Debido a los diferentes sistemas estándar en diferentes países, existen algunas diferencias en los estándares o procedimientos de prueba de aceptación del rendimiento de la caldera, como el Estándar de la Unión Europea EN 12952-15: 2003, ASME PTC4-1998, GB10184-1988 y DLTT964-2005. Este documento se centra en el análisis y la discusión de las principales diferencias en el cálculo de la eficiencia de la caldera en diversos estándares o regulaciones.

 1.Prefacio

Ya sea en China o en el extranjero, antes de que la caldera se fabrique, se instale y entregue a los usuarios para operar operación comercial, la prueba de rendimiento de la caldera generalmente se lleva a cabo de acuerdo con el contrato, pero los estándares o procedimientos de la prueba de rendimiento de la caldera actualmente utilizada en diferentes países son No es lo mismo. Estándar de la Unión Europea EN 12952-15: caldera de tubo de agua y equipo auxiliar de agua 2003 Parte 15 trata sobre el estándar de prueba de aceptación de las calderas, que es uno de los estándares de prueba de rendimiento de la caldera ampliamente utilizados. Este estándar también es aplicable a las calderas de lecho fluidizadas circulantes. La desulfurización de piedra caliza se agrega al estándar, que es algo diferente de las regulaciones relevantes en China y las regulaciones de prueba de rendimiento de la caldera ASME. El código ASME y los códigos relacionados en China se han discutido en detalle, pero hay pocos informes sobre la discusión de EN 12952-15: 2003.

En la actualidad, los estándares de prueba de rendimiento comúnmente utilizados en China son los "Procedimientos de prueba de rendimiento de la caldera de la estación de potencia" de China GB10184-1988 y la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME) "Procedimientos de prueba de rendimiento de la caldera" ASME PTC 4-1998, etc. Con la madurez continua de la tecnología de fabricación de calderas de China, el mercado mundial reconoce gradualmente los productos de China. Para satisfacer las necesidades de diferentes mercados, el estándar de la Unión Europea EN 12952-15: 2003 no se excluirá en el futuro como el estándar de implementación para la prueba de rendimiento de los productos calderas fabricados en China.

El contenido principal del cálculo de eficiencia de la caldera en EN12952-15-2003 se comparan con ASME PTC4-1998, GB10W4-1988 y DLTT964-2005.

Para conveniencia de comparación, el estándar EN12952-15: 2003 se abreviará como estándar. El código ASMEPTC4-1998 se abrevia como código ASME, el código GB10184-1988 se conoce como código GB para abreviar, DLH'964-2005 se llama DI7T para abreviar.

2.Contenido principal y alcance de la aplicación

EN estándar es el estándar de aceptación de rendimiento para las calderas de vapor, las calderas de agua caliente y sus equipos auxiliares, y es la base de la prueba de rendimiento térmico (aceptación) y el cálculo de las calderas de vapor y las calderas industriales que se queman directamente. Es adecuado para calderas de vapor de combustión directa y calderas de agua caliente, y su equipo auxiliar. La palabra "combustión directa" está dirigida al equipo con un calor químico de combustible conocido convertido en calor sensible, que puede tener combustión de agradecimiento, combustión del lecho fluidizado o sistema de combustión de cámara. Además, también se puede aplicar a equipos de combustión indirecta (como la caldera de calor residual) y el equipo que se ejecuta con otros medios de transferencia de calor (como gas, aceite caliente, sodio), etc. Sin embargo, no es adecuado para equipos especiales de quema de combustible (como incinerador de basura), caldera presurizada (como la caldera PFBC) y la caldera de vapor en el sistema de ciclo combinado.

Incluyendo EN estándar, todos los estándares o procedimientos relacionados con la prueba de rendimiento de la caldera estipulan claramente que no es aplicable a los generadores de vapor en las centrales nucleares. En comparación con el código ASME, EN estándar se puede aplicar a la caldera de calor residual y su equipo auxiliar de vapor o caldera de agua caliente, y su alcance de aplicación es más amplio. EN estándar no limita el rango aplicable de flujo de vapor de caldera, presión o temperatura. En lo que respecta a las calderas de vapor, los tipos de "calderas adecuadas" enumeradas en estándar son más explícitas que el código GB o el código DL/T.

