IGCC電廠性能驗收試驗09

IGCC電廠性能驗收試驗

ASMEPTC47董衛(wèi)國西安熱工研究院有限公司二○○九年六月TPRITPRI主要內(nèi)容一、前言二、試驗?zāi)康暮蛢?nèi)容

三、試驗邊界和測量參數(shù)

四、試驗準(zhǔn)備

五、儀表和測量

六、試驗的進行七、計算和結(jié)果八、不確定度分析九、試驗報告TPRI一、前言IGCC示范電站建設(shè)和成功運行美國機械工程師協(xié)會（ASME）從1993年開始籌劃編制IGCC性能驗收試驗規(guī)程，成立了PTC47委員會，編制IGCC電站整體性能的試驗規(guī)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(guī)程委員會于2006年3月28日了批準(zhǔn)了該文件，ASME的標(biāo)準(zhǔn)化和試驗董事會于2006年5月18日批準(zhǔn)和采納該文件作為協(xié)會的標(biāo)準(zhǔn)。美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ANSI）的標(biāo)準(zhǔn)審查董事會于2006年7月26日審查并批準(zhǔn)作為美國國家標(biāo)準(zhǔn)。

TPRI一、前言PTC47的組成

PTC47委員會在編制IGCC整體試驗規(guī)程時規(guī)劃了一整套這樣的試驗規(guī)程，目前還在編制過程中，其中包括：PTC47.0，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)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(nèi)。TPRIPTC47的組成

PTC47.2，氣化系統(tǒng)，對氣化爐和煤氣凈化設(shè)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?xì)廨啓C聯(lián)合循環(huán)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(jié)果顯示電廠性能有問題，然后應(yīng)該根據(jù)需要采用PTC47.1、47.2、47.3和47.4對IGCC的子系統(tǒng)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(tǒng)應(yīng)分別進行試驗，而不是同時試驗，以滿足子系統(tǒng)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(tǒng)試驗時雖然測量的性能參數(shù)僅僅是子系統(tǒng)的，但是整個電廠可能需要投入運行。

一、前言TPRI二、試驗?zāi)康暮蛢?nèi)容

1、試驗?zāi)康?/p>

確定電廠性能是否滿足合同規(guī)定的性能保證值要求。電廠業(yè)主也能利用試驗結(jié)果與設(shè)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(chǎn)電力，也有可能生產(chǎn)電力以外的產(chǎn)品，如合成氣和生產(chǎn)用蒸汽等。對不同產(chǎn)品的IGCC電廠，合同規(guī)定的性能保證內(nèi)容也應(yīng)該是不同的。

TPRI二、試驗?zāi)康暮蛢?nèi)容

2、試驗內(nèi)容PTC47提供了整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（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(zhì)量、熱效率（熱耗率）和輸出電功率。也提供了確定IGCC電廠生產(chǎn)的清潔燃料氣流量和質(zhì)量的試驗程序。對只生產(chǎn)電力的IGCC電廠，則性能試驗的內(nèi)容和常規(guī)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?zāi)康暮蛢?nèi)容

如果IGCC電廠除電力以外還生產(chǎn)合成氣和生產(chǎn)用蒸汽，則性能試驗的內(nèi)容應(yīng)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(shù)（壓力、溫度、流量、成分和熱值）和輸出的生產(chǎn)用蒸汽參數(shù)（壓力、溫度、流量等）PTC47建議對多產(chǎn)品的IGCC電廠可以基于對輸入和輸出物流的熱力學(xué)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(jù)已經(jīng)對試驗條件和基準(zhǔn)條件的差異進行過修正的結(jié)果來進行。為了避免不同產(chǎn)品的IGCC電廠熱效率評判方面的差異，PTC47的試驗結(jié)果不能用于比較不同設(shè)計的電廠的熱經(jīng)濟效益。

