GB T 26137-2010 高炉煤气能量回收透平膨胀机热力性能试验.pdf

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1、ICS 23.140 J72 GB 中华人民=1:1工/、和国国家标准G/T 26137-2010 高炉煤气能量回收透平膨胀机热力性能试验Thermodynamic performance testing for blast furnace gas energy recovery turbo-expander 2011-01-14发布2011田07-01实施数码防伪中华人民共和国国家质量监督检验检痊总局中国国家标准化管理委员会发布GB/T 26137-2010 目次前言.1 I 范围-2 规范性引用文件3 符号和说明.4 试验装置和仪器.4. 1 试验装置4.2 试验管路.44. 3 流量测量

2、44.4 测量仪表44. 5 功率测量.5 试验规则.5.1 测量项目55.2 性能试验条件55.3 试验转速5.4 流量测量65. 5 气体密度确定65.6 压力测量.5.7 温度测量65. 8 功率测量76 试验条件的稳定77 试验结果的计算.7 7.1 性能计算7.2 性能换算.8 8 试验报告8附录A(资料性附录)热力学计算.10 目IJ1=1 本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国风机标准化技术委员会CSACjTC187)归口。本标准起草单位:沈阳鼓风机(集团)有限公司、陕西鼓风机(集团)有限公司。本标准主要起草人:陈凤义、王斗、李杰、郑华、张三元。GB/T 26137-201

3、0 I GB/T 26137-2010 1 范围高炉煤气能量回收透平膨胀机热力性能试验本标准规定了高炉煤气能量回收透平膨胀机(以下简称膨胀机)热力性能试验的试验方法。烟气、硝酸尾气及其他能量回收透平膨胀机的热力性能试验可参照本标准。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 1236 工业通风机用标准化风道进行性能试验(GB/T1236-2000, idt I

4、SO 5801:1997) GB/T 2624.1 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1部分:一般原理和要求(GB/T2624. 1 2006 ,ISO 5167-1: 2003 , IDT) 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. 2一2006，ISO5167-2:2003 ,IDT) 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/T2624. 3-2006 , ISO 5167 3: 2003 , IDT) GB/T 2624.4用安装在圆形截面

5、管道中的差压装置测量满管流体流量第4部分:文丘里管(GB/T 2624. 4-2006 ,ISO 5167-4:2003 ,IDT) JB/T 3165 离心和轴流式鼓风机和压缩机热力性能试验3 符号和说明3. 1 本标准的符号和说明按表1规定。表1符号和说明符号名称单位说明d 节流孔直径口1节流孔直径指孔板内径、文丘里管喉径或喷嘴缩口直径D 管道直径m 流量计上游管道直径或试验管道直径A 节流测量元件面积口V 体积m3 t 时间s n 转速r/min ， 质量kg 密度kg/m3 一p P-RT 101 325 flN 标准状态下的密度kg/m3 PN 273.15R PN 标准状态下的压力

6、Pa 101 325 1 G/T 26137-2010 表1(续)符号名称单位说明 测量压力Pa 表压P. 大气压力Pa 现场环境压力Pp 上游压力Pa 节流元件上游取压口测得的绝对静压A户节流压差Pa 孔板、喷嘴或文丘里管上、下游取压口处的静压之差N 输出功率w N=G. Cp .t. fd N 等精功率w N , =G. Cp (Tt -T2,) 效率N 可可一一一N 可机械效率一般取0.98G 质量流盐kg/s 膨胀机进口的质量流量Q 容积流盐m3/s QN 标准状态下的流量Nm3/h 将质量流量换算到标准状态下的小时流量T, 标准状态下的热力学温度K 273. 15 T 测量热力学温度

