Erinevate riikide erinevate standardsüsteemide tõttu on katla jõudluse vastuvõtmise testide standardites või protseduurides mõned erinevused, näiteks Euroopa Liidu standard EN 12952-15: 2003, ASME PTC4-1998, GB10184-1988 ja DLT964-2005. See artikkel keskendub katla tõhususe arvutamise peamiste erinevuste analüüsile ja arutelule erinevates standardites või määrustes.

 1.Eessõna

Kas Hiinas või välismaal, enne katla tootmist ja installimist ning kasutajatele kommertsoperatsiooni üleandmist, viiakse katla jõudluskatse läbi tavaliselt lepingu kohaselt, kuid erinevates riikides praegu kasutatavate katla jõudluse testi standardid või protseduurid on mitte sama. Euroopa Liidu standard EN 12952-15: 2003 Veetorude katla ja lisaseadmete osa 15 on katelde vastuvõtmise testi standard, mis on üks laialt kasutatavaid katla jõudluskatse standardeid. See standard on rakendatav ka ringlevate vedeliku voodi katelde puhul. Standardile lisatakse lubjakivi väävitsemine, mis erineb mõnevõrra Hiina ja ASME katla tulemuslikkuse testide eeskirjadest. ASME koodeksi ja sellega seotud koode Hiinas on üksikasjalikult arutatud, kuid EN 12952-15: 2003 arutelu kohta on vähe teateid.

Praegu on Hiinas tavaliselt kasutatavad tulemuslikkuse standardid Hiina riikliku standardi (GB) „Elektrijaama katelde jõudluse testiprotseduurid” GB10184-1988 ja Ameerika Mehaanikainseneride Seltsi (ASME) „Katla jõudluse testiprotseduurid” ASME PTC 4-1998, jne. Hiina katla tootmistehnoloogia pideva küpsusega tunnustab maailmaturu järk -järgult Hiina katlatooteid. Erinevate turgude vajaduste rahuldamiseks ei välista tulevikus Euroopa Liidu standardit EN 12952-15: 2003, kuna Hiinas toodetud katlatoodete tulemuslikkuse testi rakendusstandard.

EN12952-15-2003 katla efektiivsuse arvutamise peamist sisu võrreldakse ASME PTC4-1998, GB10W4-1988 ja DLTT964-2005-ga.

Võrdluse mugavuse huvides lühendatakse standardina EN12952-15: 2003. ASMEPTC4-1998 Koodi lühendatakse ASME koodina, GB10184-1988 koodi nimetatakse lühiajaliselt GB-koodiks, DLH'964-2005 nimetatakse lühiajaliseks Di7T-ks.

2.Peamine sisu ja rakenduse ulatus

EN -i standard on aurukatelde, kuumaveekatlade ja nende abiseadmete jõudluse aktsepteerimise standard ning see on aluseks soojusliku jõudluse (aktsepteerimise) testile ning aurukatelde ja otse põlenud tööstuslike katlate arvutamisele. See sobib otsese põlemise aurukatelde ja kuumaveekatelde ning nende lisaseadmete jaoks. Sõna "otsene põletamine" on suunatud tuntud kütusekeemilise kuumusega seadmetele, mis on muundatud mõistlikuks kuumuseks, millel võib olla resti põletamine, vedeliku voodipõletus või kambri põlemissüsteem. Lisaks saab seda kasutada ka kaudsetele põlemisseadmetele (näiteks jäätmete soojuskatlale) ja muudele soojusülekandekeskkondadele töötavatele seadmetele (näiteks gaas, kuum õli, naatrium) jne. Kuid see ei sobi spetsiaalsete kütusepõletusseadmete jaoks (nagu prügipõletusahju), survestatud katla (nagu PFBC katla) ja aurukatel kombineeritud tsüklisüsteemis.

Kõigil katla jõudluse testiga seotud standardid või protseduurid näevad selgelt ette, et see ei ole tuumaelektrijaamade aurugeneraatorite suhtes rakendatav. Võrreldes ASME -koodiga saab EN -i standardi rakendada jäätmekatla ja selle auru- või kuumaveekatla lisaseadmetele ning selle rakenduse ulatus on laiem. EN -i standard ei piira katla auruvoolu, rõhu ega temperatuuri vahemikku. Aurukatelde osas on EN -i standardis loetletud "sobivate katelde" tüübid selgemalt kui GB -kood või DL/T kood.

