Ze względu na różne standardowe systemy w różnych krajach istnieją pewne różnice w standardach lub procedurach akceptacji wydajności kotła, takie jak Standard Unii Europejskiej EN 12952-15: 2003, ASME PTC4-1998, GB10184-1988 i DLTT964-2005. Niniejszy artykuł koncentruje się na analizie i dyskusji na temat głównych różnic w obliczaniu wydajności kotła w różnych standardach lub przepisach.

 1.Przedmowa

Niezależnie od tego, czy w Chinach czy za granicą, zanim kotł zostanie wyprodukowany, zainstalowany i przekazywany użytkownikom w celu obsługi komercyjnej, test wydajności kotła jest zwykle przeprowadzany zgodnie z umową, ale standardy lub procedury testu wydajności kocioł są obecnie stosowane w różnych krajach nie to samo. Standard Unii Europejskiej EN 12952-15: 2003 Kotłowiec i sprzęt pomocniczy część 15 dotyczy standardu testu akceptacji kotłów, który jest jednym z powszechnie stosowanych standardów testu wydajności kotła. Ten standard dotyczy również krążących kotłów złoża fluidalnego. Desulfuryzacja wapienna jest dodawana do standardu, co różni się nieco od odpowiednich przepisów w Chinach i przepisach dotyczących testu wydajności kotła ASME. Kod ASME i pokrewne kody w Chinach zostały szczegółowo omówione, ale istnieje niewiele raportów na temat dyskusji na temat EN 12952-15: 2003.

Obecnie powszechnie stosowane standardy testu wydajności w Chinach to Chin National Standard (GB) „Procedury testu wydajności kotła” GB10184-1988 i American Society of Mechanical Engineers (ASME) „Procedury testu wydajności” ASME PTC 4-1998, itp. Przy ciągłej dojrzałości chińskiej technologii produkcji kotłów chińskie produkty kotłowe są stopniowo rozpoznawane przez rynek światowy. Aby zaspokoić potrzeby różnych rynków, Standard Unii Europejskiej EN 12952-15: 2003 nie zostanie wykluczony w przyszłości jako standard wdrażania testu wydajności produktów kotłowych wytwarzanych w Chinach.

Główna zawartość obliczania wydajności kotła w EN12952-15-2003 jest porównywana z ASME PTC4-1998, GB10W4-1988 i DLTT964-2005.

Dla wygody porównania standard EN12952-15: 2003 zostanie skrócony jako standard EN. Kod ASMEPTC4-1998 jest skrócony jako kod ASME, kod GB10184-1988 jest w skrócie jako kod GB, w skrócie DLH'964-2005 jest nazywany DI7T.

2.Główna zawartość i zakres aplikacji

EN Standard to standard akceptacji wydajności dla kotłów parowych, kotłów ciepłej wody i ich sprzętu pomocniczego, i jest podstawą testu wydajności termicznej (akceptacji) i obliczenia kotłów parowych i kotłów przemysłowych, które płoną bezpośrednio. Jest odpowiedni do bezpośredniego spalania kotłów parowych i kotłów ciepłej wody oraz ich sprzętu pomocniczego. Słowo „bezpośrednie spalanie” jest skierowane do sprzętu ze znanym ciepłem chemicznym paliwa przekształconym w rozsądne ciepło, które może mieć spalanie rusztowe, spalanie złoża fluidalnego lub układ spalania komory. Poza tym można go również zastosować do pośredniego sprzętu do spalania (takiego jak kocioł ciepła odpadowego) i sprzętu z innymi pożywkami przenoszenia ciepła (takimi jak gaz, gorący olej, sód) itp. Jednak nie nadaje się do specjalnego sprzętu do spalania paliwa (takie jak spalarnia odpadów), kocioł pod ciśnieniem (takie jak kotł PFBC) i kotł parowy w połączonym układzie cyklu.

W tym standard EN, wszystkie standardy lub procedury związane z testem wydajności kotła wyraźnie przewidują, że nie ma ono zastosowania do generatorów pary w elektrowniach jądrowych. W porównaniu z kodem ASME standard EN można zastosować do odpadowego kociołka ciepła i jego pomocniczego sprzętu do kociołka pary lub ciepłej wody, a jego zakres zastosowania jest szerszy. Standard EN nie ogranicza obowiązującego zakresu przepływu pary kotła, ciśnienia lub temperatury. Jeśli chodzi o kotły parowe, typy „odpowiednich kotłów” wymienionych w EN Standard są bardziej wyraźne niż kod GB lub kod DL/T.

