Datorită diferitelor sisteme standard din diferite țări, există unele diferențe în standardele sau procedurile de testare a acceptării performanței cazanului, cum ar fi Standardul Uniunii Europene EN 12952-15: 2003, ASME PTC4-1998, GB10184-1988 și DLTT964-2005. Această lucrare se concentrează pe analiza și discuția principalelor diferențe în calculul eficienței cazanului în diferite standarde sau reglementări.

 1.Cuvânt înainte

Indiferent dacă este în China sau în străinătate, înainte ca cazanul să fie fabricat și instalat și predat utilizatorilor pentru funcționare comercială, testul de performanță a cazanului este de obicei efectuat în conformitate cu contractul, dar standardele sau procedurile testului de performanță a cazanului utilizat în prezent în diferite țări sunt nu la fel. Standardul Uniunii Europene EN 12952-15: 2003 Cazan cu tuburi de apă și echipamente auxiliare Partea 15 se referă la standardul de testare de acceptare a cazanelor, care este unul dintre standardele de testare a performanței cazanului utilizate pe scară largă. Acest standard se aplică și pentru cazanele cu pat fluidizat circulant. Desulfurizarea calcarului este adăugată la standard, care este oarecum diferită de reglementările relevante din reglementările de testare a performanței cazanului din China și ASME. Codul ASME și codurile conexe în China au fost discutate în detaliu, dar există puține rapoarte despre discuția despre EN 12952-15: 2003.

În prezent, standardele de testare de performanță utilizate în China sunt standardul național (GB) din China (GB) „Proceduri de testare a performanței cazanului de stații electrice” GB10184-1988 și American Society of Mechanical Engineers (ASME) „Proceduri de testare a performanței cazanului” ASME PTC 4-1998, etc. Odată cu maturitatea continuă a tehnologiei de fabricație a cazanului din China, produsele din China Boiler sunt recunoscute treptat de piața mondială. Pentru a răspunde nevoilor diferitelor piețe, Standardul Uniunii Europene EN 12952-15: 2003 nu va fi exclus în viitor ca standard de implementare pentru testul de performanță al produselor de cazan fabricate în China.

Conținutul principal al calculului eficienței cazanului în EN12952-15-2003 este comparat cu ASME PTC4-1998, GB10W4-1988 și DLTT964-2005.

Pentru comoditatea comparației, standardul EN12952-15: 2003 va fi prescurtat ca standard EN. Codul ASMEPTC4-1998 este prescurtat ca cod ASME, codul GB10184-1988 este denumit cod GB pentru scurt, DLH'964-2005 se numește DI7T pe scurt.

2.Conținutul principal și domeniul de aplicare

EN Standard este standardul de acceptare a performanței pentru cazanele cu aburi, cazanele cu apă caldă și echipamentele lor auxiliare și este baza testului de performanță termică (acceptare) și calcularea cazanelor cu aburi și a cazanelor industriale care ard direct. Este potrivit pentru cazanele cu aburi cu combustie directă și cazanele cu apă caldă și echipamentele lor auxiliare. Cuvântul „combustie directă” se adresează echipamentului cu căldură chimică de combustibil cunoscută transformată în căldură sensibilă, care poate avea combustie de grătar, combustie cu pat fluidizat sau sistem de ardere a camerei. În plus, poate fi aplicat și echipamentelor de combustie indirecte (cum ar fi cazanul de căldură reziduală) și echipamentele care funcționează cu alte medii de transfer de căldură (cum ar fi gaz, ulei cald, sodiu), etc. (cum ar fi incineratorul de deșeuri), cazan sub presiune (cum ar fi cazanul PFBC) și cazanul cu aburi în sistemul cu cicluri combinate.

Inclusiv EN Standard, toate standardele sau procedurile legate de testul de performanță a cazanului stipulează clar că nu se aplică generatoarelor de abur din centralele nucleare. În comparație cu codul ASME, EN Standard poate fi aplicat la cazanul de căldură uzată și echipamentul său auxiliar de abur sau cazan cu apă caldă, iar domeniul de aplicare al acestuia este mai larg. EN Standard nu limitează gama aplicabilă de flux de abur, presiune sau temperatură a cazanului. În ceea ce privește cazanele cu aburi, tipurile de „cazane adecvate” enumerate în EN Standard sunt mai explicite decât codul GB sau codul DL/T.

