A causa dei diversi sistemi standard in diversi paesi, ci sono alcune differenze negli standard o procedure di test di accettazione delle prestazioni della caldaia come l'Unione Europea Standard EN 12952-15: 2003, ASME PTC4-1998, GB10184-1988 e DLTTT964-2005. Questo documento si concentra sull'analisi e sulla discussione delle principali differenze nel calcolo dell'efficienza della caldaia in vari standard o regolamenti.

 1.Prefazione

In Cina o all'estero, prima che la caldaia venga prodotta, installata e consegnata agli utenti per un funzionamento commerciale, il test delle prestazioni della caldaia viene generalmente effettuato secondo il contratto, ma gli standard o le procedure del test delle prestazioni della caldaia attualmente utilizzate in diversi paesi sono non lo stesso. European Union Standard EN 12952-15: 2003 Caldaia per il tubo idrico e attrezzature ausiliarie La parte 15 riguarda lo standard di test di accettazione delle caldaie, che è uno degli standard di test delle prestazioni della caldaia ampiamente utilizzati. Questo standard è applicabile anche alle caldaie a letto fluidizzate circolanti. La desolfurizzazione calcarea viene aggiunta allo standard, che è leggermente diverso dalle normative pertinenti in Cina e alle normative sui test delle prestazioni della caldaia ASME. Il codice ASME e i codici correlati in Cina sono stati discussi in dettaglio, ma ci sono pochi rapporti sulla discussione di EN 12952-15: 2003.

Allo stato attuale, gli standard di test delle prestazioni comunemente utilizzati in Cina sono le "procedure di test delle prestazioni della caldaia nazionale (GB) della Cina" GB10184-1988 e l'American Society of Mechanical Engineers (ASME) "Procedure di test delle prestazioni della caldaia" ASME PTC 4-1998, ecc. Con la maturità continua della tecnologia di produzione della caldaia cinese, i prodotti della caldaia cinese sono gradualmente riconosciuti dal mercato mondiale. Al fine di soddisfare le esigenze di diversi mercati, lo standard dell'Unione europea EN 12952-15: 2003 non sarà escluso in futuro come standard di implementazione per il test delle prestazioni dei prodotti della caldaia fabbricati in Cina.

Il contenuto principale del calcolo dell'efficienza della caldaia in EN12952-15-2003 viene confrontato con ASME PTC4-1998, GB10W4-1988 e DLTTT964-2005.

Per comodità di confronto, lo standard EN12952-15: 2003 sarà abbreviato come standard EN. Il codice ASMEPTC4-1998 è abbreviato come codice ASME, il codice GB10184-1988 è indicato come codice GB in breve, DLH'964-2005 è chiamato DI7T in breve.

2.Contenuto principale e portata dell'applicazione

EN Standard è lo standard di accettazione delle prestazioni per le caldaie a vapore, le caldaie dell'acqua calda e la loro attrezzatura ausiliaria, ed è la base per il test delle prestazioni termiche (accettazione) e il calcolo delle caldaie a vapore e delle caldaie industriali che bruciano direttamente. È adatto per caldaie a vapore a combustione diretta e caldaie in acqua calda e le loro attrezzature ausiliarie. La parola "combustione diretta" è rivolta all'apparecchiatura con calore chimico noto convertito in calore sensibile, che può avere la combustione della griglia, la combustione a letto fluidizzato o il sistema di combustione della camera. Inoltre, può anche essere applicato alle apparecchiature di combustione indiretta (come la caldaia di calore dei rifiuti) e alle attrezzature che funzionano con altri supporti di trasferimento di calore (come gas, olio caldo, sodio), ecc. Tuttavia, non è adatto a speciali attrezzature per combustione di carburante (come l'inceneritore dei rifiuti), caldaia pressurizzata (come caldaia PFBC) e caldaia a vapore nel sistema di ciclo combinato.

Compreso lo standard EN, tutti gli standard o le procedure relativi al test delle prestazioni della caldaia stabilivano chiaramente che non è applicabile ai generatori di vapore nelle centrali nucleari. Rispetto al codice ASME, è possibile applicare la caldaia di calore a scarto e le sue attrezzature ausiliarie di caldaia a vapore o acqua calda e il suo ambito di applicazione è più ampio. EN Standard non limita la gamma applicabile di flusso, pressione o temperatura del vapore della caldaia. Per quanto riguarda le caldaie a vapore, i tipi di "caldaie adatte" elencate in standard sono più esplicite del codice GB o del codice DL/T.

