基于GB 10184-88和ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)的鍋爐熱效率算法比較*

韓 為李 勇

(東北電力大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院)

基于GB10184-88和ASMEPTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)的鍋爐熱效率算法比較*

韓 為**李 勇

(東北電力大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院)

對(duì)GB 10184-88和ASME PTC4-1998兩標(biāo)準(zhǔn)在計(jì)算鍋爐熱效率的方法、原理方面進(jìn)行了詳細(xì)論述，仿照燃料效率對(duì)GB 10184-88效率計(jì)算式進(jìn)行了適當(dāng)變形，然后在保證均不計(jì)(或計(jì))外來(lái)熱量且燃料發(fā)熱量相同的情形下對(duì)兩種算法進(jìn)行了精確比較和分析。以某1 025t/h煤粉鍋爐為例，分別在燃料低位、高位發(fā)熱量下計(jì)算鍋爐毛效率和燃料效率。結(jié)果表明：GB 10184-88算得的灰渣未燃碳熱損失、散熱損失和鍋爐熱效率較大，ASME PTC4-1998算得的排煙熱損失、灰渣物理熱損失較大，兩種標(biāo)準(zhǔn)效率差值在0.5%以內(nèi)，當(dāng)不計(jì)外來(lái)熱量或計(jì)算燃料效率時(shí)，高位發(fā)熱量下效率差值較低位發(fā)熱量下的小，毛效率計(jì)算結(jié)果則相反。

鍋爐熱效率 GB 10184-88標(biāo)準(zhǔn) ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn) 算法比較

隨著我國(guó)發(fā)電裝備制造業(yè)的發(fā)展，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)制造的大容量電站鍋爐越來(lái)越多的投入商業(yè)運(yùn)行，與此同時(shí)，ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)[1]也得到了更多的應(yīng)用[2]。而在我國(guó)，大部分學(xué)者都已經(jīng)習(xí)慣采用GB 10184-88標(biāo)準(zhǔn)[3]進(jìn)行鍋爐熱效率試驗(yàn)和計(jì)算，這就需要對(duì)GB 10184-88和ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算鍋爐熱效率的方法、原理進(jìn)行剖析，給從事鍋爐的技術(shù)和科研人員一個(gè)準(zhǔn)確、恰當(dāng)?shù)慕忉專岳谥笇?dǎo)鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

文獻(xiàn)[4～7]把GB 10184-88和ASME PTC4.1標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算鍋爐熱效率的方法進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比，但并未對(duì)ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究。文獻(xiàn)[8，9]將ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)和DL/T 964-2005標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比并分析了異同，不過(guò)針對(duì)的只是循環(huán)流化床鍋爐，且沒(méi)有涉及GB 10184-88算法。此外，余葉寧從鍋爐效率的定義、基準(zhǔn)溫度、熱損失及修正項(xiàng)等方面闡述了ASME PTC4.1和ASME PTC4算法的主要區(qū)別[10]，金旭英和王培紅對(duì)ASME PTC4.1和德國(guó)DIN標(biāo)準(zhǔn)做了研究和對(duì)比[11]。綜合現(xiàn)有文獻(xiàn)，均未對(duì)GB 10184-88和ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)大容量煤粉鍋爐熱效率的計(jì)算方法進(jìn)行詳細(xì)比較研究，且沒(méi)有深入分析外來(lái)熱量的有無(wú)、燃料發(fā)熱量的不同及毛效率與燃料效率的區(qū)別等因素對(duì)兩標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果的影響，給電廠在選擇鍋爐性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)時(shí)帶來(lái)了不便。

基于此，筆者詳細(xì)比較了GB 10184-88和ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)算法的異同，分析了產(chǎn)生差異的原因，并研究了外來(lái)熱量的考慮與否、燃料高、低位發(fā)熱量的不同和毛效率與燃料效率的區(qū)別對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。

