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文檔簡介
IGCC電廠性能驗收試驗
ASMEPTC47董衛國西安熱工研究院有限公司二○○九年六月TPRITPRI主要內容一、前言二、試驗目的和內容
三、試驗邊界和測量參數
四、試驗準備
五、儀表和測量
六、試驗的進行七、計算和結果八、不確定度分析九、試驗報告TPRI一、前言IGCC示范電站建設和成功運行美國機械工程師協會(ASME)從1993年開始籌劃編制IGCC性能驗收試驗規程,成立了PTC47委員會,編制IGCC電站整體性能的試驗規程。同年11月該委員會舉行成立大會。通過十幾年的艱苦工作,PTC47委員會和ASME性能試驗規程委員會于2006年3月28日了批準了該文件,ASME的標準化和試驗董事會于2006年5月18日批準和采納該文件作為協會的標準。美國國家標準協會(ANSI)的標準審查董事會于2006年7月26日審查并批準作為美國國家標準。
TPRI一、前言PTC47的組成
PTC47委員會在編制IGCC整體試驗規程時規劃了一整套這樣的試驗規程,目前還在編制過程中,其中包括:PTC47.0,整體煤氣化聯合循環電廠,對一個IGCC電廠進行總體性能試驗。PTC47.1,低溫空分裝置,對空氣分離裝置(ASU)進行性能試驗。如果IGCC電廠帶有一個空分裝置,則建議,但不一定要求,將其包括在試驗范圍內。TPRIPTC47的組成
PTC47.2,氣化系統,對氣化爐和煤氣凈化設備一起進行熱力性能試驗。PTC47.3,煤氣凈化,測量進入動力島的煤氣中的污染物含量。PTC47.4,IGCC動力島,對燃氣輪機聯合循環動力島進行熱力性能試驗。一、前言TPRI建議首先采用PTC47.0對整個IGCC電廠進行試驗。如果其試驗結果顯示電廠性能有問題,然后應該根據需要采用PTC47.1、47.2、47.3和47.4對IGCC的子系統進行試驗,以限定問題的范圍。建議在后來的試驗中IGCC子系統應分別進行試驗,而不是同時試驗,以滿足子系統試驗中可能需要的試驗邊界限制和閥門隔離。在高度整體化的IGCC電廠中,子系統試驗時雖然測量的性能參數僅僅是子系統的,但是整個電廠可能需要投入運行。
一、前言TPRI二、試驗目的和內容
1、試驗目的
確定電廠性能是否滿足合同規定的性能保證值要求。電廠業主也能利用試驗結果與設計值進行比較,了解電廠性能的變化趨勢。IGCC電站可能只生產電力,也有可能生產電力以外的產品,如合成氣和生產用蒸汽等。對不同產品的IGCC電廠,合同規定的性能保證內容也應該是不同的。
TPRI二、試驗目的和內容
2、試驗內容PTC47提供了整體煤氣化聯合循環(IGCC)電廠性能試驗的程序,以確定在特定運行條件下燃料氣的流量和質量、熱效率(熱耗率)和輸出電功率。也提供了確定IGCC電廠生產的清潔燃料氣流量和質量的試驗程序。對只生產電力的IGCC電廠,則性能試驗的內容和常規電廠一樣,是確定修正后的凈輸出電功率、修正后的輸入熱量和修正后的熱耗率(或熱效率)TPRI二、試驗目的和內容