3.Katlasüsteemi piir

ASME kood loetleb mitme tüüpilise katlatüübi soojussüsteemi piiride piiritlemise illustratsioonid. Tüüpilised illustratsioonid on esitatud ka GB -koodis. EN-i standardi kohaselt peaks tavapärase katelde süsteemi ümbrik hõlmama kogu auruveesüsteemi tsirkuleeriva pumbaga, põlemissüsteemi söeveskiga (sobib söepõletussüsteemi jaoks), ringlevat suitsugaasipuhurit, lendtuha refluksisüsteemi ja õhusoojendit. Kuid see ei hõlma nafta- ega gaasi kütteseadmeid, tolmuemoldajat, sunnitud ventilaatori ja indutseeritud ventilaatori ventilaatorit. En Standard ja muud määrused jagavad põhimõtteliselt katla termodünaamilise süsteemi piiri samal viisil, kuid EN -i standard osutab kindlalt, et katlasüsteemi ümbrise (piiri) koostamine nõuab, et soojusakaaluga seotud ümbrise piir peaks olema kooskõlas Katla "tarnitud" olekus ning soojussisend, väljund ja kadu, mis on vajalik termilise efektiivsuse mõõtmiseks, saab selgelt kindlaks määrata. Kui kvalifitseeritud mõõdetud väärtuste saamine on "pakkumise" oleku piiril, saab piiri uuesti määratleda tootja ja ostja vahelise kokkuleppega. Seevastu EN -i standard rõhutab katla termodünaamilise süsteemi piiri jagamise põhimõtet.

4.Standardseisund ja võrdlustemperatuur

EN -i standard määratleb rõhu oleku 101325Pa ja temperatuur 0 ℃ standardseisundina ning jõudluskatse võrdlusitemperatuur on 25 ℃. Määratud standard olek on sama, mis GB -kood; Võrdlusitemperatuur on sama kui ASME kood.

EN -i standard võimaldab kokkuleppel kasutada muid temperatuure vastuvõtutemperatuurina. Kui võrdlustemperatuuridena kasutatakse muid temperatuure, on vaja kütuse kaloriväärtust korrigeerida.

5.Ühised koefitsiendid

EN -i standard annab auru, vee, õhu, tuha ja muude ainete soojuse vahemikus 25 ℃ kuni normaalse töötemperatuuri ja mõnede mittetäielikult põletatud ainete soojusväärtuse.

5.1 Spetsiifiline soojusväärtus

Osalise spetsiifilise soojusväärtuse leiate tabelist 1.

Tabel 1 Mõnede ainete konkreetne soojusväärtus.

Nagu GB -kood, võtab EN -i standardi antud erinevate ainete entalpia või konkreetne kuumus lähtepunktina 0 ℃. ASME kood näeb ette, et 77 ℉ (25 ℃) võetakse lähtepunktina erinevate ainete entalpia arvutamise või konkreetse kuumuse arvutamiseks, välja arvatud auru entalpia ja kütteõli entalpia.

GB -koodis arvutatakse tavaliselt kasutatavate ainete spetsiifiline kuumus vastavalt arvutatud temperatuurile tabeli kaudu või valemi abil ning saadud spetsiifiline kuumus on keskmine spetsiifiline kaloriväärtus vahemikus 0 ℃ arvutatud temperatuurini. Gaasiliste ainete ja vee puhul on see keskmine spetsiifiline kuumus püsiva rõhu korral. ASME kood võtab võrdlusalusena tavaliselt 25 ℃ ja annab arvutusvalemi erinevate ainete konkreetse soojuse või entalpia kohta.

Võrreldes GB -koodiga ja ASME -koodiga, on EN -i standardil järgmised kaks erinevust ainete konkreetse soojuse määramisel:

1) Erinevate ainete entalpia või konkreetne kuumus võtab lähtepunktina 0 ℃, kuid antud spetsiifiline soojusväärtus on keskmine väärtus vahemikus 25 ℃ kuni tavapärase töötemperatuurini.

2) Võtke fikseeritud väärtus alates 25 -st ℃ normaalse töötemperatuurini.

Näiteks:

 Kombineerituna teiste parameetritega, kui referentstemperatuur on 25 ℃, võrreldakse tulemusi vastavalt GB -koodile ja EN -i standardile tabelis 2.

Tabel 2 Spetsiifilise soojusväärtuse võrdlus ja mõne aine arvutatud kadu.

 Vastavalt arvutustulemuste võrdlemisele on madala tuhasisaldusega kütuse korral konkreetsete soojuse erinevate väärtuste põhjustatud tulemuste erinevus väiksem kui 0,01 (absoluutväärtus), mida võib pidada sellest, et neil poleks või vähe mõju arvutustulemused ja neid saab põhimõtteliselt ignoreerida. Kui ringlev vedelikuvoodi katel põleb kõrge tuhakütuse või lisab ahjus väävlistamiseks lubjakivi, võib tuha soojuse kadumise võimalik erinevus ulatuda 0,1-0,15 või veelgi kõrgemale.

