ICS 27.060.30 J 98 DB22 吉林省地方标准 DB 22/T 25932016 工业锅炉用管式空气预热器性能试验规程 Tubular air preheater for industrial boielr performance test code 2016-12-12019发布 2017-04-01实施吉林省质量技术监督局 发布 DB22/T 25932016 I 目 次 前言.II1 范围.12 规范性引用文件.13 术语、定义和符号.13.1 术语和定义.13.2 符号.14 试验要求.24.1 空气预热器边界.24.2 试验前应达成协议的项目.24.3 试验准备和试验条件.34.4 稳定时间.34.5 预备性试验.34.6 验收试验的持续时间及测量时间间隔.35 主要测量方法.45.1 主要测量项目.45.2 仪表仪器要求及检定规定.45.3 仪器仪表的测量精度.55.4 温度测量.65.5 压力及差压测量.65.6 流量测定.75.7 燃料量和脱硫剂量测定：.85.8 烟气取样及分析.85.9 其他样品取样.96 计算方法.96.1 漏风率计算方法.96.2 X比.106.3 热力性能计算方法.116.4 阻力特性计算方法.12附录 A（资料性附录）烟气中主要成分的定压比热容.14参考文献.15 DB22/T 25932016 II 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。本标准由吉林省特种设备安全与节能促进会提出。本标准由吉林省质量技术监督局归口。本标准起草单位：吉林省特种设备安全与节能促进会 本标准主要起草人：韩乐、裴建国、贺亮、齐国利、靳平、高丽卓、杨磊DB22/T 25932016 1 工业锅炉用管式空气预热器性能试验规程 1 范围 本标准规定了工业锅炉用管式空气预热器性能试验的术语、定义、试验要求、主要测量方法及计算方法。本标准适用于应用于工业锅炉上的以烟气和空气换热的管式空气预热器。本标准不适用于烟气中水蒸气发生凝结现象的管式空气预热器。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 2624.2 用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量 第 2 部分:孔板 GB/T 2624.3 用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量 第 3 部分:喷嘴和文丘里喷嘴 GB/T 10180-2003 工业锅炉热工性能试验规程 GB/T 10184-2015 电站锅炉性能试验规程 3 术语、定义和符号 3.1 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1.1 漏风率 air leakage 由空气侧漏入烟气侧的空气质量占空气预热器入口烟气质量的百分比，%。3.1.2 X 比 X-ratio X 比定义为通过空气预热器的空气热容量与通过空气预热器的烟气热容量的比值。3.2 符号 本标准采用的符号一览表见表1，下角标说明见表2。本标准中所采用的立方米（m3），除有特殊说明外，均为标准状态。表1 符号一览表 符 号 说 明 单 位 cp 定压比热 kJ/(kg.K)m 质量流量 kg/kg t 温度 DB22/T 25932016 2 表1（续）符 号 说 明 单 位 T 绝对温度 K V 体积流量 m3/h；m3/kg w 比率%XR X比-过量空气系数-p 压差 Pa 效率%密度 kg/m3 体积分数%表2 角标说明 角 标 说 明 a 空气 ad 附加的，空气干燥基 AH 空气预热器 av 平均值 Cr 修正的 d 干的，干燥基 D 设计 en 进口 fg 烟气 i 组分 lv 出口 L 漏风 NL 无空气泄漏 p 定压的 st 标准状态的 th 理论的 4 试验要求 4.1 空气预热器边界 在空气/烟气流速均匀的条件下，测量位置尽可能的靠近空气预热器。