3.Granica systemu kotła

Kod ASME wymienia ilustracje wyznaczania granic układu termicznego kilku typowych typów kotłów. Typowe ilustracje podano również w kodzie GB. Zgodnie ze standardem EN, obwiednia konwencjonalnego układu kotła powinna obejmować cały system wody parowej z pompą krążącą, układ spalinowy z młynem węglowym (odpowiednim do systemu spalania węgla), dmuchawy płucnych, system refluksowy popiołu lotnego i grzejnik powietrza. Ale nie obejmuje sprzętu do ogrzewania oleju lub gazu, zmywacza pyłu, wymuszonego wentylatora draftu i indukowanego wentylatora draftu. En Standard i inne przepisy zasadniczo dzielą granicę układu termodynamicznego kotła w ten sam sposób, ale standard en silnie wskazuje, że sformułowanie obwiedni systemu kotła (granica) wymaga, aby granica obwiedni związana z bilansem cieplnym była zgodna z granicą granicy Kotł w stanie „dostarczonym” oraz wejście ciepła, wyjście i straty wymagane do pomiaru wydajności cieplnej można wyraźnie określić. Jeśli nie można uzyskać kwalifikowanych zmierzonych wartości na granicy statusu „dostawy”, granicę można na nowo zdefiniować za pomocą porozumienia między producentem a nabywcą. Natomiast EN standard podkreśla zasadę podziału granicy układu termodynamicznego kotła.

4.Standardowa temperatura i temperatura odniesienia

Standard EN definiuje stan ciśnienia 101325PA i temperaturę 0 ℃ jako stan standardowy, a temperatura referencyjna testu wydajności wynosi 25 ℃. Określony stan standardowy jest taki sam jak kod GB; Temperatura odniesienia jest taka sama jak kod ASME.

EN Standard umożliwia zgodę na wykorzystanie innych temperatur jako temperatury odniesienia do testu akceptacji. Gdy inne temperatury są stosowane jako temperatury odniesienia, konieczne jest skorygowanie wartości kalorycznej paliwa.

5.Wspólne współczynniki

Standard EN daje ciepło właściwe pary, wody, powietrza, popiołu i innych substancji w zakresie od 25 ℃ do normalnej temperatury roboczej oraz wartość ciepła niektórych niekompletnie spalonych substancji.

5.1 Wartość cieplna właściwa

Patrz Tabela 1, aby uzyskać częściową wartość ciepła właściwego.

Tabela 1 Wartość ciepła określona niektórych substancji.

Podobnie jak kod GB, entalpia lub ciepło właściwe różnych substancji podanych przez EN Standard wymaga 0 ℃ jako punkt wyjścia. Kod ASME stanowi, że 77 ℉ (25 ℃) jest uważany za punkt wyjścia do obliczania entalpii lub ciepła właściwego różnych substancji z wyjątkiem entalpii pary i entalpii oleju opałowego.

W kodzie GB ciepło właściwe powszechnie używanych substancji jest obliczane zgodnie z obliczoną temperaturą przez tabelę lub przy użyciu wzoru, a uzyskane ciepło właściwe jest średnią specyficzną wartością kaloryczną od 0 ℃ do obliczonej temperatury. W przypadku substancji gazowych i wody jest to średnie ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu. Kod ASME zwykle zajmuje 25 ℃ jako punkt odniesienia i daje wzór obliczeniowy ciepła właściwego lub entalpii różnych substancji.

W porównaniu z kodem GB i kodem ASME standard EN ma następujące dwie różnice w określaniu ciepła właściwego substancji:

1) Entalpia lub ciepło właściwe różnych substancji zajmuje 0 ℃ jako punkt początkowy, ale podana właściwa wartość ciepła jest średnią wartością w zakresie od 25 ℃ do konwencjonalnej temperatury roboczej.

2) Weź stałą wartość od 25't ℃ do normalnej temperatury roboczej.

Na przykład:

 W połączeniu z innymi parametrami, gdy temperatura odniesienia wynosi 25 ℃, wyniki obliczone zgodnie z kodem GB i standardem EN porównano w tabeli 2.

Tabela 2 Porównanie właściwej wartości ciepła i obliczonej utraty niektórych substancji.

