Debido aos diferentes sistemas estándar en diferentes países, hai algunhas diferenzas nos estándares ou procedementos de proba de aceptación do rendemento da caldeira como o estándar da Unión Europea EN 12952-15: 2003, ASME PTC4-1998, GB10184-1988 e DLTT964-2005. Este artigo céntrase na análise e discusión das principais diferenzas no cálculo da eficiencia da caldeira en diversas normas ou regulamentos.

 1.Prólogo

Xa sexa en China ou no estranxeiro, antes de que a caldeira sexa fabricada e instalada e entregada aos usuarios para o funcionamento comercial, a proba de rendemento da caldeira adoita realizarse segundo o contrato, pero os estándares ou procedementos da proba de rendemento da caldeira actualmente en diferentes países son non o mesmo. Estándar da Unión Europea EN 12952-15: caldeira de tubo de auga de 2003 e equipos auxiliares A parte 15 é sobre o estándar de proba de aceptación das caldeiras, que é unha das normas de proba de rendemento da caldeira moi utilizadas. Este estándar tamén é aplicable a caldeiras de cama fluídas circulantes. A desulfurización de pedra calcaria engádese ao estándar, que é algo diferente das normativas relevantes na regulación de proba de rendemento da caldeira de China e ASME. O código ASME e os códigos relacionados en China foron discutidos en detalle, pero hai poucos informes sobre a discusión de EN 12952-15: 2003.

Na actualidade, os estándares de proba de rendemento de uso común en China son o estándar nacional de China (GB) "Procedementos de proba de rendemento da caldeira da central" GB10184-1988 e a American Society of Mechanical Engineers (ASME) "Procedementos de proba de rendemento da caldeira" ASME PTC 4-1998, etc. Coa madurez continua da tecnoloxía de fabricación de caldeiras de China, os produtos da caldeira de China son recoñecidos gradualmente polo mercado mundial. Para satisfacer as necesidades de diferentes mercados, a norma da Unión Europea EN 12952-15: 2003 non será excluída no futuro como estándar de implementación para a proba de rendemento de produtos da caldeira fabricada en China.

Os principais contidos do cálculo da eficiencia da caldeira en EN12952-15-2003 compáranse con ASME PTC4-1998, GB10W4-1988 e DLTT964-2005.

Por comodidade de comparación, o estándar EN12952-15: 2003 será abreviado como estándar EN. O código ASMEPTC4-1998 abreviado como código ASME, o código GB10184-1988 denomínase código GB para curto, DLH'964-2005 chámase DI7T para resultar.

2.Contidos principais e alcance da aplicación

EN estándar é o estándar de aceptación do rendemento para caldeiras de vapor, caldeiras de auga quente e o seu equipo auxiliar, e é a base para a proba de rendemento térmico (aceptación) e cálculo de caldeiras de vapor e caldeiras industriais que se queiman directamente. É adecuado para caldeiras de vapor de combustión directa e caldeiras de auga quente e os seus equipos auxiliares. A palabra "combustión directa" está dirixida ao equipo con calor química de combustible coñecido convertido en calor sensible, que pode ter combustión de reixa, combustión de cama fluidizada ou sistema de combustión de cámara. Ademais, tamén se pode aplicar a equipos de combustión indirecta (como a caldeira de calor dos residuos) e os equipos que funcionan con outros medios de transferencia de calor (como gas, aceite quente, sodio), etc. Non obstante, non é adecuado para equipos especiais de queima de combustible (como a incineradora de residuos), caldeira a presión (como a caldeira PFBC) e a caldeira de vapor no sistema de ciclos combinados.

Incluíndo o estándar EN, todos os estándares ou procedementos relacionados coa proba de rendemento da caldeira estipulan claramente que non é aplicable aos xeradores de vapor nas centrais nucleares. En comparación co código ASME, pódese aplicar a estándar en caldeira de calor de residuos e os seus equipos auxiliares de vapor ou caldeira de auga quente, e o seu alcance de aplicación é máis amplo. O estándar EN non limita o rango aplicable de fluxo de vapor, presión ou temperatura da caldeira. No que se refire ás caldeiras de vapor, os tipos de "caldeiras adecuadas" listadas no estándar EN son máis explícitas que o código GB ou o código DL/T.