5.2 Süsinikmonooksiidi kalorite väärtus.

Vastavalt EN -i standardile on süsinikmonooksiidi kalorite väärtus 1 2,633 mj/m³, mis on põhimõtteliselt sama, mis ASME koodil 4347btu/LBM (12,643 MJ/m³) ja GB kood 12.636 MJ/M³. Tavaoludes on süsinikmonooksiidi sisaldus suitsugaasis madal ja soojuskao väärtus on väike, seega on kalorite erinevusel vähe mõju.

5.3 Mittetäielikult põletatud ainete soojusväärtus.

EN -i standard annab antratsiidi ja ligniidikütuse tuhka mittetäielike põlemisainete soojusväärtuse, nagu on näidatud tabelis 3.

Tabel 3 mittetäielikult põletatud ainete soojusväärtus.

 ASME -koodi kohaselt võib põletamata vesiniku tuhas tähtsusetu, mittetäielikke põlemisvõimet pidada amorfseks süsinikuks ja põlemata süsiniku kaloriväärtust selles seisundis peaks olema 33,7 mj/kg. GB -kood ei täpsusta tuhas põletavate materjalide komponente, kuid seda peetakse üldiselt põlemata süsinikuks. GB -koodis sisalduva põletatavate materjalide kaloriväärtus on 33,727mj/kg. Antratsiitkütuse ja EN -i standardi kohaselt on mittetäielike põlemisainete kalorite väärtus umbes 2,2% madalam kui ASME -kood ja GB -kood. Võrreldes ligniidiga on erinevus veelgi suurem.

Seetõttu on vaja täiendavalt uurida antratsiidi ja ligniidi põletamata ainete kalorite väärtuste andmise olulisust EN -i standardis.

5.4 Kaltsineerimise lagunemise kuumus kaltsiumkarbonaadi ja sulfaadi genereerimise kuumus.

Vastavalt arvutusvalemi koefitsientidele, mis on toodud EN -i standardi, ASME -koodi ja DL/T -koodi, on kaltsiumkarbonaadi kaltsineerimise lagunemissoojus ja sulfaadi moodustumissoojus toodud tabelis 4.

Tabel 4 kaltsiumkarbonaadi lagunemise ja sulfaadi moodustumise kuumus.

EN -i standard- ja ASME -koodi antud koefitsiendid on põhimõtteliselt samad. Võrreldes DT/L-koodiga on lagunemissoojus 2,2–2,5% madalam ja moodustumise kuumus on umbes 3,3% kõrgem.

6.Kiirgusest ja konvektsioonist põhjustatud soojuskao

Vastavalt EN Standardile, kuna kiirguse ja konvektsioonikao (st tavaliselt mõistetavad soojuse hajumise kaotused) on üldiselt võimatu mõõta, tuleks võtta empiirilisi väärtusi.

EN -i standard nõuab, et kõige tavalisema aurukatla kujundus peaks vastama joonisele fig. 1, "Kiirguse ja konvektsiooni kaotused varieeruvad maksimaalse efektiivse soojusväljundiga".

Joonis 1 Kiirgus- ja konvektsiooni kadude jooned

 Võti:

V: kiirguse ja konvektsiooni kaotused;

B: maksimaalne kasulik soojusväljund;

Kõver 1: pruun kivisüsi, kõrgahju gaas ja vedeliku voodi katla;

Kõver 2: kõva söekatla;

Kõver 3: kütteõli ja maagaasi katlad.

Või arvutatud vastavalt valemile (1):

Qrc = cqn^0,7(1)

Tüüp:

C = 0,0113, sobib õlipõhistele ja maagaaskatladele;

0,022, sobib antratsiidi katla jaoks;

0,0315, sobib ligniidi ja vedeliku voodi katelde jaoks.

Vastavalt efektiivse soojust väljundi määratlemisele EN -i standardil on efektiivne soojusvõimsus toitevee ja/või aurukatlaga edastatava auru kogusoojuse kogu soojus ning efektiivsele soojusvõimsusele lisatakse reovee entalpia.