4.2 试验前应达成协议的项目 4.2.1 试验目的和试验内容。4.2.2 试验单位及职责范围。DB22/T 25932016 3 4.2.3 试验时锅炉使用燃料特性及其允许变化范围。4.2.4 试验测试项目、测点位置及数量。4.2.5 试验用仪器的校准/检定。4.2.6 稳定工况的确认方法，工况的稳定时间和试验持续时间。4.2.7 特殊工况及异常情况的处理，试验数据的取舍。4.2.8 重复性试验工况之间的允许偏差。4.2.9 试验大纲由试验负责单位编写，并经试验各方认可，内容包括（但不限于）：a)试验目的；b)试验条件及要求；c)试验工况；d)主要测点布置、仪表仪器及测试方法；e)试验数据处理原则；f)试验人员及组织；g)试验日程及计划。4.2.10 其它在本标准内的未尽事宜。4.3 试验准备和试验条件 4.3.1 锅炉使用燃料、负荷应满足试验的要求。验收试验中，锅炉应使用设计燃料，并在满负荷条件下运行。4.3.2 对于验收试验，应使所有空气预热器传热内、外表面在开始试验前均保持清洁。4.3.3 对所有参与试验的仪表仪器进行检定或校准。4.3.4 设备的实际状态、受热面的清洁度及燃料特性等和预先规定条件的任何偏离，均应记录在试验报告中。4.4 稳定时间 试验开始前，锅炉系统至少稳定运行30 min。4.5 预备性试验 4.5.1 正式试验前，按正式试验的测试项目及要求进行一次预备性试验。4.5.2 预备性试验的目的：a)检验测试装置和仪器；b)培训试验人员。4.5.3 经试验各方认可，对试验结果无异议的情况下，预备性试验也可作为正式试验的一部分。4.6 验收试验的持续时间及测量时间间隔 锅炉宜使用设计燃料、额定负荷条件下，至少进行两次试验，试验测量时间间隔见表3。两次试验的结果偏差不超过0.5%。试验结果取两次试验的平均值。每次试验时间至少为2 h。表3 试验测量时间间隔 测量对象 测量或取样时间间隔 蒸汽流量、压力、温度 5 min15 min 给水流量、压力、温度 5 min15 min DB22/T 25932016 4 表3（续）测量对象 测量或取样时间间隔 空气静压、动压、温度，烟气静压、动压、温度 5 min15 min 烟气成分 5 min15 min 环境压力、温度、湿度 10 min20 min 燃料取样 30 min 飞灰 每个工况每个取样点至少取样2次 炉渣 15 min30 min 积算表 试验起、止时准确记测1次；试验中每小时记测1次。其它次要参数 15 min30 min 5 主要测量方法 5.1 主要测量项目 验收试验主要测量项目见表4。表4 空气预热器验收试验主要测量项目 序 号 名 称 说 明 一.漏风率 1 燃料量（按锅炉热效率反平衡法计算得到）按GB/T 10180-2003规定的方法 2 燃料的组成成分 结合灰渣中的可燃物含量计算燃料燃烧产生的烟气产物 3 大气压力、温度及湿度等参数 确定由燃料燃烧空气带入烟气的水分等 4 飞灰、炉渣的可燃物含量及排放份额 确定燃料实际燃烧的份额 5 空气预热器前、后的氧气含量百分比 基于干基 6 烟气量 按GB/T 10180-2003规定的方法 二 热力性能 1.烟气侧传热效率 1）空气预热器入口烟温 2）无漏风空气预热器的出口烟气温度 通过测量所得的空气预热器出口温度与漏风率 3）空气预热器入口空气温度 4）空气预热器的漏风率 5）空气平均比热容 空气预热器出入口之间的 6）烟气平均比热容 空气预热器出口温度与修正温度之间的烟气平均比热容 2.X比 1）空气预热器入口烟温 2）空气预热器出口烟温 DB22/T 25932016 5 表 4（续）序 号 名 称 说 明 3）空气预热器出口无漏风烟温 4）空气预热器入口烟气温度、出口烟气温度 3.空气预热器热力性能修正 计算修正到设计工况下的排烟温度 1）空气预热器设计入口空气温度 2）空气预热器设计入口烟气温度 3）空气预热器入口烟温、出口烟温 4）空气预热器入口空气温度 三 阻力特性的修正算法 1.