TPRI二、試驗?zāi)康暮蛢?nèi)容

3、適用范圍

PTC47的“IGCC電廠”是指任何將含碳?xì)浠衔锏奈锪匣蛉剂限D(zhuǎn)化成清潔燃料氣供給燃?xì)廨啓C聯(lián)合循環(huán)的電廠。即使用燃?xì)廨啓C及蒸汽輪機的發(fā)電系統(tǒng)。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(shè)備和發(fā)電設(shè)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(huán)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(yīng)氧氣，向燃?xì)廨啓C供應(yīng)氮氣，或者空分裝置從燃?xì)廨啓C聯(lián)合循環(huán)接受動力及部分或全部空氣。

標(biāo)準(zhǔn)注意到了現(xiàn)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(diào)整試驗不在PTC47范圍內(nèi)電廠由許多設(shè)備組成，PTC47的試驗數(shù)據(jù)也許只能提供某些設(shè)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(lián)合循環(huán)發(fā)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(nèi)的個別設(shè)備的性能，那么，應(yīng)該采用單獨為這些特定設(shè)備制定的性能試驗標(biāo)準(zhǔn)。

TPRI二、試驗?zāi)康暮蛢?nèi)容

對象是有經(jīng)驗的性能試驗人員應(yīng)該熟悉和精通PTC1（總體指導(dǎo)）PTC19.1（試驗不確定度）

PTC19關(guān)于儀器儀表的一系列規(guī)程需要IGCC電廠性能具有最小的不確定度時推薦使用該標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)給出了一個試驗的框架，并不能取代試驗計劃。必須準(zhǔn)備一個詳細(xì)的試驗計劃，試驗前由試驗各方審查和批準(zhǔn)在試驗前的協(xié)議內(nèi)容中應(yīng)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?zāi)康暮蛢?nèi)容

TPRI三、試驗邊界和測量參數(shù)確定了試驗對象和范圍后，圍繞著要進行試驗的系統(tǒng)或某些特定的設(shè)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(jié)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(jù)試驗?zāi)康墓餐_定。

（合同內(nèi)容）1、確定試驗邊界

TPRI三、試驗邊界和測量參數(shù)

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(shù)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(shù)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(xué)能、熱能和勢能的氣體、液體或固體物質(zhì)流組成。也可能是純的能流，如熱輻射、熱傳導(dǎo)和電流等。應(yīng)該根據(jù)其穿越邊界的狀態(tài)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(nèi)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(tài)有關(guān)。

3、確定與試驗結(jié)果計算有關(guān)的能流

TPRI三、試驗邊界和測量參數(shù)4、確定所需測量的參數(shù)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(jié)果計算中確定每個參數(shù)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(shù)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(zhǔn)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(yīng)在試驗前進行校準(zhǔn)，并建議在試驗后進行再校準(zhǔn)或校準(zhǔn)檢查。最初校準(zhǔn)、性能試驗和再次校準(zhǔn)之間的時間間隔應(yīng)不能超過一年。（電流和電壓互感器除外）對一類參數(shù)應(yīng)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(jié)果的總不確定度的減小少于0.05%

TPRI四、試驗準(zhǔn)備

試驗前應(yīng)對試驗設(shè)備進行檢查或?qū)忛嗊\行記錄確認(rèn)設(shè)備的狀態(tài)應(yīng)在試驗前對設(shè)備進行清潔，并對設(shè)備的清潔程度達(dá)成共識

3、預(yù)試驗在正式試驗前足夠長的時間進行預(yù)試驗，有時間進行預(yù)試驗結(jié)果的計算和利用試驗中得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差進行不確定度分析。根據(jù)預(yù)試驗的結(jié)果能夠進行試驗設(shè)備的最終調(diào)整和修正。預(yù)試驗的結(jié)果應(yīng)進行計算和審查，以確定測量數(shù)據(jù)在數(shù)量和質(zhì)量方面有無問題。2、設(shè)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(shù)的儀表應(yīng)該按可以追溯到國家級基準(zhǔn)，或其它承認(rèn)的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的校準(zhǔn)基準(zhǔn)，或承認(rèn)的物理常數(shù)來進行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)應(yīng)該覆蓋試驗中可能遇到的實際測量范圍。測量系統(tǒng)和儀表都應(yīng)該進行回路校準(zhǔn)回路校準(zhǔn)是指測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)，包括從一次的傳感設(shè)備（儀表）一直到信號整形設(shè)備和讀數(shù)或記錄設(shè)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(shù)應(yīng)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(zhǔn)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(yīng)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(yīng)該限制在0.35

