摘要：GB/T 10184-1988《电站锅炉性能试验规程》（以下简称GB/T 10184-1988）是中国目前较为通用的锅炉性能试验规程，但在海外电站项目中，锅炉性能考核通常采用美国机械工程协会ASME PTC4-1998《锅炉性能试验规程》。本文详细分析了两者的异同点，作为海外电站工程根据实际要求选择锅炉性能测试标准的参考。
关键词：ASME PTC4-1998 GB/T 10184-1988 锅炉性能试验
1、引言
自国家走出去战略实施以来，中国公司越来越多的承建海外电站工程，海外电站锅炉普遍采用美国机械工程师协会ASME PTC4-1998进行锅炉性能试规程，而国内电站锅炉通常采用GB/T 10184-1988进行性能考核，采用标准不同，在实际锅炉性能试验中存在一定困难，本文主要就ASME PTC4-1998和国家标准GB/T 10184进行对比分析，已供给海外电站锅炉性能考核时提供参考。
2、性能试验的基准规定
2.1范围界定不同
ASME PTC4-1998对锅炉类型分为自然循环锅炉、强制循环锅炉、亚临界锅炉、超临界直流锅炉，燃油、燃气锅炉，层燃炉、旋风炉、煤粉炉和流化床锅炉。不适用核动力蒸汽系统、化学热量回收蒸汽锅炉、燃烧城市垃圾的锅炉、炉内压力高于5个大气压的增压锅炉或焚烧炉。GB/T 10184-1988适用于蒸发量为35t/h或35t/h以上，蒸汽出口压力高于2.45MPa或蒸汽出口温度超过400℃的蒸汽锅炉。ASME PTC4-1998对锅炉各种形式进行了详细了分析，并且标明不适用范围，而GB/T 10184-1988是用一种边界方式来定义该标准用于的锅炉范围。
ASME PTC4-1998与GB 10184-1988对锅炉范围划分区别，主要还表现在带冷渣器的循环流化床（CFB）锅炉和鼓泡床锅炉上对底渣排渣边界的定义。在计算锅炉热效率时，ASME PTC4-1998中循环流化床锅炉和鼓泡床锅炉包括冷渣器回收的热量，而在GB/T 10184-1988中锅炉低渣排渣边界定义在锅炉本体，不包含冷渣器回收的热量。循环流化床锅炉和鼓泡炉排渣温度有时可高达800℃-900℃，有冷渣器时可以将排渣温度降低700℃-750℃，冷渣器可以回收很高的一部分热量，若再加上锅炉燃烧高渣量的燃料，该项热损失将对锅炉效率影响巨大，甚至可高达1%。在凝结水作为冷却介质的冷渣器系统中，凝结水回收的热量最终回到电厂的热力系统中，该项热回收也可计入全厂热耗中，而不计入锅炉效率计算。
2.2基准温度
ASME PTC4-1998标准的基准温度设为25℃（77 ℉）。当暖风器中加热空气的热量是锅炉系统内部供应的（锅炉产生的蒸汽），则进入锅炉系统的空气温度为暖风器入口的空气温度。当采用暖风器且加热热源是来自锅炉系统外时，进入锅炉系统的空气温度为暖风器出口的空气温度。
GB/T 10184-1988规定采用送风机入口处空气温度作为计算锅炉效率的基准温度。当试验时测得的温度与锅炉设计温度或基准温度有偏差时，需要进行修正。
2.3输入总热量
GB/T 10184-1988对于输入总热量的定义是燃料低位发热量与外来热量之和，热效率计算基于低位发热量。ASME PTC4-1998对输入总热量的定义与国标相同，但热效率计算基于高位发热量，高、低位发热量之间的不同在于燃料中氢燃烧产生的水和燃料自身水分的汽化潜热，计算公式为25.2（9Hy+Wy）Kj/kg。此外两种标准在外来热量规定上也有不同，国标定位的外来热量有燃料物理显热、雾化蒸汽带入热量和外来热源加热暖风器空气带入的热量。同时热量损失项也有不同，国标定义了5项热损失，ASME PTC4-1998共定义了17项热损失，7项外来热量，其中主要考虑了进入系统的干空气携带的外来热量、空气中水分携带外来热量和燃料显热携带外来热量。
2.4理论空气量
国标GB/T 10184-1988直接采用计算的理论空气量，而ASME PTC4-1998采用修正后的理论空气量。ASME PTC4-1998采用了两方面的修正：一方面涉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。ASME PTC4-1998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。而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更合理些。
2.5单位的表示方法不同
ASME PTC4-1998根据各项损失与外来热量的测量难易和计算的便利性，采用两种不同单位的表示方法:
（1）由燃烧产物导致的热损失与外来热量，表示为燃料输入热量的百分数；
