王愛(ài)英， 陳連軍， 劉銘媛

(國(guó)電科學(xué)技術(shù)研究院， 南京 210023)

鍋爐效率是衡量鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)[1]。中華人民共和國(guó)機(jī)械電子工業(yè)部1988年批準(zhǔn)的GB/T 10184—1988 《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》是測(cè)試鍋爐效率的依據(jù)，因?yàn)樵摌?biāo)準(zhǔn)符合工程實(shí)際應(yīng)用，且簡(jiǎn)單易操作，被廣泛應(yīng)用。但是隨著鍋爐容量不斷增大，且結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜，為適應(yīng)鍋爐技術(shù)的發(fā)展，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)2015年發(fā)布了GB/T 10184—2015，代替了1988年版，并于2016年7月1日開(kāi)始實(shí)施。筆者在不考慮添加脫硫劑的前提下指出2015年版和1988年版的標(biāo)準(zhǔn)主要區(qū)別，為大家使用2015年版測(cè)試鍋爐性能提供參考。

1 2015年版和1988年版的標(biāo)準(zhǔn)主要區(qū)別

2015年版刪除了1988年版中誤差分析的有關(guān)內(nèi)容，并且在適用范圍、試驗(yàn)方法、計(jì)算方法方面均有差異。

1.1 適用范圍

1988年版的標(biāo)準(zhǔn)適用于蒸發(fā)量不低于35 t/h、蒸汽出口壓力高于2.45 MPa或蒸汽出口溫度超過(guò)400 ℃的蒸汽鍋爐，不適用于核電站蒸汽發(fā)生器。2015年版的標(biāo)準(zhǔn)提高了鍋爐適用的參數(shù)，即蒸汽流量不低于35 t/h，蒸汽壓力不低于3.8 MPa，蒸汽溫度不低于440 ℃的燃用煤、油、氣(主要指天然氣)和生物質(zhì)燃料的電站鍋爐，同時(shí)增加了余熱鍋爐、垃圾焚燒鍋爐為不適用鍋爐。由此可見(jiàn)， 2015年版縮小了性能試驗(yàn)的適用范圍，使其更具針對(duì)性。

1.2 試驗(yàn)方法

2015年版的標(biāo)準(zhǔn)要求鍋爐試驗(yàn)前，機(jī)組應(yīng)連續(xù)正常運(yùn)行3 d以上，測(cè)量前鍋爐在試驗(yàn)負(fù)荷及試驗(yàn)條件下穩(wěn)定運(yùn)行應(yīng)不少于2 h，較1988年版的標(biāo)準(zhǔn)要求的機(jī)組應(yīng)連續(xù)正常運(yùn)行3 d以上，正式試驗(yàn)前的12 h中前9 h機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷應(yīng)不低于試驗(yàn)負(fù)荷的75%，后3 h應(yīng)維持預(yù)定的試驗(yàn)負(fù)荷更易于實(shí)現(xiàn)。2015年版的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)參數(shù)測(cè)量和樣品取樣時(shí)間間隔進(jìn)行了部分調(diào)整，添加了對(duì)大修前后等常規(guī)試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間的要求：不小于2 h。需要指出的是， 2015年版的標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)于直吹式制粉系統(tǒng)的煤粉取樣應(yīng)在一次風(fēng)管垂直管道上等速取樣。

1.3 計(jì)算方法

1.3.1 鍋爐效率

1988年版的標(biāo)準(zhǔn)中鍋爐效率為毛效率，即鍋爐熱效率，為輸出熱量與輸入熱量(Qr)的百分比；2015年版的標(biāo)準(zhǔn)中除鍋爐熱效率外，還引入了燃料效率，標(biāo)準(zhǔn)中稱為鍋爐效率(輸出熱量與輸入鍋爐系統(tǒng)邊界燃料低位發(fā)熱量(Qnet,ar)的百分比)。

(1) 1988年版的標(biāo)準(zhǔn)：

(1)

(2) 2015年版的標(biāo)準(zhǔn)：

(2)

由式(1)、式(2)可知：2015年版的標(biāo)準(zhǔn)鍋爐效率未計(jì)入外來(lái)輸入熱量對(duì)輸出熱量的效用程度[2]，若用此效率計(jì)算全廠熱力性能指標(biāo)會(huì)造成計(jì)算結(jié)果優(yōu)于實(shí)際結(jié)果[3]。因此，對(duì)全廠性能綜合評(píng)價(jià)時(shí)建議選用鍋爐熱效率。