mbar在測試現(xiàn)場用大氣壓力計或者校準(zhǔn)過的絕對壓力表來測量TPRI五、儀表和測量

ASMEPTC19.3已經(jīng)校準(zhǔn)好的溫度傳感器，其系統(tǒng)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(shù)，讀數(shù)頻率較低的測點，遠(yuǎn)距離的測點在所需要的測量精度范圍內(nèi)有刻度應(yīng)與校準(zhǔn)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(nèi)采用E型熱電偶（鎳鉻－康銅）在760

oC到1350

oC范圍內(nèi)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(jié)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(chǎn)品灰和渣）流量測量；(c)固體燃料和吸收劑取樣；(d)殘渣（副產(chǎn)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(guān)內(nèi)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(zhǔn)進行多方面的校準(zhǔn)。

(b)殘渣（副產(chǎn)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(zhì)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(zhì)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(jù)同類燃料和燃燒方法的典型結(jié)果來估計比例。試驗各方要在試驗前達(dá)成協(xié)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(tǒng)不確定度儀表典型系統(tǒng)不確定度

(a)重力給料器

(1)用重力箱校準(zhǔn)(2)用標(biāo)準(zhǔn)重量校準(zhǔn)(3)不校準(zhǔn)(b)容積給料器(1)皮帶a)用重力箱校準(zhǔn)b)不校準(zhǔn)(2)螺桿給料器，旋轉(zhuǎn)式閥門等a)用重力箱校準(zhǔn)b)不校準(zhǔn)(c)重量倉(1)應(yīng)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(zhǔn)

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(tǒng)不確定度儀表典型系統(tǒng)不確定度(a)等速顆粒取樣

±10%(b)重量倉(1)磅秤(2)應(yīng)變儀(3)料位

±5%±8%±20%(c)螺桿給料器，旋轉(zhuǎn)式閥門等(1)用重力箱校準(zhǔn)(2)不校準(zhǔn)

±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(xué)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(quán)。取樣重量和不一致性方面有直接的關(guān)聯(lián)對于煤或吸收劑典型的人工取樣量為1－4公斤。ASTM標(biāo)準(zhǔn)D2234中給出了更多關(guān)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(chǎn)品灰和渣）取樣

1）飛灰取樣方法應(yīng)符合PTC38或USEPA基準(zhǔn)方法17的要求煙氣的等速取樣是飛灰取樣的基準(zhǔn)和首選方法，在取樣橫斷面上的網(wǎng)格數(shù)必須符合PTC38的規(guī)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(tǒng)不確定度儀表典型系統(tǒng)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(yīng)該選擇有資質(zhì)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(guān)于實驗室可重復(fù)性的導(dǎo)則，可用于估計試樣分析的系統(tǒng)不確定度。固體燃料最終分析、工業(yè)分析和高熱值是確定效率所需要的最起碼的數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(tǒng)不確定度

分析步驟

典型的系統(tǒng)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(dāng)IGCC電廠生產(chǎn)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(tài)硫。需要在設(shè)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(shù)據(jù)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(zhǔn)確，最好將試驗設(shè)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(shù)的流量ASMEPTC19.5介紹了其它流量測量裝置的制作、校準(zhǔn)和安裝這些裝置能用于測量二類參數(shù)的流量，在雷諾數(shù)不需要外推時也可以用于一類參數(shù)的流量測量。2）液體燃料采用經(jīng)過校準(zhǔn)的流量計，校準(zhǔn)應(yīng)采用實際流體，在整個試驗時預(yù)計可能的雷諾數(shù)范圍內(nèi)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(chǎn)品氣體燃料流量可以用孔板或渦輪流量計測量。燃料質(zhì)量流量的總不確定度不應(yīng)大于0.8%。不能接受直接由計算機或流量計打印出來的質(zhì)量流量，而沒有顯示中間數(shù)據(jù)和計算使用的數(shù)據(jù)。

