基于ASME+PTC4-1998标准的锅炉热效率微分偏差修正方法分析及比较

第34卷第17期中国电机工程学报V ol.34 No.17 Jun. 15, 20142014年6月15日Proceedings of the CSEE ©2014 Chin.Soc.for Elec.Eng. 2769 DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2014.17.004 文章编号：0258-8013 (2014) 17-2769-09 中图分类号：TK 212基于ASME PTC4—1998标准的锅炉热效率 微分偏差修正方法分析及比较李勇，韩为，王艳红(东北电力大学能源与动力工程学院，吉林省 吉林市 132012)Analysis and Comparison on the Differential Deviation Correction Method for Boiler Thermal Efficiency Based on ASME PTC4—1998 CodesLI Yong, HAN Wei, WANG Yanhong(School of Energy and Power Engineering, Northeast Dianli University, Jilin 132012, Jilin Province, China)ABSTRACT: Calculating the boiler thermal efficiency has become an indispensable task to evaluate and inspect the economy and energy-saving potential in coal-fired power plant at present. When a parameter changes, the existing correction method of boiler thermal efficiency is inconvenient to analyze its influence to the boiler thermal efficiency, and it is also inconvenient to analyze the reason and location which causes the reduction of the boiler thermal efficiency in operation. A new correction method which combined differential deviation method with first order Taylor formula was proposed to revise the various losses and boiler thermal efficiency, and comparison and analysis of correction calculation method were also conducted between the innovative correction method and ASME PTC4—1998. Taking a 1025 t/h boiler for example, various losses and boiler thermal efficiency were calculated under two different test conditions. The results show that the difference of the losses and boiler thermal efficiency calculated by differential modification method and ASME PTC4—1998 is tiny after modification, so the new method is convenient to guide operation for the boiler and also can be applied into the engineering practice.KEY WORDS: boiler thermal efficiency；correction calculation；differential deviation；ASME PTC4—1998 codes；economic diagnosis摘要：计算锅炉热效率以便评价和考察机组的运行经济性和节能潜力已经成为目前火力发电厂不可或缺的重要任务。

现有的锅炉热效率修正方法不便于分析某因素变化对锅炉热效率的影响，不便于分析运行中引起锅炉热效率降低的原因和部位。

文中提出一种结合一阶泰勒公式并采用微分偏差修正锅炉各项损失及锅炉热效率的修正方法，并与ASME基金项目：吉林省科技发展计划资助项目(20110409)。

The Jilin Provincial Science and Technology Plan Program(20110409). PTC4—1998修正方法进行了比较和分析。

通过对某1025t/h 锅炉两个不同试验工况下锅炉各项损失及锅炉热效率的计算，表明微分偏差修正法修正后的各项损失及锅炉热效率与ASME PTC4—1998修正后的数值差别较小，因此该方法便于指导锅炉运行，可以应用于工程实际。

关键词：锅炉热效率；修正计算；微分偏差；ASME PTC4—1998标准；经济性诊断0 引言锅炉热效率是表征锅炉性能与经济性的一项重要指标，而锅炉性能试验通常不是在设计工况下进行的，为了与设计条件下的锅炉热效率进行比较，需将试验效率修正到设计或保证条件下，故研究锅炉热效率的修正方法对于火电机组节能减排具有重要意义[1-6]。

目前，在国际上锅炉性能试验一般采用美国标准ASME PTC4—1998《锅炉性能试验规程》[7]，在我国，许多引进国外技术的新机组通常也采用ASME PTC4—1998标准。

因此，锅炉热效率试验结果的修正也应基于ASME PTC4—1998标准中规定的方法。

文献[8]采用修正曲线的方法对锅炉热力试验结果进行修正，并给出了相应的修正曲线。

这种方法计算简单，但实际上，在不同的运行条件下，某参数发生相同的变化对锅炉热效率的影响程度是不同的。

文献[9]介绍了ASME PTC4—1998标准修正方法的主要特点，并与GB 10184—1988标准的修正方法进行了对比分析，指出了ASME PTC4—1998标准存在的问题。

文献[10]介绍了GB 10184—1988和ASME PTC4.4—2008标准对排烟温度的修正，分析了两种修正方法的异同、利弊，并提出了改进2770 中国电机工程学报第34卷的建议。

