B 內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院 鍋爐熱效率試驗(yàn)作業(yè)指導(dǎo)書 修改版2

1、編號(hào) :ZDS-GL-2009-001鍋爐性能考核熱效率試驗(yàn)作業(yè) 指導(dǎo)書(ASME 部分內(nèi) 蒙 古 電 力 科 學(xué) 研 究 院 二 九 年 五 月 編 號(hào) :ZDS-GL-2009-001起 訖 時(shí) 間 :2009年 05月 2009年 06月項(xiàng) 目 負(fù) 責(zé) 人 :趙勇綱 于英利工 作 人 員 :蔡 斌 李豐泉 韓 義 于英利 袁東輝 編 寫 人 員 :于英利審 核 :批 準(zhǔn) :摘 要依據(jù) ASME PTC 4-1998詳細(xì)闡述了性能考核試驗(yàn)中,鍋爐熱效率試驗(yàn) 的試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)儀器、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)內(nèi)容、試驗(yàn)條件與要求、試驗(yàn)數(shù) 據(jù)分析與處理、試驗(yàn)結(jié)果、不確定度分析以及試驗(yàn)結(jié)論。關(guān) 鍵 詞鍋爐;性

2、能考核;熱效率目 錄1 前言 - 1 1.1 適用范圍 - 11.2 版權(quán)聲明 - 12 參照標(biāo)準(zhǔn)及儀器設(shè)備 - 2 2.1 參照標(biāo)準(zhǔn) - 2 2.2 試驗(yàn)使用儀器 - 22.3 試驗(yàn)借用儀器 - 23 導(dǎo)則 - 3 3.1 鍋爐系統(tǒng)邊界界定 - 3 3.2 試驗(yàn)術(shù)語 - 9 3.3 性能試驗(yàn)概述 - 15 3.4 性能試驗(yàn)程序 - 183.5 容錯(cuò)度與試驗(yàn)不確定度 - 284 試驗(yàn)測量方法 - 31 4.1 導(dǎo)則 - 31 4.2 所要求的數(shù)據(jù) - 31 4.3 測量的一般要求 - 44 4.4 溫度測量 - 57 4.5 壓力測量 - 62 4.6 橫截面網(wǎng)格逐點(diǎn)流速測量 - 64 4.7

3、 流量測量 - 65 4.8 固體燃料和脫硫劑取樣 - 69 4.9 液體和氣體燃料取樣 - 76 4.10 煙氣取樣 - 77 4.11 灰渣取樣 - 78 4.12 燃料、脫硫劑和灰渣分析 - 794.13 煙氣分析 - 80 4.14 電功率 - 824.15 濕度 - 825 結(jié)果計(jì)算 - 84 5.1 引言 - 84 5.2 測量數(shù)據(jù)整理 - 84 5.3 蒸發(fā)量 - 90 5.4 輸出能量 - 91 5.5 輸入能量 - 92 5.6 能量平衡 - 92 5.7 效率 - 93 5.8 燃料特性 - 95 5.9 脫硫劑和其他添加劑的性質(zhì) - 97 5.10 灰渣特性 - 101

4、5.11 燃燒空氣性質(zhì) - 104 5.12 煙氣產(chǎn)物 - 110 5.13 空氣和煙氣溫度 - 113 5.14 各項(xiàng)損失 - 117 5.15 外來熱量 - 126 5.16 不確定度 - 128 5.17 其他運(yùn)行參數(shù) - 132 5.18 修正到標(biāo)準(zhǔn)或保證工況 - 133 5.19 能量平衡計(jì)算常用的空氣焓、煙焓和其他物質(zhì)焓 - 1455.20 計(jì)算所用縮寫詞 - 1626 試驗(yàn)條件與要求 - 1767 試驗(yàn)結(jié)果報(bào)告 - 178 7.1 引言 - 1787.2 報(bào)告內(nèi)容 - 1788 不確定度分析 - 180 8.1 引言 - 180 8.2 基本概念 - 1828.3 試驗(yàn)前的不確定

5、度分析和試驗(yàn)計(jì)劃 - 189 8.4 確定精度指標(biāo)的公式及程序 - 190 8.5 確定偏差極限的公式與導(dǎo)則 - 1988.6 試驗(yàn)結(jié)果的不確定度 - 2049 安全措施 - 205 10 人員組成 - 205 11 工期安排 - 206 12 附錄 - 207附圖 A 工作流程圖 - 207附表 1 鍋爐熱效率試驗(yàn)表盤參數(shù)記錄表 - 208附表 2 鍋爐熱效率試驗(yàn)氧量及煙氣成分分析 測試原始記錄表 - 210附表 3 鍋爐熱效率試驗(yàn)排煙溫度測試原始記錄表 - 212鍋爐性能考核熱效率試驗(yàn)作業(yè)指導(dǎo)書(ASME 部分1 前言1.1 適用范圍本作業(yè)指導(dǎo)書明確闡述了機(jī)組性能考核鍋爐熱效率試驗(yàn)的試驗(yàn)標(biāo)

6、準(zhǔn)、試驗(yàn)儀器、 試驗(yàn)術(shù)語與定義、試驗(yàn)測量方法、結(jié)果計(jì)算、試驗(yàn)報(bào)告與不確定度分析等內(nèi)容。本作 業(yè)指導(dǎo)書是內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院進(jìn)行機(jī)組性能考核鍋爐熱效率試驗(yàn)的執(zhí)行文件。適 用于新建、擴(kuò)建以及改建機(jī)組的性能考核鍋爐設(shè)備性能考核評價(jià)性試驗(yàn)。本作業(yè)指導(dǎo)書所列規(guī)則和說明適用于燃燒礦物燃料的蒸汽鍋爐。包括燃煤、燃油、 燃?xì)忮仩t以及燃燒其他碳?xì)淙剂系恼羝仩t,也包括了采用化學(xué)吸收劑脫硫的蒸汽鍋 爐。其他不燃燒煤、油、氣的蒸汽鍋爐也可根據(jù)本作業(yè)指導(dǎo)書的基本原則進(jìn)行測試。 但是,宜注意,由于很難確定燃料變化所引起的誤差,而且該誤差很可能比煤、油、 氣的取樣和分析所帶來的誤差更大。本作業(yè)指導(dǎo)書不適用于核動(dòng)力蒸汽系統(tǒng)