TPRI五、儀表和測量

7、電功率測量

毛輸出電功率、功率因數(shù)、勵磁功率和其它輔機耗功。

8、數(shù)據(jù)采集和處理采用自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時，校準(zhǔn)過程應(yīng)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(shù)和儲存裝置都能保持所希望的精度。

利用電廠現(xiàn)有的測量和控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)不禁止在試驗時使用電廠的測量和控制系統(tǒng)。然而，這個系統(tǒng)必須滿足標(biāo)準(zhǔn)對不確定度的要求。

TPRI六、試驗的進行1、閥門清單/系統(tǒng)隔離應(yīng)該準(zhǔn)備一份使試驗各方都滿意的系統(tǒng)隔離檢查清單是一份詳盡的在正常運行時所有應(yīng)該關(guān)閉的閥門的清單這些閥門如果沒有關(guān)嚴(yán)將會影響試驗的精確度甚至結(jié)果本身應(yīng)在試驗前和試驗后檢查這些閥門的位置。在預(yù)試驗前檢查所有自動閥門的位置，在其后的試驗中監(jiān)視不能只為了改變電廠的性能而關(guān)閉正常運行時應(yīng)該開啟的閥門TPRI六、試驗的進行運行參數(shù)變化范圍和與設(shè)計參數(shù)的偏差允許值2、設(shè)計條件的接近程度

試驗過程中參數(shù)的變化應(yīng)該限制下表第二列規(guī)定的范圍內(nèi)。為保證修正的有效性，試驗中讀數(shù)平均值與設(shè)計值的偏差應(yīng)該保持在下表第三列規(guī)定的范圍內(nèi)。

試驗期間的變化和設(shè)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(shè)計條件的接近程度運行參數(shù)變化范圍和與設(shè)計參數(shù)的偏差允許值試驗期間的變化和設(shè)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(chǎn)品灰渣流量+

5

%－副產(chǎn)品硫/硫酸流量+

5

%－副產(chǎn)品氧氣、氮氣、氬氣流量+

5

%－TPRI六、試驗的進行2、設(shè)計條件的接近程度運行參數(shù)變化范圍和與設(shè)計參數(shù)的偏差允許值試驗期間的變化和設(shè)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(jié)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(shè)計條件的接近程度運行參數(shù)變化范圍和與設(shè)計參數(shù)的偏差允許值試驗期間的變化和設(shè)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(shù)功率因數(shù)+

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(wěn)定性

開始試驗前必須就必要的穩(wěn)定條件達(dá)成協(xié)議。為了達(dá)到所要求的穩(wěn)定狀態(tài)所需的運行時間取決于前面的運行情況，影響試驗穩(wěn)定狀態(tài)的不能控制的主要參數(shù)是大氣狀態(tài)，試驗時間和持續(xù)時間的安排要使得大氣狀態(tài)的變化最小。典型的穩(wěn)定時間和推薦的試驗持續(xù)時間

TPRI六、試驗的進行4、試驗開始和仃止的判據(jù)

保證在開始試驗時所有數(shù)據(jù)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(wěn)定性。運行參數(shù)應(yīng)該處于可接受的試驗范圍內(nèi)。(c)數(shù)據(jù)收集。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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(jīng)得到滿足（時間，讀數(shù)）(b)試驗期間在系統(tǒng)隔離、設(shè)計條件的接近程度、穩(wěn)定性等方面得到滿足否則，試驗協(xié)調(diào)人可以延長或中止試驗TPRI六、試驗的進行5、試驗次數(shù)和持續(xù)時間

一次試驗的持續(xù)時間應(yīng)該足夠長，以使得數(shù)據(jù)能夠反映電廠的平均效率和/或性能。當(dāng)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(xù)時間也應(yīng)該更長。試驗持續(xù)時間也要考慮取樣所需的時間。一個試驗應(yīng)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(wěn)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(jié)果變化很大，則要進行第三次預(yù)試驗后，如滿足所有正常試驗的要求，經(jīng)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(shù)和持續(xù)時間