3.Límite del sistema de calderas

El código ASME enumera las ilustraciones de demarcación de los límites del sistema térmico de varios tipos de calderas típicas. Las ilustraciones típicas también se dan en el código GB. Según el estándar EN, la envoltura del sistema de caldera convencional debe incluir todo el sistema de agua de vapor con bomba circulante, sistema de combustión con molino de carbón (adecuado para el sistema de quema de carbón), soplador de gas de combustión circulante, sistema de reflujo de cenizas volantes y calentador de aire. Pero no incluye equipos de calefacción de petróleo o gas, removedor de polvo, ventilador de tiro forzado y ventilador de tiro inducido. EN estándar y otras regulaciones básicamente dividen el límite del sistema termodinámico de la caldera de la misma manera, pero EN estándar señala fuertemente que la formulación de la envoltura del sistema de caldera (límite) requiere que el límite de la envoltura relacionado con el equilibrio de calor sea consistente con el límite de La caldera en el estado "suministrado", y la entrada de calor, la salida y la pérdida requeridas para medir la eficiencia térmica se pueden determinar claramente. Si es imposible obtener valores medidos calificados en el límite del estado de "suministro", el límite puede redefinirse por acuerdo entre el fabricante y el comprador. En contraste, EN Standard enfatiza el principio de dividir el límite del sistema termodinámico de la caldera.

4.Estado estándar y temperatura de referencia

El estándar EN define el estado de presión de 101325PA y la temperatura de 0 ℃ como estado estándar, y la temperatura de referencia de la prueba de rendimiento es de 25 ℃. El estado estándar especificado es el mismo que el código GB; La temperatura de referencia es la misma que el código ASME.

El estándar EN permite que el acuerdo utilice otras temperaturas como la temperatura de referencia para la prueba de aceptación. Cuando se usan otras temperaturas como temperaturas de referencia, es necesario corregir el valor calorífico de combustible.

5.Coeficientes comunes

El estándar EN proporciona el calor específico de vapor, agua, aire, cenizas y otras sustancias en el rango de 25 ℃ a la temperatura de funcionamiento normal, y el valor de calor de algunas sustancias incompletamente quemadas.

5.1 Valor de calor específico

Consulte la Tabla 1 para ver el valor de calor específico parcial.

Tabla 1 Valor de calor específico de algunas sustancias.

Al igual que el código GB, el calor de entalpía o específico de varias sustancias dadas por EN estándar toma 0 ℃ como punto de partida. El código ASME estipula que 77 ℉ (25 ℃) se toma como punto de partida para calcular la entalpía o el calor específico de varias sustancias, excepto la entalpía de vapor y la entalpía de combustible.

En el código GB, el calor específico de las sustancias de uso común se calcula de acuerdo con la temperatura calculada a través de una tabla o mediante el uso de una fórmula, y el calor específico obtenido es el valor calorífico específico promedio de 0 ℃ a la temperatura calculada. Para sustancias gaseosas y agua, es el calor específico promedio a presión constante. El código ASME generalmente toma 25 ℃ como el punto de referencia, y proporciona la fórmula de cálculo de calor o entalpía específica de varias sustancias.

En comparación con el código GB y el código ASME, EN Standard tiene las siguientes dos diferencias para determinar el calor específico de las sustancias:

1) La entalpía o el calor específico de varias sustancias toma 0 ℃ como punto de partida, pero el valor de calor específico dado es el valor promedio dentro del rango de 25 ℃ a la temperatura de funcionamiento convencional.

2) Tome el valor fijo de 25't ℃ a la temperatura de funcionamiento normal.

Por ejemplo:

 Combinado con otros parámetros, cuando la temperatura de referencia es de 25 ℃, los resultados calculados según el código GB y el estándar EN se comparan en la Tabla 2.

Tabla 2 Comparación del valor de calor específico y pérdida calculada de algunas sustancias.

 Según la comparación de los resultados del cálculo, para el combustible con bajo contenido de cenizas, la diferencia de resultados causados ​​por diferentes valores de calor específico de materia es inferior a 0.01 (valor absoluto), que puede considerarse que no tiene o poca influencia en el Resultados del cálculo, y se puede ignorar básicamente. Sin embargo, cuando la caldera de cama fluidizada circulante quema combustible de cenizas alto o agrega piedra caliza para la desulfuración en el horno, la posible diferencia de pérdida de calor de cenizas puede alcanzar 0.1-0.15 o incluso más.