1.3.2 系統(tǒng)邊界和基準(zhǔn)溫度

1988年版的標(biāo)準(zhǔn)將送風(fēng)機(jī)入口定義為鍋爐機(jī)組熱平衡系統(tǒng)入口邊界，送風(fēng)機(jī)入口處空氣溫度為試驗(yàn)基準(zhǔn)溫度；而2015年版的標(biāo)準(zhǔn)將空氣預(yù)熱器入口定義為系統(tǒng)入口邊界，把送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)劃到系統(tǒng)邊界之外，并把計(jì)算基準(zhǔn)溫度統(tǒng)一為25 ℃。計(jì)算基準(zhǔn)溫度的統(tǒng)一使不同鍋爐效率之間的對(duì)比有了意義。

1.3.3 輸入熱量

表1為2015年版和1988年版的標(biāo)準(zhǔn)中輸入熱量的區(qū)別。

表1 2015年版的標(biāo)準(zhǔn)和1988年版的標(biāo)準(zhǔn)輸入熱量區(qū)別

1988年版的標(biāo)準(zhǔn)中基準(zhǔn)溫度為系統(tǒng)邊界入口溫度，因此進(jìn)入系統(tǒng)邊界的空氣所攜帶熱量為零。同時(shí)，暖風(fēng)器屬系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備，因此存在外來(lái)熱源加熱空氣帶入的熱量。由于2015年版的標(biāo)準(zhǔn)中系統(tǒng)邊界和基準(zhǔn)溫度的變更，去掉了外來(lái)熱源加熱空氣帶入熱量，增加了進(jìn)入系統(tǒng)邊界空氣攜帶熱量。此外， 2015年版的標(biāo)準(zhǔn)還增加了系統(tǒng)內(nèi)輔助設(shè)備帶入的熱量和脫硝裝置進(jìn)出口煙氣熱量增量?jī)身?xiàng)在1988年版的標(biāo)準(zhǔn)中被忽略的熱量。需要指出的是，由于兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)溫度不同，燃料物理顯熱和燃油霧化蒸汽帶入的熱量不同。為了與2015年版的標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)基準(zhǔn)溫度相對(duì)應(yīng)，在對(duì)煤的熱值進(jìn)行化驗(yàn)時(shí)也需以25 ℃為基準(zhǔn)。

1.3.4 熱損失

表2為2015年版和1988年版的標(biāo)準(zhǔn)中熱損失區(qū)別(Q2為排煙熱量；Q3為氣體未完全燃燒熱量；Q4為固體未完全燃燒熱量；Q5為散熱量；Q6為灰渣物理顯熱；Qoth為其他熱量)。

表2 2015年版的標(biāo)準(zhǔn)和1988年版的標(biāo)準(zhǔn)熱損失區(qū)別

相比1988年版的標(biāo)準(zhǔn)是以系統(tǒng)輸入熱量作為分母計(jì)算熱損失， 2015年版的標(biāo)準(zhǔn)中熱損失是以收到基低位發(fā)熱量作為分母進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)榛鶞?zhǔn)溫度不同，排煙熱損失和灰渣物理顯熱損失應(yīng)不同。1988年版的標(biāo)準(zhǔn)中固體未完全燃燒熱損失為灰渣可燃物造成的熱損失和中速磨煤機(jī)排除石子煤的熱損失之和。而2015年版的標(biāo)準(zhǔn)中固體未完全燃燒熱損失為灰渣可燃物含量造成的熱損失，石子煤帶走的熱損失和1988年版的標(biāo)準(zhǔn)中未考慮的冷卻水帶走的熱損失被歸類為其他熱損失，但新增熱損失項(xiàng)對(duì)最終結(jié)果無(wú)顯著影響。