 Zgodnie z porównywaniem wyników obliczeń, dla paliwa o niskiej zawartości popiołu różnica wyników spowodowana różnymi wartościami ciepła właściwego materii jest mniejsza niż 0,01 (wartość bezwzględna), co można uznać za brak lub niewielki wpływ na niewielki wpływ na wyniki obliczeń i można je zasadniczo zignorować. Jednak gdy krążący kocioł złoża fluidalnego spala paliwo wysokiego popiołu lub dodaje wapień do odsiarczania w piecu, możliwa różnica utraty ciepła popiołu może osiągnąć 0,1-0,15 lub nawet wyższe.

5.2 Wartość kaloryczna tlenku węgla.

Zgodnie ze standardem EN wartość kaloryczna tlenku węgla wynosi 1 2,633 MJ/m³, który jest zasadniczo taki sam jak kod ASME 4347BTU/LBM (12.643 MJ/M³) i kod GB 12.636 MJ/M³. W normalnych okolicznościach zawartość tlenku węgla w gazie spalinowym jest niska, a wartość utraty ciepła jest niewielka, więc różnica w wartości kalorycznej ma niewielki wpływ.

5.3 Wartość cieplna niekompletnie spalonych substancji.

Standard EN daje wartość ciepła niepełnych substancji spalania w antracycie i popiołu paliwowym, jak pokazano w tabeli 3.

Tabela 3 Wartość ciepła niekompletnie spalonych substancji.

 Zgodnie z kodem ASME, gdy niespalony wodoru w popiołu jest nieznaczny, niekompletne spalania można uznać za amorficzny węgiel, a wartość kaloryczna niezwiązanego węgla w tym stanie powinna wynosić 33,7 mJ/kg. Kod GB nie określa komponentów materiałów palnych w popiołu, ale ogólnie uważa się go za niezwiązany węgiel. Wartość kaloryczna materiałów palnych w popiołu podanym w kodzie GB wynosi 33,727 mJ/kg. Zgodnie z standardem antracytów i standardu EN wartość kaloryczna niekompletnych substancji spalania jest o około 2,2% niższa niż kod ASME i kod GB. W porównaniu z węglem węgielnym różnica jest jeszcze większa.

Dlatego konieczne jest dalsze badanie znaczenia podawania wartości kalorycznych niezwiązanych substancji odpowiednio antracytu i węgla brunatnego w standardzie.

5.4 Rozkład kalcynacji ciepło węglanu wapnia i generacji ciepła siarczanu.

Zgodnie z współczynnikami wzoru obliczeniowego podane w standardowym standardzie, kod ASME i kod DL/T, rozkład kalcynacji ciepło węglanu wapnia i ciepło formowania siarczanu pokazano w tabeli 4.

Tabela 4 ciepło rozkładu i tworzenia siarczanu węglanu wapnia.

Współczynniki podane przez EN Standard i kod ASME są zasadniczo takie same. W porównaniu z kodem DT/L ciepło rozkładowe jest o 2,2-2,5% niższe, a ciepło formacyjne jest o około 3,3% wyższe.

6.Utrata ciepła spowodowana promieniowaniem i konwekcją

Zgodnie ze standardem EN, ponieważ ogólnie niemożliwe jest zmierzenie strat promieniowania i konwekcji (to znaczy powszechnie rozumianych strat rozpraszania ciepła), należy przyjąć wartości empiryczne.

EN Standard wymaga, aby projekt najczęstszego kotła parowego był zgodny z RYS. 1, „Straty promieniowania i konwekcji zmieniają się w zależności od maksymalnej efektywnej wydajności ciepła”.

Ryc. 1 Linie utraty promieniowania i konwekcji

 Klawisz:

Odp.: Straty promieniowania i konwekcji;

B: Maksymalna przydatna moc ciepła;

Krzywa 1: Brązowy węgiel, gaz wielkopiecowy i bojler z łóżkiem fluidalnym;

Krzywa 2: Kocioł z twardego węgla;

Krzywa 3: Olej opałowy i kotły gazowe.

Lub obliczone zgodnie z wzorem (1):

QRC = CQN^0,7(1)

Typ:

C = 0,0113, odpowiednie dla kotłów opalanych olejem i gazem ziemnym;

0,022, odpowiednie dla kotła antracytu;

0,0315, odpowiednie do kotłów węgla brunatnego i fluidalnego.

Zgodnie z definicją efektywnej mocy cieplnej w standardzie EN, efektywną moc cieplną jest całkowite ciepło wody zasilającej i/lub pary przenoszonej przez kotł parowy, a entalpię ścieków dodaje się do efektywnej mocy ciepła.