3.Limita sistemului de cazane

Codul ASME listează ilustrațiile de demarcație ale limitelor sistemului termic ale mai multor tipuri de cazane tipice. Ilustrații tipice sunt prezentate și în codul GB. Conform standardului EN, plicul sistemului de cazane convențional ar trebui să includă întregul sistem de apă cu aburi cu pompă circulantă, sistem de ardere cu moara de cărbune (adecvat pentru sistemul de ardere a cărbunelui), suflantă de gaze cu ardere circulantă, sistem de reflux de cenușă zburătoare și încălzitor de aer. Dar nu include echipamente de încălzire a petrolului sau a gazelor, îndepărtarea prafului, ventilatorul forțat și ventilatorul de proiect indus. En standard și alte reglementări împărțesc practic limita sistemului termodinamic al cazanului în același mod, dar EN Standard subliniază cu tărie că formularea plicului sistemului de cazan (graniță) necesită ca limita plicului legată de echilibrul de căldură să fie în concordanță cu limita Cazanul în starea „furnizată”, iar aportul de căldură, ieșirea și pierderea necesară pentru măsurarea eficienței termice pot fi clar determinate. Dacă este imposibil să se obțină valori măsurate calificate la limita statutului „de aprovizionare”, granița poate fi redefinită prin acord între producător și cumpărător. În schimb, EN Standard subliniază principiul împărțirii limitei sistemului termodinamic al cazanului.

4.Temperatura standard de stare și referință

EN Standard definește starea de presiune de 101325Pa și temperatura de 0 ℃ ca stare standard, iar temperatura de referință a testului de performanță este de 25 ℃. Starea standard specificată este aceeași cu codul GB; Temperatura de referință este aceeași cu codul ASME.

EN Standard permite acordului să utilizeze alte temperaturi ca temperatură de referință pentru testul de acceptare. Când alte temperaturi sunt utilizate ca temperaturi de referință, este necesar să corectați valoarea calorică a combustibilului.

5.Coeficienți comuni

Standardul EN oferă căldura specifică a aburului, a apei, a aerului, a cenușii și a altor substanțe în intervalul de la 25 ℃ la temperatura normală de funcționare și valoarea de căldură a unor substanțe arse incomplet.

5.1 Valoarea căldurii specifice

Consultați Tabelul 1 pentru o valoare parțială a căldurii specifice.

Tabelul 1 Valoarea de căldură specifică a unor substanțe.

Ca și codul GB, entalpia sau căldura specifică a diferitelor substanțe date de En Standard durează 0 ℃ ca punct de plecare. Codul ASME prevede că 77 ℉ (25 ℃) este luat ca punct de plecare pentru calcularea entalpiei sau a căldurii specifice a diferitelor substanțe, cu excepția entalpiei aburului și a entalpiei de combustibil.

În codul GB, căldura specifică a substanțelor utilizate frecvent este calculată în funcție de temperatura calculată printr -un tabel sau prin utilizarea unei formule, iar căldura specifică obținută este valoarea calorică specifică medie specifică de la 0 ℃ la temperatura calculată. Pentru substanțe gazoase și apă, este căldura medie specifică la presiune constantă. Codul ASME durează în general 25 ℃ ca referință și oferă formula de calcul a căldurii sau entalpiei specifice a diferitelor substanțe.

În comparație cu codul GB și codul ASME, EN Standard are următoarele două diferențe în determinarea căldurii specifice a substanțelor:

1) Entalpia sau căldura specifică a diferitelor substanțe durează 0 ℃ ca punct de plecare, dar valoarea de căldură specifică dată este valoarea medie în intervalul de la 25 ℃ la temperatura de funcționare convențională.

2) Luați valoarea fixă ​​de la 25't ℃ la temperatura normală de funcționare.

De exemplu:

 Combinate cu alți parametri, când temperatura de referință este de 25 ℃, rezultatele calculate în funcție de codul GB și standardul EN sunt comparate în tabelul 2.

Tabelul 2 Comparația valorii căldurii specifice și pierderea calculată a unor substanțe.