1 兩種標(biāo)準(zhǔn)的鍋爐熱效率定義

鍋爐熱效率的計(jì)算有正、反平衡兩種方法，確定各項(xiàng)熱損失的反平衡法求取效率更為方便和準(zhǔn)確，且便于找出提高鍋爐熱效率的方法，因此得到了更為廣泛的應(yīng)用[12]。文中兩種標(biāo)準(zhǔn)均基于反平衡來(lái)計(jì)算鍋爐熱效率。GB 10184-88標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鍋爐熱效率的定義為：鍋爐輸出熱量占輸入熱量的百分率，其中輸入熱量為燃料輸入熱量與外來(lái)熱量或其他熱源之和。ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)定義了燃料效率與毛效率兩種鍋爐熱效率，其中與GB 10184-88相匹配的是鍋爐毛效率，其效率和輸入熱量的定義與國(guó)標(biāo)類似，而燃料效率是鍋爐輸出能量與輸入燃料的化學(xué)能量之比，不能與國(guó)標(biāo)匹配[13]。為了分別采用毛效率和燃料效率比較兩種標(biāo)準(zhǔn)算法的異同，筆者結(jié)合燃料效率的定義對(duì)GB 10184-88效率計(jì)算式進(jìn)行適當(dāng)變形，以便于與ASME PTC4-1998的燃料效率進(jìn)行比較。

2 GB 10184-88標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算鍋爐熱效率

2.1輸入熱量計(jì)算

GB 10184-88中輸入熱量Qr的計(jì)算公式為：

hbq0)

(1)

式中Bb——燃料消耗量，kg/h；

cr——燃料比熱容，kJ/(kg·℃)；

Dwl——外來(lái)熱源工質(zhì)流量，kg/h ；

Dwh——霧化用蒸汽量，kg/h；

hwh——霧化蒸汽入口參數(shù)下的焓，kJ/kg；

hbq0——基準(zhǔn)溫度下的飽和蒸汽焓，kJ/kg；

Qar，net——燃料收到基低位發(fā)熱量，kJ/kg；

t0——實(shí)測(cè)基準(zhǔn)溫度，℃；

tr——燃料溫度，℃。

為便于與ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，筆者對(duì)國(guó)標(biāo)中定義的鍋爐輸入熱量進(jìn)行了修改，即輸入熱量可以考慮外來(lái)熱量，也可以不考慮外來(lái)熱量；燃料收到基發(fā)熱量可以取低位發(fā)熱量，也可轉(zhuǎn)換為高位發(fā)熱量，即輸入總熱量QrGB可表示為：

QrGB=Qar+QwGB

(2)

式中Qar——燃料收到基發(fā)熱量(低位發(fā)熱量或高位發(fā)熱量)，kJ/kg；

QwGB——國(guó)標(biāo)定義的外來(lái)熱量(視情況可不考慮該項(xiàng))，kJ/kg。

2.2過(guò)量空氣系數(shù)計(jì)算

通過(guò)煙氣中氧氣、甲烷、一氧化碳及氫氣等的含量可求得過(guò)量空氣系數(shù)αpy：

(3)

其中，O2、CH4、CO、H2分別為排煙中氧氣、甲烷、一氧化碳和氫氣的容積百分含量。簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)可忽略式(3)中的CH4、CO、H2。

2.3各項(xiàng)熱損失計(jì)算

GB 10184-88標(biāo)準(zhǔn)中排煙熱損失Q2的計(jì)算公式為：

綜上所述，隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，在大數(shù)據(jù)背景下，企業(yè)財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)專向管理會(huì)計(jì)對(duì)企業(yè)自身的可持續(xù)發(fā)展有著至關(guān)重要的影響和作用。因此，需要企業(yè)認(rèn)識(shí)到大數(shù)據(jù)的重要性，注重人員素質(zhì)的提升，轉(zhuǎn)變管理理念，全面轉(zhuǎn)變工作內(nèi)容，進(jìn)而為企業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。