Näiteks:

 Koos teiste parameetritega on katla maksimaalne efektiivne soojus väljund umbes 773 MW ning kiirguse ja konvektsiooni kaotus on antratsiidi põletamisel 2,3 mW, see tähendab, et kiirgus ja konvektsiooni soojuskao on umbes 0,298%. Võrreldes soojuse hajumise kaotusega 0,2%, mis on arvutatud katla korpuse nimikoormuses, mis on arvutatud vastavalt GB -koodi näiteparameetritele, on kiirguse ja konvektsioonikao arvutatud või väärtustatud vastavalt EN -i standardile umbes 49% kõrgem.

Tuleks lisada, et EN -i standard annab ka arvutuskõverad või valemite koefitsiendid vastavalt erinevatele ahju tüüpidele ja kütustüüpidele. ASME kood nõuab, et soojuskadu hinnatakse mõõtmisega, kuid "professionaalse kvalifitseeritud personali antud parameetrite hindamist ei välistata". GB -kood annab arvutuskõvera ja valemi vastavalt seadmele ja katla korpusele.

7.Suitsugaasikaotus

Suitsugaasi kadu hõlmab peamiselt kuiva suitsugaasi kadu, kütuse eraldamisest põhjustatud kadu, kütuse vesiniku põhjustatud kadu ja õhus niiskusest põhjustatud kadu. Arvutussidee kohaselt on ASME standard sarnane GB -koodiga, see tähendab, et kuiv suitsugaasi kadu ja veeauru kadu arvutatakse eraldi, kuid ASME arvutab vastavalt massivoolukiirusele, samas kui GB arvutab vastavalt mahuvoolukiirusele. EN -i standard arvutab märja suitsugaasi kvaliteedi ja märja suitsugaasi spetsiifilise kuumuse tervikuna. Tuleks rõhutada, et õhu eelsoojaga katlate puhul on suitsugaasi kogus ja temperatuur EN -i standard- ja GB -koodi valemites õhu eelsoojendi väljundis oleva suitsugaasi kogus ja temperatuur, samas Õhu eelsoojendi sisselaskeava ja suitsugaasi temperatuur eelsootori väljalaskeavas, kui õhu lekkekiiruse kiirus on parandatud 0 -ni. EN ja GB arvutamisnäited leiate tabelist 5. Tabelist 5 on näha, et kuigi arvutusmeetodid on erinevad, on arvutustulemused põhimõtteliselt samad.

Tabel 5 GB ja EN abil arvutatud suitsugaasi heitgaaside kadu võrdlus.

 8.Tõhususe korrigeerimine

Kuna ühiku jõudluse vastuvõtmise testi on tavaliselt võimatu läbi viia standardsetel või garanteeritud kütusetingimustel ning täpsetel standardsetel või garanteeritud töötingimustel on vaja parandada testi tulemused standard- või lepingutingimustele. Kõik kolm standardi/määrust esitavad oma korrigeerimismeetodid, millel on nii sarnasused kui ka erinevused.

8.1 muudetud esemed.

Kõik kolm standardit on korrigeerinud sisselaskeõhu temperatuuri, õhuniiskust, heitgaaside temperatuuri piiri väljapääsu ja kütuse juures, kuid GB -kood ja ASME kood pole tuhas kütuses korrigeerinud, samas kütus üksikasjalikult.

8.2 Parandusmeetod.

GB -koodi ja ASME koodi muutmismeetodid on põhimõtteliselt samad, mis asendavad muudetud parameetrid kadude üksuste algse arvutusvalemiga ja arvutage need ümber muudetud kahjuväärtuse saamiseks. EN -standardi muutmismeetod erineb GB -koodist ja ASME koodist. EN -i standard nõuab, et kõigepealt tuleks arvutada samaväärne erinevus Δ a kujundusväärtuse ja tegeliku väärtuse vahel ja seejärel tuleks kadude erinevus Δ n arvutada vastavalt selle erinevuse järgi. Kaotuse erinevus pluss algne kahju on parandatud kahju.

8.3 Kütuse kompositsiooni muutused ja parandustingimused.

GB -kood ja ASME kood ei piira kütuse muutumist jõudluskatses, kui mõlemad pooled jõuavad kokkuleppele. DL/T toidulisand suurendab testkütuse lubatud variatsioonivahemikku ja EN -i standard annab selged nõuded kütuse niiskuse ja tuha variatsioonivahemiku jaoks, mis nõuab, et YHO kõrvalekalded kütuse vee garanteeritud väärtusest Ei tohiks ületada 10% ja Yashi kõrvalekalle garanteeritud väärtusest ei tohiks enne parandamist ületada 15%. Samal ajal on ette nähtud, et kui testide kõrvalekalle ületab iga kõrvalekalde vahemikku, saab jõudluse vastuvõtmise testi läbi viia alles pärast seda, kui tootja ja kasutaja vahel kokkulepe on saavutatud.