3.Límite do sistema de caldeiras

O código ASME enumera as ilustracións de demarcación dos límites do sistema térmico de varios tipos de caldeiras típicas. As ilustracións típicas tamén se dan no código GB. Segundo o estándar EN, o sobre do sistema de caldeiras convencional debería incluír todo o sistema de auga de vapor con bomba circulante, sistema de combustión con fábrica de carbón (adecuado para o sistema de queima de carbón), o soplador de gas de combustión, o sistema de refluxo de cinzas de mosca e o quentador de aire. Pero non inclúe equipos de calefacción de petróleo ou gas, eliminación de po, ventilador de borradores forzados e ventilador inducido. EN normativa estándar e outras dividir basicamente o límite do sistema termodinámico da caldeira do mesmo xeito, pero EN estándar sinala firmemente que a formulación do sobre do sistema de caldeiras (límite) require que o límite do sobre relacionado co equilibrio de calor debe ser consistente co límite de A caldeira no estado "subministrado" e pódese determinar claramente a entrada de calor, saída e perda necesaria para medir a eficiencia térmica. Se é imposible obter valores medidos cualificados no límite do estado de "subministración", o límite pode ser redefinido por acordo entre o fabricante e o comprador. En contraste, EN estándar enfatiza o principio de dividir o límite do sistema termodinámico da caldeira.

4.Temperatura estándar de estado e referencia

EN estándar define o estado de presión de 101325PA e a temperatura de 0 ℃ como estado estándar, e a temperatura de referencia da proba de rendemento é de 25 ℃. O estado estándar especificado é o mesmo que o código GB; A temperatura de referencia é a mesma que o código ASME.

EN estándar permite que o acordo use outras temperaturas como temperatura de referencia para a proba de aceptación. Cando se usan outras temperaturas como temperaturas de referencia, é necesario corrixir o valor calorífico do combustible.

5.Coeficientes comúns

O estándar EN dá a calor específica de vapor, auga, aire, cinzas e outras substancias no rango de 25 ℃ ata a temperatura de funcionamento normal e o valor de calor dalgunhas substancias que se queiman incompletamente.

5.1 Valor de calor específico

Vexa a táboa 1 para o valor de calor específico parcial.

Táboa 1 Valor de calor específico dalgunhas substancias.

Do mesmo xeito que o código GB, a entalpía ou a calor específica de varias substancias dadas por EN Standard leva 0 ℃ como punto de partida. O código ASME estipula que se toma 77 ℉ (25 ℃) como punto de partida para calcular a entalpía ou a calor específica de varias substancias, excepto a entalpía de vapor e a entalpía de aceite de combustible.

No código GB, a calor específica de substancias de uso común calcúlase segundo a temperatura calculada a través dunha táboa ou mediante unha fórmula, e a calor específica obtida é o valor calorífico específico medio de 0 ℃ ata a temperatura calculada. Para substancias gasosas e auga, é a calor específica media a presión constante. O código ASME xeralmente toma 25 ℃ como punto de referencia e dá a fórmula de cálculo de calor ou entalpía específica de varias substancias.

En comparación co código GB e o código ASME, EN Standard ten as seguintes dúas diferenzas para determinar a calor específica de substancias:

1) A entalpía ou a calor específica de varias substancias leva 0 ℃ como punto de partida, pero o valor de calor específico dado é o valor medio dentro do rango de 25 ℃ ata a temperatura de funcionamento convencional.

2) Tome o valor fixo de 25 non ℃ ata a temperatura normal de funcionamento.

Por exemplo:

 Combinado con outros parámetros, cando a temperatura de referencia é de 25 ℃, os resultados calculados segundo o código GB e o estándar EN compáranse na táboa 2.

Táboa 2 Comparación do valor de calor específico e a perda calculada dalgunhas substancias.