Na przykład:

 W połączeniu z innymi parametrami maksymalna efektywna moc cieplna kotła wynosi około 773 MW, a utrata promieniowania i konwekcji wynosi 2,3 MW podczas spalania antracytu, to znaczy utrata ciepła promieniowania i konwekcji wynosi około 0,298%. W porównaniu z utratą rozpraszania ciepła 0,2% pod znamionowym obciążeniem korpusu kotła obliczonego zgodnie z przykładowymi parametrów w kodzie GB, obliczono lub wyceniono stratę konwekcyjną i cenione zgodnie ze standardem EN, jest o około 49% wyższa.

Należy dodać, że EN Standard podaje również krzywe obliczeniowe lub współczynniki formuły zgodnie z różnymi typami pieców i typów paliwa. Kod ASME wymaga oszacowania utraty ciepła na podstawie pomiaru, ale „oszacowanie parametrów przyznane przez profesjonalnego kwalifikowanego personelu nie jest wykluczone”. Kod GB z grubsza podaje krzywą obliczeniową i wzór zgodnie z jednostką i korpusem kotła.

7.Utrata gazu spalinowego

Strata gazu spalinowego obejmuje głównie utratę gazu suchego, straty spowodowane separacją wody w paliwach, straty spowodowane wodorem w paliwach i straty spowodowane wilgocią w powietrzu. Zgodnie z ideą obliczeniową standard ASME jest podobny do kodu GB, to znaczy utrata gazu suchego spustoszenia i utrata pary wodnej są obliczane osobno, ale ASME oblicza się zgodnie z masowym natężeniem przepływu, podczas gdy GB oblicza się zgodnie z szybkością przepływu objętościowego. EN Standard oblicza jakość spalin mokrego i ciepło właściwe mokrego gazu spalinowego jako całości. Należy podkreślić, że w przypadku kotłów z podgrzewaczem powietrza ilość i temperatura gazu spalinowego w standardowych wzorach i kodach GB są ilością spalin i temperatury na wylotu wstępnego podgrzewacza powietrza, podczas gdy w formułach kodu ASME są ilością gazu spalinowego na poziomie Wlot podgrzewacza powietrza i temperatura gazu spalinowego na wylocie podgrzewacza, gdy szybkość wycieku powietrza podgrzewacza powietrza jest skorygowana do 0. Patrz tabela 5 przykłady obliczeń EN i GB. Z tabeli 5 można zauważyć, że chociaż metody obliczeń są różne, wyniki obliczeń są zasadniczo takie same.

Tabela 5 Porównanie straty spalin spalinowych obliczonych przez GB i EN.

 8.Korekta wydajności

Ponieważ zwykle niemożliwe jest przeprowadzenie testu akceptacji wydajności jednostkowej zgodnie z warunkami standardowymi lub gwarantowanymi paliwem oraz w precyzyjnych warunkach pracy lub gwarantowanych, konieczne jest skorygowanie wyników testu do warunków standardowych lub umownych. Wszystkie trzy standardy/przepisy przedstawiają własne metody korekty, które mają zarówno podobieństwa, jak i różnice.

8.1 Zmienione elementy.

Wszystkie trzy standardy skorygowały temperaturę powietrza wlotowego, wilgotność powietrza, temperaturę spalin przy wyjściu granicznym i paliwo, ale kod GB i kod ASME nie skorygowały popiołu w paliwo, podczas gdy standard EN wydedukował i obliczył korektę zmiany popiołu w WYNIKI paliwo szczegółowo.

8.2 Metoda korekcji.

Metody rewizji kodu GB i kodu ASME są zasadniczo takie same, które mają zastąpić zmienione parametry oryginalną formułą obliczeń elementów strat i ponownie obliczyć je w celu uzyskania zmienionej wartości straty. Metoda poprawki standardu EN różni się od kodu GB i kodu ASME. Standard EN wymaga, aby równoważna różnica δ A między wartością projektu a wartością rzeczywistą była najpierw obliczona, a następnie różnica strat δ N była obliczona zgodnie z tą różnicą. Różnica strat plus pierwotna strata to skorygowana strata.

8.3 Zmiany składu paliwa i warunki korekcji.

Kod GB i kod ASME nie ograniczają zmiany paliwa w teście wydajności, o ile obie strony osiągną porozumienie. Suplement DL/T zwiększa dopuszczalny zakres zmienności paliwa testowego, a standard EN stawia wyraźne wymagania dotyczące zmienności wilgoci i popiołu w paliwie, co wymaga odchylenia YHO od gwarantowanej wartości wody w paliwach paliwa nie powinno przekraczać 10%, a odchylenie Yash od wartości gwarantowanej nie powinno przekraczać 15% przed korektą. Jednocześnie przewiduje się, że jeśli odchylenie testowe przekroczy zakres każdego odchylenia, test akceptacji wydajności można przeprowadzić dopiero po osiągnięciu umowy między producentem a użytkownikiem.

