Devido aos diferentes sistemas padrão em diferentes países, existem algumas diferenças nos padrões ou procedimentos de teste de aceitação de desempenho da caldeira, como o Padrão da União Europeia EN 12952-15: 2003, ASME PTC4-1998, GB10184-1988 e DLTT964-2005. Este artigo se concentra na análise e discussão das principais diferenças no cálculo da eficiência da caldeira em vários padrões ou regulamentos.

 1.Prefácio

Seja na China ou no exterior, antes que a caldeira seja fabricada e instalada e entregue aos usuários para operação comercial, o teste de desempenho da caldeira geralmente é realizado de acordo com o contrato, mas os padrões ou procedimentos de teste de desempenho da caldeira atualmente usados ​​em diferentes países são não o mesmo. Padrão da União Europeia EN 12952-15: 2003 A caldeira de tubo de água e o equipamento auxiliar Parte 15 é sobre o padrão de teste de aceitação das caldeiras, que é um dos padrões de teste de desempenho da caldeira amplamente utilizados. Este padrão também é aplicável a caldeiras de cama fluidizadas circulantes. A dessulfurização de calcário é adicionada ao padrão, que é um pouco diferente dos regulamentos relevantes nos regulamentos de teste de desempenho da China e da ASME. O Código ASME e os códigos relacionados na China foram discutidos em detalhes, mas existem poucos relatórios sobre a discussão de EN 12952-15: 2003.

Atualmente, os padrões de teste de desempenho comumente usados ​​na China são o padrão nacional da China (GB) “Procedimentos de Teste de Desempenho da Central de Powerning” GB10184-1988 e os “Procedimentos de Teste de Desempenho da Boilas” da Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) ASME PTC 4-1998, etc. Com a maturidade contínua da tecnologia de fabricação de caldeiras da China, os produtos da caldeira da China são gradualmente reconhecidos pelo mercado mundial. Para atender às necessidades de diferentes mercados, o padrão da União Europeia EN 12952-15: 2003 não será excluído no futuro como o padrão de implementação para o teste de desempenho dos produtos de caldeira fabricados na China.

O principal conteúdo do cálculo da eficiência da caldeira no EN12952-15-2003 são comparados com asme PTC4-1998, GB10W4-1988 e DLTT964-2005.

Por conveniência de comparação, o padrão EN12952-15: 2003 será abreviado como padrão EN. O código ASMEPTC4-1998 é abreviado como código ASME, o código GB10184-1988 é referido como código GB para curta, DLH'964-2005 é chamado DI7T para curta.

2.Principal conteúdo e escopo de aplicação

EN Standard é o padrão de aceitação de desempenho para caldeiras a vapor, caldeiras de água quente e seu equipamento auxiliar, e é a base para o teste de desempenho térmico (aceitação) e o cálculo das caldeiras a vapor e as caldeiras industriais que queimam diretamente. É adequado para caldeiras a vapor de combustão direta e caldeiras de água quente e seu equipamento auxiliar. A palavra "combustão direta" é destinada ao equipamento com calor químico de combustível conhecido convertido em calor sensível, que pode ter combustão de grade, combustão de leito fluidizado ou sistema de combustão da câmara. Além disso, também pode ser aplicado a equipamentos de combustão indireta (como caldeira de calor residual) e equipamentos que funcionam com outros meios de transferência de calor (como gás, óleo quente, sódio), etc. No entanto, não é adequado para equipamentos especiais de queima de combustível (como incinerador de lixo), caldeira pressurizada (como caldeira PFBC) e caldeira a vapor no sistema de ciclo combinado.

Incluindo o padrão EN, todos os padrões ou procedimentos relacionados ao teste de desempenho da caldeira estipulam claramente que não é aplicável aos geradores de vapor nas usinas nucleares. Comparado com o código ASME, o padrão EN pode ser aplicado à caldeira de calor residual e seu equipamento auxiliar de caldeira a vapor ou água quente, e seu escopo de aplicação é mais amplo. O padrão EN não limita a faixa aplicável de fluxo, pressão ou temperatura da caldeira. No que diz respeito às caldeiras a vapor, os tipos de "caldeiras adequadas" listadas no padrão EN são mais explícitas que o código GB ou o código DL/T.