Q2=(Vgycgy+VH2OcH2O)(θpy-t0)

(4)

式中cgy——煙氣定壓比熱，kJ/(m3·℃)；

cH2O——水蒸氣定壓比熱，kJ/(m3·℃)；

Vgy——燃燒生成的干煙氣體積，Nm3/kg；

VH2O——燃燒生成的煙氣中水蒸氣體積，Nm3/kg；

θgy——排煙溫度，℃。

化學(xué)未完全燃燒熱損失Q3的計(jì)算公式為：

Q3=12636×VgyCO

(5)

固體未完全燃燒熱損失Q4的計(jì)算公式為：

(6)

式中Aar——收到基灰分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%；

Q4sz——磨煤機(jī)排出石子煤熱損失(簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)可忽略)，%。

散熱損失計(jì)算q5的公式為：

(7)

式中D——鍋爐實(shí)際蒸發(fā)量，t/h；

De——鍋爐額定蒸發(fā)量，t/h；

q5e——額定蒸發(fā)量下散熱損失，%。

灰渣物理熱損失Q6的計(jì)算公式為：

(8)

式中cfh——飛灰的比熱，kJ/(kg·℃)；

clz——爐渣的比熱，kJ/(kg·℃)；

ccjh——沉降灰的比熱，kJ/(kg·℃)；

cfhC——飛灰中碳質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%；

clzC——爐渣中碳質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%；

ccjhC——沉降灰中碳質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%；

tlz——爐渣溫度，℃；

tcjh——沉降灰溫度，℃；

αfh——飛灰占總灰量的百分?jǐn)?shù)，%；

αlz——爐渣占總灰量的百分?jǐn)?shù)，%；

αcjh——沉降灰占總灰量的百分?jǐn)?shù)，%。

2.4GB 10184-88鍋爐熱效率計(jì)算

GB 10184-88標(biāo)準(zhǔn)中鍋爐熱效率ηb為：

(9)

式(9)中的鍋爐熱效率計(jì)算方法與ASME PTC4-1998鍋爐毛效率算法類似，但與燃料效率不同，為了與ASME PTC4-1998進(jìn)行更全面的比較，仿照ASME PTC4-1998中燃料效率的定義修改國(guó)標(biāo)中鍋爐熱效率ηbEF的算法，即：

(10)

3 ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算鍋爐熱效率

3.1輸入熱量計(jì)算

3.1.1燃料發(fā)熱量計(jì)算

ASME PTC4-1998采用高位發(fā)熱量，而我國(guó)鍋爐熱效率計(jì)算普遍采用低位發(fā)熱量，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用高位發(fā)熱量或?qū)⒏呶话l(fā)熱量轉(zhuǎn)換為低位發(fā)熱量進(jìn)行計(jì)算[14]。

3.1.2各項(xiàng)外來(lái)熱量計(jì)算

ASME PTC4-1998考慮的外來(lái)熱量共有7項(xiàng)，忽略一些影響較小的外來(lái)熱量，只著重對(duì)進(jìn)入系統(tǒng)的干空氣攜帶的外來(lái)熱量、空氣中水分?jǐn)y帶的外來(lái)熱量和燃料顯熱攜帶的外來(lái)熱量這3項(xiàng)進(jìn)行計(jì)算。

進(jìn)入系統(tǒng)的干空氣攜帶的外來(lái)熱量Qgkw的計(jì)算公式為：

Qgkw=Dgk(hgk-hgk0)

(11)

式中Dgk——進(jìn)入系統(tǒng)的干空氣量，kg/kg；

hgk——進(jìn)入系統(tǒng)的干空氣焓，kJ/kg；

hgk0——基準(zhǔn)溫度下的干空氣焓，kJ/kg。

空氣中水分?jǐn)y帶的外來(lái)熱量Qsw的計(jì)算公式為：

Qsw=dkDgk(hs-hs0)

