《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)更新及實(shí)際應(yīng)用

曹愛霞

（南京市節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心，南京 210007）

《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》于2015年進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)更新（以下簡稱“新標(biāo)準(zhǔn)”），并于2016年7月1日實(shí)施，替代原有的《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》（GB/T10184-1988）（以下簡稱“舊標(biāo)準(zhǔn)”）。對(duì)照“舊標(biāo)準(zhǔn)”，“新標(biāo)準(zhǔn)”主要針對(duì)鍋爐效率計(jì)算公式、儀器設(shè)備的使用建議和規(guī)定、鍋爐機(jī)組熱平衡系統(tǒng)邊界等內(nèi)容進(jìn)行了修改，增加了添加脫硫劑的鍋爐效率計(jì)算、裝有高溫脫銷裝置的鍋爐效率計(jì)算、空氣中NOx和SO2濃度的測量項(xiàng)目和空氣預(yù)熱器性能計(jì)算部分公式等內(nèi)容。

文中主要針對(duì)損失法計(jì)算鍋爐效率部分，比較了新舊標(biāo)準(zhǔn)的差別，并通過現(xiàn)場的實(shí)際試驗(yàn)，驗(yàn)證新舊計(jì)算方法在實(shí)際應(yīng)用中的差別。

1 新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

“新標(biāo)準(zhǔn)”中，損失法計(jì)算鍋爐效率主要是通過對(duì)鍋爐運(yùn)行過程中的各項(xiàng)損失計(jì)算，從而計(jì)算出鍋爐的運(yùn)行效率。

式中，η為鍋爐燃料效率，%；q2為排煙熱損失，%；q3為氣體未完全燃燒熱損失，%；q4為固體未完全燃燒熱損失，%；q5為鍋爐散熱損失，%；q6為灰和渣物理顯熱損失，%；qoth為其它熱損失，包括石子煤排放熱損失等，%；qex為外來熱量與燃料低位發(fā)熱量的百分比，%。對(duì)比“新標(biāo)準(zhǔn)”，“舊標(biāo)準(zhǔn)”中對(duì)損失法計(jì)算鍋爐效率的定義中，缺少“其它熱損失”及“外來熱量”的計(jì)算，就全面性來說有所欠缺。

而各個(gè)分項(xiàng)損失的計(jì)算定義中，“排煙熱損失”在新舊標(biāo)準(zhǔn)中的計(jì)算有一定調(diào)整；“氣體未完全燃燒熱損失”在新舊標(biāo)準(zhǔn)中的定義基本一致，但在理論干煙氣的計(jì)算上有所改變；“固體未完全燃燒熱損失”在新舊標(biāo)準(zhǔn)中的定義完全一樣，不存在差異；“鍋爐散熱損失”在新舊標(biāo)準(zhǔn)中均為查圖計(jì)算，但是標(biāo)準(zhǔn)附圖有所改變；“灰和渣物理顯熱損失”在新舊標(biāo)準(zhǔn)中的定義基本一致，但在爐渣和飛灰比熱的查詢值上存在差異。

在本次的現(xiàn)場試驗(yàn)中，為盡量滿足新舊標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比，沒有產(chǎn)生“其它熱損失”及“外來熱量”；“氣體未完全燃燒熱損失”計(jì)算后占比較小，僅為0.01%～0.02%；“固體未完全燃燒熱損失”在新舊標(biāo)準(zhǔn)中不存在差異；“鍋爐散熱損失”在新舊標(biāo)準(zhǔn)中均為查圖計(jì)算。因此本次試驗(yàn)主要驗(yàn)證了“排煙熱損失”和“灰、渣物理顯熱損失”在新舊標(biāo)準(zhǔn)中的計(jì)算差異。

1.1 排煙熱損失計(jì)算

在“新標(biāo)準(zhǔn)”中定義排煙熱損失的主要計(jì)算過程如下：

上式中，Q2為每千克燃料產(chǎn)生的排煙損失熱量，kJ/kg；Qnet.ar為入爐燃料地位發(fā)熱量，kJ/kg；Q2.fg.d為干煙氣帶走的熱量，kJ/kg；Q2.wv.fg為煙氣所含水蒸氣帶走的熱量，kJ/kg；Vfg.d.AH.lv為每千克燃料燃燒生成的空預(yù)器出口處的干煙氣體積，m3/kg；Cp.fg.d為干煙氣從 tre至 tfg.AH.lv的定壓比熱容，kJ/(m3·K)；tfg.AH.lv為空預(yù)器出口煙氣溫度，℃；tre為基準(zhǔn)溫度，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定取25℃；Vwv.fg.AH.lv為每千克燃料燃燒生成的空預(yù)器出口處的煙氣中水蒸氣的體積，m3/kg；Cp.wv為水蒸氣氣從tre至tfg.AH.lv的定壓比熱容，kJ/(m3·K)。

對(duì)比新舊標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算的主要差別如下：1）（3）和（4）計(jì)算式中的基準(zhǔn)溫度tre的定義在“舊標(biāo)準(zhǔn)”中為：鍋爐送風(fēng)機(jī)入口處空氣溫度，與“新標(biāo)準(zhǔn)”中直接規(guī)定25℃存在一定差別；2）干煙氣定壓比熱容Cp.fg.d通過查詢煙氣主要成分的定壓比熱容進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，水蒸氣的Cp.wv直接查表取得，對(duì)比新舊標(biāo)準(zhǔn)的附表“常用氣體和灰（渣）特性”，“新標(biāo)準(zhǔn)”中各種介質(zhì)的定壓比熱容要高于“舊標(biāo)準(zhǔn)”，并且比“舊標(biāo)準(zhǔn)”更加精確，《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》新舊標(biāo)準(zhǔn)見表1和表2。