5.2 Valor calórico del monóxido de carbono.

Según el estándar EN, el valor calórico del monóxido de carbono es de 1 2.633 mJ/m³, que es básicamente lo mismo que el del código ASME 4347BTU/LBM (12.643 mj/m³) y código GB 12.636 MJ/m³. En circunstancias normales, el contenido de monóxido de carbono en el gas de combustión es bajo y el valor de pérdida de calor es pequeña, por lo que la diferencia en el valor calorífico tiene poca influencia.

5.3 Valor de calor de sustancias incompletamente quemadas.

El estándar EN proporciona el valor de calor de las sustancias de combustión incompletas en la ceniza de combustible de antracita y lignito, como se muestra en la Tabla 3.

Tabla 3 Valor de calor de sustancias incompletamente quemadas.

 Según el código ASME, cuando el hidrógeno no quemado en cenizas es insignificante, los combustibles incompletos pueden considerarse como carbono amorfo, y el valor calorífico del carbono no quemado bajo esta condición debe ser de 33.7mj/kg. El código GB no especifica los componentes de los materiales combustibles en cenizas, pero generalmente se considera carbono no quemado. El valor calorífico de los materiales combustibles en cenizas dados en el código GB es de 33.727MJ/kg. Según el combustible de antracita y el estándar EN, el valor calorífico de las sustancias de combustión incompletas es aproximadamente 2.2% más bajo que el código ASME y el código GB. En comparación con el lignito, la diferencia es aún mayor.

Por lo tanto, es necesario estudiar más a fondo la importancia de dar valores caloríficos de sustancias no quemadas de antracita y lignito respectivamente en estándar en estándar.

5.4 Calcinación Descomposición de calor de carbonato de calcio y calor de generación de sulfato.

De acuerdo con los coeficientes de fórmula de cálculo dados en el estándar EN, el código ASME y el código DL/T, el calor de descomposición de calcinación del carbonato de calcio y el calor de formación de sulfato se muestran en la Tabla 4.

Tabla 4 Calor de descomposición y formación de sulfato de carbonato de calcio.

Los coeficientes dados por EN estándar y el código ASME son básicamente los mismos. En comparación con el código DT/L, el calor de descomposición es 2.2-2.5% más bajo y el calor de formación es aproximadamente 3.3% más alto.

6.Pérdida de calor causada por radiación y convección

Según EN estándar, debido a que generalmente es imposible medir las pérdidas de radiación y convección (es decir, las pérdidas de disipación de calor comúnmente entendidas), se deben adoptar valores empíricos.

El estándar requiere que el diseño de la caldera de vapor más común cumpla con la FIG. 1, "Pérdidas de radiación y convección que varían con la máxima salida de calor efectiva".

Fig. 1 Líneas de pérdida de radiación y convección

 Llave:

A: pérdidas de radiación y convección;

B: salida máxima de calor útil;

Curva 1: carbón marrón, gas de alto horno y caldera de lecho fluidizado;

Curva 2: caldera de carbón duro;

Curva 3: Fuel Oil y calderas de gas natural.

O calculado de acuerdo con la fórmula (1):

Qrc = cqn^0.7(1)

Tipo:

C = 0.0113, adecuado para calderas de gas natural y de gasa;

0.022, adecuado para la caldera de antracita;

0.0315, adecuado para calderas de lecho lignito y fluidizado.

De acuerdo con la definición de salida de calor efectiva en estándar, la salida de calor efectiva es el calor total del agua de alimentación y/o vapor transmitido por la caldera de vapor, y la entalpía de las aguas residuales se agrega a la salida de calor efectiva.

Por ejemplo:

 Combinado con otros parámetros, la salida de calor máxima efectiva de la caldera es de aproximadamente 773 MW, y la pérdida de radiación y convección es de 2.3MW cuando se quema antracita, es decir, la pérdida de calor por radiación y convección es de aproximadamente 0.298%. En comparación con la pérdida de disipación de calor de 0.2% bajo la carga nominal del cuerpo de la caldera calculada de acuerdo con los parámetros de ejemplo en el código GB, la pérdida de radiación y convección calculada o valorada de acuerdo con el estándar EN es aproximadamente un 49% más alto.