(12)

式中dk——空氣濕度，kg/kg；

hs——空氣中水蒸氣的焓，kJ/kg；

hs0——基準(zhǔn)溫度下的水蒸氣焓，kJ/kg。

燃料顯熱攜帶的外來(lái)熱量Qrxw的計(jì)算公式為：

(13)

式中hrA——燃料溫度下灰的焓，kJ/kg；

hA0——基準(zhǔn)溫度下灰的焓，kJ/kg；

hFC——燃料溫度下的固定碳焓，kJ/kg；

hFC0——基準(zhǔn)溫度下的固定碳焓，kJ/kg；

hM——燃料溫度下水的焓，kJ/kg；

hM0——基準(zhǔn)溫度下水的焓，kJ/kg；

hV1——燃料溫度下一次揮發(fā)分的焓，kJ/kg；

hV2——燃料溫度下二次揮發(fā)分的焓，kJ/kg；

hV10——基準(zhǔn)溫度下一次揮發(fā)分的焓，kJ/kg；

hV20——基準(zhǔn)溫度下二次揮發(fā)分的焓，kJ/kg；

Mar——收到基水分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%；

MFC——固定碳含量，kg/kg；

MV1——一次揮發(fā)分含量，kg/kg；

MV2——二次揮發(fā)分含量，kg/kg。

所以外來(lái)總熱量QwASME為：

QwASME=Qgkw+Qsw+Qrxw

(14)

故輸入總熱量QrASME為：

QrASME=Qar+QwASME

(15)

為與GB 10184-88進(jìn)行比較，筆者對(duì)ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)定義的輸入總熱量進(jìn)行修改，即：輸入總熱量可以考慮外來(lái)總熱量，也可不考慮外來(lái)總熱量；燃料收到基發(fā)熱量可取高位發(fā)熱量，也可轉(zhuǎn)化為低位發(fā)熱量。

3.2排煙溫度

(16)

DAE——空氣預(yù)熱器進(jìn)口的濕煙氣量，kg/kg；

DAL——空氣預(yù)熱器出口的濕煙氣量，kg/kg；

3.3過(guò)量空氣系數(shù)計(jì)算

(17)

式中ngy——干煙氣摩爾數(shù)，mol/kg；

V0——理論空氣量，kg/kg。

3.4排煙熱損失計(jì)算

ASME PTC4-1998將排煙熱損失分為4項(xiàng)：干煙氣熱損失、燃料中氫燃燒產(chǎn)生水造成的熱損失、燃料中水分造成的熱損失和空氣中水分造成的熱損失。

干煙氣熱損失Q2g的計(jì)算公式為：

Q2g=Dgy(hgpy-hg0)

(18)

式中Dgy——干煙氣量，kg/kg；

hg0——基準(zhǔn)溫度下的干煙氣焓，kJ/kg；

hgpy——排煙溫度(空氣預(yù)熱器無(wú)漏風(fēng)下)下的干煙氣焓，kJ/kg。

燃料中氫燃燒產(chǎn)生水造成的熱損失Q2H的計(jì)算公式為：

Q2H=DHM(hzpy-hbs0)

(19)

式中DHM——燃料中氫燃燒產(chǎn)生水分，kg/kg；

hbs0——基準(zhǔn)溫度下飽和水焓，kJ/kg；

hzpy——排煙溫度(空氣預(yù)熱器無(wú)漏風(fēng)下)下蒸汽焓，kJ/kg。

燃料中水分造成的熱損失Q2rM的計(jì)算公式為：

Q2rM=MM(hzpy-hbs0)

(20)

空氣中水分造成的熱損失Q2kM的計(jì)算公式為：

Q2kM=DkM(hspy-hs0)

(21)