3.Limite do sistema de caldeira

O código ASME lista as ilustrações de demarcação dos limites do sistema térmico de vários tipos de caldeiras típicos. Ilustrações típicas também são fornecidas no código GB. De acordo com o padrão EN, o envelope do sistema de caldeira convencional deve incluir todo o sistema de água a vapor com bomba circulante, sistema de combustão com moinho de carvão (adequado para o sistema de queima de carvão), soprador de gases de combustão circulante, sistema de refluxo de cinzas volantes e aquecedor de ar. Mas não inclui equipamentos de aquecimento de petróleo ou gás, removedor de poeira, ventilador forçado e ventilador induzido. O Standard e outros regulamentos dividem basicamente o limite do sistema termodinâmico da caldeira da mesma maneira, mas o padrão aponta fortemente que a formulação do envelope do sistema de caldeiras (limite) exige que o limite do envelope relacionado ao balanço térmico seja consistente com o limite de A caldeira no estado "fornecido" e a entrada de calor, a saída e a perda necessária para medir a eficiência térmica podem ser claramente determinadas. Se for impossível obter valores medidos qualificados no limite do status de "fornecimento", o limite poderá ser redefinido por acordo entre o fabricante e o comprador. Por outro lado, o EN padrão enfatiza o princípio de dividir o limite do sistema termodinâmico da caldeira.

4.Estado padrão e temperatura de referência

EN padrão define o estado de pressão de 101325Pa e a temperatura de 0 ℃ como estado padrão, e a temperatura de referência do teste de desempenho é 25 ℃. O estado padrão especificado é o mesmo que o código GB; A temperatura de referência é a mesma que o código ASME.

O STANDADOR DE EN permite que o contrato use outras temperaturas como temperatura de referência para teste de aceitação. Quando outras temperaturas são usadas como temperaturas de referência, é necessário corrigir o valor calorífico do combustível.

5.Coeficientes comuns

O padrão EN fornece o calor específico do vapor, água, ar, cinzas e outras substâncias na faixa de 25 ℃ a temperatura operacional normal e o valor de calor de algumas substâncias queimadas incompletas.

5.1 Valor específico de calor

Consulte a Tabela 1 para obter um valor parcial de calor específico.

Tabela 1 Valor de calor específico de algumas substâncias.

Como o código GB, o calor de entalpia ou específico de várias substâncias dadas pelo padrão EN leva 0 ℃ como ponto de partida. O Código ASME estipula que 77 ℉ (25 ℃) é tomada como ponto de partida para calcular a entalpia ou o calor específico de várias substâncias, exceto a entalpia do vapor e a entalpia de óleo de combustível.

No código GB, o calor específico das substâncias comumente usado é calculado de acordo com a temperatura calculada através de uma tabela ou usando uma fórmula, e o calor específico obtido é o valor calorífico específico médio de 0 ℃ à temperatura calculada. Para substâncias gasosas e água, é o calor específico médio a pressão constante. O código ASME geralmente leva 25 ℃ como referência e fornece a fórmula de cálculo de calor ou entalpia específica de várias substâncias.

Comparado com o código GB e o código ASME, o EN Standard possui as duas diferenças a seguir na determinação do calor específico das substâncias:

1) A entalpia ou o calor específico de várias substâncias leva 0 ℃ como ponto de partida, mas o valor de calor específico específico é o valor médio dentro da faixa de 25 ℃ até a temperatura operacional convencional.

2) Pegue o valor fixo de 25't ℃ até a temperatura operacional normal.

Por exemplo:

 Combinados com outros parâmetros, quando a temperatura de referência é 25 ℃, os resultados calculados de acordo com o código GB e o padrão EN são comparados na Tabela 2.

Tabela 2 Comparação do valor de calor específico e perda calculada de algumas substâncias.