8.4 Kütuse kalorite väärtuste korrigeerimine.

GB ja ASME kood ei täpsusta kütuse kalorite väärtuse korrigeerimist. EN -i standard rõhutab, et kui kokkulepitud referents temperatuur ei ole 25 ℃, tuleks kütuse kaloriväärtus (NCV või GCV) parandada kokkulepitud temperatuurini. Parandusvalem on järgmine:

HA: kütuse netokaloriline väärtus võrdlusitemperatuuril 25 ℃;

HM: kütuse neto kaloriväärtus parandatud vastavalt kokkulepitud võrdlusitemperatuurile Tr.

9.Testi viga ja ebakindlus

Sealhulgas katla jõudluse testi, võib igal testil olla vigu. Katsevead koosnevad peamiselt süstemaatilistest vigadest, juhuslikest vigadest ja tegematajätmisvigudest jne. Kõik kolm standardeid nõuavad, et võimalikke vigu tuleks enne testi võimalikult palju hinnata ja kõrvaldada. ASME kood ja EN -i standard on esitatud vastavalt ebakindluse ja ebakindluse mõistetele.

GB -testi sisu kohaselt arvutatakse iga mõõtmis- ja analüüsiüksuse mõõtmisviga ja analüüsiviga ning lõpptõhususe arvutusviga saadakse, et otsustada, kas test on kvalifitseeritud.

ASME -koodi asjakohastes peatükkides on ette nähtud, et kõik testi pooled peaksid määrama testi tulemuste määramatuse vastuvõetavad väärtused enne testi ja neid väärtusi nimetatakse tulemuste sihtmärgi määramatuseks. ASME kood pakub määramatuse arvutusmeetodit. ASME kood näeb ka ette, et pärast iga testi lõpuleviimist tuleb ebakindlus arvutada vastavalt koodi ja ASME PTC 19.1 koodi vastavatele peatükkidele. Kui arvutatud määramatus on suurem kui eelnevalt saavutatud sihtmärgi määramatus, on test kehtetu. ASME kood rõhutab, et arvutatud testi tulemuste määramatus ei ole katla jõudluse lubatud veapiirang ja neid määramatusi kasutatakse ainult jõudluskatse taseme hindamiseks (st kas test on efektiivne või mitte), selle asemel et hinnata katla jõudlus.

EN-i standard näeb ette, et lõplik suhteline efektiivsuse määramatus EηB arvutatakse vastavalt iga alamüksuse määramatusele ja seejärel arvutatakse tõhususe määramatus Uη β vastavalt järgmisele valemile:

Uηβ = ηβxεηβ

Kui järgmised tingimused on täidetud, loetakse, et saavutatakse tõhususe garanteeritud väärtus:

ηβg≤ηb+uηβ

Milles:

η G on tõhususe garantii väärtus;

ηb on korrigeeritud efektiivsuse väärtus.

Ülaltoodud arutelu põhjal võib selgelt näha, et GB vigade analüüs ja ebakindluse arvutamine ASME koodis on kriteeriumid testi edukaks otsustamiseks, millel pole midagi pistmist sellega, kas tõhususe indeks on kvalifitseeritud, samal ajal EN -i standardis ei otsusta, kas test on edukas, mis on tihedalt seotud sellega, kas tõhususe indeks on kvalifitseeritud.

10.Järeldus

GB10184-88, DL/T964-2005, ASME PTC4-1998 ja EN12592-15: 2003 sätestavad selgelt katla efektiivsuse testi ja arvutusmeetodi, mis muudab katla jõudluse aktsepteerimise tõendite põhjal. GB ja ASME koode kasutatakse Hiinas laialdaselt, samas kui EN -i standardeid kasutatakse kodumaises aktsepteerimisel harva.

Katla jõudluse hindamise testi peamine idee, mida kirjeldatakse kolme standardiga, on sama, kuid erinevate standardsüsteemide tõttu on paljudes üksikasjades erinevusi. See artikkel analüüsib ja võrdleb kolme standardit, mis on mugav kasutada erinevate süsteemide standardeid projekti aktsepteerimisel täpsemalt. EN -i standardit ei ole Hiinas laialdaselt kasutatud, kuid selle sätete kohta on vaja teha sügavamat analüüsi ja uurida. Sellega seoses tehniliste ettevalmistuste tegemiseks edendab kodumaiste katelde eksporti riiki või piirkonda, mis rakendab ELi standardi, ja parandab meie kohanemisvõimet rahvusvahelisel turul.