2015年版還提到了高溫脫硝裝置對(duì)鍋爐效率的影響，共分四方面，但考慮到操作性，進(jìn)行了簡(jiǎn)化。

1.3.5 修正項(xiàng)目

表3為2015年版和1988年版的標(biāo)準(zhǔn)中修正項(xiàng)區(qū)別。

鍋爐效率試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡量使試驗(yàn)工況接近設(shè)計(jì)工況，若試驗(yàn)條件偏離設(shè)計(jì)或保證值，應(yīng)對(duì)偏離項(xiàng)進(jìn)行修正，將試驗(yàn)結(jié)果換算成設(shè)計(jì)或保證條件下的結(jié)果，使鍋爐效率值具備可比性[4]。2015年版和1988年版中的主要修正項(xiàng)皆為進(jìn)風(fēng)溫度和給水溫度，進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)輸入熱量和排煙溫度進(jìn)行修正，給水溫度對(duì)排煙溫度進(jìn)行修正，但在1988年版中給水溫度偏離設(shè)計(jì)值小于10 K時(shí)可不對(duì)該項(xiàng)進(jìn)行修正。另外，1988年版中燃料特性偏離設(shè)計(jì)值時(shí)僅對(duì)排煙熱損失進(jìn)行修正，而2015年版中需對(duì)所有熱損失進(jìn)行修正。同時(shí)， 2015年版中增加了空氣水分對(duì)熱損失的修正。新增修正項(xiàng)增加了計(jì)算量的同時(shí)，也增加了最終結(jié)果的精度。

2 計(jì)算結(jié)果分析

國(guó)內(nèi)某電廠一臺(tái)1 000 MW鍋爐，主要測(cè)試原始數(shù)據(jù)為：環(huán)境溫度27.1 ℃，大氣壓力100.78 kPa，相對(duì)濕度21.8%，爐渣含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.43%，飛灰含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.49%，排煙溫度123.69 ℃，排煙含氧體積分?jǐn)?shù)3.48%。根據(jù)2015年版和1988年版分別進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 鍋爐熱效率計(jì)算結(jié)果比較 %

依據(jù)1988年版，在本計(jì)算實(shí)例中環(huán)境溫度為27.1 ℃，不存在燃料解凍用熱量，同時(shí)燃料溫度與基準(zhǔn)溫度一致，故燃料物理顯熱為0；此外，本實(shí)例中不存在外來(lái)熱源加熱空氣帶入熱量和燃油霧化蒸汽帶入熱量。因此，依據(jù)1988年版外來(lái)熱量為0，系統(tǒng)輸入熱量即燃料低位發(fā)熱量，各項(xiàng)熱損失計(jì)算式分母與2015年版相同。由于系統(tǒng)基準(zhǔn)溫度不同，依據(jù)兩版分別計(jì)算得到的排煙熱損失和灰渣物理顯熱損失區(qū)別有所體現(xiàn)(2015年版為4.58%和0.1%、1988年版為4.46%和0.09%)，其他熱損失差異不明顯。

隨后依據(jù)2015年版，排煙溫度由123.69 ℃經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)溫度和設(shè)計(jì)給水溫度修正為120.51 ℃，而基準(zhǔn)溫度均為25 ℃，故修正后排煙熱損失降低0.14%。而依據(jù)1988年版，實(shí)測(cè)給水溫度299 ℃與設(shè)計(jì)給水溫度302 ℃僅相差3 K，可不進(jìn)行相關(guān)修正，排煙溫度由123.69 ℃經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)溫度修正至118.66 ℃，但基準(zhǔn)溫度由設(shè)計(jì)大氣溫度20 ℃代替實(shí)測(cè)大氣溫度27.1 ℃，因此修正后排煙熱損失反而增加0.06%。

同時(shí)，2015年版由于使用設(shè)計(jì)燃料特性對(duì)其余各熱損失項(xiàng)進(jìn)行修正，使得固體未完全燃燒熱損失和灰渣物理顯熱損失由0.1%分別增加至0.25%和0.23%。而1988年版無(wú)需使用設(shè)計(jì)燃料特性對(duì)其他熱損失項(xiàng)進(jìn)行修正，故無(wú)明顯差異。

由表4顯示：根據(jù)2015年版計(jì)算得到鍋爐熱效率為94.76%，較根據(jù)1988年版得到的鍋爐熱效率(94.97%)低0.21百分點(diǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

筆者分析了在不考慮添加脫硫劑的前提下依據(jù)2015年版GB/T 10184和1988年版進(jìn)行鍋爐效率試驗(yàn)的主要區(qū)別，得出結(jié)論如下：

(1) 2015年版統(tǒng)一計(jì)算基準(zhǔn)溫度為25 ℃，這使不同機(jī)組鍋爐效率之間的對(duì)比有了意義，較1988年版更具可比性。

(2) 2015年版對(duì)輸入熱量、熱損失項(xiàng)和修正項(xiàng)的考慮更全面，測(cè)試項(xiàng)目也更多，因此精度也

更高，是對(duì)1988年版測(cè)試方法的全面提升。

參考文獻(xiàn)：

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