如果IGCC電廠除電力以外還生產合成氣和生產用蒸汽,則性能試驗的內容應該包括確定修正后的凈輸出電功率、修正后的輸入熱量、輸出的合成氣參數(壓力、溫度、流量、成分和熱值)和輸出的生產用蒸汽參數(壓力、溫度、流量等)PTC47建議對多產品的IGCC電廠可以基于對輸入和輸出物流的熱力學第一定律分析,進行有效性(熱效率)計算,來評價IGCC電廠的性能。進行有效性計算時,必須根據已經對試驗條件和基準條件的差異進行過修正的結果來進行。為了避免不同產品的IGCC電廠熱效率評判方面的差異,PTC47的試驗結果不能用于比較不同設計的電廠的熱經濟效益。
TPRI二、試驗目的和內容
3、適用范圍
PTC47的“IGCC電廠”是指任何將含碳氫化合物的物料或燃料轉化成清潔燃料氣供給燃氣輪機聯合循環的電廠。即使用燃氣輪機及蒸汽輪機的發電系統。PTC47定義的整個IGCC電廠的邊界包含三個主要的部分:空分裝置(ASU,對采用氧氣氣化的氣化爐,或者對使用氮氣的電廠);氣化裝置(包括煤氣凈化);動力島。
而“整體化”這個詞沒有精確的定義,只是通常指氣化設備和發電設備組合在一個裝置中。在IGCC電廠中,“整體化”也許還指帶有熱回收的氣化爐與蒸汽動力循環相連;動力島的抽汽用于氣化;空分裝置向氧氣氣化的氣化爐供應氧氣,向燃氣輪機供應氮氣,或者空分裝置從燃氣輪機聯合循環接受動力及部分或全部空氣。
標準注意到了現有的三種型式氣化爐:固定床、流化床和氣流床,以及空氣氣化或氧氣氣化的不同。采用的方法也可以用來進行其它型式氣化爐的試驗。IGCC電廠的調整試驗不在PTC47范圍內電廠由許多設備組成,PTC47的試驗數據也許只能提供某些設備有限的性能信息。PTC47連同PTC46一起,是用來確定整個煤氣化聯合循環發電廠作為一個整體時的性能的。如果想了解運行于特定范圍內的個別設備的性能,那么,應該采用單獨為這些特定設備制定的性能試驗標準。
TPRI二、試驗目的和內容
對象是有經驗的性能試驗人員應該熟悉和精通PTC1(總體指導)PTC19.1(試驗不確定度)
PTC19關于儀器儀表的一系列規程需要IGCC電廠性能具有最小的不確定度時推薦使用該標準標準給出了一個試驗的框架,并不能取代試驗計劃。必須準備一個詳細的試驗計劃,試驗前由試驗各方審查和批準在試驗前的協議內容中應包括:試驗步驟、儀表種類、測量方
法、計算方法和試驗報告目錄。
TPRI二、試驗目的和內容
TPRI三、試驗邊界和測量參數確定了試驗對象和范圍后,圍繞著要進行試驗的系統或某些特定的設備要劃定一個試驗邊界。試驗邊界用來確定那些為計算修正后的結果所必須測量的能流。對一個特定的試驗,試驗邊界必須由試驗各方根據試驗目的共同確定。
(合同內容)1、確定試驗邊界
TPRI三、試驗邊界和測量參數
1、帶有空分裝置的整體IGCC電廠試驗邊界
TPRI三、試驗邊界和測量參數2、沒有空分裝置的IGCC電廠試驗邊界(空氣氣化,或有獨立空分的氧氣氣化)
TPRI三、試驗邊界和測量參數試驗中必須確定所有進入和流出試驗邊界的能流。能流可能由具有化學能、熱能和勢能的氣體、液體或固體物質流組成。也可能是純的能流,如熱輻射、熱傳導和電流等。應該根據其穿越邊界的狀態來確定計算所需要的所有輸入
和輸出能流的物性。在邊界內部的能流不必確定,除非它們用于檢驗試驗工況,
或者在功能上與邊界外的狀態有關。
3、確定與試驗結果計算有關的能流
TPRI三、試驗邊界和測量參數4、確定所需測量的參數及其要求的精度
進行試驗前不確定度分析,確定主要的能流,它們的物性必須測量并輸入到試驗結果計算中確定每個參數所要求的測量精確程度以維持各方同意的整體試驗不確定度合理選擇測點位置以獲得最低的不確定度在滿足測量所需參數的最佳位置的情況下,首選的測點位置是在試驗邊界上TPRI四、試驗準備
