qualificat.

10.Conclusió

GB10184-88, DL/T964-2005, ASME PTC4-1998 i EN12592-15: 2003 estipulen clarament el mètode i el mètode de càlcul d’eficiència de la caldera, cosa que fa que l’acceptació del rendiment de la caldera es basi en proves. Els codis GB i ASME s’utilitzen àmpliament a la Xina, mentre que els estàndards EN rarament s’utilitzen en l’acceptació domèstica.

La idea principal de la prova d’avaluació del rendiment de la caldera descrita pels tres estàndards és la mateixa, però a causa dels diferents sistemes estàndard, hi ha diferències en molts detalls. Aquest treball fa alguna anàlisi i comparació dels tres estàndards, cosa que és convenient utilitzar els estàndards de diferents sistemes amb més precisió en l’acceptació del projecte. L’estàndard no s’ha utilitzat àmpliament a la Xina, però cal fer una anàlisi i una investigació més profundes sobre algunes de les seves disposicions. Per fer preparacions tècniques al respecte, promou l’exportació de calderes domèstiques a un país o regió que implementa l’estàndard de la UE i millori la nostra adaptabilitat al mercat internacional.