式中DkM——空氣中水分，kg/kg；

hspy——排煙溫度(空氣預(yù)熱器無(wú)漏風(fēng)下)下水蒸氣焓，kJ/kg。

3.5CO引起熱損失計(jì)算

ASME PTC4-1998只計(jì)算了氣體未完全燃燒損失中CO引起的損失，而將其他碳?xì)湮镔|(zhì)引起的損失歸入到其他未計(jì)及熱損失中。CO引起的熱損失QCO的計(jì)算公式為：

QCO=DCO×ngy×28.01×10111

(22)

式中DCO——干煙氣中一氧化碳含量，kg/kg。

3.6灰渣中未燃盡碳造成的熱損失計(jì)算

(23)

式中DUbC——灰渣中未燃盡碳含量，kg/kg。

3.7鍋爐表面輻射對(duì)流引起熱損失的計(jì)算

(24)

式中Cl——系數(shù)，取0.293；

Fz——某區(qū)域保溫層外護(hù)板平面投影面積，m2；

Tbp——某區(qū)域內(nèi)表面平均溫度，℃；

Thj——某區(qū)域內(nèi)表面平均環(huán)境空氣溫度，℃；

α——鍋爐表面某區(qū)域內(nèi)對(duì)流換熱系數(shù)，W/(m2·℃)；

ε——鍋爐表面某區(qū)域內(nèi)輻射傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)。

3.8灰渣顯熱引起的熱損失的計(jì)算

(25)

式中hfh——排煙溫度(空氣預(yù)熱器無(wú)漏風(fēng)下)下的飛灰焓，kJ/kg；

hlz——爐渣焓，kJ/kg；

Mhz——灰渣總質(zhì)量，kg/kg。

3.9其他未計(jì)及熱損失的確定

對(duì)于磨煤機(jī)排出石子煤熱損失、爐膛出口至空氣預(yù)熱器進(jìn)口漏風(fēng)引起的損失、濕渣池引起的損失、煙氣中未燃碳?xì)湮镔|(zhì)引起的損失及形成氮氧化物引起的損失等不可測(cè)量損失，ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)將這些損失取為設(shè)計(jì)值[15]。

3.10ASME PTC4-1998鍋爐毛效率計(jì)算

ASME PTC4-1998中鍋爐毛效率ηEGr的計(jì)算與國(guó)標(biāo)類似，計(jì)算公式為：

(26)

式中Q7——其他未計(jì)及熱損失，kJ/kg。

3.11ASME PTC4-1998燃料效率計(jì)算

ASME PTC4-1998燃料效率ηEF的計(jì)算公式為：

(27)

4 兩種標(biāo)準(zhǔn)算法上的異同

4.1輸入總熱量

GB 10184-88對(duì)于輸入總熱量的定義是燃料低位發(fā)熱量與外來(lái)熱量之和。ASME PTC4-1998對(duì)輸入總熱量的定義與國(guó)標(biāo)相同，但采用高位發(fā)熱量作為燃料輸入熱量，因?yàn)楦摺⒌臀话l(fā)熱量之間的不同在于燃料中氫燃燒產(chǎn)生的水和燃料自身水分的汽化潛熱，所以只需將式(19)、(20)中的hbs0換為基準(zhǔn)溫度下的飽和蒸汽焓即可將高位發(fā)熱量轉(zhuǎn)化為低位發(fā)熱量。此外，兩種標(biāo)準(zhǔn)在外來(lái)熱量規(guī)定上也有不同，國(guó)標(biāo)定義的外來(lái)熱量有燃料物理顯熱、霧化蒸汽帶入熱量和外來(lái)熱源加熱暖風(fēng)器空氣帶入的熱量；而ASME PTC4-1998考慮了7項(xiàng)外來(lái)熱量，其中主要考慮了進(jìn)入系統(tǒng)的干空氣攜帶的外來(lái)熱量、空氣中水分?jǐn)y帶外來(lái)熱量和燃料顯熱攜帶外來(lái)熱量。