烟气侧阻力 1）设计烟气量 2）测量平均烟气量 3）空气预热器设计入口烟温、设计出口烟温 绝对温度 4）空气预热器入口烟温、出口烟温 绝对温度 2.空气侧阻力 1）设计空气量 2）测量平均空气量 3）空气预热器设计入口空气温度、设计出口空气温度 绝对温度 4）空气预热器入口烟温、出口烟温 绝对温度 5.2 仪表仪器要求及检定规定 5.2.1 验收试验中，主要测量项目所用仪表仪器为专用设备。5.2.2 主要测量项目的仪表仪器须在检定或校准合格期内。5.3 仪器仪表的测量精度 验收试验中，主要测试项目选用仪表仪器的测量精度按表5规定。表5 主要测试项目仪表仪器的精度 序 号 测量项目 精度 1 燃料量（脱硫剂量）0.5级 流量 3.0级 压力 0.25级 温度 0.5级 2 空气和烟气 烟气成分：氧量（O2）二氧化碳（CO2）一氧化碳（CO）二氧化硫（SO2）一氧化氮（NO）1.0级 1.0级 5.0级 1.0级 5.0级 DB22/T 25932016 6 5.4 温度测量 5.4.1 基本要求如下：a)温度测量所用测量元件见表 6。b)温度测点应选择在管道或通道横截面上速度与温度分布均匀的部位。对于大尺寸管道以及验收试验中的推荐采用网格法测量。网格法等截面划分原则及代表点的确定见 GB/T 10180-2003。c)应采取必要措施，防止温度测量仪表因受传导、对流和辐射影响，导致测量数据失真。d)采用热电偶测量温度，热电偶导线不得与电源线并行放置，以避免干扰。表6 温度测量仪表 名 称 测量对象 测温范围 玻璃水银温度计 水箱温度和环境温度 0 500 热电偶温度计 水及蒸汽、燃油、燃气、空气、烟气等 1001800 热电阻温度计 水及蒸汽、燃油、燃气、空气、烟气等-50500 干湿球温度计 空气-5050 5.4.2 烟气和空气温度如下：a)根据试验内容，温度测点可布置在相应受热面的进、出口处。b)测量截面应远离通道的转弯、有阻碍物或变径处。c)对于截面积较大的通道，应采用网格法测量（按 GB/T 10180-2003 执行）。d)当被测量截面速度场或温度场有一项较均匀时，可采用代表点测量，至少需要测量 4 个点。如果被测量截面存在明显的烟气分层流动现象，则应采用流量加权的方法计算得到该截面的温度加权平均值。e)干、湿球温度计应放置在避风、避热源、遮阳并靠近风机进风口处。5.4.3 其他温度按照 GB/T 10180-2003 执行。5.5 压力及差压测量 5.5.1 基本要求 基本要求如下：a)可采用单圈弹簧管压力表、U 型管压力计和电子式微压计、膜式压力计和压力变送器测量工质的压力和负压。b)压力计的最小分度应满足试验要求精度和对压力波动观察的要求。c)压力计最大量程的选择应使经常指示的压力范围处于全刻度范围的 1/23/4 区段内（下限适用压力波动大的情况，上限适用压力变化范围小的情况）。5.5.2 烟风道静压 基本要求如下：a)静压测点尽量靠近相应设备进、出口，通常在烟、风道壁面上直接开孔测量，当直接开孔时，应满足下列要求：b)尽可能在内表面平整的壁面上垂直开孔，孔径宜为 2 mm3 mm，孔边缘不应有毛刺和倒角；c)静压测孔应开在烟（风）道直段上，尽可能远离挡板、弯头等阻力部件及涡流区。DB22/T 25932016 7 d)测量含尘气流的静压时，应采取适当措施严防测压孔堵塞（如测压孔避免从水平管道下部引出，可在传压管上采用宝塔型扩容装置）。e)当被测烟（风）道截面直径超过 600 mm 时，同一测量截面上至少应有 4个测压孔。5.5.3 其他压力测量 按照GB/T 10180-2003执行。5.6 流量测定 5.6.1 基本要求 基本要求如下：a)流量一般间接测定，通过测量介质静压、动压和温度，计算流量。流量测定的仪器装置见表 7。