 De acordo com a comparação dos resultados do cálculo, para o combustível com baixo teor de cinzas, a diferença de resultados causados ​​por diferentes valores de calor específica da matéria é menor que 0,01 (valor absoluto), que pode ser considerado como não ter pouca influência no resultados de cálculo e podem ser basicamente ignorados. No entanto, quando a caldeira fluidizada circulante queima combustível de cinzas altas ou adiciona calcário para dessulfurização no forno, a possível diferença de perda de calor de cinzas pode atingir 0,1-0,15 ou até mais.

5.2 Valor calorífico do monóxido de carbono.

De acordo com o padrão EN, o valor calorífico do monóxido de carbono é 1 2.633 mj/m³, que é basicamente o mesmo do Código ASME 4347Btu/lbm (12.643 mj/m³) e Código GB 12.636 MJ/M³. Em circunstâncias normais, o conteúdo do monóxido de carbono no gás de combustão é baixo e o valor da perda de calor é pequeno, portanto a diferença no valor calorífico tem pouca influência.

5.3 Valor de calor de substâncias queimadas incompletas.

O padrão EN fornece o valor de calor das substâncias incompletas de combustão em cinzas de combustível de antracite e linhita, como mostrado na Tabela 3.

Tabela 3 Valor de calor de substâncias queimadas incompletas.

 De acordo com o Código ASME, quando o hidrogênio não queimado em cinzas é insignificante, os combustíveis incompletos podem ser considerados carbono amorfo, e o valor calorífico do carbono não queimado sob essa condição deve ser de 33,7mj/kg. O código GB não especifica os componentes dos materiais combustíveis em cinzas, mas geralmente é considerado carbono não queimado. O valor calorífico dos materiais combustíveis em cinzas fornecidas no código GB é 33.727mj/kg. De acordo com o Antracite Fuel and EN Standard, o valor calorífico das substâncias incompletas de combustão é cerca de 2,2% menor que o código ASME e o código GB. Comparado com a linhita, a diferença é ainda maior.

Portanto, é necessário estudar ainda mais o significado de fornecer valores caloríficos de substâncias não queimadas de antracito e linhita, respectivamente, no padrão EN.

5.4 Decomposição de calcinação O calor do carbonato de cálcio e da geração de calor do sulfato.

De acordo com os coeficientes de fórmula de cálculo fornecidos no padrão EN, o código ASME e o código DL/T, o calor da decomposição da calcinação do carbonato de cálcio e o calor da formação do sulfato são mostrados na Tabela 4.

Tabela 4 Calor de decomposição e formação de sulfato de carbonato de cálcio.

Os coeficientes fornecidos pelo Código Standard e ASME são basicamente os mesmos. Comparado com o código DT/L, o calor da decomposição é 2,2-2,5% menor e o calor da formação é cerca de 3,3% maior.

6.Perda de calor causada por radiação e convecção

De acordo com o padrão EN, porque geralmente é impossível medir as perdas de radiação e convecção (ou seja, as perdas de dissipação de calor comumente compreendidas), os valores empíricos devem ser adotados.

O padrão EN exige que o design da caldeira a vapor mais comum deva cumprir com a FIG. 1, "Perdas de radiação e convecção variando com a saída de calor efetiva máxima".

Fig. 1 linhas de perda de radiação e convecção

 Chave:

A: perdas de radiação e convecção;

B: saída de calor máxima útil;

Curva 1: carvão marrom, gasolina e caldeira de cama fluidizada;

Curva 2: caldeira de carvão duro;

Curva 3: óleo combustível e caldeiras de gás natural.

Ou calculado de acordo com a fórmula (1):

Qrc = cqn^0,7(1)

Tipo:

C = 0,0113, adequado para caldeiras a óleo e de gás natural;

0,022, adequado para caldeira antracita;

0,0315, adequado para caldeiras de linhita e leito fluidizado.

De acordo com a definição de saída de calor efetiva no padrão EN, a saída de calor efetiva é o calor total da água de alimentação e/ou vapor transmitido por caldeira a vapor, e a entalpia de esgoto é adicionada à saída de calor efetiva.