1、試驗儀器儀表
儀表精度必須不低于試驗前不確定度分析中確定的精度
可以是電廠永久性儀表,也可以是臨時試驗儀表所有試驗儀表應在試驗前進行校準,并建議在試驗后進行再校準或校準檢查。最初校準、性能試驗和再次校準之間的時間間隔應不能超過一年。(電流和電壓互感器除外)對一類參數應考慮和采用冗余儀表,除非如試驗前的不確定度分析顯示采用冗余儀表使最終結果的總不確定度的減小少于0.05%
TPRI四、試驗準備
試驗前應對試驗設備進行檢查或審閱運行記錄確認設備的狀態應在試驗前對設備進行清潔,并對設備的清潔程度達成共識
3、預試驗在正式試驗前足夠長的時間進行預試驗,有時間進行預試驗結果的計算和利用試驗中得到的標準偏差進行不確定度分析。根據預試驗的結果能夠進行試驗設備的最終調整和修正。預試驗的結果應進行計算和審查,以確定測量數據在數量和質量方面有無問題。2、設備檢查
TPRI五、儀表和測量
ASMEPTC19系列概述了所有ASME性能試驗對儀器儀表的要求一類參數的儀表應該按可以追溯到國家級基準,或其它承認的國際標準化組織的校準基準,或承認的物理常數來進行校準。校準應該覆蓋試驗中可能遇到的實際測量范圍。測量系統和儀表都應該進行回路校準回路校準是指測量系統的校準,包括從一次的傳感設備(儀表)一直到信號整形設備和讀數或記錄設備。
1、一般要求TPRI五、儀表和測量
2、壓力測量
ASMEPTC19.2采用壓力表、壓力計或傳感器來測量壓力一類參數應該采用0.1%精度等級的壓力測量裝置來測量總的不確定度為校準量程的0.3%或更好推薦采用表壓傳感器來測量靜壓壓降最好應該采用差壓測量裝置,而不是兩個獨立的壓力表大氣壓力測量誤差應該限制在0.35
mbar在測試現場用大氣壓力計或者校準過的絕對壓力表來測量TPRI五、儀表和測量
ASMEPTC19.3已經校準好的溫度傳感器,其系統不確定度對測量溫度95
oC以下的不大于0.3oC,測量溫度95
oC以上的不大于0.6oC可采用的溫度測量裝置:玻璃水銀溫度計人工讀數,讀數頻率較低的測點,遠距離的測點在所需要的測量精度范圍內有刻度應與校準時有相同的插入深度,或進行插入深度修正3、溫度測量TPRI五、儀表和測量
熱電偶測量95
oC以上的任何流體溫度在95
oC到760
oC范圍內采用E型熱電偶(鎳鉻-康銅)在760
oC到1350
oC范圍內K型熱電偶(鎳鉻-鎳鋁)電阻溫度計(RTD)從任何低溫到制造商建議的最高溫度。典型649
oC。熱敏電阻可用于任何149
oC以下的溫度測量。
TPRI五、儀表和測量
4、固體流量測量是IGCC性能試驗中的一個難點。也是IGCC性能試驗結果不確定度比較大的主要原因。包括以下6方面:(a)固體燃料和吸收劑流量測量;(b)殘渣(副產品灰和渣)流量測量;(c)固體燃料和吸收劑取樣;(d)殘渣(副產品灰和渣)取樣;(e)吸收劑和殘渣分析;(f)硫和硫酸的測量。引用了PTC4相關內容,用于氣化爐供料和殘渣流量的測量TPRI五、儀表和測量
4、固體流量測量(a)固體燃料和吸收劑流量測量
典型的方法包括:重力給料器、容積給料器、等速顆粒取樣、重量倉/定時稱重法等。要把這些方法的不確定度降低到5%-10%需要按基準進行多方面的校準。
(b)殘渣(副產品灰和渣)流量測量