7、。不適用本作業(yè)指導(dǎo)書的還包括:化學(xué)熱 量回收蒸汽鍋爐, 燃燒城市垃圾的鍋爐, 爐內(nèi)壓力高于 5³105Pa 的增壓鍋爐, 焚燒爐。1.2 版權(quán)聲明本作業(yè)指導(dǎo)書的版權(quán)歸內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院所有,任何形式的復(fù)制與傳播行為 均違反中華人民共和國著作權(quán)法及侵犯內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院的版權(quán)。本作業(yè)指導(dǎo)書由內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院鍋爐技術(shù)研究所執(zhí)筆起草。本作業(yè)指導(dǎo)書由內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院歸口。2 參照標(biāo)準(zhǔn)及儀器設(shè)備 2.1 參照標(biāo)準(zhǔn) 2.2 試驗(yàn)使用儀器 2.3 試驗(yàn)借用儀器3 導(dǎo)則3.1 鍋爐系統(tǒng)邊界界定不同布置的鍋爐的邊界如圖 3.1-1圖 3.1-7所示。 圖中顯示鍋爐邊界包括了鍋爐 系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)

8、備。以下的數(shù)字用于標(biāo)識(shí)各個(gè)設(shè)備的具體位置。3.1.1 燃料 /吸收劑²1 -給煤機(jī)或原煤倉出口的煤²1A -給料機(jī) /煤倉出口的脫硫劑²2 -輸送到燃燒器的煤 (磨煤機(jī)出口 ²3 -輸送到燃燒器的燃油²3A -輸送到油加熱器的燃油²4 -輸送到燃燒器的燃?xì)?.1.2 空氣²5 -磨煤機(jī)調(diào)溫風(fēng)²6 -送風(fēng)機(jī)入口²6A -一次風(fēng)機(jī)入口²7 -送風(fēng)機(jī)出口²7A -一次風(fēng)機(jī)出口²7B -其他進(jìn)入機(jī)組的空氣²8 -進(jìn)入系統(tǒng)邊界的燃燒空氣 (二次風(fēng) ²8A -進(jìn)入系統(tǒng)

9、邊界的一次風(fēng)²8B -邊界內(nèi)暖風(fēng)器出口的燃燒空氣²8C -邊界內(nèi)暖風(fēng)器出口一次風(fēng)²9 -空氣預(yù)熱器出口的燃燒空氣 (二次風(fēng) ²9A -空氣預(yù)熱器出口一次風(fēng)²10-進(jìn)入鍋爐的二次風(fēng)²11-磨煤機(jī)進(jìn)口空氣²11A -磨煤機(jī)出口的氣粉混合物3.1.3 煙氣²12-蒸發(fā)管束出口 (圖中未表示 ²13-省煤器入口 (圖中未表示 ²14-省煤器出口²14A -二次風(fēng)空氣預(yù)熱器入口²14B -一次風(fēng)空氣預(yù)熱器入口²14C -高溫?zé)煔鈨艋O(shè)備出口²15-空氣預(yù)熱器出口&#

10、178;15A -二次風(fēng)空氣預(yù)熱器出口²15B -一次風(fēng)空氣預(yù)熱器出口²16-低溫?zé)煔鈨艋O(shè)備入口²17-低溫?zé)煔鈨艋O(shè)備出口²18-引風(fēng)機(jī)入口²19-引風(fēng)機(jī)出口²20-低品位熱交換器入口 (未表示 ²21-低品位熱交換器出口 (未表示 ²22-煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)入口²23-煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)出口 (進(jìn)入鍋爐 3.1.4 蒸汽 /水²24給水進(jìn)口²25過熱器噴水²26一級再熱器噴水²26A 二級再熱器噴水 (未表示 ²27省煤器出口水²28進(jìn)入鍋筒的水&

11、#178;29進(jìn)入循環(huán)泵的爐水²30 離開循環(huán)泵的爐水²31 鍋筒出口飽和蒸汽²31A 第一級過熱器減溫器入口²31B 第一級過熱器減溫器出口²31C 第二級過熱器減溫器入口 (未表示 ²31D 第二級過熱器減溫器出口 (未表示 ²32主蒸汽²33進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)邊界的再熱蒸汽²33A 第一級再熱減溫器入口²33B 第一級再熱減溫器出口²33C 第二級再熱減溫器入口 (未表示 ²33D 第二級再熱減溫器出口 (未表示 ²34第一級再熱器出口²34A 第二級再熱

12、器出口 (未表示 ²35排污²36暖風(fēng)器 (邊界內(nèi) 出口的凝結(jié)水 ²36A 主暖風(fēng)器 (邊界內(nèi) 出口凝結(jié)水 3.1.5 其他²37爐膛底渣²38渣池水入口²39渣池水出口²40冷卻水入口²41冷卻水出口²42霧化蒸汽²43燃油加熱器進(jìn)口蒸汽²44燃油加熱器出口蒸汽²45磨煤機(jī)石子煤²46吹灰器蒸汽²46A 輔助用汽²47鍋爐循環(huán)泵注水²48鍋爐循環(huán)泵漏水²49熱風(fēng)再循環(huán) (未表示 ²50熱風(fēng)旁路 (未表示 ²

13、;51燃料 /煙氣供給器²52省煤器冷灰斗排灰²53高溫?zé)煔鈨艋O(shè)備排灰²54空氣預(yù)熱器排灰²55低溫?zé)煔鈨艋O(shè)備排灰 圖 3.1-1 典型的燃油、燃?xì)忮仩t 圖 3.1-2 典型的燃煤鍋爐之一:不分一、二次風(fēng)的空氣預(yù)熱器 圖 3.1-3 典型的燃煤鍋爐之二:分設(shè)一次風(fēng)的空氣預(yù)熱器與二次風(fēng)的空氣預(yù)熱器 圖 3.1-4 典型的燃煤鍋爐之三:三分倉空氣預(yù)熱器 圖 3.1-5 典型的循環(huán)流化床鍋爐 圖 3.1-6 典型的火床鍋爐 圖 3.1-7 典型的鼓泡床鍋爐3.2 試驗(yàn)術(shù)語3.2.1 定義添加劑:一種加入氣體、液體或固體物流中,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理變化,以提高