3.Confine del sistema di caldaia

Il codice ASME elenca le illustrazioni di demarcazione dei confini del sistema termico di diversi tipi di caldaie tipici. Le illustrazioni tipiche sono riportate anche nel codice GB. Secondo lo standard EN, l'involucro del sistema di caldaia convenzionale dovrebbe includere l'intero sistema di acque a vapore con pompa circolante, sistema di combustione con mulino a carbone (adatto per il sistema di combustione del carbone), soffiatore a gas di combustione circolante, sistema di riflusso delle ceneri volanti e riscaldamento dell'aria. Ma non include attrezzature per il riscaldamento a gas o a gas, la rimozione della polvere, il ventilatore a tiraggio forzato e il ventilatore a tiraggio indotto. Entrandy e altri regolamenti in sostanza, dividono sostanzialmente il limite del sistema termodinamico della caldaia allo stesso modo, ma EN standard sottolinea fortemente che la formulazione dell'involucro del sistema della calda La caldaia nello stato "fornito" e l'ingresso di calore, la produzione e la perdita necessari per misurare l'efficienza termica possono essere chiaramente determinate. Se è impossibile ottenere valori misurati qualificati al limite dello stato di "fornitura", il confine può essere ridefinito dall'accordo tra il produttore e l'acquirente. Al contrario, l'In standard sottolinea il principio di dividere il confine del sistema termodinamico della caldaia.

4.Stato standard e temperatura di riferimento

EN Standard definisce lo stato di pressione di 101325PA e la temperatura di 0 ℃ come stato standard e la temperatura di riferimento del test delle prestazioni è di 25 ℃. Lo stato standard specificato è lo stesso del codice GB; La temperatura di riferimento è la stessa del codice ASME.

EN Standard consente all'accordo di utilizzare altre temperature come temperatura di riferimento per il test di accettazione. Quando vengono utilizzate altre temperature come temperature di riferimento, è necessario correggere il valore calorifico del carburante.

5.Coefficienti comuni

Lo standard EN fornisce il calore specifico di vapore, acqua, aria, cenere e altre sostanze nell'intervallo da 25 ℃ a temperatura operativa normale e il valore termico di alcune sostanze incomplete.

5.1 Valore termico specifico

Vedere la tabella 1 per il valore termico specifico parziale.

Tabella 1 Valore termico specifico di alcune sostanze.

Come il codice GB, l'entalpia o il calore specifico di varie sostanze fornite da EN Standard richiede 0 ℃ come punto di partenza. Il codice ASME stabilisce che 77 ℉ (25 ℃) viene preso come punto di partenza per il calcolo dell'entalpia o del calore specifico di varie sostanze tranne l'entalpia di vapore e l'entalpia di olio combustibile.

Nel codice GB, il calore specifico delle sostanze comunemente usate viene calcolato in base alla temperatura calcolata attraverso una tabella o utilizzando una formula e il calore specifico ottenuto è il valore calorifico specifico medio da 0 ℃ alla temperatura calcolata. Per sostanze gassose e acqua, è il calore specifico medio a pressione costante. Il codice ASME generalmente prende 25 ℃ come punto di riferimento e fornisce la formula di calcolo di calore specifico o entalpia di varie sostanze.

Rispetto al codice GB e al codice ASME, EN Standard ha le seguenti due differenze nel determinare il calore specifico delle sostanze:

1) L'entalpia o il calore specifico di varie sostanze prende 0 ℃ come punto di partenza, ma il valore termico specifico dato è il valore medio nell'intervallo da 25 ℃ alla temperatura operativa convenzionale.

2) Prendi il valore fisso da 25't ℃ alla normale temperatura operativa.

Per esempio:

 In combinazione con altri parametri, quando la temperatura di riferimento è di 25 ℃, i risultati calcolati in base al codice GB e allo standard EN vengono confrontati nella Tabella 2.

Tabella 2 Confronto del valore termico specifico e perdita calcolata di alcune sostanze.