表1 《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》舊標(biāo)準(zhǔn)

表2 《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》新標(biāo)準(zhǔn)

1.2 灰和渣物理顯熱損失計(jì)算

在“新標(biāo)準(zhǔn)”中定義灰、渣物理顯熱損失的主要計(jì)算過程如下：

式（6）中，Q6為灰、渣物理顯熱損失熱量，kJ/kg；ωas.ar為入爐燃料（收到基）中灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；ωs、ωpd和ωas分別表示為爐渣、沉降灰和飛灰占燃料總灰量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；Cs、Cpd、Cas分別表示為爐渣、沉降灰和飛灰的比熱，kJ/（kg·K）；ωc.s、ωc.pd、ωc.as分別表示為爐渣、沉降灰和飛灰的含碳量，%；ts、tpd、tas、分別表示為爐渣、沉降灰和飛灰的溫度，℃。

對(duì)比新舊標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算的主要差別如下：1）（6）計(jì)算式中的基準(zhǔn)溫度tre的定義在“舊標(biāo)準(zhǔn)”中為：鍋爐送風(fēng)機(jī)入口處空氣溫度，與“新標(biāo)準(zhǔn)”中直接規(guī)定25℃存在一定差別；2）對(duì)比新舊標(biāo)準(zhǔn)的附表“常用氣體和灰（渣）特性”，“新標(biāo)準(zhǔn)”中爐渣與飛灰比熱容要高于“舊標(biāo)準(zhǔn)”，并且比“舊標(biāo)準(zhǔn)”更加精確，《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》新舊標(biāo)準(zhǔn)分別見表3和表4。

表3 《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》舊標(biāo)準(zhǔn)

表4 《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》新標(biāo)準(zhǔn)

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

根據(jù)新舊標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比分析，本次實(shí)驗(yàn)選擇了一臺(tái)上海鍋爐廠生產(chǎn)的440 t/h高壓循環(huán)流化床鍋爐作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，鍋爐型號(hào)為 SG-440/9.8，440 t/h 高壓循環(huán)流化床鍋爐測試參數(shù)見表5。排煙熱損失與灰、渣物理顯熱損失的新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比計(jì)算數(shù)據(jù)見表6。

3 結(jié)語

從本次實(shí)驗(yàn)計(jì)算對(duì)比可以看出，排煙熱損失新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比相差了0.87個(gè)百分點(diǎn)，而灰、渣物理顯熱損失對(duì)比相差了0.06個(gè)百分點(diǎn)，兩項(xiàng)損失綜合對(duì)比相差了0.93個(gè)百分點(diǎn)，其主要差距就是在于各個(gè)介質(zhì)的比熱值，以及基準(zhǔn)溫度點(diǎn)的定義。由于本次試驗(yàn)是在初冬季節(jié)進(jìn)行，環(huán)境溫度為6℃左右，按“舊標(biāo)準(zhǔn)”的基準(zhǔn)溫度定義，鍋爐送風(fēng)機(jī)入口處空氣溫度就在6℃，而“新標(biāo)準(zhǔn)”的基準(zhǔn)溫度直接定義為25℃，僅此基準(zhǔn)溫度變化就產(chǎn)生了19℃的溫差，從而直接影響了排煙帶走的熱量和灰、渣物理顯熱損失熱量的計(jì)算。

表5 440 t/h高壓循環(huán)流化床鍋爐測試參數(shù)

表6 排煙熱損失與灰、渣物理顯熱損失的新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比計(jì)算數(shù)據(jù)

《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》中對(duì)于進(jìn)風(fēng)溫度偏離設(shè)計(jì)值、給水溫度偏離設(shè)計(jì)值、試驗(yàn)燃料特性偏離設(shè)計(jì)值、空氣水分偏離設(shè)計(jì)值等影響因素，均規(guī)定了修正計(jì)算方法，經(jīng)過修正計(jì)算后，新舊標(biāo)準(zhǔn)的鍋爐效率計(jì)算差距會(huì)進(jìn)一步縮小，本次實(shí)驗(yàn)未進(jìn)行修正計(jì)算。

綜上所述，本次標(biāo)準(zhǔn)的變更，對(duì)于損失法計(jì)算鍋爐效率主要是變更了基準(zhǔn)溫度點(diǎn)的定義和各個(gè)介質(zhì)的比熱參數(shù)。因此對(duì)于機(jī)組性能試驗(yàn)而言，如選在環(huán)境溫度25℃以下時(shí)開展性能試驗(yàn)，則“新標(biāo)準(zhǔn)”的損失計(jì)算要小于“舊標(biāo)準(zhǔn)”，即“新標(biāo)準(zhǔn)”計(jì)算的鍋爐效率略高；而選在環(huán)境溫度25℃左右時(shí)開展性能試驗(yàn)，則新舊標(biāo)準(zhǔn)損失計(jì)算差距僅存在與各個(gè)介質(zhì)的比熱值的變化，該變化實(shí)際影響較小，新舊標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的鍋爐效率差別不大。