離開氣化爐邊界的殘渣量用于確定殘渣的顯熱損失和未燃燼碳通常采用計算的殘渣總質量流量,這比直接測量更精確。然而,必須確定不同地點的殘渣量的比例。1)在各個排渣點測量殘渣的質量流量和成分;或者2)測量一個或一個以上排渣點的殘渣量;或者3)根據同類燃料和燃燒方法的典型結果來估計比例。試驗各方要在試驗前達成協議,
TPRI五、儀表和測量
4、固體流量測量固體燃料和吸收劑流量測量的典型系統不確定度儀表典型系統不確定度
(a)重力給料器
(1)用重力箱校準(2)用標準重量校準(3)不校準(b)容積給料器(1)皮帶a)用重力箱校準b)不校準(2)螺桿給料器,旋轉式閥門等a)用重力箱校準b)不校準(c)重量倉(1)應變儀(2)料位(d)稱重皮帶
±1%±1%±10%用于定密度物料
±5%(粗料)±2%(粉料)±15%
±5%±15%
±5%±10%±5%用已知重量進行校準
TPRI五、儀表和測量
4、固體流量測量殘渣流量流量測量的典型系統不確定度儀表典型系統不確定度(a)等速顆粒取樣
±10%(b)重量倉(1)磅秤(2)應變儀(3)料位
±5%±8%±20%(c)螺桿給料器,旋轉式閥門等(1)用重力箱校準(2)不校準
±5%±15%(d)假定灰渣比例(底灰/飛灰)總灰渣量的10%TPRI五、儀表和測量
4、固體流量測量(c)固體燃料和吸收劑取樣盡可能接近氣化爐的地方進行燃料、吸收劑和殘渣等的取樣多個并行的物料流之間可能會有差異(流速、顆粒尺寸和化學成分)要從各個物料流中取樣后再混合。如果各個物料流的流速不同,則混合的試樣必須按流速加權。取樣重量和不一致性方面有直接的關聯對于煤或吸收劑典型的人工取樣量為1-4公斤。ASTM標準D2234中給出了更多關于取樣量的信息。
TPRI五、儀表和測量
4、固體流量測量(d)殘渣(副產品灰和渣)取樣
1)飛灰取樣方法應符合PTC38或USEPA基準方法17的要求煙氣的等速取樣是飛灰取樣的基準和首選方法,在取樣橫斷面上的網格數必須符合PTC38的規定。2)底灰取樣方法對于沖水的底灰,首選的取樣方法是用多孔探頭在整個灰水流的截面上取樣。另一種方法是分流一部分灰水,讓其中的灰渣在收集裝置中沉淀,取得試樣。
TPRI五、儀表和測量
4、固體流量測量固體物料取樣的典型系統不確定度儀表典型系統不確定度固體燃料和吸收劑取樣(a)靜止的皮帶(b)全截取(c)取樣探頭(d)延時取樣±0%1%2%5%殘渣取樣(a)等速顆粒取樣(b)取樣探頭(c)底灰(d)爐底排放
±5%±200%±50%±20%TPRI五、儀表和測量
(e)燃料、吸收劑和殘渣分析應該選擇有資質的實驗室按最新的方法和程序進行試樣分析ASTM給出了一系列關于實驗室可重復性的導則,可用于估計試樣分析的系統不確定度。固體燃料最終分析、工業分析和高熱值是確定效率所需要的最起碼的數據。標準規定了用于分析的ASTM方法。吸收劑的最終分析(鈣、鎂、水份和惰性氣體)
4、固體流量測量TPRI五、儀表和測量
4、固體流量測量石灰石物性的典型系統不確定度
分析步驟
典型的系統不確定度
ASTMC25氧化鈣±0.16%氧化鎂±0.11%自由水含量的±10%惰性成分含量的±5.0%TPRI五、儀表和測量