14、 收集效率的物質(zhì)。過量空氣率:除修正理論空氣量外的額外空氣量。在本作業(yè)指導(dǎo)書中,過量空氣 率表示為修正理論空氣量的百分?jǐn)?shù)。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)空氣:在 77 (25 , 29.53英寸汞柱 (100Kpa, 1bar絕對大氣壓、特 定空氣含濕量 0.0131b水分 /1b干空氣 (kg/kg下的空氣。理論空氣量:單位質(zhì)量的燃料完全燃燒必需的氧氣量所對應(yīng)的空氣量。理論空氣 量和化學(xué)當(dāng)量空氣量均指同一量。修正理論空氣量:考慮未燃碳沒有消耗氧和硫化反應(yīng)消耗氧后的理論空氣量。 近似分析 (工業(yè)分析,下同 :按對應(yīng)的 ASTM 標(biāo)準(zhǔn),在實(shí)驗(yàn)室分析燃料樣本,提供 固定碳、揮發(fā)分、水分和不可燃物 (灰分 的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含

15、量。元素分析:根據(jù)對應(yīng)的 ASTM 標(biāo)準(zhǔn),在實(shí)驗(yàn)室分析燃料樣本, 提供碳、氫、氧、 氮、 硫、水分和灰分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量。其他灰分:從鍋爐管束灰斗、空氣預(yù)熱器灰斗和省煤器灰斗排出的灰渣?；胰廴跍囟?按相應(yīng)的 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)確定的給定燃料灰渣的四個(gè)溫度 (初始變形溫度、 軟化溫度、半球溫度、流動(dòng)溫度 。常用的是軟化溫度,即灰錐變形至高度和寬度相等 時(shí)所對應(yīng)的溫度。渣池:位于爐膛底部用于收集和排出灰渣的渣池或渣斗。偏差極限:誤差估計(jì)。石灰石鍛燒:吸熱化學(xué)反應(yīng),發(fā)生于由碳酸鈣生成氧化鈣或碳酸鎂生成氧化鎂并 釋放出二氧化碳的反應(yīng)中。鈣硫摩爾比 (鈣 /硫 :送入的脫硫劑中鈣的總摩爾數(shù)除以送入燃料中硫的

16、總摩爾 數(shù)。鈣的有效利用率:在二氧化硫 (SO2 形成硫酸鹽 (CaS04 中, 脫硫劑中發(fā)生反應(yīng)的鈣 的百分比。有時(shí)也被稱為脫硫劑利用率。蒸發(fā)量:在規(guī)定蒸汽參數(shù)和機(jī)組運(yùn)行方式 (包括規(guī)定的排污量和輔助用汽量 下, 鍋爐能夠連續(xù)產(chǎn)生的最大主蒸汽流量,常被稱為最大連續(xù)蒸發(fā)量。燃燒效率:表示所有燃料組分燃燒氧化的完全程度。通常定量表示為燃燒實(shí)際得 到的熱量除以燃燒的最大理論熱量。燃燒份額:流化床密相區(qū)域燃燒釋放的熱量占燃料總釋放熱量的百分比。控制范圍:是指主蒸汽溫度及 /或再熱蒸汽溫度能維持在額定值條件下的鍋爐負(fù)荷 變化范圍。置信度:某參數(shù)的多個(gè)觀測值 (測量值 中,那些可預(yù)測到的、與該參數(shù)的真值

17、不 同且不超過不確定度的觀測值所占的百分比。外來熱量:除燃燒外進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)的熱量。外來熱量包括燃料和送入空氣的物理 顯熱 (與比熱容和溫度有關(guān) 以及霧化蒸氣的熱量;由磨煤機(jī)、循環(huán)泵、一次風(fēng)機(jī)和煙 氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化的熱量 ; 化學(xué)反應(yīng)熱量,例如硫酸鹽反應(yīng)。外來熱量可以是 負(fù)值,例如,當(dāng)空氣溫度低于基準(zhǔn)溫度時(shí)。脫水反應(yīng):當(dāng)消石灰生成氧化鈣且產(chǎn)生水的吸熱化學(xué)反應(yīng),或從氫氧化鎂生成鎂 氧化物且產(chǎn)生水的吸熱化學(xué)反應(yīng)。燃料效率:輸出能量與輸入燃料的化學(xué)能量之比。毛效率:輸出能量與進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)的總能量之比。能量平衡法:有時(shí)亦稱為熱平衡法。通過詳細(xì)考察所有輸入和輸出鍋爐系統(tǒng)的能 量來確定鍋爐效率的方法

18、。詳見 3.3節(jié)。偏差:全部樣本的平均值與真實(shí)值間的差值,即樣本中任一測量值所具有的真實(shí) 系統(tǒng)誤差或固有誤差。隨機(jī)誤差:接近正態(tài)分布的統(tǒng)計(jì)量。采用同一測量系統(tǒng),由同一人操作,對同一 量反復(fù)以相同的次數(shù)測量,得到的測量值并不相同,因此,存在隨機(jī)誤差?？傉`差:偏差與隨機(jī)誤差之和。固定碳:按 ASTM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行固體燃料工業(yè)分析的實(shí)驗(yàn)過程中, 揮發(fā)分釋放后, 除了 灰分外的剩余碳為固定碳。見揮發(fā)分。高位發(fā)熱量:單位質(zhì)量燃料完全燃燒所釋放的全部熱量,按 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)測定。高位 發(fā)熱量包括水蒸氣的潛熱。如果是在定容條件下測定的發(fā)熱量,則必須換算到定壓條 件下的發(fā)熱量后方可用于本規(guī)程的計(jì)算。低位發(fā)熱量:單位