综合现有的锅炉热力试验结果修正方法及其改进方法，存在的问题是不能定量反映某因素变化对锅炉热效率所产生的影响，从而不利于对锅炉运行进行指导。

文献[11]针对GB 10184—1988、DL/T 606.3—2006和DL/T 904—2004中锅炉热效率定义方法的不同，从方便比较不同机组运行经济水平的角度，采用微分方法并结合泰勒公式，提出了一种锅炉热效率试验结果的修正方法，但其只基于GB 10184—1988标准进行微分修正。

考虑目前我国锅炉大部分基于ASME PTC4—1998标准，且文献[11]只考虑了某因素变化对锅炉热效率的影响，而没有深入分析该因素偏离基准值对锅炉热效率的影响机制，亦没有详细分析该因素变化对各项损失的影响。

为此，本文首先对ASME PTC4—1998标准中的修正方法进行了分析，指出其存在的问题。

然后，基于ASME PTC4—1998标准采用微分偏差法进一步分析各因素变化对锅炉各项损失及锅炉热效率的影响，从而明确了某因素变化对锅炉热效率的影响机制。

最后，以某1025t/h 锅炉为例，选取两个不同工况的试验数据，对微分偏差法和ASME PTC4—1998标准中的修正方法进行了分析比较。

本文所做工作对于定量分析各因素对锅炉热效率的影响及指导锅炉运行具有一定的工程实际意义。

1 ASME PTC4—1998标准修正方法1.1 过量空气系数及环境条件的修正ASME PTC4—1998采用过量空气率，而我国习惯采用过量空气系数，为便于比较，将其换算为过量空气系数。

用设计锅炉出口过量空气系数、设计条件下的大气环境条件分别代替实测过量空气系数和环境条件即可完成对这两项的修正。

1.2 输入热量修正为与国标一致，ASME PTC4—1998所计算的锅炉效率系指毛效率，而非燃料效率，作为分母的输入热量为燃料发热量与外来热量之和，故需对燃料发热量和外来热量都进行修正，才能完成对输入热量的修正。

1）燃料发热量修正。

ASME PTC4—1998采用高位发热量[12-13]，为与国标相一致，将高位发热量转换为低位发热量进行修正。

用设计保证煤种发热量替代实际运行煤种发热量即可完成对燃料发热量的修正。

2）外来热量修正。

ASME PTC4—1998定义的外来热量共有7项，其中进入系统的干空气携带的外来热量、空气中水分携带的外来热量和燃料显热携带的外来热量[14]这3项修正影响较大，故只对这3项进行了修正。

干空气携带的外来热量用进入系统的干空气量、进风温度与基准温度下的干空气焓之差这两项的乘积来表示。

采用保证的进风温度、设计煤质成分、设计过量空气系数和基准温度从新计算即可完成对该项外来热量的修正。

空气中水分携带的外来热量采用进入系统的干空气量、空气湿度、空气中水蒸气的焓与基准温度下的水蒸气焓之差这3项乘积来表示。

采用保证的进风温度和基准温度、设计煤种、修正后的干空气量及设计环境湿度进行计算，即可完成对该项外来热量的修正。

燃料显热携带的外来热量可表示为燃料中固定碳、灰分、水分和挥发分的显热之和。

采用设计煤种、设计燃料温度与基准温度进行计算即可完成对该项外来热量的修正。

1.3 排烟温度修正排烟温度的修正公式[15]为b wlpy py kE yEθθθθ=++(1)式中：bpyθ为修正的排烟温度，℃；wlpyθ为无漏风下排烟温度，℃；kEθ和yEθ分别为考虑进口空气温度和烟气温度的修正项，℃。

ASME PTC4—1998中进风温度偏离标准对排烟温度的修正公式推导方法与国标大体一致，已知空气预热器换热效率是空气预热器换热量与烟气热量传给空气时的最大可传出热量之比，单位质量燃料产生的烟气在空气预热器进口的总焓[15]为ky pH ky lf y()H c t DθΣ′′=−(2)式中：kyH′为单位质量燃料产生的烟气在空气预热器入口的总焓，kJ/kg；pHc为空气预热器入口烟气温度和基准温度下定压比热平均值，kJ/(kg⋅℃)；kyθ′为空气预热器进口实测烟温，℃；lft∑指进入空气预热器的一次、二次漏风加权平均温度，℃。