 Segundo a comparación dos resultados do cálculo, para o combustible con baixo contido de cinzas, a diferenza de resultados causados ​​por diferentes valores de calor específica da materia é inferior a 0,01 (valor absoluto), que se pode considerar que non ten ou pouca influencia no Resultados de cálculo e pódese ignorar basicamente. Non obstante, cando a caldeira de cama fluída circulante queima combustible de cinza alta ou engade pedra calcaria para a desulfurización no forno, a posible diferenza de perda de calor de cinzas pode alcanzar 0,1-0,15 ou incluso superior.

5.2 Valor calorífico do monóxido de carbono.

Segundo o estándar EN, o valor calorífico do monóxido de carbono é de 1 2.633 mj/m³, que é basicamente o mesmo que o do código ASME 4347BTU/LBM (12.643 MJ/M³) e código GB 12.636 MJ/M³. En circunstancias normais, o contido de monóxido de carbono no gas de combustión é baixo e o valor da perda de calor é pequeno, polo que a diferenza de valor calorífico ten pouca influencia.

5.3 Valor de calor de substancias incompletas queimadas.

EN estándar dá o valor de calor de substancias de combustión incompletas en cinzas de combustible de antracita e lignito, como se mostra na táboa 3.

Táboa 3 Valor de calor de substancias incompletas queimadas.

 Segundo o código ASME, cando o hidróxeno non queimado en cinza é insignificante, os combustibles incompletos poden considerarse como carbono amorfo, e o valor calorífico do carbono non queimado baixo esta condición debería ser de 33,7MJ/kg. O código GB non especifica os compoñentes de materiais combustibles en cinza, pero normalmente considérase carbono non queimado. O valor calorífico dos materiais combustibles en cinza dado no código GB é de 33.727MJ/kg. Segundo o combustible antracita e o estándar EN, o valor calorífico de substancias de combustión incompleta é aproximadamente un 2,2% inferior ao código ASME e o código GB. En comparación co lignito, a diferenza é aínda maior.

Polo tanto, é necesario estudar aínda máis a importancia de dar valores caloríficos de substancias non queimadas de antracita e lignito respectivamente no estándar EN.

5.4 Decomposición de calcinación calor do carbonato de calcio e a calor da xeración de sulfato.

Segundo os coeficientes de fórmula de cálculo dados en estándar, código ASME e código DL/T, a calor de descomposición de calcinación do carbonato de calcio e a calor de formación de sulfato móstranse na táboa 4.

Táboa 4 Calor de descomposición e formación de sulfato de carbonato de calcio.

Os coeficientes dados por EN Standard e o código ASME son basicamente os mesmos. En comparación co código DT/L, a calor de descomposición é do 2,2-2,5% inferior e a calor de formación é aproximadamente un 3,3% superior.

6.Perda de calor causada pola radiación e a convección

Segundo o estándar EN, porque normalmente é imposible medir as perdas de radiación e convección (é dicir, as perdas de disipación de calor comúnmente entendidas), deberían adoptarse valores empíricos.

EN estándar require que o deseño da caldeira de vapor máis común debe cumprir a fig. 1, "As perdas de radiación e convección varían coa máxima produción de calor efectiva".

Fig. 1 Liñas de perda de radiación e convección

 Clave:

R: perdas de radiación e convección;

B: saída máxima de calor útil;

Curva 1: carbón marrón, gas de forno explosivo e caldeira de cama fluidizada;

Curva 2: caldeira de carbón duro;

CURVA 3: CALORES DE ACELLO E CALORES DE GAS NATURAL.

Ou calculado segundo a fórmula (1):

Qrc = cqn^0,7(1)

Tipo:

C = 0.0113, adecuado para caldeiras de gasolina e gas natural;

0,022, adecuado para a caldeira de antracita;

0,0315, adecuado para caldeiras de leite e leito fluidizado.

Segundo a definición de produción de calor efectiva no estándar EN, a produción de calor efectiva é a calor total da auga de alimentación e/ou o vapor transmitido pola caldeira de vapor, e a entalpía das augas residuais engádese á produción de calor efectiva.