19、質(zhì)量燃料燃燒的全部熱量減去燃燒產(chǎn)物中水的汽化潛熱 (本規(guī)程 不采用低位發(fā)熱量 ,按 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)測定。輸入能量:從燃料中可獲得的全部化學(xué)能。輸入熱量基于高位發(fā)熱量。輸入-輸出法:一種通過直接測量輸入和輸出能量來確定鍋爐效率的方法。稱為 I/O方法。未燃盡損失:通常稱為 LOI 。在規(guī)定實(shí)驗(yàn)室燃燒溫度下,干灰樣品的質(zhì)量損失, 用 百分?jǐn)?shù)表示。常用于近似代表灰渣中的未燃盡碳。損失:除輸出蒸汽帶走的能量外,存在于鍋爐系統(tǒng)邊界內(nèi)的能量。異常值:被判定是錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)點(diǎn)。輸出能量:被工質(zhì)吸收且未被在鍋爐系統(tǒng)中回收的那部分熱量,鍋爐回收熱量是 指,例如,用于加熱送入鍋爐的空氣的熱量。精度指標(biāo):精度誤差的估計(jì)

20、。循環(huán)倍率:循環(huán)物料質(zhì)量流量除以燃料質(zhì)量流量?；以?燃燒后殘余的固體物質(zhì)?；以ㄈ剂匣?、脫硫灰渣、惰性添加劑和未燃 盡物質(zhì)。一組測試:在一段時(shí)間內(nèi)完成的一組完整的觀測和測試,其間一個(gè)和多個(gè)獨(dú)立參 數(shù)維持不變。吸收劑:與污染物質(zhì)反應(yīng)并將其捕獲的化學(xué)物質(zhì),或更一般地講,與另一種組分 發(fā)生反應(yīng)并將其捕獲的一種組分。脫硫灰渣:脫硫劑水分蒸發(fā)、焙燒 /脫水、形成增重的硫酸鹽的固體物質(zhì)。 硫酸鹽反應(yīng):氧化鈣與氧氣和二氧化硫反應(yīng)生成硫酸鈣的放熱化學(xué)反應(yīng)。脫硫率 (固硫率 :隨燃料送入鍋爐,但沒有以二氧化硫形式排放的硫占總硫量的 份額。輔助燃料:給鍋爐提供額外能量的燃料或用來穩(wěn)定燃燒的燃料。試驗(yàn):為了確定鍋

21、爐性能指標(biāo)而進(jìn)行的一組測試或多組組合測試。一次性能試驗(yàn)通常包括兩組測試。允許度:可接受的試驗(yàn)結(jié)果與其標(biāo)稱值或保證值間的差值。允許度是對試驗(yàn)結(jié)果 或?qū)ΡＷC值進(jìn)行的契約性的調(diào)整,不屬于本性能試驗(yàn)規(guī)程的內(nèi)容。未燃盡的可燃物:燃料中未完全被氧化的可燃部分。不確定度:對某一給定置信度,某一測量值或結(jié)果的估計(jì)誤差限。不確定度定義 了一個(gè)區(qū)間,真值以一定的概率處于該區(qū)間內(nèi)。揮發(fā)分:固體燃料加熱到一定溫度時(shí) (按 ASTM 標(biāo)準(zhǔn) ,以氣態(tài)的形式逸出的那部分 燃料質(zhì)量 (不包括水分 。也見固定碳。以上術(shù)語定義闡述為本作業(yè)指導(dǎo)書中的重要術(shù)語,其他未盡的各專業(yè)術(shù)語可參見 ASME PTC 4-1998鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)

22、程 。3.2.2 縮寫詞以下縮寫詞在本規(guī)程中采用 :A/D: 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換AFBC: 常壓流化床燃燒AH: 空氣預(yù)熱器APC: 暖風(fēng)器管圈APH: 暖風(fēng)器API :美國石油研究院AQC: 大氣質(zhì)量控制 (本文均譯為煙氣凈化 Ar: 氨C: 碳Ca/S: 鈣硫摩爾比Ca(OH2: 氫氧化鈣CaO: 氧化鈣CaSO 4: 硫酸鈣CB: 氣化的碳CO: 一氧化碳CO 2:二氧化碳CO 3: 三氧化碳CT: 電流互感器DCS: 分散控制系統(tǒng)EPA: 環(huán)境保護(hù)署ESP :靜電除塵器FC: 固定碳FD: 送風(fēng)FEGT: 爐膛出口煙氣溫度 FG: 煙氣FID: 火焰電離檢測器 FW :給水H 2: 氫氣H

23、2S: 硫化氫HHV: 高位發(fā)熱量HHVF: 燃料的高位發(fā)熱量 HHVGF: 氣體燃料的高位發(fā)熱量 HVT: 高速抽氣熱電偶 I/O: 輸入 /輸出ID: 引風(fēng)K 20: 氧化鉀kWh: 千瓦時(shí)LOI: 未燃盡損失MB: 兆字節(jié)MAF: 無水和無灰Mg(OH2: 氫氧化鎂MgC03: 碳酸鎂MgO: 氧化鎂N 2: 氮?dú)釴 20: 氧化氮Na 2O: 氧化鈉NH 3: 氨NIST: 國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 NO: 一氧化氮N02: 二氧化氮NOx: 氮氧化物02: 氧氣O 3: 臭氧PA: 一次風(fēng)PV: 電壓互感器PTC: 性能試驗(yàn)規(guī)程RAM : 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RH: 再熱器或相對濕度BTD:

24、電阻溫度裝置S: 硫SDI: 空間分配指數(shù)SH: 過熱器,過熱SI: 國際單位Si02: 二氧化硅,硅S02: 二氧化硫S03: 三氧化硫SOx: 硫氧化物TC: 熱電偶TGA: 熱重分析THC: 混合烴VM: 揮發(fā)分3.2.3 單位及換算在本作業(yè)指導(dǎo)書中隨處采用以下單位和換算。 用表 3.2-1中給出的換算因子乘以 美制單位,可得到國際單位。 3.3 性能試驗(yàn)概述3.3.1 鍋爐性能在特定工況下運(yùn)行的鍋爐性能通常由三個(gè)主要指標(biāo)來衡量:²蒸發(fā)量-在特定工況下的最大蒸汽產(chǎn)量。²輸出能量-除鍋爐系統(tǒng)內(nèi)回收的熱量外,工質(zhì)所吸收的所有能量。²效率-輸出能量與輸入能量之比。