（2）与燃料输入热量无直接关系的热损失与外来热量，表示为单位时间的热量；
其优点是各自的测量与计算均明确、易行。我国国标的各种热损失均统一表示为锅炉输入热量的百分数。
3、性能试验计算方法的主要差别
3.1热损失法计算锅炉热效率计算公式对比
锅炉热效率的计算有正平衡法和反平衡法两种，其中反平衡法即热损失法，是根据总能量减去各项热损失的方式计算锅炉热效率，该方式较为准确，并能清楚的了解各项损失，便于寻找提高锅炉热效率的措施，因此一般使用热损失法。ASME PTC4-1998中可以使用正平衡法或热损失法，GB/T 10184-1988中推荐使用热损失法，正平衡法作为参考。
热损失法计算锅炉热效率公式如下
GB/T 10184-1988标准锅炉的热损失法热效率计算公式为：
式中从右端各项依次为干烟气热损失、干灰渣不完全燃烧热损失、由氢燃烧生成水分的热损失、空气中水分的热损失、产生CO的气体热损失、氢未完全燃烧热损失、碳氢化合物不完全燃烧热损失、雾化蒸汽的热损失、锅炉表面的辐射和对流热损失、辐射至灰坑的热损失与灰渣的显热损失及灰渣融化的潜热损失之和、燃料应用基水分热损失、磨煤机废料带走的热损失、飞灰显热损失、进入热平衡范围的冷却水吸收的热损失。
3.2辅机设备动力消耗带入的热量处理不同
GB/T 10184-1988标准将辅机电耗当量热计入输入总热量中，但在实际试验时，由于该部分当量热所占比重微乎其微，因此基本不考虑，只有在计算锅炉净效率时才加以考虑。ASME PTC4-1998标准中将其定义为外来热量，在计算锅炉热效率时加入到输入热量中。
3.3干烟气热损失
GB/T 10184-1988与ASME PTC4-1998计算排烟热损失的方法不同。国标定义的排烟热损失为干烟气带走热量和烟气所含水蒸气显热，在计算干烟气带走热量是，采用干烟气体积、平均定压比热和排烟温度与基准温度差值三项乘积来计算，而ASME PTC4-1998计算干烟气是用干烟气质量和排烟温度与基准温度下干烟气焓值的差值相乘得到。国标中烟气所含水蒸气显热对应于ASME PTC4-1998标准的三项水蒸气热损失，只不过前者是进行整体计算，后者水蒸气质量和焓值分为三项进行计算。在算法上国标收到实际排烟状况的影响，而ASME PTC4-1998计算基于分子水平不受影响。
国标计算中排烟温度为实测值，而ASME PTC4-1998采用的是漏风修正后的实测排烟温度，经修正后排烟温度更为准确。
3.4化学未完全燃烧损失
排烟中化学未完全燃烧产物主要是CO、H2、CmHn，国标和ASME PTC4-1998都考虑了这三项。在国标中，无论碳氢化合物的具体成分，CmHn的热值系数固定为59079kJ/m3。在ASME PTC4-1998中CmHn的热值系数是根据实际烟气中含量进行计算，因此更为精确可靠。
3.5机械未完全燃烧热损失
两种标准对机械未完全燃烧热损失的计算思路大致相同，都是灰渣可燃物造成的热损失和中速磨煤机排除石子煤的热量损失，导致计算结果有区别的根本原因是两种标准在未燃烧碳的发热量上略有区别。
3.6散热损失
锅炉机组的散热损失具有影响因素多、测量困难、数值又比较小的特点。GB/T 10184-1988标准采用西安热工研究所实测的散热损失曲线，该曲线系根据实际经验得出。ASME PTC4-1998中成为表面辐射与对流损失，要求锅炉机组的实际面积，并具有代表性并足够多的位置测定表面温度、环境温度和环境空气流速，还需计算局部对流放热系数，该计算较为精确，但过程繁杂。
3.7灰渣物理热损失
GB/T 10184-1988中对固态排渣煤粉炉炉渣排渣温度取800℃，火床炉炉渣排渣温度取600℃，灰渣比热按炉渣温度计算得出。ASME PTC4-1998中将灰渣比热取值为固定值。
4、计算结果比较分析
以220t/h固态排渣燃煤锅炉为例，下表列出了ASME PTC4-1998和GB10184-1988均基于低位发热量算得各项损失和锅炉热效率。
5、结论
综上所诉，两种标准计算方法虽然不同，但实际计算结果相差不大。ASME PTC4-1998标准中计算锅炉热效率时，计算方法比较详细、全面，计算结果精度比较高，但过程繁琐。GB10184-1988计算过程简单明了，精度虽然达不到ASME PTC4-1998，但也适用于实际工程。
参考文献
[1]ASME PTC 4锅炉性能试验规程，1998.
[2]GB/T 10184电站锅炉性能试验规程，1988.
论文作者:史洪龙,焦进垒,彭城
论文发表刊物:《防护工程》2017年第32期
论文发表时间:2018/3/21
标签：锅炉论文; 损失论文; 热量论文; 温度论文; 热效率论文; 烟气论文; 国标论文; 《防护工程》2017年第32期论文;