4.2排煙熱損失

GB 10184-88與ASME PTC4-1998計(jì)算排煙熱損失的方法不同。國(guó)標(biāo)定義的排煙熱損失為干煙氣帶走熱量和煙氣所含水蒸氣顯熱，國(guó)標(biāo)計(jì)算干煙氣帶走熱量時(shí)，采用干煙氣體積、平均定壓比熱和排煙溫度與基準(zhǔn)溫度差值3項(xiàng)乘積來(lái)計(jì)算，而ASME PTC4-1998計(jì)算干煙氣損失時(shí)用干煙氣質(zhì)量和排煙溫度與基準(zhǔn)溫度下干煙氣焓的差值相乘得到。國(guó)標(biāo)中煙氣所含水蒸氣顯熱對(duì)應(yīng)于ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)的3項(xiàng)水蒸氣熱損失，只不過(guò)前者是進(jìn)行整體計(jì)算，采用水蒸氣體積、平均定壓比熱和排煙溫度與基準(zhǔn)溫度差值3項(xiàng)乘積來(lái)計(jì)算；后者采用水蒸氣質(zhì)量和焓值分為3項(xiàng)進(jìn)行計(jì)算。在算法上國(guó)標(biāo)受到實(shí)際排煙狀況的影響，而ASME PTC4-1998計(jì)算基于分子水平不受影響[16]。

國(guó)標(biāo)計(jì)算中排煙溫度取實(shí)測(cè)值，而ASME PTC4-1998采用的是無(wú)漏風(fēng)修正后的實(shí)測(cè)排煙溫度，經(jīng)修正后排煙溫度更為準(zhǔn)確，但計(jì)算復(fù)雜。

國(guó)標(biāo)與ASME PTC4-1998在計(jì)算過(guò)量空氣系數(shù)時(shí)也有不同，國(guó)標(biāo)計(jì)算可采用簡(jiǎn)化算法，簡(jiǎn)單直觀；ASME PTC4-1998通過(guò)計(jì)算過(guò)量空氣率來(lái)求得過(guò)量空氣系數(shù)，計(jì)算準(zhǔn)確，但過(guò)程復(fù)雜。

4.3化學(xué)未完全燃燒熱損失

國(guó)標(biāo)與ASME PTC4-1998對(duì)于化學(xué)未完全燃燒熱損失的計(jì)算原理大體相同，國(guó)標(biāo)考慮了CO、H2、CH4及CmHn等所有未完全燃燒產(chǎn)物造成的損失，不過(guò)后幾項(xiàng)較小，在簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)只考慮CO；ASME PTC4-1998對(duì)于該項(xiàng)損失只考慮了CO引起的損失，其他未燃?xì)怏w引起的損失歸入了未計(jì)及熱損失中，由于兩種標(biāo)準(zhǔn)都只計(jì)算了CO引起的損失，且都將CO作為理想氣體計(jì)算，所以計(jì)算結(jié)果非常接近。

4.4機(jī)械未完全燃燒熱損失

兩種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)械未完全燃燒熱損失的計(jì)算思路基本相同，只是國(guó)標(biāo)多加了一項(xiàng)石子煤熱損失，ASME PTC4-1998將石子煤熱損失歸入未計(jì)及熱損失，國(guó)標(biāo)簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)常忽略石子煤熱損失，故計(jì)算時(shí)沒(méi)有分別。導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果略有區(qū)別的根本原因是兩種標(biāo)準(zhǔn)在未燃碳的發(fā)熱量上略有區(qū)別。

4.5散熱損失

GB 10184-88散熱損失是根據(jù)散熱損失曲線由經(jīng)驗(yàn)得出的。ASME PTC4-1998中稱為輻射對(duì)流損失，要求測(cè)量鍋爐所有向外散熱的外表面面積、局部壁面溫度、環(huán)境溫度和空氣流速并計(jì)算局部輻射對(duì)流放熱系數(shù)，該計(jì)算較為精確，但過(guò)程繁雜。