25、任何確定鍋爐性能的方法均必須強(qiáng)調(diào)以下兩個(gè)具有同等難度的問題:²被測量的合適定義和要確定的性能指標(biāo) (通常由計(jì)算得到 。例如,在輸出能量 和輸入能量中應(yīng)嚴(yán)格包括哪些量。²測量各參數(shù)和計(jì)算性能指標(biāo)的最實(shí)際可行、最精確的方法。為了達(dá)到要求的試 驗(yàn)精度水平,各參數(shù)必須具有多高的精確度。定義蒸發(fā)量并不難,主要問題是測量方法。輸出能量、輸入能量以及效率均有若 干可能的定義。本作業(yè)指導(dǎo)書對這些量均給出了明確的定義,圖 3.3-1說明了輸出能 量和輸入能量的定義,該圖表明,輸出能量包括所有流出鍋爐系統(tǒng)邊界的工作流體所 攜帶的能量,因此就計(jì)入了工質(zhì)流體所吸收的全部能量。該圖也顯示,外來熱量

26、(通 常很小 加入到輸入燃料量的能量以得到總輸入能量,用于計(jì)算毛效率。 圖 3.3-1 鍋爐能量平衡3.3.2 效率的各種定義鍋爐效率定義為=100 輸出能量 效率 輸入能量本作業(yè)指導(dǎo)書確認(rèn)并采用兩種鍋爐效率的定義 :²燃料效率,將被工質(zhì)吸收的所有能量作為輸出能量,但僅將燃料的化學(xué)能作為 輸入能量。本作業(yè)指導(dǎo)書選擇基于高位發(fā)熱量的燃料效率,第 5章節(jié)給出該效率的算 法。²毛效率,也將被工質(zhì)吸收的所有能量作為輸出能量,并將輸入到鍋爐系統(tǒng)邊界 內(nèi)的所有能量作為輸入能量。因此,毛效率一般小于或等于燃料效率。被定義為輸出能量和輸入能量的有關(guān)能量 (包括計(jì)算毛效率時(shí)的外來熱量 在圖3

27、.3-1示出。在所有場合,本作業(yè)指導(dǎo)書一律采用燃料的高位發(fā)熱量來確定燃料輸入能量。3.3.3 測量和計(jì)算效率的方法通常被認(rèn)可的確定鍋爐效率的兩種方法是輸入-輸出法和能量平衡法。輸入-輸出法采用的方程為=100輸出能量 效率 輸入能量用輸入-輸出法來確定效率需要直接和精確地測量所有輸出能量和輸入能量。需 要進(jìn)行的主要測量如下:²進(jìn)入鍋爐的給水流量。²減溫水流量。²所有次要輸出流的流量,例如,鍋爐排污量、輔助用汽量等。²所有工質(zhì)流的壓力和溫度,例如,給水、過熱器出口蒸汽、再熱器進(jìn)口和出口 蒸汽、輔助用汽等。²汽輪機(jī)側(cè)的其他測量,以按能量平衡關(guān)系確定

28、再熱器流量。²燃料量。²燃料高位發(fā)熱量。²余熱輸入。可要求進(jìn)行另外的測量來確定其他的外來輸入能量;但是,這些值通常對結(jié)果影 響很小。能量平衡法采用能量平衡方程:輸入能量 +外來熱量 =輸出能量 +各項(xiàng)損失效率定義為-+=100- =1-100 輸入能量 損失 外來熱量 效率 輸入能量 損失 外來熱量 輸入能量用能量平衡法計(jì)算效率需要確認(rèn)和測量 (或估計(jì) 所有的損失。 圖 3.3-1列出了這 些損失。用能量平衡法來確定效率時(shí)主要測量的量有:燃料、脫硫劑、灰渣和煙氣的 化學(xué)分析;燃料的高位發(fā)熱量;空氣和煙氣溫度。為了確定所有損失需要很多其他測量,但是,其中有些測量對結(jié)

29、果影響很小。在 很多場合下,試驗(yàn)各方可協(xié)商估計(jì)某些損失值,而不必實(shí)施測量;但是,估計(jì)值的不 確定度通常比測量值的不確定度大。有時(shí),各項(xiàng)損失用輸入能量的百分?jǐn)?shù)表示,而不 采用絕對數(shù)值。輸入-輸出法和能量平衡法的優(yōu)缺點(diǎn)比較見表 3.3-1。 在多數(shù)情況下, 能量平衡法的總體試驗(yàn)不確定度較小,這是因?yàn)橛糜诖_定效率的量,即各項(xiàng)損失的數(shù)值,相對于 輸入-輸出法中所涉及的總能量數(shù)值要小得多。因此,測量或估計(jì)值中給定的不確定 度,對能量平衡法的結(jié)果影響要小。能量平衡法也提供了考察各項(xiàng)熱損失的手段,以 確定對機(jī)組或運(yùn)行方式可能進(jìn)行的改進(jìn)。采用能量平衡法時(shí),可將試驗(yàn)工況下的測試 結(jié)果修正到標(biāo)準(zhǔn)或保證工況下的計(jì)算

30、結(jié)果。因此,在需要換算到標(biāo)準(zhǔn)或保證工況時(shí), 本作業(yè)指導(dǎo)書推薦采用能量平衡法。在其他情況下,選擇輸入-輸出法還是能量平衡 法宜基于可資利用的儀表和希望達(dá)到的試驗(yàn)不確定度來考慮。3.3.4 機(jī)組設(shè)計(jì)和安裝中對試驗(yàn)的考慮在設(shè)計(jì)和安裝鍋爐機(jī)組的過程中提前計(jì)劃及隨時(shí)調(diào)整,將有助于使試驗(yàn)問題減到 最小,確保在安裝完成后能按本作業(yè)指導(dǎo)書實(shí)施性能試驗(yàn)。理想上,在機(jī)組設(shè)計(jì)中就 應(yīng)考慮實(shí)施驗(yàn)收試驗(yàn)和常規(guī)試驗(yàn)所需的條件。即使決定不進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn),這些考慮對 于收集機(jī)組運(yùn)行和性能的信息都是有價(jià)值的。在工程初期就宜將本作業(yè)指導(dǎo)書作為確定測點(diǎn)和取樣措施的導(dǎo)則,這一般將需要 試驗(yàn)各方之間的信息交流。需要的測點(diǎn)和取樣措施宜包括