 Secondo il confronto dei risultati del calcolo, per il carburante con un basso contenuto di ceneri, la differenza dei risultati causata da diversi valori di calore specifico della materia è inferiore a 0,01 (valore assoluto), che può essere considerato con alcuna influenza o poca influenza sul Risultati di calcolo e può essere sostanzialmente ignorato. Tuttavia, quando la caldaia a letto fluidizzato circolante brucia un elevato combustibile di cenere o aggiunge calcare per la desolfurizzazione nel forno, la possibile differenza di perdita di calore di cenere può raggiungere 0,1-0,15 o anche più in alto.

5.2 Valore calorifico del monossido di carbonio.

Secondo lo standard EN, il valore calorifico del monossido di carbonio è 1 2,633 mj/m³, che è sostanzialmente uguale a quello del codice ASME 4347BTU/LBM (12.643 MJ/M³) e codice GB 12.636 MJ/M³. In circostanze normali, il contenuto di monossido di carbonio nel gas di combustione è basso e il valore della perdita di calore è piccolo, quindi la differenza nel valore calorifico ha poca influenza.

5.3 Valore termico di sostanze incomplete.

EN Standard fornisce il valore termico di sostanze di combustione incomplete nell'antracite e nella cenere di combustibile di lignite, come mostrato nella Tabella 3.

Tabella 3 Valore termico di sostanze incomplete.

 Secondo il codice ASME, quando l'idrogeno non bruciato in cenere è insignificante, i combustibili incompleti possono essere considerati come carbonio amorfo e il valore calorifico del carbonio non bruciato in questa condizione dovrebbe essere di 33,7 mj/kg. Il codice GB non specifica i componenti dei materiali combustibili in cenere, ma è generalmente considerato carbonio non bruciato. Il valore calorifico dei materiali combustibili in cenere fornito nel codice GB è di 33.727mj/kg. Secondo il carburante antracite e lo standard EN, il valore calorifico delle sostanze di combustione incompleta è inferiore del 2,2% rispetto al codice ASME e al codice GB. Rispetto alla lignite, la differenza è ancora maggiore.

Pertanto, è necessario studiare ulteriormente il significato di dare rispettivamente valori calorifici di sostanze non bruciate di antracite e lignite nello standard EN.

5.4 Calcinazione Decomposizione calore del carbonato di calcio e calore di generazione del solfato.

Secondo i coefficienti di formula di calcolo riportati in standard EN, Codice ASME e codice DL/T, il calore di decomposizione della calcinazione del carbonato di calcio e il calore di formazione del solfato sono mostrati nella Tabella 4.

Tabella 4 calore di decomposizione e formazione di solfato di carbonato di calcio.

I coefficienti forniti dal codice EN standard e ASME sono sostanzialmente gli stessi. Rispetto al codice DT/L, il calore di decomposizione è inferiore del 2,2-2,5% e il calore di formazione è superiore del 3,3% circa.

6.Perdita di calore causata da radiazioni e convezione

Secondo lo standard EN, poiché è generalmente impossibile misurare le perdite di radiazione e convezione (cioè le perdite di dissipazione del calore comunemente comprese), dovrebbero essere adottati valori empirici.

EN Standard richiede che la progettazione della caldaia a vapore più comune sia conforme alla FIG. 1, "Perdite di radiazioni e convezione che variano con la massima produzione di calore efficace".

Fig. 1 Linee di radiazione e perdita di convezione

 Chiave:

A: perdite di radiazioni e convezione;

B: massima uscita di calore utile;

Curva 1: carbone marrone, a gas di esplosione e caldaia a letto fluidizzato;

Curva 2: caldaia a carbone duro;

Curva 3: caldaie per olio combustibile e gas naturale.

O calcolato secondo la formula (1):

Qrc = cqn^0.7(1)

Tipo:

C = 0,0113, adatto per caldaie a gas a filamento di petrolio e a gas naturale;

0,022, adatto alla caldaia antracite;

0,0315, adatto per le caldaie a letto di lignite e fluidizzate.

Secondo la definizione di un'uscita di calore efficace in standard EN, la produzione di calore efficace è il calore totale di acqua di alimentazione e/o il vapore trasmesso dalla caldaia a vapore e l'entalpia di liquami viene aggiunta all'uscita di calore efficace.