 Conform comparației rezultatelor calculului, pentru combustibil cu conținut scăzut de cenușă, diferența rezultatelor cauzate de valori diferite ale căldurii specifice a materiei este mai mică de 0,01 (valoare absolută), care poate fi considerată ca având o influență sau mică asupra Rezultatele calculului și pot fi practic ignorate. Cu toate acestea, atunci când cazanul cu pat fluidizat circulant arde combustibil cu cenușă ridicat sau adaugă calcar pentru desulfurizare în cuptor, posibila diferență de pierdere de căldură de cenușă poate ajunge la 0,1-0,15 sau chiar mai mare.

5.2 Valoarea calorică a monoxidului de carbon.

Conform standardului EN, valoarea calorică a monoxidului de carbon este de 1 2,633 mJ/m³, care este practic același cu cel al codului ASME 4347BTU/LBM (12.643 MJ/M³) și cod GB 12.636 MJ/m³. În circumstanțe normale, conținutul de monoxid de carbon în gazul de ardere este scăzut, iar valoarea pierderii de căldură este mică, astfel încât diferența de valoare calorică are o influență mică.

5.3 Valoarea căldurii a substanțelor arse incomplet.

Standardul EN oferă valoarea de căldură a substanțelor de combustie incomplete în antracit și cenușă de combustibil de lignit, așa cum se arată în tabelul 3.

Tabelul 3 Valoarea căldurii substanțelor arse incomplet.

 Conform codului ASME, atunci când hidrogenul ars în cenușă este nesemnificativ, combustibilul incomplet poate fi considerat ca carbon amorf, iar valoarea calorică a carbonului ars în această afecțiune ar trebui să fie de 33,7mJ/kg. Codul GB nu specifică componentele materialelor combustibile în cenușă, dar este în general considerat ca carbon near. Valoarea calorică a materialelor combustibile în cenușă dată în codul GB este de 33.727mj/kg. Conform antracitului combustibil și EN Standard, valoarea calorică a substanțelor de combustie incomplete este cu aproximativ 2,2% mai mică decât codul ASME și codul GB. În comparație cu lignitul, diferența este și mai mare.

Prin urmare, este necesar să se studieze în continuare semnificația de a da valori calorice ale substanțelor arse de antracit și, respectiv, lignit în standard.

5.4 Calcinarea descompunerii căldurii carbonatului de calciu și a căldurii de generare a sulfatului.

Conform coeficienților de formulă de calcul dată în standardul EN, codul ASME și codul DL/T, căldura de descompunere a calcinată a carbonatului de calciu și căldura de formare a sulfatului sunt prezentate în tabelul 4.

Tabelul 4 Căldura de descompunere și formarea sulfatului de carbonat de calciu.

Coeficienții date de EN Standard și Codul ASME sunt practic aceiași. În comparație cu codul DT/L, căldura de descompunere este cu 2,2-2,5% mai mică, iar căldura de formare este cu aproximativ 3,3% mai mare.

6.Pierderea de căldură cauzată de radiații și convecție

Conform standardului EN, deoarece, în general, este imposibil să se măsoare pierderile de radiații și convecție (adică pierderile de disipare a căldurii înțelese în mod obișnuit), ar trebui adoptate valorile empirice.

EN Standard necesită ca proiectarea celui mai comun cazan cu aburi să se conformeze cu fig. 1, "Pierderi de radiații și convecție variază odată cu puterea maximă efectivă de căldură".

Fig. 1 linii de pierdere de radiații și convecție

 Cheie:

R: Pierderi de radiații și convecție;

B: producția maximă de căldură utilă;

Curba 1: cărbune maro, gaze de cuptor cu explozie și cazan de pat fluidizat;

Curba 2: cazan de cărbune dur;

Curba 3: cazane de combustibil și gaze naturale.

Sau calculat în conformitate cu formula (1):

Qrc = cqn^0,7(1)

Tip:

C = 0,0113, potrivit pentru cazanele cu gaze naturale și cu gaz natural;

0,022, potrivit pentru cazanul antracit;

0.0315, potrivit pentru cazane de pat lignit și fluidizat.

Conform definiției unei producții eficiente de căldură în standardul EN, producția efectivă de căldură este căldura totală a apei de alimentare și/sau a aburului transmisă de cazanul cu aburi, iar entalpia de canalizare este adăugată la producția efectivă de căldură.

