ASMEPTC4_1998锅炉性能试验规程的主要特点

检测方法已明显落后 。另外 ,随着测量精度的提高 以及对性能试验准确度的更高要求 ,ASME PTC 42 1998 把试验不确定度分析作为衡量性能试验水平 的工具 。ASME PTC 421998 性能试验规程适应于从 小型工业锅炉机组到大型火力发电机组的各种类型 锅炉 ,是目前世界上较为完善的锅炉性能试验规程 , 在本行业很具权威性 ,被世界各工业化国家广泛认 可。
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动 力 工 程
第 27 卷
ASME 还专门制订了烟气脱硫装置的性能试验规程 等。
2 类 :一类是以液态水形式进入锅炉 、并以汽态形式 随烟气排出锅炉 ;包括 :固体 、液体燃料携带的水分 , 燃料中氢气燃烧生成的水分 ,脱硫剂 (石灰石) 携带 的水分 ,还有雾化和吹灰带入的水分 ;第二类是以汽 态水形式进入锅炉 ,并以汽态形式随烟气排出锅炉 , 包括气体燃料中携带的水蒸汽 。
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第 2 期
阎维平 ,等 :ASME PTC 421998 锅炉性能试验规程的主要特点
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2 关于锅炉热效率的定义与计算
2. 1 锅炉热效率的定义 与我国国标对锅炉热效率的定义基本相同 ,
ASME PTC 421998 定义输入2输出热量法 (对应于正 平衡法) ,能量平衡法 (对应于反平衡法) 。
输入2输出热量法的定义式见式 (1) ,输出热量 的定义与我国国标的正平衡法相同 ,输入热量包括 燃料拥有的化学能及各种外来热量 ,区别在于各自 考虑的外来热量的项目不同 。
Essentials of Boiler Performance Te st Code ASME PTC 421998
YAN Wei2ping , YUN Xi (MOE’s Key Lab of Power Equipment’s State Monitoring & Control , College of Energy and Power Engineering , North China University of Electric Power ,Baoding 071003 , China)
ASME PTC 421998 锅炉性能试验规程[1 ,2] 是美国 机械工程师协会 (ASME) 继 PTC 4. 121964 年版[3] 后 的最新版本 ,在 1964 年版本的基础上有较大的改 进 ,也与我国国标《电站锅炉性能试验规程》( GB 1018421988) 有 显 著 的 不 同[4] 。国 内 已 有 文 献 对 ASME PTC 4. 121964 与我国国标的主要区别进行过 讨论[5 ,6] ,但还未见到对 ASME PTC 421998 的讨论报 导。
Abstract : An introduction and an analysis of the essentials of ASME PTC Boiler Performance Test Code’s new edition is being presented , accompanied by a discussion concerning supplements added , especially the main discrepancies compared with the ASME PTC 421998 edition and with the Chinese Utility Boiler Performance Test Code GB 1018421998. The presentation may serve as a reference for engineering personnel concerned with designing , manufacture , operation and commissioning boiler sets , in case they have to make use of ASME PTC 421998. Refs 8. Key words : power and mechanical engineering ; boiler ; performance test ; ASME Code
本文从以下几个主要方面比较深入地讨论了 ASME PTC 421998 的主要特点 、若干技术术语的定 义 、部 分 项 目 的 测 量 方 法 、计 算 原 理 和 过 程 , 与 ຫໍສະໝຸດ BaiduSME PTC 4. 121964 及我国国标的主要区别 ,供使用 新版本的科技人员参考 。
1 关于性能试验与计算的基本条件
在 ASME PTC 421998 中均采用燃料高位发热 量 ,对固体与液体燃料 ,燃料高位发热量均由氧弹量 热计在恒容条件下测定的 ,但是 ,燃料在锅炉内的燃 烧基本是在恒压条件下进行的 ,因此 ,ASME PTC 42 1998 具体规定了修正到恒压条件的计算方法 。我 国国标采用燃料低位发热量 ,因此 ,在比较依据不同 方法测试的锅炉效率时 ,应指明基于高位或低位发 热量 。 1. 3 物质流的焓值计算
因此 ,在计算与第一类水分有关的排烟损失时 , 由于基准温度不同 ,需要计算排烟温度对应的焓与 基准温度对应的焓的差值 ;在计算与第二类水分有 关的排烟损失时 ,由于基准温度相同 ,只需计算排烟 温度所对应的焓值即可 。