Por exemplo:

 Combinado con outros parámetros, a potencia máxima de calor efectiva da caldeira é de aproximadamente 773 MW, e a perda de radiación e convección é de 2,3MW ao queimar antracita, é dicir, a radiación e a perda de calor da convección é de aproximadamente o 0,298%. En comparación coa perda de disipación de calor do 0,2% baixo a carga nominal do corpo da caldeira calculada segundo os parámetros do exemplo no código GB, a perda de radiación e convección calculada ou valorada segundo o estándar EN é aproximadamente un 49% superior.

Cómpre engadir que o estándar EN tamén proporciona curvas de cálculo ou coeficientes de fórmulas segundo diferentes tipos de forno e tipos de combustible. O código ASME require que a perda de calor se estime mediante a medición, pero "a estimación de parámetros dada por persoal cualificado profesional non está excluída". O código GB dá aproximadamente a curva e a fórmula de cálculo segundo a unidade e o corpo da caldeira.

7.Perda de gases de combustión

A perda de gases de combustión inclúe principalmente a perda de gas seco, a perda causada pola separación de auga no combustible, a perda causada polo hidróxeno no combustible e a perda causada pola humidade no aire. Segundo a idea de cálculo, o estándar ASME é similar ao código GB, é dicir, a perda de gases en seco e a perda de vapor de auga calcúlanse por separado, pero ASME calcula segundo o caudal de masa, mentres que GB calcula segundo o caudal de volume. EN estándar calcula a calidade do gas de combustión húmida e a calor específica de gas de combustión mollada no seu conxunto. Cómpre salientar que para as caldeiras con precalentador de aire, a cantidade de gas de combustión e a temperatura nas fórmulas de código estándar e GB son a cantidade e temperatura de gases de combustión na saída do precalentador de aire, mentres que os que están en fórmulas de código ASME son a cantidade de gas de combustión A entrada do pre -calzada do aire e a temperatura do gas de combustión na saída do precalentador cando se corrixe a taxa de fuga de aire do precalentador de aire a 0. Vexa a táboa 5 para exemplos de cálculo de EN e GB. Na táboa 5, pódese ver que, aínda que os métodos de cálculo son diferentes, os resultados do cálculo son basicamente os mesmos.

Táboa 5 Comparación da perda de escape de gases de combustión calculada por GB e EN.

 8.Corrección de eficiencia

Como normalmente é imposible realizar a proba de aceptación do rendemento da unidade baixo as condicións de combustible estándar ou garantidas e baixo as condicións de funcionamento estándar ou garantidas, é necesario corrixir os resultados das probas ás condicións estándar ou de funcionamento do contrato. As tres normas/regulamentos presentan os seus propios métodos para a corrección, que teñen semellanzas e diferenzas.

8.1 Elementos revisados.

Os tres estándares corrixiron a temperatura do aire de entrada, a humidade do aire, a temperatura do gas de escape na saída do límite e o combustible, pero o código GB e o código ASME non corrixiron a cinza en combustible, mentres que o estándar EN deduciu e calculou a corrección do cambio de cinza en combustible en detalle.

8.2 Método de corrección.

Os métodos de revisión do código GB e do código ASME son basicamente os mesmos, que son substituír os parámetros revisados ​​pola fórmula de cálculo orixinal dos elementos de perda e recalulalos para obter o valor da perda revisada. O método de modificación do estándar EN é diferente do código GB e do código ASME. O estándar EN require que se calcule primeiro a diferenza equivalente δ A entre o valor do deseño e o valor real e, a continuación, a diferenza de perda δ n debe calcularse segundo esta diferenza. A diferenza de perda máis a perda orixinal é a perda corrixida.

8.3 Cambios de composición de combustible e condicións de corrección.

O código GB e o código ASME non limitan o cambio de combustible na proba de rendemento, sempre que ambas as partes cheguen a un acordo. O suplemento DL/T aumenta o rango de variación permitido do combustible de proba, e o estándar EN presenta os requisitos claros para o rango de variación de humidade e cinza no combustible, o que require que a desviación de YHO do valor garantido da auga no combustible Non debería exceder o 10% e a desviación de Yash do valor garantido non debería superar o 15% antes da corrección. Ao mesmo tempo, estipulase que se a desviación da proba supera o rango de cada desviación, a proba de aceptación do rendemento só se pode realizar despois de que se chegue un acordo entre o fabricante e o usuario.

