GB/T 32052-2015 碱回收锅炉热工性能试验方法

　　ICS 27. 060 J 90

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 32052—2015

　　碱回收锅炉热工性能试验方法

　　Thermalperformancetestcode foralkalirecoveryboiler

　　2015-09-11发布 2016-04-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 32052—2015

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由全国能源基础与管理标准化技术委员会(SAC/TC20)提出并归 口 。

　　本标准起草单位 : 山东省特种设备检验研究院 、山东省产品质量检验研究院 、泰山集团股份有限公司 、中国特种设备协会 、安徽省质量和标准化研究院 、中国石油大学 、山东省标准化研究院 。

　　本标准主要起草人 :许洋 、王锋 、李以善 、王鑫 、仇道太 、唐杰 、黄克帅 、徐仲春 、赵昆 、戴家辉 、肖宏川 、陈占军 、郭雷 、王恩和 、胡一民 、朱金辉 、熊绍东 。

　　碱回收锅炉热工性能试验方法

　　1 范围

　　本标准规定了碱回收锅炉热工性能试验方法的术语和定义 、测试基本要求 、试验条件 、测量方法和测量仪器 、锅炉效率的计算和试验报告 。

　　本标准适用于以制浆黑液为燃料的锅炉 。

　　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 10180—2003 工业锅炉热工性能试验规程

　　TSG G0003—2010 工业锅炉能效测试与评价规则

　　3 术语和定义、符号、单位

　　3. 1 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1. 1

　　碱回收锅炉 alkalirecoveryboiler

　　造纸行业用于燃烧制浆黑液产生蒸汽的锅炉 。

　　3. 1.2

　　制浆黑液 pulpingblack liquor

　　造纸工业的制浆工艺中植物(纤维)经化学蒸煮后 ,在粗浆洗涤时与纤维分离提取获得的液体 。蒸煮后药液呈黑褐色称为制浆黑液(以下简称黑液) 。

　　3. 1.3

　　稀白液 weak whiteliquor

　　造纸工艺上苛化过程中对白泥进行稀释洗涤得到的溶液称为稀白液 。

　　3. 1.4

　　熔融物(绿液) liquid melt(green liquor)

　　燃烧黑液生成的 无 机 熔 融 物 (简 称 熔 融 物) 溶 解 于 稀 白 液 或 水 中 , 形 成 的 溶 液 由 于 含 有 少 量 的Fe(OH) 2 而呈绿色 ,称为绿液 。

　　3. 1.5

　　白液 whiteliquor

　　造纸工艺上苛化过程中产生的清液称为白液 。

　　3. 1.6

　　输入热量 heatinput

　　随每千克或每标准立方米燃料输入锅炉的总热量 ,包括燃料的收到基低位发热量和显热 、用外来热

　　GB/T 32052—2015

　　源加热燃料或空气时所带入的热量以及雾化燃料所用介质带入的热量 。

　　3. 1.7

　　有效输出热量 heatoutput

　　单位时间内 ,工质在锅炉中所吸收的总热量 ,包括水和蒸汽吸收的热量 , 以及排污水和 自用蒸汽所消耗的热量 。

　　3. 1. 8

　　锅炉效率 boilerefficiency

　　碱回收锅炉有效输出热量占输入热量的百分数 。

　　3. 1.9

　　基准温度 reference temperature

　　为计算锅炉能量平衡中各项输入热量和各项损失热量所确定的起点温度 。

　　3.2 符号、单位

　　本文件所使用的符号和单位参见附录 A。

　　4 测试基本要求

　　4. 1 碱回收系统能量平衡图

　　碱回收系统能量平衡图见图 1。

　　注 : 系统是以入炉浓黑液 、外来给水和送入空气开始至产出蒸汽 ,排烟和产出熔融物(绿液) 为边界 。包括圆盘蒸发器(低臭型碱回收系统除外) 。

　　图 1 碱回收系统能量平衡图

　　4.2 试验方法

　　4.2. 1 锅炉效率可采用两种方法测得 , 即正平衡法和反平衡法 。

　　4.2.2 规定锅炉送风机入口处空气温度为各项输入与输出能量的起算点 , 即基准温度 。

　　4.2.3 蒸汽锅炉的出力要扣除自用蒸汽量和取样量 。

　　4.3 试验项目

　　试验项目如下 :

　　a) 锅炉效率 ;

　　b) 锅炉出力 。

　　4.4 测量和化验的项目

　　测量和化验项目如下 :

　　a) 黑液浓度(化验方法参见附录 B) 、黑液收到基低位发热量 、元素分析(Na、C、H、O、N、S等) 、灰分 、水分 ;