31、在明細(xì)說明書中。在設(shè)計(jì)和 安裝過程中,定期巡視和溝通將確?，F(xiàn)場安裝不會(huì)阻礙試驗(yàn)工作的實(shí)施。在性能試驗(yàn)中經(jīng)常遇到的問題之一是其他構(gòu)件造成的障礙。熱電偶套管、壓力取 壓點(diǎn)、風(fēng)與煙參數(shù)測量管座等,宜適當(dāng)定位以便按要求安裝測試儀表。必須考慮到圈 梁和支撐梁對安裝取樣導(dǎo)管的影響。在大直徑管道上,還必須考慮插入長取樣管所需 要的足夠空間。為了獲取必需的飛灰樣、灰渣樣、磨煤機(jī)石子煤樣、脫硫劑及燃料樣品等,宜制 定有關(guān)技術(shù)措施。用于取樣的設(shè)備及程序宜在設(shè)計(jì)取樣規(guī)范中考慮。宜對輔助設(shè)備電功率的測量制定相應(yīng)的規(guī)范以確定外來熱量。宜考慮在實(shí)施試驗(yàn)時(shí)人員及儀表的需求,例如,測試點(diǎn)處的安全、水電氣源等是 否可靠,以及人

32、員的安全工作區(qū)域。惡劣工作環(huán)境 (例如,高溫及振動(dòng) 對儀表的潛在 損壞都宜考慮在內(nèi)。3.4 性能試驗(yàn)程序3.4.1 確定試驗(yàn)的精度水平為了計(jì)及所有的損失需要實(shí)施大量測量,尤其是采用能量平衡法確定效率。同時(shí), 每一項(xiàng)損失或確定該項(xiàng)損失的誤差,均對結(jié)果或結(jié)果的不確定度的影響不大。本作業(yè)指導(dǎo)書提供了兩種不同精度水平的實(shí)施能量平衡法的試驗(yàn)程序。一個(gè)是完 整試驗(yàn),所有的損失都是通過測量得到的;另一個(gè)是簡化試驗(yàn),其中只有幾項(xiàng)主要損失是由測量得到的,而幾項(xiàng)很小的損失被忽略不計(jì)或?qū)⑵浜喜橐豁?xiàng)估計(jì)的未測量損 失項(xiàng)。本作業(yè)指導(dǎo)書允許試驗(yàn)各方協(xié)商選擇不同精度水平的試驗(yàn)方法。盡管為了最精確 測試鍋爐性能而具體規(guī)定了

33、所有必要的程序,也允許試驗(yàn)各方在必要時(shí)設(shè)計(jì)低精度的 試驗(yàn)。通常情況下,低精度試驗(yàn)所采用的儀表精確度較低或數(shù)量較少,或者對某些參 數(shù)采用假定值或估計(jì)值來代替測量值。本作業(yè)指導(dǎo)書要求計(jì)算結(jié)果的不確定度,以確 定試驗(yàn)的精度水平:²根據(jù)試驗(yàn)前達(dá)成的協(xié)議,試驗(yàn)各方應(yīng)確定試驗(yàn)結(jié)果不確定度的可接受值 (例如, 可決定,效率的不確定度應(yīng)在士 0.5%以內(nèi),最大蒸發(fā)量的不確定度應(yīng)在該值的土 1.0%以內(nèi) ,這些值被稱作為結(jié)果的目標(biāo)不確定度。²必須合理設(shè)計(jì)性能試驗(yàn)以達(dá)到目標(biāo)不確定度。選擇哪些量應(yīng)測量,哪些量可估 計(jì),采用多大的估計(jì)值,以及使用較少的或可替代的儀表,都將在很大程度上影響到 是否可

34、達(dá)到目標(biāo)不確定度,試驗(yàn)各方應(yīng)在試驗(yàn)前就此達(dá)成一致。本作業(yè)指導(dǎo)書極力推 薦采用 8.3節(jié)給出的試驗(yàn)前不確定度分析來協(xié)助完成此項(xiàng)工作。²試驗(yàn)各方應(yīng)就那些不將被測值的不確定度、儀表的偏差極限和測量方法事先達(dá) 成協(xié)議。該協(xié)議應(yīng)按 3.4.3的要求,以書面文件存檔。²在每次試驗(yàn)完成后,必須按第 8章和 PTC 19.1計(jì)算結(jié)果的不確定度。如果計(jì)算 的不確定度比事先協(xié)議達(dá)成的目標(biāo)不確定度大,則此次試驗(yàn)無效。特別要強(qiáng)調(diào)的是,計(jì)算得到的試驗(yàn)結(jié)果不確定度不是鍋爐性能的允許誤差限。這 些不確定度僅用于判斷性能試驗(yàn)的水平,而不是用來評價(jià)鍋爐的性能。3.4.2 試驗(yàn)次數(shù)一次試驗(yàn)是指在一段時(shí)間保持一