Per esempio:

 Combinato con altri parametri, la massima uscita di calore efficace della caldaia è di circa 773 MW e la perdita di radiazione e convezione è di 2,3 mW quando si brucia l'antracite, cioè la perdita di calore di radiazione e convezione è di circa lo 0,298%. Rispetto alla perdita di dissipazione del calore dello 0,2% sotto il carico nominale del corpo della caldaia calcolata in base ai parametri di esempio nel codice GB, la perdita di radiazione e convezione calcolata o valutata in base allo standard EN è di circa il 49% in più.

Va aggiunto che l'IN standard fornisce anche curve di calcolo o coefficienti di formula in base a diversi tipi di forno e tipi di carburante. Il codice ASME richiede che la perdita di calore sia stimata mediante misurazione, ma "la stima dei parametri fornita dal personale qualificato professionale non è esclusa". Il codice GB fornisce approssimativamente la curva e la formula di calcolo in base all'unità e al corpo della caldaia.

7.Perdita di gas di combustione

La perdita di gas di combustione include principalmente la perdita di gas di combustione a secco, la perdita causata dalla separazione dell'acqua nel carburante, la perdita causata dall'idrogeno nel carburante e la perdita causata dall'umidità nell'aria. Secondo l'idea di calcolo, lo standard ASME è simile al codice GB, ovvero la perdita di gas di combustione a secco e la perdita di vapore acqueo sono calcolati separatamente, ma ASME calcola in base alla portata di massa, mentre GB calcola in base alla portata del volume. EN Standard calcola la qualità del gas di combustione umido e il calore specifico del gas di combustione umido nel suo insieme. Va sottolineato che per le caldaie con preriscaldatore dell'aria, la quantità e la temperatura del gas di combustione nelle formule di codice EN standard e GB sono la quantità e la temperatura del gas di combustione all'uscita del preriscaldatore dell'aria, mentre quelle nelle formule di codice ASME sono la quantità di gas di combustione a L'ingresso del preriscaldatore dell'aria e la temperatura del gas di combustione presso l'uscita del preriscaldatore quando la velocità di perdita d'aria del preriscaldatore dell'aria viene corretta a 0. Vedere la Tabella 5 per gli esempi di calcolo di EN e GB. Dalla tabella 5, si può vedere che sebbene i metodi di calcolo siano diversi, i risultati del calcolo sono sostanzialmente gli stessi.

Tabella 5 Confronto della perdita di scarico del gas di combustione calcolata da GB ed EN.

 8.Correzione dell'efficienza

Poiché di solito è impossibile eseguire il test di accettazione delle prestazioni unitari in base alle condizioni di carburante standard o garantite e secondo le condizioni operative standard o garantite precise, è necessario correggere i risultati del test secondo le condizioni operative standard o contrattuali. Tutti e tre gli standard/regolamenti propongono i propri metodi per la correzione, che hanno sia somiglianze che differenze.

8.1 Articoli rivisti.

Tutti e tre gli standard hanno corretto la temperatura dell'aria di ingresso, l'umidità dell'aria, la temperatura del gas di scarico all'uscita e al carburante del confine, ma il codice GB e il codice ASME non hanno corretto la cenere nel carburante, mentre l'In standard ha dedotto e calcolato la correzione del cambio di cenere in carburante in dettaglio.

8.2 Metodo di correzione.

I metodi di revisione del codice GB e del codice ASME sono sostanzialmente gli stessi, che devono sostituire i parametri rivisti con la formula di calcolo originale degli elementi di perdita e ricalcolarli per ottenere il valore di perdita rivisto. Il metodo di modifica dello standard EN è diverso dal codice GB e dal codice ASME. EN standard richiede che la differenza equivalente Δ A tra valore di progettazione e valore effettivo debba essere calcolata prima, quindi la differenza di perdita Δ n dovrebbe essere calcolata in base a questa differenza. La differenza di perdita più la perdita originale è la perdita corretta.

8.3 Cambiamenti di composizione del carburante e condizioni di correzione.

Il codice GB e il codice ASME non limitano la modifica del carburante nel test delle prestazioni, a condizione che entrambe le parti raggiungano un accordo. Il supplemento DL/T aumenta l'intervallo di variazione consentito del carburante di prova e l'In standard mette in avanti requisiti chiari per l'intervallo di variazione di umidità e cenere nel carburante, il che richiede la deviazione di YHO dal valore garantito dell'acqua nel carburante non dovrebbe superare il 10% e la deviazione di Yash dal valore garantito non deve superare il 15% prima della correzione. Allo stesso tempo, si stabilisce che se la deviazione del test supera l'intervallo di ciascuna deviazione, il test di accettazione delle prestazioni può essere effettuato solo dopo aver raggiunto un accordo tra il produttore e l'utente.