4、固體流量測量(f)硫和硫酸的測量只有當IGCC電廠生產一定量的硫或硫酸時才需要測量有下面三種方法可以用來測量脫硫效率:1)測量積聚在儲硫坑中的液態硫。需要在設計容量下進行長時間的試驗(如24小時),才能獲得較好的精確度(±5%或更好)。2)測量煙囪排煙中的硫含量和流速。利用煙囪排氣的數據可以使性能和許可相符合。3)用C和S元素的平衡來計算脫硫效率。
TPRI五、儀表和測量
5、液體流量測量
1)水和蒸汽水比蒸汽更容易測量準確,最好將試驗設計成測量水流量然后計算蒸汽流量。推薦采用PTC6中介紹的帶喉部的噴嘴來測量一類參數的流量ASMEPTC19.5介紹了其它流量測量裝置的制作、校準和安裝這些裝置能用于測量二類參數的流量,在雷諾數不需要外推時也可以用于一類參數的流量測量。2)液體燃料采用經過校準的流量計,校準應采用實際流體,在整個試驗時預計可能的雷諾數范圍內進行。對容積流量儀表,燃料溫度必須精確測量,以便正確計算流量。
TPRI五、儀表和測量
6、氣體流量測量包括天然氣、合成氣燃料或合成氣產品氣體燃料流量可以用孔板或渦輪流量計測量。燃料質量流量的總不確定度不應大于0.8%。不能接受直接由計算機或流量計打印出來的質量流量,而沒有顯示中間數據和計算使用的數據。
TPRI五、儀表和測量
7、電功率測量
毛輸出電功率、功率因數、勵磁功率和其它輔機耗功。
8、數據采集和處理采用自動數據采集系統時,校準過程應該包括信號整形和記錄裝置,使從最初的傳感器到最終的讀數和儲存裝置都能保持所希望的精度。
利用電廠現有的測量和控制系統標準不禁止在試驗時使用電廠的測量和控制系統。然而,這個系統必須滿足標準對不確定度的要求。
TPRI六、試驗的進行1、閥門清單/系統隔離應該準備一份使試驗各方都滿意的系統隔離檢查清單是一份詳盡的在正常運行時所有應該關閉的閥門的清單這些閥門如果沒有關嚴將會影響試驗的精確度甚至結果本身應在試驗前和試驗后檢查這些閥門的位置。在預試驗前檢查所有自動閥門的位置,在其后的試驗中監視不能只為了改變電廠的性能而關閉正常運行時應該開啟的閥門TPRI六、試驗的進行運行參數變化范圍和與設計參數的偏差允許值2、設計條件的接近程度
試驗過程中參數的變化應該限制下表第二列規定的范圍內。為保證修正的有效性,試驗中讀數平均值與設計值的偏差應該保持在下表第三列規定的范圍內。
試驗期間的變化和設計值的偏差入口空氣入口空氣溫度+
6
oC
+
17
oC
入口空氣壓力+
7.0
kPa+
7.0
kPa
入口空氣相對濕度+
20
百分點―TPRI六、試驗的進行2、設計條件的接近程度運行參數變化范圍和與設計參數的偏差允許值試驗期間的變化和設計值的偏差冷源試驗邊界冷卻空氣溫度+
6
oC+
17
oC
試驗邊界冷卻水溫度或凝汽器壓力+
6
oC
+
1.7
kPa+
11
oC+
3.4
kPa
輸出熱能輸出蒸汽壓力輸出蒸汽溫度+
5
%+
6
oC
+
5
%+
11
oC輸出合成氣熱值
(LHV),可燃成分+
5
%+
5
%+
5
%+
5
%工藝用水溫度+
6
oC
+
17
oC壓縮空氣流量+
5
%-副產品灰渣流量+
5
%-副產品硫/硫酸流量+
5
%-副產品氧氣、氮氣、氬氣流量+
5
%-TPRI六、試驗的進行2、設計條件的接近程度運行參數變化范圍和與設計參數的偏差允許值試驗期間的變化和設計值的偏差輸入熱能輸入蒸汽壓力輸入蒸汽溫度+
5
%+
6
oC+
5
%+
11
oC
吸收劑活性成分含量+
5
%-氮氣入口流量+
5
%+
5%氧氣入口流量+