35、個(gè)或多個(gè)獨(dú)立變量基本不變的一組完整觀測。用 于確定鍋爐性能指標(biāo)的一次試驗(yàn)可以是一組試驗(yàn),也可以是一系列多組試驗(yàn)。一次試 驗(yàn)通常是由一組或多組試驗(yàn)組成。實(shí)施多組試驗(yàn)將驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性。由于試驗(yàn)方法的變化 (試驗(yàn)變化 ,或由 于被測對象實(shí)際性能的變化 (過程變化 ,都會(huì)影響結(jié)果的重復(fù)性。推薦在滿足認(rèn)可標(biāo) 準(zhǔn)的每次試驗(yàn)結(jié)束時(shí),宜確認(rèn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)并計(jì)算初步結(jié)果,考察該結(jié)果是否合理。如果 參與試驗(yàn)各方都認(rèn)可,則本次試驗(yàn)可結(jié)束。3.4.2.1 重復(fù)性各組試驗(yàn)間的重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)是指兩次或多次試驗(yàn)的折算結(jié)果 (折算到相同基礎(chǔ)條件 均在相互的不確定度范圍內(nèi)。圖 3.2-1示出滿足或不滿足該標(biāo)準(zhǔn)的若干示例。試驗(yàn)結(jié) 果

36、宜折算到某一基準(zhǔn)條件。例如,不同試驗(yàn)測試的效率宜換算到同一代表煤種分析成 分下,并折算到相同的進(jìn)口空氣溫度下,等等,按 5.18節(jié)的要求。計(jì)算每次試驗(yàn)的不確定度范圍,并應(yīng)用到其折算的結(jié)果,以評估各組試驗(yàn)間的重復(fù)性。3.4.2.2 無效試驗(yàn)如果在某次試驗(yàn)中或在結(jié)果計(jì)算中發(fā)現(xiàn)了嚴(yán)重影響試驗(yàn)結(jié)果的問題,則本次試驗(yàn) 被視為完全無效。如果問題出現(xiàn)在試驗(yàn)開始或結(jié)尾,則視為部分無效。如果必要,無 效的試驗(yàn)必須重做,以達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康?。試?yàn)各方所任命的代表有權(quán)做出否決試驗(yàn)的決 定。 圖 3.4-1 試驗(yàn)的重復(fù)性3.4.2.3 多組試驗(yàn)將滿足重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)和本作業(yè)指導(dǎo)書其他要求的多組試驗(yàn)結(jié)果取平均值得到平均試 驗(yàn)結(jié)果,

37、應(yīng)將每組試驗(yàn)的不確定度寫入報(bào)告,而不將平均試驗(yàn)結(jié)果的不確定度寫入報(bào) 告。3.4.3 前期協(xié)議試驗(yàn)開始前,試驗(yàn)各方應(yīng)準(zhǔn)備一份明確的書面協(xié)議。該協(xié)議應(yīng)陳述具體的試驗(yàn)?zāi)?的,包括對于每一結(jié)果的不確定度的驗(yàn)收范圍,也包括試驗(yàn)中的操作方法。對驗(yàn)收試 驗(yàn),該協(xié)議還應(yīng)確認(rèn)與試驗(yàn)?zāi)康挠嘘P(guān)的其他合同條款,例如,保證條件,并且必須包 括估計(jì)值或其他必要的用于解釋合同中的省略或歧義的闡述。該書面協(xié)議應(yīng)專門包括以下各項(xiàng)內(nèi)容,并且也宜提到被試驗(yàn)各方認(rèn)為有關(guān)的其他 內(nèi)容。對于常規(guī)的性能試驗(yàn),某些項(xiàng)目可能不適用且可刪除。²試驗(yàn)?zāi)康?(例如,效率、蒸汽溫度 ²任命試驗(yàn)負(fù)責(zé)人,負(fù)責(zé)人主持試驗(yàn)并被賦予對所有試

38、驗(yàn)人員的管理權(quán),負(fù)責(zé)人 最好是注冊的專業(yè)工程師,具有性能試驗(yàn)和電站運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),良好的組織能力,精通儀 表和不確定度分析²任命試驗(yàn)各方參與試驗(yàn)的代表²組織、考核及培訓(xùn)試驗(yàn)員工;試驗(yàn)員工的分工安排,計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果的分工安排 ²合同中任何相關(guān)內(nèi)容的解釋²目標(biāo)試驗(yàn)不確定度 (表 3.5-1給出了不同類型鍋爐效率試驗(yàn)的典型值 ²重復(fù)試驗(yàn)的次數(shù)²預(yù)先檢驗(yàn)的程序²確定可接受的運(yùn)行工況, 在試驗(yàn)過程中可允許的 運(yùn)行工況的變動(dòng) (基于表 3.4 -1 ,各試驗(yàn)負(fù)荷,試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間,否決試驗(yàn)的底線,試驗(yàn)實(shí)施步驟²維持穩(wěn)定試驗(yàn)工況的措施

39、78;試驗(yàn)中,各控制參數(shù)平均值偏離目標(biāo)值的最大允許偏差值²試驗(yàn)前鍋爐受熱面的清潔程度以及在試驗(yàn)過程中需要維持的清潔程度 (包括在 試驗(yàn)過程中的吹灰操作 ²需要進(jìn)行的讀表和觀察,以及次數(shù)和頻率²儀表的數(shù)量、位置、型號(hào)及標(biāo)定²儀表和測量方法的偏差極限,估計(jì)偏差的模型, 以及由協(xié)議規(guī)定的所有精度等 級 (按第 8章的要求 ²需要估計(jì)而不進(jìn)行測量的參數(shù),需要采用的估計(jì)值,以及估計(jì)值的不確定度 ²效率計(jì)算: 輸入-輸出法或能量平衡法 需要測量的參數(shù) 未測參數(shù)的估計(jì)值 需要包含在輸出能量中的現(xiàn)有物質(zhì)流 汽、水流量測量 持續(xù)的時(shí)間²蒸發(fā)量

40、確定 : 需要包括在蒸發(fā)量中的現(xiàn)有物質(zhì)流 汽、水流量測量 持續(xù)時(shí)間²峰值蒸發(fā)量確定 : 運(yùn)行在峰值蒸發(fā)量的時(shí)間極限 確定峰值蒸發(fā)量運(yùn)行時(shí)的規(guī)定蒸汽壓力 (及溫度, 對過熱蒸汽鍋爐 給水壓力及溫度 排污率²擬燃燒的燃料,燃料采樣方法及頻率,分析燃料的試驗(yàn)室以及要采用的燃料試 驗(yàn)方法²對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)或合同條件下的標(biāo)準(zhǔn)燃料,或修正到這些條件下的方法²用于采樣與脫硫劑分析的方法以及 Ca/S摩爾比目標(biāo)值²各個(gè)灰渣采集點(diǎn)灰渣份額的分配,以及灰渣取樣和分析方法²用于煙氣采樣與分析的步驟²確定在測定煙氣溫度及氧氣含量時(shí)是否需要流量加權(quán)及其方法