4.6灰渣物理熱損失

兩種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于灰渣物理熱損失的計(jì)算原理基本相同，區(qū)別在于飛灰焓和爐渣焓計(jì)算不同[16]，國(guó)標(biāo)中采用排煙溫度、飛灰比熱和爐渣的溫度、比熱計(jì)算；ASME PTC4-1998中采用飛灰焓和爐渣焓來(lái)計(jì)算，因?yàn)閲?guó)標(biāo)中實(shí)測(cè)排煙溫度與ASME PTC4-1998中經(jīng)無(wú)漏風(fēng)修正后的排煙溫度不同，因此國(guó)標(biāo)中排煙溫度與飛灰比熱的乘積不等于ASME PTC4-1998中的飛灰焓。且當(dāng)不能直接測(cè)量時(shí)國(guó)標(biāo)規(guī)定的爐渣溫度與ASME PTC4-1998規(guī)定的爐渣溫度不同，所以爐渣焓也不等。

4.7其他未計(jì)及熱損失

兩種標(biāo)準(zhǔn)最明顯的不同之處在于ASME PTC4-1998定義了更多的熱損失，這些不能測(cè)量的損失常取為設(shè)計(jì)值，而國(guó)標(biāo)中并未定義該項(xiàng)損失。

5 計(jì)算結(jié)果比較分析

以某臺(tái)1 025t/h固態(tài)排渣煤粉鍋爐為例，選取兩個(gè)不同工況試驗(yàn)數(shù)據(jù)。表1列出了不計(jì)外來(lái)熱量時(shí)兩種工況下針對(duì)GB 10184-88和ASME PTC4-1998分別基于燃料收到基高、低位發(fā)熱量算得的各項(xiàng)損失和鍋爐熱效率；表2 列出了考慮外來(lái)熱量時(shí)兩種工況下針對(duì)GB 10184-88和ASME PTC4-1998分別基于燃料收到基高、低位發(fā)熱量算得的鍋爐毛效率、燃料效率和相關(guān)各項(xiàng)熱損失。

表1 不計(jì)外來(lái)熱量下的鍋爐熱效率及各項(xiàng)熱損失計(jì)算結(jié)果對(duì)比 %

表2 考慮外來(lái)熱量下的鍋爐毛效率、燃料效率和相關(guān)各項(xiàng)熱損失的計(jì)算結(jié)果對(duì)比 %

(續(xù)表2)

由表1、2可知：兩種標(biāo)準(zhǔn)算得的鍋爐熱效率結(jié)果相對(duì)偏差在0.5%以內(nèi)，其中排煙熱損失、散熱損失和未計(jì)及熱損失的差距較大，是引起鍋爐熱效率偏差的主要原因。當(dāng)不計(jì)外來(lái)熱量或計(jì)算燃料效率時(shí)，基于高位發(fā)熱量的鍋爐熱效率差值較低位發(fā)熱量小，計(jì)算毛效率時(shí)則相反，原因是不計(jì)外來(lái)熱量時(shí)，輸入總熱量即燃料發(fā)熱量，采用高位發(fā)熱量會(huì)使損失減小，使鍋爐效率偏差減小；計(jì)算燃料效率時(shí)，采用高位發(fā)熱量會(huì)使外來(lái)熱量的影響減弱，使損失減小從而減小鍋爐熱效率偏差；當(dāng)計(jì)算毛效率時(shí)，輸入總熱量是燃料發(fā)熱量與外來(lái)熱量之和，采用高位發(fā)熱量時(shí)各項(xiàng)損失還受外來(lái)熱量影響，鍋爐熱效率偏差增大。