表7 流量测量 名 称 测量对象 检定或标定要求 备 注 节流法 孔板或喷嘴 水、蒸汽和燃气 标定达到表7规定 符合GB/T 2624.2或GB/T 2624.3要求，则不需检定 标准动压测定管（皮托管）可不标定 笛形管、文丘利、机翼 标定 靠背式动压测定管 空气、烟气 标定 b)有关孔板或喷嘴的设计、制造、标定和使用，包括它们在管路中的位置和安装方法应遵循 GB/T 2624.2 或 GB/T 2624.3中的规定。c)采用节流装置测定水或蒸汽流量时，应在管道中一次元件的上游测量流体的温度，并在差压计或高压侧的传压管上装设压力表以确定流体密度。d)测定流量时所需进行的温度、压力和压差测定，见本标准第 5.4 条和5.5 条的规定。5.6.2 烟气及空气流量 基本要求如下：a)通过测量烟（风）道动压，求得烟（风）流速，从而确定烟气（空气）流量。b)根据被测量介质不同，推荐采用不同的动压测定装置见表7。测量点的确定见GB/T 10180-2003。c)应在测量动压的同时，测量大气压力及管道内气流的静压和温度。对于烟气，还需在测量的同时分析烟气中各种主要成分中的体积浓度，以计算烟气密度。常用气体浓度单位换算可见 GB/T 10184-2015中附录B。d)测孔管座应与管道壁面垂直，测量动压时，测量管动压测孔应正对气流的来流方向。e)测量烟气和空气流量时，对测量截面前、后直管段长度要求的推荐值见表 8。表8 测量截面前、后直管段的推荐值 名 称 靠背式测定管 笛形管 测量截面前（上游）直管段长度L1 L1（810）D L16D 测量截面后（下游）直管段长度L2 L2（13）D L23D 注：D为管道当量直径 DB22/T 25932016 8 5.7 燃料量和脱硫剂量测定 按照 GB/T 10180-2003 执行。5.8 烟气取样及分析 5.8.1 取样位置 基本要求如下：a)烟气取样位置一般在空气预热器进、出口烟道截面，与相应烟温测点尽量靠近。b)取样点位置的选取必须考虑到圈梁和支撑梁对取样导管的影响。对大直径管道，还应考虑插入取样管所需要的空间。c)烟气取样点布置应使取出样品具有代表性，规定如下：1)验收试验宜采用网格法取样，见 GB/T 10180-2003。2)正式试验前预先测定烟道截面各点烟气中氧量及烟气速度。若氧量与速度分布中有一项较均匀时，可采用多代表点取样，否则采用网格法取样。3)用多点取样或网格法取出的各点样品，在不影响精度的前提下可混合为 12 个样品进行分析。当测定成分为二氧化硫等易溶于饱和食盐水的气体成分时，不宜采用注水式多点取样混合器。d)对于SO2取样，由于需要采用伴热取样管线，可采用代表点取样。5.8.2 取样管和连接管材料 基本要求如下：a)取样管路材料应保证在工作温度下不与样品起反应及在高温环境下的刚性。推荐的取样管路采用材料见表 9。表9 取样管用材料 取样管材料 烟气成分 400 400 软管材料 O2 碳钢 不锈钢 CO 碳钢 不锈钢 CO2 碳钢 不锈钢 NO 不锈钢 不锈钢 SO2 不锈钢（保持在130以上）不锈钢（保持在130190）氟树脂、氟橡胶（SO2测量除外）b)在试验前和试验过程中应对取样管和连接管进行查检，确保无泄漏、无堵塞。5.8.3 分析仪器 分析仪器应满足试验要求的精度，通常采用的仪器设备见表10。DB22/T 25932016 9 表10 烟气分析仪器 烟气成分 测量仪器 对取样系统要求 O2 磁氧量计 氧化锆氧量计 化学分析方法 无泄漏 CO2 非分散红外吸收仪 定电位电解法 无泄漏 CO 非分散红外线吸收仪 定电位电解法 取样点温度低于CO的催化作用温度 SO2 非分散红外线吸收仪 紫外线脉冲荧光法分析仪 定电位电解法 取样系统应加热，避免烟气中水蒸气凝结 5.9 其他样品取样 按照GB/T 10180-2003规定执行。6 计算方法 6.1 漏风率计算方法 漏风率为空气预热器进口烟气质量与出口烟气质量之差与进口烟气质量的比值，计算方法见公式（1）。.100fg AH lv fg AH enLA Hfg AH enmmwm=.(1)式中：en AH fgm.空气预热器进口烟气质量，kg/h；lv AH fgm.空气预热器出口烟气质量，kg/h。