De exemplu:

 În combinație cu alți parametri, producția maximă de căldură efectivă a cazanului este de aproximativ 773 MW, iar pierderea de radiații și convecție este de 2,3 MW la arderea antracitului, adică pierderea de căldură a radiațiilor și a convecției este de aproximativ 0,298%. Comparativ cu pierderea de disipare a căldurii de 0,2% sub sarcina nominală a corpului cazanului calculat în funcție de parametrii de exemplu în codul GB, pierderea de radiație și convecție calculată sau evaluată în conformitate cu standardul EN este cu aproximativ 49% mai mare.

Trebuie adăugat că standardul EN oferă, de asemenea, curbe de calcul sau coeficienți de formulă în funcție de diferite tipuri de cuptor și tipuri de combustibil. Codul ASME impune ca pierderea de căldură să fie estimată prin măsurare, dar „estimarea parametrilor dată de personalul calificat profesional nu este exclusă”. Codul GB oferă aproximativ curba de calcul și formula în funcție de unitatea și corpul cazanului.

7.Pierderea gazelor de ardere

Pierderea gazelor de ardere include în principal pierderea de gaze uscate, pierderea cauzată de separarea apei în combustibil, pierderea cauzată de hidrogenul în combustibil și pierderea cauzată de umiditatea în aer. Conform ideii de calcul, standardul ASME este similar cu codul GB, adică pierderea de gaze de ardere uscată și pierderea vaporilor de apă sunt calculate separat, dar ASME calculează în funcție de debitul de masă, în timp ce GB calculează în funcție de debitul de volum. EN Standard calculează calitatea gazelor umede și căldura specifică a gazelor de ardere umedă în ansamblu. Trebuie subliniat faptul că pentru cazanele cu preîncălzire de aer, cantitatea și temperatura gazelor de ardere în formulele standard și GB sunt cantitatea de gaze de ardere și temperatura la ieșirea de preîncălzire a aerului, în timp ce cele din formulele de cod ASME sunt cantitatea de gaze de ardere la Intrarea de preîncălzire a aerului și temperatura gazelor de ardere la ieșirea de preîncălzire atunci când rata de scurgere a aerului de preîncălzire a aerului este corectată la 0. A se vedea tabelul 5 pentru exemple de calcul de EN și GB. Din tabelul 5, se poate observa că, deși metodele de calcul sunt diferite, rezultatele calculului sunt practic aceleași.

Tabelul 5 Comparația pierderii de evacuare a gazelor de ardere calculată de GB și EN.

 8.Corecția eficienței

Deoarece este de obicei imposibil să se efectueze testul de acceptare a performanței unității în condițiile standard sau garantat de combustibil și în condițiile de operare standard sau garantate, este necesar să corectați rezultatele testelor la condițiile de operare standard sau contractuale. Toate cele trei standarde/reglementări și -au prezentat propriile metode de corecție, care au atât asemănări, cât și diferențe.

8.1 Articole revizuite.

Toate cele trei standarde au corectat temperatura aerului de intrare, umiditatea aerului, temperatura gazelor de evacuare la ieșirea la graniță și combustibil, dar codul GB și codul ASME nu au corectat cenușa în combustibil, în timp ce standardul EN a dedus și a calculat corectarea schimbării cenușii în combustibil în detaliu.

8.2 Metoda de corecție.

Metodele de revizuire ale codului GB și ale codului ASME sunt practic aceleași, care trebuie să înlocuiască parametrii revizuiți cu formula de calcul inițială a elementelor de pierdere și să le recalculeze pentru a obține valoarea pierderii revizuite. Metoda de modificare a standardului EN este diferită de codul GB și codul ASME. Standardul EN necesită ca diferența echivalentă Δ A între valoarea de proiectare și valoarea reală să fie calculată mai întâi, iar apoi diferența de pierdere δ n ar trebui calculată în funcție de această diferență. Diferența de pierdere plus pierderea inițială este pierderea corectată.

8.3 Modificări de compoziție a combustibilului și condiții de corecție.

Codul GB și codul ASME nu limitează schimbarea combustibilului în testul de performanță, atât timp cât ambele părți ajung la un acord. Suplimentul DL/T crește intervalul de variație admisibil al combustibilului de testare, iar standardul EN pune cerințe clare pentru variația de umiditate și cenușă în combustibil, ceea ce necesită ca abaterea YHO de la valoarea garantată a apei în combustibil nu trebuie să depășească 10%, iar abaterea yash de la valoarea garantată nu trebuie să depășească 15% înainte de corectare. În același timp, se prevede că, dacă abaterea testului depășește intervalul fiecărei abateri, testul de acceptare a performanței poate fi realizat numai după ce un acord este încheiat între producător și utilizator.