　　b) 绿液的比重 、温度 、流量和碱浓度 ;

　　c) 燃料消耗量 ;

　　d) 锅炉输出蒸汽量(饱和蒸汽测给水流量 ,过热蒸汽测给水流量或过热蒸汽流量) ;

　　e) 蒸汽压力 ;

　　f) 锅炉给水温度 、压力 ;

　　g) 稀白液的流量 、温度 、压力和碱浓度 ;

　　h) 饱和蒸汽湿度或过热蒸汽含盐量 ;

　　i) 排烟温度 、排烟处烟气成分 (含 RO2、O2 、CO 等) 、烟气含水量 、出 口烟气动压 、静压 ;

　　j) 灰可燃物含量 ;

　　k) 蒸汽取样量 、锅水取样量 、排污量(连续排污量 ,计入锅水取样量) ;

　　l) 进入系统的蒸汽流量 、压力 ;

　　m) 入炉空气温度 ;

　　n) 当地大气压力 ;

　　o) 环境温度 。

　　4.5 能效测试工作程序

　　4.5. 1 编制测试大纲

　　应根据本标准的有关规定 ,结合具体情况制定试验方案 。测试大纲的内容至少应包括 :

　　a) 试验目的 ;

　　b) 测量项 目 ;

　　c) 主要测点布置与所需仪表 ;

　　d) 试验人员组织与分工 ;

　　e) 试验进度安排等 。

　　4.5.2 测试人员

　　测试负责人应由熟悉本标准并具有测试经验的专业人员担任 。试验过程中测试人员不宜变动 。

　　4.5.3 测试仪器、仪表

　　4.5.3. 1 试验使用的仪表均应是在检定和标定的有效期内 ;试验前后应对所用仪表加以检查 。

　　4.5.3.2 按试验大纲中测点布置图的要求安装仪表 。

　　4.5.4 锅炉及其系统测试前检查

　　全面检查锅炉及辅机设备的运行状况是否正常 ,如有不正常现象应排除 。

　　4.5.5 预备性试验

　　4.5.5. 1 正式试验前应进行一次预备性试验 ,预备性试验的测试项目和要求与正式试验一致 。

　　4.5.5.2 预备性试验的目的 :检查测试装置和仪器 、检查协调试验观测人员 ,发现问题及时解决 。

　　4.5.5.3 预备性试验经各方认可 、对试验数据无异议后 ,可转入正式试验 ,预备性试验也可作为正式试验的一部分 。

　　4.5.6 现场测试

　　4.5.6. 1 试验开始的时候 , 同时记录锅炉水位和各参数 ,并进行取样 。

　　4.5.6.2 试验结束时锅筒水位应与试验开始时一致 ,如不一致应进行修正 。

　　4.5.6.3 试验期间安全阀不得起跳 ,锅炉不得吹灰 ,不得定期排污 ,连续排污一般亦应关闭 。对于过热蒸汽锅炉 , 当必须连续排污时 ,连续排污量应计量(计入锅水取样量) ,其水量不得超出锅炉出力的 3% 。

　　4.5.7 编制测试报告

　　按照测试大纲中的任务 、目的和要求 ,对测试数据以及燃料 、灰渣等化验结果进行计算和分析 ,按照测试任务要求形成结论性意见 ,按第 8章的要求编写并出具锅炉能效测试报告 。

　　5 试验条件

　　5. 1 锅炉稳定时间

　　热工试验前 ,锅炉系统应连续正常稳定运行 7 天以上 。正式实验前的 12h 中 ,前 9 h机组运行负荷不低于试验负荷的 75% ,后 3 h应维持预定的试验负荷 。

　　5.2 试验时间和试验次数

　　5.2. 1 黑液必须连续稳定供给 ,试验持续时间每次不小于 4 h。

　　5.2.2 试验应不少于两次 ,试验结果中排烟温度 、过量空气系数 、出力 、锅炉效率等数据取其平均值 。

　　5.3 参数波动范围

　　试验过程中 ,锅炉参数允许波动范围见表 1。

　　表 1 锅炉各参数允许波动范围

　　表 1 (续)