8.4 Correzione del valore calorifico del carburante.

Il codice GB e ASME non specificano la correzione del valore calorifico del carburante. EN Standard sottolinea che se la temperatura di riferimento concordata non è 25 ℃, il valore calorifico del carburante (NCV o GCV) dovrebbe essere corretto alla temperatura concordata. La formula di correzione è la seguente:

HA: valore calorifico netto del carburante a temperatura di riferimento di 25 ℃;

HM: valore calorifico netto di carburante corretto in base alla temperatura di riferimento concordata TR.

9.Errore di prova e incertezza

Compreso il test delle prestazioni della caldaia, qualsiasi test può avere errori. Gli errori di prova sono principalmente composti da errori sistematici, errori casuali ed errori di omissione, ecc. Tutti e tre gli standard richiedono che possibili errori debbano essere valutati ed eliminati il ​​più possibile prima del test. Il codice ASME e l'In standard avanzano in base ai concetti di incertezza e incertezza.

Secondo il contenuto del test GB, vengono calcolati l'errore di misurazione e l'errore di analisi di ciascuna elemento di misurazione e analisi e si ottiene l'errore di calcolo dell'efficienza finale per giudicare se il test è qualificato.

È previsto nei capitoli pertinenti del codice ASME che tutte le parti del test dovrebbero determinare i valori accettabili dell'incertezza dei risultati del test prima del test e questi valori sono chiamati incertezza target dei risultati. Il codice ASME fornisce il metodo di calcolo dell'incertezza. Il codice ASME prevede inoltre che dopo il completamento di ciascun test, l'incertezza deve essere calcolata secondo i capitoli pertinenti del codice e il codice ASME PTC 19.1. Se l'incertezza calcolata è maggiore dell'incertezza target raggiunta in anticipo, il test non sarà valido. Il codice ASME sottolinea che l'incertezza dei risultati del test calcolato non è il limite di errore consentito delle prestazioni della calda prestazioni della caldaia.

EN Standard stabilisce che l'incertezza dell'efficienza relativa finale Eηb deve essere calcolata in base all'incertezza di ciascun sottotema, e quindi l'incertezza di efficienza Uη β deve essere calcolata secondo la seguente formula:

Uηβ = ηβxεηβ

Se sono soddisfatte le seguenti condizioni, si deve ritenere che il valore garantito dell'efficienza sia raggiunto:

ηβg≤ηb+uηβ

In cui:

η g è il valore di garanzia dell'efficienza;

ηb è il valore di efficienza corretta.

Dalla discussione di cui sopra si può vedere chiaramente che l'analisi degli errori di GB e il calcolo dell'incertezza nel codice ASME sono i criteri per giudicare se il test ha esito positivo, il che non ha nulla a che fare con se l'indice di efficienza è qualificato, mentre l'incertezza In EN Standard non giudica se il test ha esito positivo, il che è strettamente correlato al fatto che l'indice di efficienza sia qualificato.

10.Conclusione

GB10184-88, DL/T964-2005, ASME PTC4-1998 e EN12592-15: 2003 stipula chiaramente il test di efficienza della caldaia e il metodo di calcolo, che rende l'accettazione delle prestazioni della caldaia basata su prove. I codici GB e ASME sono ampiamente utilizzati in Cina, mentre gli standard EN sono usati raramente nell'accettazione domestica.

L'idea principale del test di valutazione delle prestazioni della caldaia descritta dai tre standard è la stessa, ma a causa dei diversi sistemi standard, ci sono differenze in molti dettagli. Questo documento fa alcune analisi e confronto dei tre standard, il che è conveniente utilizzare gli standard di diversi sistemi in modo più accurato nell'accettazione del progetto. L'eN standard non è stato ampiamente utilizzato in Cina, ma è necessario fare un'analisi e una ricerca più profonde su alcune delle sue disposizioni. Per fare preparazioni tecniche a questo proposito, promuovere l'esportazione di caldaie domestiche in un paese o regione che implementa lo standard dell'UE e migliora la nostra adattabilità al mercato internazionale.