Por exemplo:

 Combinado com outros parâmetros, a saída de calor efetiva máxima da caldeira é de cerca de 773 MW, e a perda de radiação e convecção é de 2,3MW ao queimar antracite, ou seja, a perda de calor de radiação e convecção é de cerca de 0,298%. Comparado com a perda de dissipação de calor de 0,2% sob a carga nominal do corpo da caldeira calculado de acordo com os parâmetros de exemplo no código GB, a perda de radiação e convecção calculada ou valorizada de acordo com o padrão EN é cerca de 49% maior.

Deve -se acrescentar que o padrão EN também fornece curvas de cálculo ou coeficientes de fórmula de acordo com diferentes tipos de forno e tipos de combustível. O Código ASME exige que a perda de calor seja estimada pela medição, mas "a estimativa de parâmetros dada pelo pessoal qualificado profissional não é excluído". O código GB fornece aproximadamente a curva de cálculo e a fórmula de acordo com a unidade e o corpo da caldeira.

7.Perda de gás de combustão

A perda de gás de combustão inclui principalmente perda de gás de combustão seca, perda causada pela separação de água no combustível, perda causada pelo hidrogênio em combustível e perda causada pela umidade no ar. De acordo com a idéia de cálculo, o padrão ASME é semelhante ao código GB, ou seja, a perda de gás de combustão seca e a perda de vapor de água são calculados separadamente, mas a ASME calcula de acordo com a taxa de fluxo de massa, enquanto o GB calcula de acordo com a taxa de fluxo de volume. EN padrão calcula a qualidade do gás de combustão úmida e o calor específico do gás de combustão úmido como um todo. Deve -se enfatizar que, para caldeiras com pré -aquecedor de ar, a quantidade e a temperatura do gás de combustão nas fórmulas de código padrão e GB são a quantidade e a temperatura de gás de combustão na saída do pré -aquecedor do ar, enquanto aquelas nas fórmulas de código da ASME são a quantidade de gases de combustão em A entrada do pré -aquecedor do ar e a temperatura do gás de combustão na saída do pré -aquecedor quando a taxa de vazamento de ar do pré -aquecedor do ar é corrigida para 0. Consulte a Tabela 5 para obter exemplos de cálculo de EN e GB. Na Tabela 5, pode -se observar que, embora os métodos de cálculo sejam diferentes, os resultados do cálculo são basicamente os mesmos.

Tabela 5 Comparação da perda de escape de gás de combustão calculada por GB e pt.

 8.Correção de eficiência

Como geralmente é impossível realizar o teste de aceitação de desempenho da unidade sob as condições de combustível padrão ou garantido e, sob as condições operacionais padrão ou garantidas, é necessário corrigir os resultados do teste para as condições operacionais padrão ou contratadas. Todos os três padrões/regulamentos apresentam seus próprios métodos de correção, que têm semelhanças e diferenças.

8.1 itens revisados.

Todos os três padrões corrigiram a temperatura do ar de entrada, a umidade do ar, a temperatura dos gases de escape na saída e combustível do limite, mas o código GB e o código ASME não corrigiram as cinzas no combustível, enquanto o padrão de dedução e calculou a correção da mudança de cinzas em combustível em detalhes.

8.2 Método de correção.

Os métodos de revisão do código GB e o código ASME são basicamente os mesmos, que devem substituir os parâmetros revisados ​​pela fórmula de cálculo original dos itens de perda e recalculá -los para obter o valor de perda revisado. O método de emenda do padrão EN é diferente do código GB e do código ASME. O padrão ET exige que a diferença equivalente δ a entre o valor do projeto e o valor real seja calculada primeiro e, em seguida, a diferença de perda Δ n deve ser calculada de acordo com essa diferença. A diferença de perda mais a perda original é a perda corrigida.

8.3 Alterações de composição de combustível e condições de correção.

O código GB e o código ASME não limitam a mudança de combustível no teste de desempenho, desde que ambas as partes atinjam um contrato. O suplemento DL/T aumenta a faixa de variação permitida do combustível de teste, e a EN Standard apresenta requisitos claros para a faixa de variação de umidade e cinzas no combustível, o que exige que o desvio do YHO do valor garantido da água no combustível não deve exceder 10%, e o desvio de Yash do valor garantido não deve exceder 15% antes da correção. Ao mesmo tempo, é estipulado que, se o desvio do teste exceder o intervalo de cada desvio, o teste de aceitação de desempenho só poderá ser realizado após a chegada de um contrato entre o fabricante e o usuário.