　　5.4 测量时间间隔

　　测量的时间间隔见表 2。

　　表 2 测量的时间间隔

　　5.5 试验结果的允许偏差

　　5.5. 1 黑液连续稳定的情况下 ,每次测试的效率之差不大于 5% 。

　　5.5.2 试验受各种条件限制的场合 ,经试验各方认可 ,可按协议确认的允许偏差 。

　　6 测量方法和测量仪器

　　6. 1 一般要求

　　一般参数参照 GB/T 10180—2003第 9章的要求执行 。

　　6.2 黑液

　　6.2. 1 黑液取样点应在圆盘蒸发器前以及黑液进炉的管道上 。 每次取样不少于 100 mL, 总样品不少于 1 000 mL,混合后用密闭的容器存放 。

　　6.2.2 用于测量黑液流量的流量计精度不低于 1. 5 级 。

　　6.3 绿液

　　6.3. 1 取样点应选在绿液管道上或者槽内 ;每次取样不少于 100 mL,总样品不少于 1 000 mL。

　　6.3.2 用于测量绿液量的流量计精度不低于 1. 5 级 。

　　6.3.3 在取样点处应设置温度测点 。

　　6.4 稀白液

　　6.4. 1 取 样 点 应 选 在 进 入 稀 释 槽 前 的 稀 白 液 管 道 上 ; 每 次 取 样 不 少 于 100 mL, 总 样 品 不 少 于1 000 mL。

　　6.4.2 用于测量的流量计精度不低于 1. 5 级 。

　　6.4.3 在取样点处应设置温度测点 。

　　6.5 烟气成分

　　烟气取样分析时应排除水分含量过高对分析结果的影响 。烟气含水量应使用烟尘分析仪或者其他湿度测量装置测量 。

　　7 锅炉效率的计算

　　7. 1 锅炉能量平衡

　　锅炉能量平衡按式(1)或式(2)计算 :

　　Qr =Q1 + ∑Qs …………………………( 1 )

　　Qrw +Qbx +Qqt =Q1 +Q2 +Q3 +Q4 +Q5 +Q6 ……………………( 2 )

　　…………………………( 3 )

　　η= 100- q2 - q3 - q4 - q5 - q6 …………………………( 4 )

　　排烟热损失 q2 按式(5) :

　　q …………………………( 5 )

　　气体未完全燃烧损失 q3 按式(6) :

　　q …………………………( 6 )

　　固体未完全燃烧热损失 q4 按式(7) :

　　q …………………………( 7 )

　　散热损失 q5 按式(8) :

　　q …………………………( 8 )

　　灰渣物理热损失 q6 按式(9) :

　　q …………………………( 9 )

　　7.3 有效输出热量的计算公式

　　7.3. 1 有效输出热量为饱和蒸汽

　　饱和蒸汽碱回收锅炉的有效输出热量按式(10)计算 :

　　Q1 = Db (ibq - igs - ) …………………………( 10 )

　　饱和蒸汽流量 Db 按式(11) :

　　Db = Dgs - Dqy - Dpw …………………………( 11 )

　　Q1 = Dgr (igq -igs) …………………………( 12 )

　　Qr =Qrw +Qbx +Qqt …………………………( 13 )

　　Qrw = Bhy[Chy (thy -tk) +Qnet,v,ar] …………………………( 14 )

　　式中 :

　　(Qnet,v,ar )q = (23 354H2S+ 12 636CO+ 10 785H2 + …)q ……………( 16 )

　　7.4.2 稀白液输入的显热 Qbx 按式(17)计算 :

　　Qbx =Gb × Cb (tb -tk) …………………………( 17 )

　　q …………………………( 18 )

　　式中 :

　　Hpy 、Hlk 的计算参照 GB/T 10180—2003表 2。

　　修正系数 Kq4 按式(19) :

　　Kq …………………………( 19 )

　　7.5.2 气体未完全燃烧热损失 q3 按式(20)计算 :

　　q3 =(126. 36CO'+107. 98H2 '+358. 18Cm Hn') …………………( 20 )

　　式中 :

　　排烟处干烟气体积 Vgy按 GB/T 10180—2003表 2;

　　其他可燃气体发热量可参见附录 D。

　　7.5.3 固体未完全燃烧热损失 q4 按式(21)计算 :

　　qCh …………………………( 21 )

　　7.5.4 散热损失 q5 可按式(22)计算 :

　　q5 =q …………………………( 22 )

　　q = 5. 82(De )-0. 38 …………………………( 23 )

　　7.5.5 灰渣物理热损失 q6 按式(24)计算 :

　　q …………………………( 24 )

　　式中 :

　　熔融物的熔解热 γr 和熔融物的比热容 Cr 参见附录 C;熔融物的流量 Cr 见附录 E。

　　8 试验报告

　　报告格式和内容按 TSG G0003—2010附件 C,其中锅炉设计数据综合表内容参见附录 F。

　　附 录 A (资料性附录)符号和单位

　　本标准所使用的符号和单位见表 A. 1。

　　表 A. 1 符号和单位

　　表 A. 1 (续)