Se debe agregar que el estándar EN también proporciona curvas de cálculo o coeficientes de fórmula de acuerdo con diferentes tipos de hornos y tipos de combustible. El código ASME requiere que la pérdida de calor se estima mediante medición, pero "la estimación de parámetros dada por el personal calificado profesional no está excluido". El código GB proporciona aproximadamente la curva de cálculo y la fórmula de acuerdo con la unidad y el cuerpo de la caldera.

7.Pérdida de gases de combustión

La pérdida de gases de combustión incluye principalmente la pérdida de gas de combustión seca, la pérdida causada por la separación del agua en el combustible, la pérdida causada por el hidrógeno en el combustible y la pérdida causada por la humedad en el aire. Según la idea de cálculo, el estándar ASME es similar al código GB, es decir, la pérdida de gas de combustión seca y la pérdida de vapor de agua se calculan por separado, pero ASME calcula según la velocidad de flujo de masa, mientras que GB calcula según la velocidad de flujo de volumen. El estándar de EN calcula la calidad del gas de combustión húmeda y el calor específico de gases de combustión húmeda en su conjunto. Debe enfatizarse que para las calderas con precalentador de aire, la cantidad y la temperatura del gas de combustión en estándar y las fórmulas de código GB son la cantidad y la temperatura del gas de combustión en la salida del precalentador de aire, mientras que las de las fórmulas de código ASME son la cantidad de gas de combustión en La entrada del precalentador de aire y la temperatura del gas de combustión en la salida del precalentador cuando la tasa de fuga de aire del precalentador de aire se corrige a 0. Consulte la Tabla 5 para ver ejemplos de cálculo de EN y GB. De la Tabla 5, se puede ver que aunque los métodos de cálculo son diferentes, los resultados del cálculo son básicamente los mismos.

Tabla 5 Comparación de la pérdida de escape de gases de combustión calculada por GB y EN.

 8.Corrección de eficiencia

Como generalmente es imposible llevar a cabo la prueba de aceptación de rendimiento de la unidad bajo las condiciones de combustible estándar o garantizadas y bajo las condiciones de funcionamiento estándar o garantizadas precisas, es necesario corregir los resultados de la prueba a las condiciones de funcionamiento estándar o contratadas. Los tres estándares/regulaciones presentan sus propios métodos para la corrección, que tienen similitudes y diferencias.

8.1 Artículos revisados.

Los tres estándares han corregido la temperatura del aire de entrada, la humedad del aire, la temperatura de los gases de escape en la salida del límite y el combustible, pero el código GB y el código ASME no han corregido la ceniza en combustible, mientras que EN estándar ha deducido y calculado la corrección del cambio de cenizas en combustible en detalle.

8.2 Método de corrección.

Los métodos de revisión del código GB y el código ASME son básicamente los mismos, que deben reemplazar los parámetros revisados ​​con la fórmula de cálculo original de elementos de pérdida y recalcularlos para obtener el valor de pérdida revisado. El método de enmienda de EN estándar es diferente del código GB y el código ASME. El estándar EN requiere que la diferencia equivalente δ A entre el valor de diseño y el valor real se calcule primero, y luego la diferencia de pérdida δ n debe calcularse de acuerdo con esta diferencia. La diferencia de pérdida más la pérdida original es la pérdida corregida.

8.3 Cambios de composición de combustible y condiciones de corrección.

El código GB y el código ASME no limitan el cambio de combustible en la prueba de rendimiento, siempre que ambas partes lleguen a un acuerdo. El suplemento DL/T aumenta el rango de variación permitida del combustible de prueba, y el estándar EN presenta requisitos claros para el rango de variación de humedad y cenizas en el combustible, lo que requiere la desviación de YHO del valor garantizado del agua en el combustible no debe exceder el 10%, y la desviación de Yash del valor garantizado no debe exceder el 15% antes de la corrección. Al mismo tiempo, se estipula que si la desviación de la prueba excede el rango de cada desviación, la prueba de aceptación de rendimiento solo se puede llevar a cabo después de llegar a un acuerdo entre el fabricante y el usuario.