6 結(jié)論

6.1GB 10184-88標(biāo)準(zhǔn)中鍋爐熱效率計(jì)算方法簡(jiǎn)單明了，雖計(jì)算精度不及ASME，但總體能夠滿足工程實(shí)際的需要。ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)鍋爐熱效率計(jì)算方法全面、細(xì)致，精度相對(duì)較高，但計(jì)算過(guò)程繁瑣，對(duì)于讀者的理解和掌握有一定的困難。

6.2對(duì)比計(jì)算結(jié)果表明，GB 10184-88和ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)算得一氧化碳引起熱損失值基本一致；排煙熱損失和灰渣物理熱損失ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)較大；灰渣未燃盡碳熱損失、散熱損失和鍋爐熱效率計(jì)算結(jié)果是GB 10184-88較大；ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)定義了未計(jì)及熱損失，而GB 10184-88沒(méi)有；兩種標(biāo)準(zhǔn)算得鍋爐熱效率差值在0.5%以內(nèi)。

6.3基于高位發(fā)熱量算得的鍋爐熱效率大于低位發(fā)熱量的計(jì)算結(jié)果；不計(jì)外來(lái)熱量或計(jì)算燃料效率時(shí)，基于高位發(fā)熱量的鍋爐熱效率差值較低位發(fā)熱量小，計(jì)算毛效率時(shí)則相反。

6.4兩種標(biāo)準(zhǔn)算法不同致使鍋爐熱效率計(jì)算結(jié)果不同，因此電廠在進(jìn)行鍋爐性能試驗(yàn)前必須明確鍋爐采用GB 10184-88還是ASME PTC4-1998標(biāo)準(zhǔn)，所計(jì)算的究竟是毛效率還是燃料效率，采用低位發(fā)熱量還是高位發(fā)熱量，及計(jì)算時(shí)是否考慮外來(lái)熱量對(duì)結(jié)果的影響。

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ComparisonofCalculationMethodsforBoilerThermalEfficiencyBasedonGB10184-88StandardandASMEPTC4-1998Code

HAN Wei, LI Yong

(SchoolofEnergyandPowerEngineering,NortheastDianliUniversity,Jilin132012,China)

The methods and principles of calculating boiler’s thermal efficiency stipulated in GB 10184-88 Standard and ASME PTC4-1998 Code were expounded and the efficiency calculation formula from the GB 10184-88 Standard was modified properly through imitating the fuel efficiency. Then accurately comparing and analyzing these two calculation methods were performed under the condition that the external heat were considered or not and the fuel calorific power were the same. Taking a 1 025 t/h pulverized coal boiler for example, calculating the boiler gross efficiency and fuel efficiency based on low heat value and gross calorific value separately shows that solid-unburned hot loss, heat loss and boiler thermal efficiency calculated by GB 10184-88 Standard are larger, so dose both waste heat loss and physical heat loss of ash and slag calculated by ASME PTC4-1998 Code. The difference value of boiler thermal efficiency between these two standards is within 0.5%; and compared to the condition under low heat value, the difference value under the condition of gross calorific value is smaller but the calculated gross efficiency is larger when the external heat isn’t considered or the fuel efficiency is calculated.

boiler thermal efficiency, GB 10184-88 Standard, ASME PTC4-1998 Code, comparison of calculation methods

(Continued from Page 566)

SHEN Jun1,2,LI Tao3

(1.WisonEnginnering(China)Co,Ltd.,Shanghai201210,China; 2.SchoolofAerospaceMechanicsEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China; 3.CollegeofEnergyEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310058,China)

**韓 為，男，1988年7月生，助教。吉林省吉林市，132012。

*吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(20110409)。

TQ054

A

0254-6094(2016)05-0567-08

2015-11-16，

2016-09-08)

AbstractBasing on discussing technical progress in both analysis and design specifications for pressure vessels in the USA and Europe, the matters relating to the revise, development, text structure, contents and pre-research topics of new edition specifications(JB 4732) were discussed and both views and suggestions concerned were proposed.

Keywordspressure vessel, JB 4732, modification of standards, analysis and design