　　附 录 B

　　(资料性附录)

　　黑液浓度的测量方法

　　B. 1 适用范围

　　适用于各种浓度的制浆黑液 。

　　B.2 原理

　　取一定量的黑液置于 105 ℃ ±2 ℃温度条件下 ,在空气流中干燥到质量恒定 ,趁热进行称量 。根据样品干燥后的质量变化计算出黑液固形物含量 ,也就是黑液浓度 。

　　B.3 仪器及器皿

　　测试用仪器及器皿如下 :

　　a) 磨口称量瓶 :30 mm×60 mm;

　　b) 鼓风干燥箱 :带有自动控温和鼓风装置 ,温控精度 ≤±1 ℃ ;

　　c) 长柄不锈钢药匙 ;

　　d) 玻璃棒 ;

　　e) 电子天平 :感量 0. 01 g;

　　f) 石英砂 :颗粒直径 ϕ0. 1 mm~0. 3 mm;

　　g) 量杯 :容量 100 mL。

　　B.4 测定方法

　　B.4. 1 将石英砂 、玻璃棒 、称量瓶放入 105 ℃ ±2 ℃鼓风干燥箱中 ,干燥 2 h,然后放入干燥器中冷却至室温 。

　　B.4.2 将称量瓶中加入 10 g石英砂 ,放入一块玻璃棒 ,记下其总重为 G1 。

　　B.4.3 当黑液浓度低于 30%时 ,用量杯量取 20 mL~ 50 mL样品放入称量瓶中 ,称黑液重记为 G2 ; 当黑液浓度大于等于 30%时 ,取 10 g~ 30 g样品,称重记为 G2 。

　　B.4.4 用玻璃棒搅拌均匀后 ,放入干燥箱中 ,干燥 18h~24h(打开盖) 。

　　B.4.5 将称量瓶放入干燥器中(盖上盖)冷却至室温 ,然后称重为 G3 。

　　B.4.6 进行检查性干燥 ,每次 30 min,直至连续两次干燥后的质量减少不超过 0. 1 g 或质量增加为止(达到质量恒定) 。 以上称量均称准至 0. 01 g。在质量增加的情况下 ,采用质量增加前一次的质量作为计算依据 。

　　B.5 结果的计算

　　黑液浓度按式(B. 1)计算 :

　　X …………………………( B. 1 )

　　式中 :

　　X — 黑液浓度 , % ;

　　G3 — 烘干后总重 ,单位为克(g) ;

　　G1 — 称量瓶 +玻璃棒 +石英砂重 ,单位为克(g) ;

　　G2 — 黑液样品重 ,单位为克(g) 。

　　附 录 C (资料性附录)常用数据表

　　常用数据见表 C. 1。

　　表 C. 1 常用数据表

　　附 录 D

　　(资料性附录)

　　常用气体的有关量值

　　常用气体的有关量值见表 D. 1。

　　表 D. 1 常用气体的有关量值

　　附 录 E

　　(规范性附录)

　　熔融物流量的计算方法

　　E. 1 适用范围

　　适用于各种碱回收锅炉排出的熔融物流量的计算 。

　　E.2 熔融物流量

　　熔融物流量可按式(E. 1)或式(E. 2)两种方法计算 :

　　Gr = (Bhy × Naar )106/46 …………………………( E. 1 )

　　式中 :

　　Gr — 熔融物的流量 ,单位为千克每小时(kg/h) ;

　　Bhy — 黑液的流量 ,单位为千克每小时(kg/h) ;

　　Naar — 黑液中钠离子的含量 , % 。

　　按本方法计算熔融物流量时 ,Qr 的计算不考虑 Qbx 。

　　Gr = (G1 × M1 -Gb ×Mb)106/46 …………………………( E. 2 )

　　式中 :

　　G1 — 绿液流量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;

　　M1 — 绿液中碱的浓度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) ;

　　Gb — 稀白液的流量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;

　　Mb— 稀白液中碱的浓度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) 。

　　附 录 F

　　(资料性附录)

　　碱回收锅炉设计数据综合表

　　碱回收锅炉设计数据综合表见表 F. 1。

　　表 F. 1 碱回收锅炉设计数据综合表

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 2588 设备热效率计算通则

　　[2] GB/T 10184 电站锅炉性能试验规程

　　[3] GB/T 10863 烟道式余热锅炉热工试验方法

　　[4] TSG G0002 锅炉节能技术监督管理规程