41、²確定試驗(yàn)異常值的方法²為了對比合同規(guī)定的條件而需要采用的修正,包括修正曲線²用于記錄數(shù)據(jù)和為試驗(yàn)各方提供副本而采用的媒介、方法以及格式 (按 3.4.8的 要求 3.4.4 驗(yàn)收試驗(yàn)驗(yàn)收試驗(yàn)宜在機(jī)組投運(yùn)后工況可行時(shí)盡早實(shí)施,或按合同要求的時(shí)間進(jìn)行。 任命的試驗(yàn)各方代表應(yīng)在場見證性能試驗(yàn)是按本作業(yè)指導(dǎo)書和事先制定的協(xié)議實(shí) 施的,亦或是在按本作業(yè)指導(dǎo)書和事先制定的協(xié)議所制定的試驗(yàn)方案實(shí)施的。3.4.5 試驗(yàn)準(zhǔn)備3.4.5.1 試驗(yàn)前的不確定度分析試驗(yàn)前宜進(jìn)行不確定度分析,以確認(rèn)本試驗(yàn)可達(dá)到試驗(yàn)設(shè)計(jì)和計(jì)劃的目標(biāo)不確定 度。該不確定度分析工作將有助于避免實(shí)施未達(dá)到目標(biāo)不

42、確定度的試驗(yàn),以至于不被 本作業(yè)指導(dǎo)書認(rèn)可。除此之外,試驗(yàn)前的不確定度分析還能提供用于設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)且仍 可達(dá)到目標(biāo)不確定度的試驗(yàn)信息,或能確定可達(dá)到的不確定度目標(biāo)。敏感度分析宜作為試驗(yàn)前不確定度分析工作的一部分,以確定相對敏感度系數(shù), 即整體不確定度與每一或測量或估計(jì)參數(shù)的不確定度的關(guān)系。相對敏感度系數(shù)大于最 大敏感度系數(shù) 5%的所有參數(shù)均被視為關(guān)鍵參數(shù)。所有的關(guān)鍵參數(shù)宜采用精確儀表進(jìn)行 測量。通過敏感度分析,也可確認(rèn)對達(dá)到目標(biāo)不確定度相對不太關(guān)鍵的參數(shù),從而可 節(jié)省試驗(yàn)費(fèi)用。這些參數(shù)可用不太昂貴的儀表或者采用現(xiàn)場儀表進(jìn)行測量,或者可考 慮采用估計(jì)值。3.4.5.2 試驗(yàn)前的檢查開始試驗(yàn)前必須進(jìn)

43、行以下各項(xiàng)工作,以確保鍋爐已準(zhǔn)備就緒,防止出現(xiàn)造成試驗(yàn) 失敗的問題 :²參與各方應(yīng)認(rèn)可試驗(yàn)中所使用的燃料、脫硫劑和添加劑滿足試驗(yàn)的要求²任何偏離標(biāo)準(zhǔn)或事先規(guī)定工況的事件,例如,設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)、受熱面的清潔 程度、燃料特性或負(fù)荷穩(wěn)定性等均必須記錄在案,如果可能則予以更正²應(yīng)做好完整記錄,包括被測設(shè)備的詳細(xì)狀況及采取的試驗(yàn)方法²必須檢查所有儀表的安裝是否合理及運(yùn)行良好²試驗(yàn)各方應(yīng)就鍋爐的工況已經(jīng)具備實(shí)施試驗(yàn)的條件,即符合事先協(xié)議中規(guī)定的 工況,達(dá)成一致。除了這些必需的內(nèi)容之外,還宜實(shí)際觀察整臺(tái)鍋爐是否有非正常漏風(fēng)。還宜檢查 空氣預(yù)熱器內(nèi)的漏風(fēng),在試

44、驗(yàn)前,宜對可造成超標(biāo)漏風(fēng)的機(jī)械故障予以糾正。3.4.5.3 預(yù)備試驗(yàn)為以下目的,宜實(shí)施預(yù)備試驗(yàn) :²確定鍋爐以及整座電廠是否具備實(shí)施試驗(yàn)的合適條件²實(shí)施在試驗(yàn)準(zhǔn)備階段無法預(yù)知的少量調(diào)整,確定當(dāng)時(shí)所燃燃料的合適燃燒工況 及采用的燃燒率,并確認(rèn)可達(dá)到規(guī)定的運(yùn)行工況及穩(wěn)定性 (按 3.4.6.1的要求 ²檢查儀表²證實(shí)可否達(dá)到目標(biāo)不確定度²參與試驗(yàn)的員工熟悉規(guī)定的裝備、試驗(yàn)儀表和試驗(yàn)步驟在預(yù)備試驗(yàn)之后,只要所有試驗(yàn)條件均滿足,且如果參與試驗(yàn)各方均同意,就可 宣布試驗(yàn)正式開始。3.4.6 試驗(yàn)中的運(yùn)行方式3.4.6.1 試驗(yàn)工況的穩(wěn)定性在每組試驗(yàn)前,設(shè)備必須運(yùn)行足夠長的時(shí)間以建立穩(wěn)定的運(yùn)行工況。穩(wěn)定運(yùn)行通 常是指所有的輸入、輸出量以及所有的內(nèi)部參數(shù)不隨時(shí)間變化。本作業(yè)指導(dǎo)書將穩(wěn)定 運(yùn)行規(guī)定為系統(tǒng)處于熱量平衡與化學(xué)平衡下的運(yùn)行工況。熱量平衡的標(biāo)準(zhǔn)是,在整個(gè)試驗(yàn)期間,儲(chǔ)存于鍋爐系統(tǒng)內(nèi)的熱量沒有發(fā)生改變。 能量儲(chǔ)存于水和蒸汽中,以及金屬、耐火材