8.4 Korekta wartości kalorycznej paliwa.

Kod GB i ASME nie określa korekty wartości kalorycznej paliwa. Standard EN podkreśla, że ​​jeśli uzgodniona temperatura odniesienia nie wynosi 25 ℃, wartość kaloryczna paliwa (NCV lub GCV) powinna zostać skorygowana do uzgodnionej temperatury. Wzór korekcji jest następujący:

HA: netto wartość kaloryczna paliwa w temperaturze odniesienia 25 ℃;

HM: Wartość kaloryczna netto paliwowa skorygowana zgodnie z ustaloną temperaturą odniesienia TR.

9.Błąd testu i niepewność

W tym test wydajności kotła, każdy test może mieć błędy. Błędy testowe składają się głównie z błędów systematycznych, błędów losowych i błędów pominięcia itp. Wszystkie trzy standardy wymagają, aby możliwe błędy zostały ocenione i wyeliminowane jak najwięcej przed testem. Kod ASME i standard en przedstawione zgodnie z koncepcjami niepewności i niepewności.

Zgodnie z zawartością testu GB obliczany jest błąd pomiaru i błąd analizy każdego elementu pomiaru i analizy oraz uzyskuje się błąd obliczania końcowego wydajności w celu oceny, czy test jest kwalifikowany.

W odpowiednich rozdziałach kodu ASME jest przewidziane, że wszystkie strony testu powinny określić akceptowalne wartości niepewności wyników testu przed testem, a wartości te są nazywane docelową niepewnością wyników. Kod ASME zapewnia metodę obliczeń niepewności. Kod ASME stanowi również, że po zakończeniu każdego testu niepewność należy obliczyć zgodnie z odpowiednimi rozdziałami kodu i kodu ASME PTC 19.1. Jeśli obliczona niepewność jest większa niż docelowa niepewność osiągnięta z wyprzedzeniem, test będzie nieważny. Kod ASME podkreśla, że ​​niepewność obliczonych wyników testu nie jest dopuszczalną granicą błędu wydajności kotła, a te niepewności są używane tylko do oceny poziomu testu wydajności (tj. Niezależnie od tego, czy test jest skuteczny, czy nie), zamiast oceny oceny Wydajność kotła.

Standard EN stanowi, że ostateczna niepewność względnej wydajności EηB powinna być obliczana zgodnie z niepewnością każdego elementu, a następnie niepewność wydajności uη β należy obliczyć zgodnie z następującym wzorem:

Uηβ = ηβxεηβ

Jeśli spełnione zostaną następujące warunki, uznaje się, że uzyskana jest gwarantowana wartość wydajności:

ηβG ηB+Uηβ

W którym:

η g to wartość gwarancji wydajności;

ηB to skorygowana wartość wydajności.

Z powyższej dyskusji można wyraźnie zauważyć, że analiza błędów GB i obliczenie niepewności w kodzie ASME są kryteriami oceny, czy test się powiódł, co nie ma nic wspólnego z tym, czy wskaźnik wydajności jest kwalifikowany, podczas gdy niepewność W EN Standard nie ocenia, czy test się powiódł, co jest ściśle związane z tym, czy wskaźnik wydajności jest kwalifikowany.

10.Wniosek

GB10184-88, DL/T964-2005, ASME PTC4-1998 i EN12592-15: 2003 wyraźnie zastrzeżono metodę wydajności i obliczeń kotła, która sprawia, że ​​akceptacja wyników kotła opiera się na dowodach. Kody GB i ASME są szeroko stosowane w Chinach, podczas gdy standardy EN są rzadko stosowane w akceptacji krajowej.

Główna idea testu oceny wydajności kotła opisanego w trzech standardach jest taka sama, ale ze względu na różne standardowe systemy istnieją różnice w wielu szczegółach. W niniejszym dokumencie analizuje i porównanie trzech standardów, co jest wygodne do dokładniejszego wykorzystania standardów różnych systemów w akceptacji projektu. Standard EN nie był szeroko stosowany w Chinach, ale konieczne jest głębsze analiza i badania niektórych swoich przepisów. Aby dokonać przygotowań technicznych w tym względzie, promuj eksport krajowych kotłów do kraju lub regionu, który wdraża standard UE, i poprawić naszą zdolność adaptacyjną na rynek międzynarodowy.