可以通过两种方法计算漏风率，一种是理论计算烟气量，另一种是实测烟气量。通过理论计算烟气量来计算漏风率，计算方法见公式（2）：()()()()()(),.,.,.,.,1.0161 1 1.0161 11001.0161 1fg th fg AH lv a th fg st lv fg th fg AH en a th fg st enLA Hfg th fg AH en a th fg st enVVVVwVV+=+.(2)式中：DB22/T 25932016 10,fgt hV 理论烟气量，m3/kg，按 GB10180 计算；,at hV 理论空气量，m3/kg，按 GB/T10180 计算；,fgs t 准状态下的烟气密度按式（3）计算 fg NO fg N fg SOfg wv fg CO fg CO fg O st fg.01339.0 01250.0 02859.000804.0 01250.0 01964.0 01428.02 22 2+=.(3)式中：fg O.2、fg CO.2、fg CO.、fg wv.、fg SO.2、fg N.2、fg NO.分别为烟气中氧气、二氧化碳、一氧化碳、水蒸气、二氧化硫、氮气和一氧化氮的体积分数，其中：%100.2 2 2 2=+fg NO fg N fg SO fg wv fg CO fg CO fg O。通过实测烟气量来计算漏风率，计算方法见公式（4）：.,.,.,100fg AH lv fg st lv fg AH en fg st enLA Hfg AH en fg st enVVwV=.(4)式中：.fgA He nV 实测空气预热器进口烟气体积流量，m3/h；.fgA Hl vV 实测空气预热器出口烟气体积流量，m3/h；空气预热器漏风率的简单算法见公式（5）、公式（6）：a)用O 2量进行空气预热器漏风率.90fg AH lv fg AH enLA Hfg AH enw=.(5)b)用CO 2量进行空气预热器漏风率 222.90CO fg en CO fg lvLA HCO fg lvw=.(6)本标准推荐使用公式（2）进行空气预热器漏风的验收试验。6.2 X比 X 比的计算见公式（7）：.aA Hl v paA H f gA He n f gA Hl v N LRfg AH en p fg AH a AH lv a AH enmcttXmctt=.(7)式中：DB22/T 25932016 11.aA Hl vm 空气预热器出口湿空气的流量，kg/kg(燃烧燃料)；.fgA He nm 空气预热器进口湿烟气的流量，kg/kg(燃烧燃料)；.aA He nt 空气预热器进口实测空气温度，；.aA Hl vt 空气预热器实测出口空气温度，；.fgA He nt 空气预热器实测进口烟气温度，；.fgA Hl v N Lt 空气预热器出口无漏风烟气温度，见公式（8）；.paA Hc 空气预热器进出口空气温度之间的平均定压比热，()kJ/kg；.pf gA Hc 空气预热器进出口烟气温度之间的平均定压比热，()kJ/kg，烟气中气体成分的平均比热计算方法见附录A；().100LA H paA H f gA Hl v aA He nfgA Hl v N L f gA Hl vpf gA Hwc t tttc=+.(8)式中：.fgA Hl vt 空气预热器实测出口烟气温度，；6.3 热力性能计算方法 6.3.1 烟气侧传热效率 烟气侧传热效率见公式（9）：.100fg AH en fg AH lvNLfgfg AH en a AH entttt=.(9)6.3.2 排烟温度的修正 空气预热器进口空气温度偏离设计时，出口烟气温度的修正方法见公式（10）：()()().a AH enD fg AH en fg AH lv fg AH en fg AH lv a AH enfg AH lv Cr aDfg AH en a AH enttttttttt+=.