試驗前的不確定度分析應(yīng)確定測量參數(shù)所需要的讀數(shù)次數(shù)。對所有非集成測量的一類參數(shù)，應(yīng)記錄至少30套數(shù)據(jù)。煤質(zhì)取樣每1/2小時進行一次將會降低實驗室費用。灰渣取樣每4小時一次可以適應(yīng)排渣鎖斗每4小時一次的動作。硫產(chǎn)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(shù)次數(shù)的影響，及整個試驗?zāi)芊駶M足規(guī)定的總不確定度的要求。

TPRI七、計算和結(jié)果1、計算內(nèi)容包括：1）試驗結(jié)果計算2）試驗條件和基準(zhǔn)條件不同而對測量結(jié)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(jié)果不確定度的計算。

TPRI七、計算和結(jié)果2、試驗結(jié)果分為四類：

1）主要結(jié)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(shù)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(jié)水輸入（d）輔助功率輸入為了減小修正量，二次輸入量應(yīng)該保持或接近基準(zhǔn)條件下的數(shù)值

TPRI七、計算和結(jié)果

3）輸出能量：包括合成氣、輸出蒸汽、副產(chǎn)品等，修正到基準(zhǔn)條件下

的測量結(jié)果。

4）導(dǎo)出的結(jié)果：性能試驗的一個主要目的是確定能量轉(zhuǎn)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(tǒng)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(fā)電系統(tǒng)。熱耗率對有多個輸入和多個產(chǎn)品的IGCC電廠不是一個合適的性能指標(biāo)，因為總輸入能量的很大一部分轉(zhuǎn)換成非電力的能量，如合成氣、蒸汽和副產(chǎn)品。

TPRI七、計算和結(jié)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(chǎn)電力的IGCC電廠（b）發(fā)電效率，用于只生產(chǎn)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(xué)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(chǎn)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(zhuǎn)換和利用的有效性。

TPRI七、計算和結(jié)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(shù)MPj

＝乘法修正系數(shù)TPRI七、計算和結(jié)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(shù)。MPFj＝乘法修正系數(shù)。TPRI七、計算和結(jié)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(jié)果3、試驗結(jié)果的修正

試驗時一些決定機組運行狀態(tài)的外部參數(shù)，如大氣狀態(tài)（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(fā)電機功率因數(shù)等；和可控制的運行狀態(tài)，如從一個三聯(lián)產(chǎn)電廠供出的蒸汽和合成氣參數(shù)、凝結(jié)水回水溫度和流量、鍋爐排污等，不可能都和設(shè)計參數(shù)（或合同規(guī)定的參數(shù)）相同，如果這個大氣狀態(tài)和可控制的運行狀態(tài)都在可接受的范圍內(nèi)，但是不在合同規(guī)定的設(shè)計狀態(tài)，必須將從試驗測量值計算得到的試驗結(jié)果修正到合同規(guī)定的狀態(tài)。修正可以辯別試驗結(jié)果和保證值的偏差到底是偏離大氣狀態(tài)及運行狀態(tài)的影響還是電廠設(shè)計及設(shè)備缺陷的影響

TPRI七、計算和結(jié)果3、試驗結(jié)果的修正

試驗中所有將引起IGCC性能偏離設(shè)計狀態(tài)的參數(shù)都被認(rèn)為是有影響的參數(shù)。包括那些會造成IGCC偏離設(shè)計、偏離運行狀態(tài)、影響輸入和輸出物流、影響控制設(shè)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(guān)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(shù)。對每一個測量的參數(shù)都要進行相對靈敏度系數(shù)的計算，以確定它對試驗結(jié)果的影響，確定對試驗結(jié)果有最大影響的參數(shù)。相對靈敏度系數(shù)大于0.002的參數(shù)都要求進行修正計算。