8.4 Corecția valorii calorice a combustibilului.

Codul GB și ASME nu specifică corectarea valorii calorice a combustibilului. EN Standard subliniază că, dacă temperatura de referință convenită nu este de 25 ℃, valoarea calorică a combustibilului (NCV sau GCV) ar trebui corectată la temperatura convenită. Formula de corecție este următoarea:

HA: Valoarea calorică netă a combustibilului la temperatura de referință de 25 ℃;

HM: Valoarea calorică netă de combustibil corectată în funcție de temperatura de referință convenită.

9.Eroare de testare și incertitudine

Inclusiv testul de performanță a cazanului, orice test poate avea erori. Erorile de testare sunt compuse în principal din erori sistematice, erori aleatorii și erori de omisiune, etc. Toate cele trei standarde necesită ca erorile posibile să fie evaluate și eliminate pe cât posibil înainte de test. Codul ASME și standardul EN prevăzut în funcție de conceptele de incertitudine și incertitudine.

Conform conținutului de test GB, se calculează eroarea de măsurare și eroarea de analiză a fiecărui element de măsurare și analiză, iar eroarea finală de calcul a eficienței este obținută pentru a judeca dacă testul este calificat.

Este stipulat în capitole relevante ale codului ASME ca toate părțile la test să determine valorile acceptabile ale incertitudinii rezultatelor testului înainte de test, iar aceste valori sunt numite incertitudinea țintă a rezultatelor. Codul ASME oferă metoda de calcul a incertitudinii. Codul ASME prevede, de asemenea, că după finalizarea fiecărui test, incertitudinea trebuie calculată conform capitolelor relevante ale Codului și Codului ASME PTC 19.1. Dacă incertitudinea calculată este mai mare decât incertitudinea țintă atinsă în avans, testul va fi nevalid. Codul ASME subliniază faptul că incertitudinea rezultatelor testelor calculate nu este limita de eroare admisibilă a performanței cazanului, iar aceste incertitudini sunt utilizate doar pentru a judeca nivelul de test de performanță (adică dacă testul este eficient sau nu), mai degrabă decât pentru a evalua Performanță a cazanului.

En Standard prevede că incertitudinea finală a eficienței relative EηB se calculează în funcție de incertitudinea fiecărei sub-elemente, iar apoi incertitudinea de eficiență Uη β se calculează conform următoarei formule:

Uηβ = ηβXxεηβ

Dacă sunt îndeplinite următoarele condiții, se consideră că valoarea garantată a eficienței se realizează:

ηβG≤ηB+Uηβ

În care:

η g este valoarea de garanție a eficienței;

ηb este valoarea eficienței corectate.

Din discuția de mai sus se poate observa clar că analiza erorilor GB și calculul incertitudinii în codul ASME sunt criteriile pentru a judeca dacă testul are succes, ceea ce nu are nicio legătură cu dacă indicele de eficiență este calificat, în timp ce incertitudinea În EN Standard nu judecă dacă testul are succes, ceea ce este strâns legat de faptul că indicele de eficiență este calificat.

10.Concluzie

GB10184-88, DL/T964-2005, ASME PTC4-1998 și EN12592-15: 2003 stipulează clar testul eficienței cazanului și metoda de calcul, ceea ce face ca acceptarea performanței cazanului să fie bazată pe dovezi. Codurile GB și ASME sunt utilizate pe scară largă în China, în timp ce standardele EN sunt rareori utilizate în acceptarea internă.

Ideea principală a testului de evaluare a performanței cazanului descris de cele trei standarde este aceeași, dar datorită diferitelor sisteme standard, există diferențe în multe detalii. Această lucrare face o analiză și o comparație a celor trei standarde, ceea ce este convenabil să utilizeze standardele diferitelor sisteme mai exact în acceptarea proiectului. Standardul EN nu a fost utilizat pe scară largă în China, dar este necesar să se facă o analiză mai profundă și să cerceteze unele dintre prevederile sale. Pentru a face pregătiri tehnice în acest sens, promovați exportul de cazane interne într -o țară sau regiune care implementează standardul UE și îmbunătățiți adaptabilitatea noastră la piața internațională.