GB/T 10184 2015年版與1988年版鍋爐效率測試分析比較

王愛英， 陳連軍， 劉銘媛

(國電科學(xué)技術(shù)研究院， 南京 210023)

鍋爐效率是衡量鍋爐運行經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)[1]。中華人民共和國機(jī)械電子工業(yè)部1988年批準(zhǔn)的GB/T 10184—1988 《電站鍋爐性能試驗規(guī)程》是測試鍋爐效率的依據(jù)，因為該標(biāo)準(zhǔn)符合工程實際應(yīng)用，且簡單易操作，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，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會2015年發(fā)布了GB/T 10184—2015，代替了1988年版，并于2016年7月1日開始實施。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、試驗方法、計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，同時增加了余熱鍋爐、垃圾焚燒鍋爐為不適用鍋爐。由此可見， 2015年版縮小了性能試驗的適用范圍，使其更具針對性。

1.2 試驗方法

2015年版的標(biāo)準(zhǔn)要求鍋爐試驗前，機(jī)組應(yīng)連續(xù)正常運行3 d以上，測量前鍋爐在試驗負(fù)荷及試驗條件下穩(wěn)定運行應(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)正常運行3 d以上，正式試驗前的12 h中前9 h機(jī)組運行負(fù)荷應(yīng)不低于試驗負(fù)荷的75%，后3 h應(yīng)維持預(yù)定的試驗負(fù)荷更易于實現(xiàn)。2015年版的標(biāo)準(zhǔn)對參數(shù)測量和樣品取樣時間間隔進(jìn)行了部分調(diào)整，添加了對大修前后等常規(guī)試驗持續(xù)時間的要求：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)鍋爐效率未計入外來輸入熱量對輸出熱量的效用程度[2]，若用此效率計算全廠熱力性能指標(biāo)會造成計算結(jié)果優(yōu)于實際結(jié)果[3]。因此，對全廠性能綜合評價時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，并把計算基準(zhǔn)溫度統(tǒng)一為25 ℃。計算基準(zhǔn)溫度的統(tǒng)一使不同鍋爐效率之間的對比有了意義。

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，暖風(fēng)器屬系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備，因此存在外來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)出口煙氣熱量增量兩項在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)中對基準(zhǔn)溫度相對應(yīng)，在對煤的熱值進(jìn)行化驗時也需以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)行計算。因為基準(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，但新增熱損失項對最終結(jié)果無顯著影響。

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

1.3.5 修正項目

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

鍋爐效率試驗時，應(yīng)盡量使試驗工況接近設(shè)計工況，若試驗條件偏離設(shè)計或保證值，應(yīng)對偏離項進(jìn)行修正，將試驗結(jié)果換算成設(shè)計或保證條件下的結(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皆為進(jìn)風(fēng)溫度和給水溫度，進(jìn)風(fēng)溫度對輸入熱量和排煙溫度進(jìn)行修正，給水溫度對排煙溫度進(jìn)行修正，但在1988年版中給水溫度偏離設(shè)計值小于10 K時可不對該項進(jìn)行修正。另外，1988年版中燃料特性偏離設(shè)計值時僅對排煙熱損失進(jìn)行修正，而2015年版中需對所有熱損失進(jìn)行修正。同時， 2015年版中增加了空氣水分對熱損失的修正。新增修正項增加了計算量的同時，也增加了最終結(jié)果的精度。

2 計算結(jié)果分析

國內(nèi)某電廠一臺1 000 MW鍋爐，主要測試原始數(shù)據(jù)為：環(huán)境溫度27.1 ℃，大氣壓力100.78 kPa，相對濕度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)行計算，結(jié)果見表4。

表4 鍋爐熱效率計算結(jié)果比較 %

依據(jù)1988年版，在本計算實例中環(huán)境溫度為27.1 ℃，不存在燃料解凍用熱量，同時燃料溫度與基準(zhǔn)溫度一致，故燃料物理顯熱為0；此外，本實例中不存在外來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年版外來熱量為0，系統(tǒng)輸入熱量即燃料低位發(fā)熱量，各項熱損失計算式分母與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)過設(shè)計進(jìn)風(fēng)溫度和設(shè)計給水溫度修正為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，實測給水溫度299 ℃與設(shè)計給水溫度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)過設(shè)計進(jìn)風(fēng)溫度修正至118.66 ℃，但基準(zhǔn)溫度由設(shè)計大氣溫度20 ℃代替實測大氣溫度27.1 ℃，因此修正后排煙熱損失反而增加0.06%。

同時，2015年版由于使用設(shè)計燃料特性對其余各熱損失項進(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年版無需使用設(shè)計燃料特性對其他熱損失項進(jìn)行修正，故無明顯差異。

由表4顯示：根據(jù)2015年版計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。

3 結(jié)語

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)行鍋爐效率試驗的主要區(qū)別，得出結(jié)論如下：

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

(2) 2015年版對輸入熱量、熱損失項和修正項的考慮更全面，測試項目也更多，因此精度也

更高，是對1988年版測試方法的全面提升。

參考文獻(xiàn)：

[1] 呂太, 于海洋. GB 10184—88和ASME PTC4.1標(biāo)準(zhǔn)對不同容量鍋爐效率計算的對比分析[J]. 東北電力大學(xué)學(xué)報, 2014, 34(2): 7-10.

[2] 王艷紅, 李勇. 基于GB 10184—88的ASME PTC4—1998煤粉鍋爐熱效率的簡化算法[J]. 鍋爐技術(shù), 2013, 44(3): 9-14, 31.

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[4] 李勇, 韓為, 王艷紅. 基于GB 10184—88標(biāo)準(zhǔn)的鍋爐熱效率修正方法分析及比較[J]. 中國電力, 2014, 47(3): 48-54.