8.4 Corrección de valor calórico de combustible.

El código GB y ASME no especifica la corrección del valor calorífico de combustible. El estándar enfatiza que si la temperatura de referencia acordada no es 25 ℃, el valor calórico de combustible (NCV o GCV) debe corregirse a la temperatura acordada. La fórmula de corrección es la siguiente:

HA: valor calórico neto de combustible a una temperatura de referencia de 25 ℃;

HM: Valor calorífico neto de combustible corregido de acuerdo con la temperatura de referencia acordada tr.

9.Error de prueba e incertidumbre

Incluida la prueba de rendimiento de la caldera, cualquier prueba puede tener errores. Los errores de prueba se componen principalmente de errores sistemáticos, errores aleatorios y errores de omisión, etc. Los tres estándares requieren que los posibles errores se evalúen y eliminen tanto como sea posible antes de la prueba. ASME Code y EN Standard se presentan de acuerdo con los conceptos de incertidumbre e incertidumbre.

Según el contenido de la prueba de GB, se calcula el error de medición y el error de análisis de cada elemento de medición y análisis, y se obtiene el error de cálculo de eficiencia final para juzgar si la prueba está calificada.

Se estipula en capítulos relevantes del código ASME que todas las partes en la prueba deben determinar los valores aceptables de la incertidumbre de los resultados de la prueba antes de la prueba, y estos valores se denominan incertidumbre objetivo de los resultados. El código ASME proporciona el método de cálculo de la incertidumbre. El código ASME también estipula que después de que se complete cada prueba, la incertidumbre debe calcularse de acuerdo con los capítulos relevantes del código y el código ASME PTC 19.1. Si la incertidumbre calculada es mayor que la incertidumbre objetivo alcanzada de antemano, la prueba no será válida. El código ASME enfatiza que la incertidumbre de los resultados de la prueba calculados no es el límite de error permitido del rendimiento de la caldera, y estas incertidumbres solo se usan para juzgar el nivel de prueba de rendimiento (es decir, si la prueba es efectiva o no), en lugar de evaluar las rendimiento de la caldera.

El estándar EN estipula que la incertidumbre de eficiencia relativa final eηb se calculará de acuerdo con la incertidumbre de cada sub-ítem, y luego la incertidumbre de eficiencia Uη β se calculará de acuerdo con la siguiente fórmula:

Uηβ = ηβxεηβ

Si se cumplen las siguientes condiciones, se considerará que se logra el valor garantizado de la eficiencia:

ηβg≤ηb+uηβ

En el que:

η g es el valor de garantía de la eficiencia;

ηb es el valor de eficiencia corregido.

Se puede ver claramente a partir de la discusión anterior que el análisis de errores de GB y el cálculo de la incertidumbre en el código ASME son los criterios para juzgar si la prueba es exitosa, lo que no tiene nada que ver con si el índice de eficiencia está calificado, mientras que la incertidumbre En EN estándar, no juzga si la prueba es exitosa, lo que está estrechamente relacionado con si el índice de eficiencia está calificado.

10.Conclusión

GB10184-88, DL/T964-2005, ASME PTC4-1998 y EN12592-15: 2003 estipulan claramente la prueba de eficiencia de la caldera y el método de cálculo, lo que hace que la aceptación del rendimiento de la caldera sea basada en la evidencia. Los códigos GB y ASME se usan ampliamente en China, mientras que los estándares EN rara vez se usan en la aceptación doméstica.

La idea principal de la prueba de evaluación del rendimiento de la caldera descrita por los tres estándares es la misma, pero debido a los diferentes sistemas estándar, existen diferencias en muchos detalles. Este documento realiza algún análisis y comparación de los tres estándares, lo cual es conveniente para usar los estándares de diferentes sistemas con mayor precisión en la aceptación del proyecto. El estándar EN no se ha utilizado ampliamente en China, pero es necesario hacer un análisis e investigaciones más profundos sobre algunas de sus disposiciones. Para hacer preparativos técnicos a este respecto, promueva la exportación de calderas nacionales a un país o región que implementa el estándar de la UE y mejore nuestra adaptabilidad al mercado internacional.