TPRI七、計算和結(jié)果3、試驗結(jié)果的修正

修正方法：對個別變量的修正系數(shù)（加法或乘法修正系數(shù)）多變量的計算機模型上述兩種修正方法的組合常規(guī)的方法是采用修正系數(shù)，但是在IGCC電站中，系統(tǒng)復(fù)雜，影響因素多，用修正曲線的方法很難將試驗結(jié)果真正修正到合同規(guī)定的條件，并且實際上也更難操作。多變量算法在保持質(zhì)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(shù)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(yīng)該是首選的修正方法。

TPRI七、計算和結(jié)果3、試驗結(jié)果的修正

在沒有IGCC全廠的修正模型而只有某些子系統(tǒng)修正模型的情況下，也可以對電廠的子系統(tǒng)采用修正模型，而其余部分采用常規(guī)的修正系數(shù)方法。即采用二者混合的修正方法，試驗各方應(yīng)該事先同意在哪些地方使用修正系數(shù)，哪些地方使用修正模型。

TPRI七、計算和結(jié)果3、試驗結(jié)果的修正

多變量修正模型是應(yīng)用計算機算法把每一個被修正的結(jié)果作為測量結(jié)果和一組邊界條件（大氣狀態(tài)及強制條件）的函數(shù)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(yù)測IGCC系統(tǒng)性能隨試驗各方所關(guān)心的邊界條件的變化而發(fā)生的變化。模型的正常范圍必須從最小穩(wěn)定負(fù)荷到基本負(fù)荷。模型的輸入至少應(yīng)該包括所有的測量項目。模型的輸出應(yīng)該包括所有主要試驗結(jié)果。模型計算結(jié)果應(yīng)該足夠精確，以滿足不確定度要求。TPRI七、計算和結(jié)果3、試驗結(jié)果的修正

2）模型的有效性由于電廠綜合模型的所有權(quán)性質(zhì)，其中修正系數(shù)、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(nèi)容。試驗各方在接受全廠性能模型時應(yīng)該考慮以下幾個方面：（1）和測量數(shù)據(jù)的比較，模型中選擇的參數(shù)應(yīng)該根據(jù)試驗測量進行調(diào)整，如葉片通流部分的設(shè)計效率；熱交換器的設(shè)計換熱系數(shù)等TPRI七、計算和結(jié)果3、試驗結(jié)果的修正

（2）極端運行工況，試圖從電廠獲取預(yù)期的極端運行工況的測量數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)可以對模型進行比較和調(diào)整。當(dāng)試驗中使用模型時，就可以在有效的端點間內(nèi)插（3）模型適用范圍，適用范圍是指一個運行區(qū)域，在這個區(qū)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(jié)果3、試驗結(jié)果的修正

修正系數(shù)如果試驗各方?jīng)Q定選擇修正系數(shù)，那么經(jīng)各方同意的修正系數(shù)可用來計算偏離基準(zhǔn)的大氣狀態(tài)和電廠運行條件對試驗結(jié)果的影響。PTC47根據(jù)可能影響試驗結(jié)果的參數(shù)整理推薦了30個加法修正系數(shù)和24個乘法修正系數(shù)，可分別用于各個試驗結(jié)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(yù)期的精確度水平，有助于確定哪些測量對試驗結(jié)果有重大影響，及哪些修正系數(shù)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(rèn)為試驗儀表和測量程序嚴(yán)格遵照試驗標(biāo)準(zhǔn)的要求和協(xié)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(shù)參考資料是ASMEPTC19.1，它規(guī)定了確定單個試驗參數(shù)測量不確定度的步驟，包括隨機誤差和系統(tǒng)誤差，以及這些誤差如何傳遞到試驗結(jié)果的不確定度中。用ASMEPTC19.1中的相關(guān)計算程序來確定根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)進行的試驗中測量和性能參數(shù)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(jié)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(jié)果真值的一個區(qū)間。本標(biāo)準(zhǔn)不涉及和討論試驗結(jié)果的容差，試驗容差是合同中關(guān)于試驗結(jié)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(tài)下，采用目前可能的儀表和技術(shù)，試驗結(jié)果預(yù)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(tǒng)的多樣性和復(fù)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(guī)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