8.4 Corrección de valor calorífico de combustible.

O código GB e ASME non especifican a corrección do valor calorífico de combustible. EN estándar subliña que se a temperatura de referencia acordada non é de 25 ℃, o valor calorífico do combustible (NCV ou GCV) debe corrixirse coa temperatura acordada. A fórmula de corrección é a seguinte:

HA: valor calorífico neto do combustible a temperatura de referencia de 25 ℃;

HM: Valor calorífico neto de combustible corrixido segundo a temperatura de referencia acordada TR.

9.Erro de proba e incerteza

Incluíndo a proba de rendemento da caldeira, calquera proba pode ter erros. Os erros de proba están compostos principalmente por erros sistemáticos, erros aleatorios e erros de omisión, etc. Os tres estándares requiren que se avalíen e eliminen os posibles erros o máximo posible antes da proba. O código ASME e o estándar EN presentan segundo os conceptos de incerteza e incerteza.

Segundo o contido de proba GB, calcúlase o erro de medición e o erro de análise de cada elemento de medición e análise e obtense o erro de cálculo de eficiencia final para xulgar se a proba está cualificada.

Estipulase nos capítulos relevantes do código ASME que todas as partes da proba deberían determinar os valores aceptables da incerteza dos resultados da proba antes da proba, e estes valores chámanse incerteza obxectivo dos resultados. O código ASME proporciona o método de cálculo da incerteza. O código ASME tamén estipula que despois de que se complete cada proba, a incerteza debe calcularse segundo os capítulos relevantes do código Code e o código ASME PTC 19.1. Se a incerteza calculada é maior que a incerteza obxectivo alcanzada con antelación, a proba non será válida. O código ASME subliña que a incerteza dos resultados da proba calculada non é o límite de erro permitido do rendemento da caldeira e estas incertezas só se usan para xulgar o nivel de proba de rendemento (é dicir, se a proba é efectiva ou non), máis que para avaliar o rendemento da caldeira.

EN estipula que a incerteza de eficiencia relativa final calcularase segundo a incerteza de cada sub-ítem, e entón a incerteza de eficiencia Uη β calcularase segundo a seguinte fórmula:

Uηβ = ηβxεηβ

Se se cumpren as seguintes condicións, considerarase que se consegue o valor garantido de eficiencia:

ηβg≤ηb+Uηβ

En que:

η g é o valor de garantía da eficiencia;

ηb é o valor de eficiencia corrixido.

Pódese ver claramente na discusión anterior que a análise de erros de GB e o cálculo da incerteza no código ASME son os criterios para xulgar se a proba ten éxito, que non ten nada que ver se o índice de eficiencia está cualificado, mentres que a incerteza En EN Standard non xulga se a proba ten éxito, o que está intimamente relacionado con se o índice de eficiencia está cualificado.

10.Conclusión

GB10184-88, DL/T964-2005, ASME PTC4-1998 e EN12592-15: 2003 estipulan claramente a proba de eficiencia da caldeira e o método de cálculo, o que fai a aceptación do rendemento da caldeira en función da evidencia. Os códigos GB e ASME son amplamente empregados en China, mentres que os estándares EN raramente se usan na aceptación doméstica.

A idea principal da proba de avaliación do rendemento da caldeira descrita polos tres estándares é a mesma, pero debido aos diferentes sistemas estándar, hai diferenzas en moitos detalles. Este artigo fai algunha análise e comparación dos tres estándares, o que é conveniente usar os estándares de diferentes sistemas con máis precisión na aceptación do proxecto. EN estándar non foi moi utilizado en China, pero é necesario facer unha análise e investigación máis profunda sobre algunhas das súas disposicións. Para facer preparados técnicos a este respecto, promove a exportación de caldeiras domésticas a un país ou rexión que implemente o estándar da UE e mellore a nosa adaptabilidade ao mercado internacional.