5
%+
5%試驗邊界凝結水回水溫度+
6
oC
+
17
oC
一次燃料輸入燃料熱值,HHV+
5
%+
5%可燃成分+
5
%+
5%TPRI六、試驗的進行2、設計條件的接近程度運行參數變化范圍和與設計參數的偏差允許值試驗期間的變化和設計值的偏差二次燃料輸入燃料熱值,HHV+
5
%+
5
%可燃成分+
5
%-電氣參數功率因數+
1
%+
1
%電壓+
1
%+
1
%頻率+
0.5
%+
0.5
%輸入功率+
5
%+
5
%TPRI六、試驗的進行3、穩定性
開始試驗前必須就必要的穩定條件達成協議。為了達到所要求的穩定狀態所需的運行時間取決于前面的運行情況,影響試驗穩定狀態的不能控制的主要參數是大氣狀態,試驗時間和持續時間的安排要使得大氣狀態的變化最小。典型的穩定時間和推薦的試驗持續時間
TPRI六、試驗的進行4、試驗開始和仃止的判據
保證在開始試驗時所有數據收集工作要同時開始,滿足:(a)運行和配置。配置情況,按同意的試驗要求運行。(b)穩定性。運行參數應該處于可接受的試驗范圍內。(c)數據收集。數據采集系統功能正常、試驗人員進入崗位停止試驗:(a)
一個完整試驗的要求已經得到滿足(時間,讀數)(b)試驗期間在系統隔離、設計條件的接近程度、穩定性等方面得到滿足否則,試驗協調人可以延長或中止試驗TPRI六、試驗的進行5、試驗次數和持續時間
一次試驗的持續時間應該足夠長,以使得數據能夠反映電廠的平均效率和/或性能。當需要進行逐點測量時,試驗時間要足夠完成兩個輪回。如果燃料的變化比較明顯,則試驗持續時間也應該更長。試驗持續時間也要考慮取樣所需的時間。一個試驗應該包括兩次或兩次以上的試驗操作。一次試驗操作是指在穩定的運行工況下對機組進行的一套完整的測量。如前兩次試驗的結果變化很大,則要進行第三次預試驗后,如滿足所有正常試驗的要求,經各方同意,則可以為一次可接受的試驗操作。
TPRI六、試驗的進行5、試驗次數和持續時間
試驗前的不確定度分析應確定測量參數所需要的讀數次數。對所有非集成測量的一類參數,應記錄至少30套數據。煤質取樣每1/2小時進行一次將會降低實驗室費用?;以用?小時一次可以適應排渣鎖斗每4小時一次的動作。硫產品的測量通常是每車一次。試驗前的不確定度分析可以判定減少讀數次數的影響,及整個試驗能否滿足規定的總不確定度的要求。
TPRI七、計算和結果1、計算內容包括:1)試驗結果計算2)試驗條件和基準條件不同而對測量結果進行的修正計算3)評價IGCC電廠性能的有效性計算4)確定試驗結果不確定度的計算。
TPRI七、計算和結果2、試驗結果分為四類:
1)主要結果:修正后的凈功率和修正后的一次燃料輸入,修正可以按多變量計算機模型;按各種修正系數的組合影響來進行;或者這兩種修正方法的混合。2)二次能量輸入:(a)二次燃料輸入(b)輸入蒸汽(c)凝結水輸入(d)輔助功率輸入為了減小修正量,二次輸入量應該保持或接近基準條件下的數值
TPRI七、計算和結果
3)輸出能量:包括合成氣、輸出蒸汽、副產品等,修正到基準條件下
的測量結果。
4)導出的結果:性能試驗的一個主要目的是確定能量轉換和利用的有效性熱耗率定義成凈輸出功率和燃料輸入熱量的比值,傳統地用于那些燃料熱量是唯一能量輸入和電力是唯一能量輸出的發電系統。熱耗率對有多個輸入和多個產品的IGCC電廠不是一個合適的性能指標,因為總輸入能量的很大一部分轉換成非電力的能量,如合成氣、蒸汽和副產品。
