《电站锅炉性能试验规程》标准更新及实际应用

曹爱霞

（南京市节能技术服务中心，南京 210007）

《电站锅炉性能试验规程》于2015年进行了标准更新（以下简称“新标准”），并于2016年7月1日实施，替代原有的《电站锅炉性能试验规程》（GB/T10184-1988）（以下简称“旧标准”）。对照“旧标准”，“新标准”主要针对锅炉效率计算公式、仪器设备的使用建议和规定、锅炉机组热平衡系统边界等内容进行了修改，增加了添加脱硫剂的锅炉效率计算、装有高温脱销装置的锅炉效率计算、空气中NOx和SO2浓度的测量项目和空气预热器性能计算部分公式等内容。

文中主要针对损失法计算锅炉效率部分，比较了新旧标准的差别，并通过现场的实际试验，验证新旧计算方法在实际应用中的差别。

1 新旧标准对比

“新标准”中，损失法计算锅炉效率主要是通过对锅炉运行过程中的各项损失计算，从而计算出锅炉的运行效率。

式中，η为锅炉燃料效率，%；q2为排烟热损失，%；q3为气体未完全燃烧热损失，%；q4为固体未完全燃烧热损失，%；q5为锅炉散热损失，%；q6为灰和渣物理显热损失，%；qoth为其它热损失，包括石子煤排放热损失等，%；qex为外来热量与燃料低位发热量的百分比，%。对比“新标准”，“旧标准”中对损失法计算锅炉效率的定义中，缺少“其它热损失”及“外来热量”的计算，就全面性来说有所欠缺。

而各个分项损失的计算定义中，“排烟热损失”在新旧标准中的计算有一定调整；“气体未完全燃烧热损失”在新旧标准中的定义基本一致，但在理论干烟气的计算上有所改变；“固体未完全燃烧热损失”在新旧标准中的定义完全一样，不存在差异；“锅炉散热损失”在新旧标准中均为查图计算，但是标准附图有所改变；“灰和渣物理显热损失”在新旧标准中的定义基本一致，但在炉渣和飞灰比热的查询值上存在差异。

在本次的现场试验中，为尽量满足新旧标准的对比，没有产生“其它热损失”及“外来热量”；“气体未完全燃烧热损失”计算后占比较小，仅为0.01%～0.02%；“固体未完全燃烧热损失”在新旧标准中不存在差异；“锅炉散热损失”在新旧标准中均为查图计算。因此本次试验主要验证了“排烟热损失”和“灰、渣物理显热损失”在新旧标准中的计算差异。

1.1 排烟热损失计算

在“新标准”中定义排烟热损失的主要计算过程如下：

上式中，Q2为每千克燃料产生的排烟损失热量，kJ/kg；Qnet.ar为入炉燃料地位发热量，kJ/kg；Q2.fg.d为干烟气带走的热量，kJ/kg；Q2.wv.fg为烟气所含水蒸气带走的热量，kJ/kg；Vfg.d.AH.lv为每千克燃料燃烧生成的空预器出口处的干烟气体积，m3/kg；Cp.fg.d为干烟气从 tre至 tfg.AH.lv的定压比热容，kJ/(m3·K)；tfg.AH.lv为空预器出口烟气温度，℃；tre为基准温度，标准规定取25℃；Vwv.fg.AH.lv为每千克燃料燃烧生成的空预器出口处的烟气中水蒸气的体积，m3/kg；Cp.wv为水蒸气气从tre至tfg.AH.lv的定压比热容，kJ/(m3·K)。

对比新旧标准，计算的主要差别如下：1）（3）和（4）计算式中的基准温度tre的定义在“旧标准”中为：锅炉送风机入口处空气温度，与“新标准”中直接规定25℃存在一定差别；2）干烟气定压比热容Cp.fg.d通过查询烟气主要成分的定压比热容进行加权计算，水蒸气的Cp.wv直接查表取得，对比新旧标准的附表“常用气体和灰（渣）特性”，“新标准”中各种介质的定压比热容要高于“旧标准”，并且比“旧标准”更加精确，《电站锅炉性能试验规程》新旧标准见表1和表2。

表1 《电站锅炉性能试验规程》旧标准

表2 《电站锅炉性能试验规程》新标准

1.2 灰和渣物理显热损失计算

在“新标准”中定义灰、渣物理显热损失的主要计算过程如下：

式（6）中，Q6为灰、渣物理显热损失热量，kJ/kg；ωas.ar为入炉燃料（收到基）中灰分的质量分数，%；ωs、ωpd和ωas分别表示为炉渣、沉降灰和飞灰占燃料总灰量的质量分数，%；Cs、Cpd、Cas分别表示为炉渣、沉降灰和飞灰的比热，kJ/（kg·K）；ωc.s、ωc.pd、ωc.as分别表示为炉渣、沉降灰和飞灰的含碳量，%；ts、tpd、tas、分别表示为炉渣、沉降灰和飞灰的温度，℃。

对比新旧标准，计算的主要差别如下：1）（6）计算式中的基准温度tre的定义在“旧标准”中为：锅炉送风机入口处空气温度，与“新标准”中直接规定25℃存在一定差别；2）对比新旧标准的附表“常用气体和灰（渣）特性”，“新标准”中炉渣与飞灰比热容要高于“旧标准”，并且比“旧标准”更加精确，《电站锅炉性能试验规程》新旧标准分别见表3和表4。

表3 《电站锅炉性能试验规程》旧标准

表4 《电站锅炉性能试验规程》新标准

2 实验数据对比

根据新旧标准的对比分析，本次实验选择了一台上海锅炉厂生产的440 t/h高压循环流化床锅炉作为实验对象，锅炉型号为 SG-440/9.8，440 t/h 高压循环流化床锅炉测试参数见表5。排烟热损失与灰、渣物理显热损失的新旧标准对比计算数据见表6。

3 结语

从本次实验计算对比可以看出，排烟热损失新旧标准对比相差了0.87个百分点，而灰、渣物理显热损失对比相差了0.06个百分点，两项损失综合对比相差了0.93个百分点，其主要差距就是在于各个介质的比热值，以及基准温度点的定义。由于本次试验是在初冬季节进行，环境温度为6℃左右，按“旧标准”的基准温度定义，锅炉送风机入口处空气温度就在6℃，而“新标准”的基准温度直接定义为25℃，仅此基准温度变化就产生了19℃的温差，从而直接影响了排烟带走的热量和灰、渣物理显热损失热量的计算。

表5 440 t/h高压循环流化床锅炉测试参数

表6 排烟热损失与灰、渣物理显热损失的新旧标准对比计算数据

《电站锅炉性能试验规程》中对于进风温度偏离设计值、给水温度偏离设计值、试验燃料特性偏离设计值、空气水分偏离设计值等影响因素，均规定了修正计算方法，经过修正计算后，新旧标准的锅炉效率计算差距会进一步缩小，本次实验未进行修正计算。

综上所述，本次标准的变更，对于损失法计算锅炉效率主要是变更了基准温度点的定义和各个介质的比热参数。因此对于机组性能试验而言，如选在环境温度25℃以下时开展性能试验，则“新标准”的损失计算要小于“旧标准”，即“新标准”计算的锅炉效率略高；而选在环境温度25℃左右时开展性能试验，则新旧标准损失计算差距仅存在与各个介质的比热值的变化，该变化实际影响较小，新旧标准计算的锅炉效率差别不大。