(10)式中：.fgA Hl vC ra Dt 进口空气温度偏离设计时的修正的出口烟气温度，；.aA He n Dt 空气预热器设计进口空气温度，；空气预热器进口烟气温度偏离设计时，出口烟气温度的修正方法见公式（11）：DB22/T 25932016 12()()().fg AH enD fg AH lv a AH en a AH en fg AH en fg AH lvfg AH lv Cr fgDfg AH en a AH enttttttttt+=.(11)式中：.fgA Hl vC rf g Dt 进口烟气温度偏离设计时修正的出口烟气温度，；.fgA He n Dt 空气预热器设计进口烟气温度，；修正到设计工况下的排烟温度见公式（12）：.3Rfg AH lv CrD fg AH lv Cr aD fg AH lv Cr fgD fg AH lv Cr X D fgA Hl vC rf g f D f gA Hl vtttttt=+.(12)式中：.fgA Hl vC r Dt 修正到设计工况下的排烟温度，；.RfgA Hl vC rXDt X比偏离设计时修正的出口烟气温度，由空气预热器厂家提供；.fgA Hl vC rf g f Dt 烟气流量偏离设计时修正的出口烟气温度，由空气预热器厂家提供；厂家未提供X比和烟气流量偏离设计，则修正排烟温度见公式（13）：.fg AH lv CrD fg AH lv Cr aD fg AH lv Cr fgD fg AH lvtttt=+.(13)6.4 阻力特性计算方法 6.4.1 烟气侧阻力的修正 烟气侧阻力的修正方法，见公式（14）：()()2.2.fg AH avD fg AH enD fg AH lvDfg CrD fgfg AH av fg AH en fg AH lvmttPPmtt+=+.(14)式中：.fgC r DP 修正到设计工况下的烟气侧阻力，Pa；fgP 实测空气预热器烟气侧进出口压降，Pa；.fgA Ha v Dm 设计烟气流量（进出口的平均值），kg/kg（燃料）；.fgA Ha vm 实测烟气流量（进出口的平均值），kg/kg（燃料）；.fgA He n Dt 设计进口烟气温度，；.fgA Hl v Dt 设计出口烟气温度，。6.4.2 空气侧阻力的修正 DB22/T 25932016 13 空气侧阻力的修正，见公式（15）：()()2.2.aA Ha v D aA He n D aA Hl v DaC r D aaA Ha v aA He n aA Hl vmttPPmtt+=+.(15)式中：.aC r DP 修正到设计工况下的空气侧阻力，Pa；aP 实测空气预热器空气侧进出口阻力，Pa；.aA Ha v Dm 设计空气流量（进出口的平均值），kg/kg（燃料）；.aA Ha vm 实测空气流量（进出口的平均值），kg/kg（燃料）；.aA He n Dt 设计进口空气温度，；.aA Hl v Dt 设计出口空气温度，。DB22/T 25932016 14 A A 附 录 A（资料性附录）烟气中主要成分的定压比热容 气体的平均定压比热容的直线关系式：a)空气()kJ/kg K0.995 6 0.000 093pct=+b)CO2()kJ/kg K0.872 5 0.000 240 6pct=+c)CO()kJ/kg K1.035 0.000 096 81pct=+d)O2()kJ/kg K0.919 0.000 106 5pct=+e)N2()kJ/kg K1.03 0.000 089 55pct=+f)H2O()kJ/kg K1.833 0.000 3111pct=+DB22/T 25932016 15 参 考 文 献 1 ASME PTC4.3-1968（Reaffirmed 1979）Air heaters performance test codes 2 ASME PTC4-2008 Fired steam Generators performance test codes 3 GB/T 10184-2015 电站锅炉性能试验规程 _