TPRI七、計算和結果
以下幾種有效性計算,可用于IGCC電廠性能的評價(a)修正后的熱耗率,用于只生產電力的IGCC電廠(b)發電效率,用于只生產電力的IGCC電廠(c)修正后的熱效率基于對輸入和輸出物流的熱力學第一定律分析。熱效率ηth是越過試驗邊界的總的凈輸出能量(電功率、蒸汽、合成氣和副產品)除以總的輸入能量(一次燃料、二次燃料和輸入蒸汽)。熱效率定義了一個IGCC電廠總的能量轉換和利用的有效性。
TPRI七、計算和結果修正后的凈功率
Pc=[Pm+S(APi)]PMPj
Pc=試驗邊界處修正后的凈功率Pm=試驗邊界處測量的總凈功率APi
=加法修正系數MPj
=乘法修正系數TPRI七、計算和結果修正后的一次燃料輸入
Qpf,c=[Qpf,m+S(APFi)]PMPFj
Qpf,c=修正后進入氣化爐的一次燃料總能量Qpf,m=試驗過程中測量的進入氣化爐的一次燃料總能量
APFi=加法修正系數。MPFj=乘法修正系數。TPRI七、計算和結果修正后的熱耗率
HRc=(Qpf,c+Qsf,c)/Pc
HRc=修正后的熱耗率。Pc=修正后的凈功率。Qpf,c=修正后的一次燃料輸入能量。Qsf,c
=修正后的二次燃料輸入能量。
TPRI七、計算和結果3、試驗結果的修正
試驗時一些決定機組運行狀態的外部參數,如大氣狀態(壓力、溫度和濕度)、燃料溫度和成分、冷卻水溫度(或蒸汽輪機背壓)、發電機功率因數等;和可控制的運行狀態,如從一個三聯產電廠供出的蒸汽和合成氣參數、凝結水回水溫度和流量、鍋爐排污等,不可能都和設計參數(或合同規定的參數)相同,如果這個大氣狀態和可控制的運行狀態都在可接受的范圍內,但是不在合同規定的設計狀態,必須將從試驗測量值計算得到的試驗結果修正到合同規定的狀態。修正可以辯別試驗結果和保證值的偏差到底是偏離大氣狀態及運行狀態的影響還是電廠設計及設備缺陷的影響
TPRI七、計算和結果3、試驗結果的修正
試驗中所有將引起IGCC性能偏離設計狀態的參數都被認為是有影響的參數。包括那些會造成IGCC偏離設計、偏離運行狀態、影響輸入和輸出物流、影響控制設備和儀表的變量某些變量會對功率輸出和熱耗率有主要的影響,而其它則只有無關緊要的影響。在試驗前的不確定度分析中要計算相對靈敏度系數。對每一個測量的參數都要進行相對靈敏度系數的計算,以確定它對試驗結果的影響,確定對試驗結果有最大影響的參數。相對靈敏度系數大于0.002的參數都要求進行修正計算。
TPRI七、計算和結果3、試驗結果的修正
修正方法:對個別變量的修正系數(加法或乘法修正系數)多變量的計算機模型上述兩種修正方法的組合常規的方法是采用修正系數,但是在IGCC電站中,系統復雜,影響因素多,用修正曲線的方法很難將試驗結果真正修正到合同規定的條件,并且實際上也更難操作。多變量算法在保持質量和能量平衡的同時能夠同步考慮幾個變量,包括二次的影響,要比單項修正(修正系數和修正曲線)精確得多。如果有對IGCC全廠的多變量計算機模型能用于電廠的性能試驗,那么這應該是首選的修正方法。
TPRI七、計算和結果3、試驗結果的修正
在沒有IGCC全廠的修正模型而只有某些子系統修正模型的情況下,也可以對電廠的子系統采用修正模型,而其余部分采用常規的修正系數方法。即采用二者混合的修正方法,試驗各方應該事先同意在哪些地方使用修正系數,哪些地方使用修正模型。