8.4 Correção de valor calorífico de combustível.

O código GB e ASME não especifica a correção do valor calorífico do combustível. O Standard enfatiza que, se a temperatura de referência acordada não for 25 ℃, o valor calorífico do combustível (NCV ou GCV) deverá ser corrigido para a temperatura acordada. A fórmula de correção é a seguinte:

HA: Valor calorífico líquido do combustível à temperatura de referência de 25 ℃;

HM: Valor calorífico líquido de combustível corrigido de acordo com a temperatura de referência acordada tr.

9.Erro de teste e incerteza

Incluindo o teste de desempenho da caldeira, qualquer teste pode ter erros. Os erros de teste são compostos principalmente por erros sistemáticos, erros aleatórios e erros de omissão, etc. Todos os três padrões exigem que os possíveis erros devem ser avaliados e eliminados o máximo possível antes do teste. Código ASME e EN Standard apresentado de acordo com os conceitos de incerteza e incerteza.

De acordo com o conteúdo do teste de GB, o erro de medição e o erro de análise de cada item de medição e análise são calculados e o erro final de cálculo da eficiência é obtido para julgar se o teste é qualificado.

É estipulado em capítulos relevantes do código ASME que todas as partes do teste devem determinar os valores aceitáveis ​​da incerteza dos resultados do teste antes do teste, e esses valores são chamados de incerteza de destino dos resultados. O código ASME fornece o método de cálculo da incerteza. O código ASME também estipula que, após a conclusão de cada teste, a incerteza deve ser calculada de acordo com os capítulos relevantes do código e o código ASME PTC 19.1. Se a incerteza calculada for maior que a incerteza alvo alcançada com antecedência, o teste será inválido. O Código ASME enfatiza que a incerteza dos resultados dos testes calculados não é o limite de erro permitido do desempenho da caldeira, e essas incertezas são usadas apenas para julgar o nível de teste de desempenho (ou seja, se o teste é eficaz ou não), em vez de avaliar o desempenho da caldeira.

O padrão estipula que a incerteza da eficiência relativa final EηB deve ser calculada de acordo com a incerteza de cada sub-item e, em seguida, a incerteza da eficiência Uη β deve ser calculada de acordo com a seguinte fórmula:

Uηβ = ηβxεηβ

Se as seguintes condições forem atendidas, será considerado que o valor garantido da eficiência é alcançado:

ηβG≤ηb+uηβ

Em que:

η g é o valor de garantia da eficiência;

ηb é o valor de eficiência corrigido.

Pode ser visto claramente na discussão acima que a análise de erros do GB e o cálculo da incerteza no código ASME são os critérios para julgar se o teste é bem -sucedido, o que não tem nada a ver com o índice de eficiência ser qualificado, enquanto a incerteza No Standard, não julga se o teste é bem -sucedido, o que está intimamente relacionado a se o índice de eficiência está qualificado.

10.Conclusão

GB10184-88, DL/T964-2005, ASME PTC4-1998 e EN12592-15: 2003 Estipular claramente o teste de eficiência da caldeira e o método de cálculo, o que torna a aceitação do desempenho da caldeira com base em evidências. Os códigos GB e ASME são amplamente utilizados na China, enquanto os padrões EN raramente são usados ​​na aceitação doméstica.

A principal idéia do teste de avaliação de desempenho da caldeira descrita pelos três padrões é a mesma, mas devido aos diferentes sistemas padrão, existem diferenças em muitos detalhes. Este artigo faz algumas análises e comparação dos três padrões, o que é conveniente para usar os padrões de diferentes sistemas com mais precisão na aceitação do projeto. O Standard não tem sido amplamente utilizado na China, mas é necessário fazer uma análise e uma pesquisa mais profundas sobre algumas de suas disposições. Para fazer os preparativos técnicos a esse respeito, promova a exportação de caldeiras domésticas para um país ou região que implementa o padrão da UE e melhore nossa adaptabilidade ao mercado internacional.