(2) 灰渣 、石灰石及煤的焓值 (物理显热) ASME PTC 421998 给出的干灰渣 、石灰石 、煤的 焓2温关联式或曲线均是以 25 ℃为基准温度的 。 根据 ASME PTC 421998 的注释 ,以 25 ℃为基准 温度的物质焓2温关联式来源于 JANAFΠNASA 的热 化学数据 。 1. 4 理论空气量 我国 国 标 直 接 采 用 计 算 的 理 论 空 气 量 , 而 ASME PTC 421998 采用修正后的理论空气量 。ASME PTC 421998 采用了两方面的修正 :一方面计及实际 燃烧过程中存在的未燃碳并未消耗空气 ;另一方面 , 采用石灰石脱硫时 ,其产物生成需要消耗氧气 。对 锅炉性能计算与分析而言 ,用于产生燃烧气态产物 所需的修正理论空气量应当更合理些 。ASME PTC 421998 规定 ,在所有与理论空气量有关的计算中均 采用修正后的理论空气量 。我国国标分别定义了计 算燃料量与实际燃料量来考虑未燃碳的影响 。 1. 5 锅炉出口的定义 ASME PTC 421998 中频繁出现“锅炉出口”的表 述 ,实际上是指锅炉省煤器出口截面 ,即烟气流经锅 炉最后一个承压受热面的出口截面 。而性能试验的 范围所界定的边界为空气预热器出口截面 ;空气进 口定义在暖风器的进口截面 (如果投入暖风器 ,且采 用锅炉内部热源加热) 。这种刻意的定义方法在下 面讨论的排烟损失计算中体现了其优点 。 锅炉空气预热器后的所有烟气净化装置 ,譬如 , 各种烟气脱硫装置等 ,均在锅炉性能试验边界以外 ,
计算这 2 类水蒸汽的焓值所依据的焓2温计算 关联式不同 ,第一类水蒸汽焓值 ( HSt) 是以 0 ℃液态 水为基准的 ,包括的水的汽化潜热 ,以 0 ℃为基准温 度的水蒸汽焓2温关联式是根据常用的水蒸汽表在 1psia 压力的数据整理得到的 。第二类水蒸汽焓值 ( HWv) 是以 25 ℃液态水为基准的 ,在 25 ℃时其焓值 为零 。
收稿日期 :2006205210 修订日期 :2006207231 作者简介 :阎维平 (19552) ,男 ,博士 ,教授 ,博士生导师 。从事高 效低污染煤燃烧理论 、新能源开发与利用 、电站锅炉煤粉燃烧技 术和锅炉安全经济运行等 。
为了充分反映 30 多年来锅炉技术的迅速发展 和性能试验技术方面的众多改进 ,ASME PTC 421998 与 PTC 4. 121964 比较 ,在内容上有较大的变化 。近 30 年来 ,电站锅炉机组参数显著提高 ,超临界机组 普遍采用 ,锅炉容量以 300～600 MW 为主 ,并开始 大量投运 1 000 MW 级的超大容量超高参数的火力 发电机组 ;另一方面 ,广泛采用洁净燃烧新技术 ,大 量应用循环流化床电站锅炉 ,实施炉内脱硫与脱硝 技术等排放控制技术的锅炉机组日益增多 ,这些在 PTC 4. 121964 版均未体现 。在试验测量技术方面 , 近 30 年来热工检测技术发展迅速 、计算机数据处理 技术水平显著提高以及先进电子测量仪器的广泛应 用 ,因此 ,PTC 4. 121964 版所规定的部分测量技术与
1. 1 物理量单位与基准工况 ASME PTC 421998 规程仍以英制单位为主 ,但大
部分均同时给出国际单位表达的公式或换算关系 , 并规定性能计算的基准温度为 25 ℃,与基准温度有 关的计算具体反映在与物质流有关的焓值计算中 等 。我国国标虽然未明确指定基准温度 ,但与焓值 计算有关的计算均是按工程热力学的定义以 0 ℃为 基准 。由于基准温度的不同 ,则计算与基准温度有 关的热损失与外来热量时 ,计算的方法与结果均有 所不同 。因此 ,凡是在涉及到计算或查表与温度有 关的物理量时 ,均需要根据 ASME PTC 421998 规定 的方法进行 ,但二者的压力基准值相同 。 1. 2 燃料发热量
我国国标定义的锅炉出口即为锅炉排烟处 ,即 空气预热器出口截面 。 1. 6 锅炉性能试验边界内新增的装置
与 ASME PTC 4. 121964 版本及我国国标比较 , ASME PTC 421998 在锅炉性能试验边界内增加了高 温烟气净化装置 (也称为空气质量控制设备 AQC) , 典型的是指布置在省煤器出口与空气预热器进口间 的高温除尘器与烟气脱氮设备及炉内脱硫等 ;另外 , 在循环流化床锅炉效率计算中 ,考虑了颗粒物料循 环回路等 。这些设备并不参与锅炉的热量交换 ,因 此 ,需要考虑这些装置的散热损失 ,并根据加热介质 的来源不同 ,对性能试验边界内与边界外的暖风器 加以区分 。
阎维平 , 云 曦
(华北电力大学 能源与动力工程学院 ,教育部“电站设备状态监测与控制”重点实验室 , 保定 071003)
摘 要 : 介绍和分析了美国机械工程师协会 (ASME) 颁布的新版锅炉性能试验规程 ASME PTC 42 1998 的主要特点 ,讨论了新增补的内容 ,重点分析了与 ASME PTC 4. 121964 年版本及我国国标《电 站锅炉性能试验规程》( GB 1018421988) 的若干重要区别 。对我国火力发电行业锅炉机组的设计 、制 造 、运行 、调试的工程技术人员更好地使用 ASME PTC 421998 具有一定参考价值 。参 8 关键词 : 动力机械工程 ;锅炉 ;性能试验 ;ASME 规程 中图分类号 : TK33 文献标识码 : A
(1) 水蒸汽焓值 工质侧的水或水蒸汽的焓值计算 ,直接根据压 力与温度查取水蒸汽表即可 ;除了水蒸汽外 ,其它物 质流的焓值均只根据温度查取 、而忽略压力的影响 , 这与我国国标是一致的 。但在计算烟气中携带水分 的焓值时 ,区别较大 。 ASME PTC 421998 对烟气中水蒸汽焓值规定了 2 种计算方法 。根据烟气中水蒸汽的来源将其分为
第 27 卷 第 2 期 2007 年 4 月
动 力 工 程 Journal of Power Engineering
文章编号 :100026761 (2007) 022174205
Vol . 27 No. 2 Apr. 2007
ASME PTC 421998 锅炉性能试验规程 的主要特点