TPRI七、計算和結果3、試驗結果的修正
多變量修正模型是應用計算機算法把每一個被修正的結果作為測量結果和一組邊界條件(大氣狀態及強制條件)的函數來計算。對計算機模型的要求1)對模型的主要功能要求是:完整性、靈活性和精確性。模型必須要能夠預測IGCC系統性能隨試驗各方所關心的邊界條件的變化而發生的變化。模型的正常范圍必須從最小穩定負荷到基本負荷。模型的輸入至少應該包括所有的測量項目。模型的輸出應該包括所有主要試驗結果。模型計算結果應該足夠精確,以滿足不確定度要求。TPRI七、計算和結果3、試驗結果的修正
2)模型的有效性由于電廠綜合模型的所有權性質,其中修正系數、曲線、和模型的不確定性是無法查明的。PTC47在不確定度分析中也沒有包括這方面的內容。試驗各方在接受全廠性能模型時應該考慮以下幾個方面:(1)和測量數據的比較,模型中選擇的參數應該根據試驗測量進行調整,如葉片通流部分的設計效率;熱交換器的設計換熱系數等TPRI七、計算和結果3、試驗結果的修正
(2)極端運行工況,試圖從電廠獲取預期的極端運行工況的測量數據,利用這些數據可以對模型進行比較和調整。當試驗中使用模型時,就可以在有效的端點間內插(3)模型適用范圍,適用范圍是指一個運行區域,在這個區域以外那些模型的精確度要降低,模型不能在這些有效的適用范圍外使用于試驗的目的。
TPRI七、計算和結果3、試驗結果的修正
修正系數如果試驗各方決定選擇修正系數,那么經各方同意的修正系數可用來計算偏離基準的大氣狀態和電廠運行條件對試驗結果的影響。PTC47根據可能影響試驗結果的參數整理推薦了30個加法修正系數和24個乘法修正系數,可分別用于各個試驗結果的修正。
TPRI八、不確定度分析要求每次試驗都要求進行不確定度計算,并包含在試驗報告中。在試驗前的不確定度計算可以提供所采用的試驗方法預期的精確度水平,有助于確定哪些測量對試驗結果有重大影響,及哪些修正系數是必須的。一般要求進行試驗后的不確定度分析,但如果試驗各方一致認為試驗儀表和測量程序嚴格遵照試驗標準的要求和協議確定的試驗程序,那么也可以不進行試驗后不確定度分析。
TPRI八、不確定度分析方法不確定度計算的主要技術參考資料是ASMEPTC19.1,它規定了確定單個試驗參數測量不確定度的步驟,包括隨機誤差和系統誤差,以及這些誤差如何傳遞到試驗結果的不確定度中。用ASMEPTC19.1中的相關計算程序來確定根據本標準進行的試驗中測量和性能參數的不確定度。TPRI八、不確定度分析分清一個概念不確定度分析的目的是評價試驗結果誤差的極限,這是在一個給定的可信度水平下包含試驗結果真值的一個區間。本標準不涉及和討論試驗結果的容差,試驗容差是合同中關于試驗結果的一個可接受的范圍。TPRI八、不確定度分析PTC47給出了在典型狀態下,采用目前可能的儀表和技術,試驗結果預期的最大總不確定度,如下表所示。
TPRI八、不確定度分析由于IGCC系統的多樣性和復雜性,PTC47推薦采用直接測量的方法來確定輸入的燃料流量及其熱量,而固體燃料及添加劑等的流量測量的不確定度是比較大的。所以,和常規電廠性能試驗的不確定度相比,IGCC電廠試驗的不確定度就比較大。在實際試驗中還需要做很多
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