7、K T=273.15十tt 侧量植度。Ct=T-273.15 .t 测量温差.t=t -t2 比定压热容l/Ckg. K) k Cp c户正一I1( 飞K 等熔指数K=- V (印)av M 相对分子世R 气体常数l/Ckg. K) 户.vR=-一-T 工绝对湿度cp 相对湿度fd 修正系数汽化潜热的彭响修正标准状态压力，PN=101325 Pa=O. 101 3 MPa 温度，t=OC 3.2 下标及定义按表2规定。表2下标及定义下标定义g 干煤气z 煤气成分中的第z种气体，包括co、CO，、C凡、H2、陀、O2等P 等压s 湿煤气2 表2(续)下标定义15 等恼up 上游N 标准状态。设计

8、条件下参数值，元下标的参数值为取自试验测试值1 进口法兰处截面2 出口法兰处截面4 试验装置和仪器4. 1 试验装置GB/T 26137-2010 试验装置一般采用膨胀机现场的机组及进出口连接管道。试验装置见图l图305 图1进出口管道为下进下出布置3 4 3 4 图2选出口管道为水平侧向进轴向出布置3 GB/T 26137-2010 注:图1-图3中序号名称飞1一一膨胀机;2一一节流元件;4.2 试验管路3一一温度计表;5 管道。4一-压力计;图3双进气单出口管道下进下出布置4.2.1 进气和出气试验管路的截面面积，应尽可能与膨胀机进、出口法兰面积相同。若不同时，应另用锥形接头连接。锥形接头

9、的截面积比和外形尺寸应按GB/T1236规定。4.2.2 进、出气试验管道的内壁面应是平整、无尘垢和无起皮的光洁管壁，管道长度应分别符合图1图3的规定。4.2.3 进、出气试验管道应分别设有测量静压和温度的测量孔。对于静压和温度测量孔的要求按JB/T 3165规定。4.3 流量测量4.3. 1 试验管道应符合J13/T3165的规定。4.3.2 孔板结构尺寸应符合GB/T2624.1和GB/T2624.2的规定。4.3.3 喷嘴结构尺寸应符合GB/T2624. 1和GB/T2624.3的规定。4.3.4 文丘里管结构尺寸应符合GB/T2624. 1和GB/T2624.4的规定。4.4 测量仪表

10、4.4. 1 膨胀机的热力性能试验用仪表按表3规定。表3试验用仪表测量值名称测量仪表最小刻度压力精密气压计最大量程的0.5%压力变送器大气压力精密气压计最大量程的0.5%绝对压力变送器差压精密气压计最大量程的0.5%压力变送器4 精度% 士0.5:1: 0.5 土O.5 GB/T 26137-2010 表3(续)测量值名称测盐仪表最小刻度精度% 温度铅热电阻温度计0.1 .C 土0.5转速转速表最大量程的0.5%士0.5流量流盐计最大量程的0.5%:1: 0.5 电流表土0.5电压表电测法测功率最大量程的0.5%功率因数表土0.1功率表士1.0注2本标准推荐的测量仪表是最低限度要求，并不限制使

11、用其他同等或更高精度的仪表。4.4.2 仪表校验差压、压力、温度、转速和功率表等应定期进行计量检定。4.5 功率测量功率测量采用热平衡法或电测法。5 试验规则5.1 测量项目a) 流量;b) 进口压力;c) 进口温度;d) 出口压力;e) 出口温度ff) 主轴转速;g) 大气压力ph) 气体组分;输出功率。5.2 性能试验条件性能试验条件不应超过表4和表5的范围。表4测量项目偏差量测量项目符号单位偏差量% 进口压力一争飞kPa 土5进口温度T , K 士8介质密度Pl kg/m3 土2主轴转速n r/min 士2流盐Q m3/h 土4注:偏差量是指试验条件量与设计条件茧的偏差的百分比。压力为绝

12、对压力，温度为绝对温度。5 GB/T 26137一-2010表5测量项目波动量测盐项目符号单位进口压力Pl kPa 进口温度T K 出口压力P, kPa 节流装置压差A户kPa 节流装置上游压力up kPa 节流装置上游温度T up K 介质密度P kg/m3 主轴转速n r/min 输出功率N kW 注2温度、压力波动量是分别指平均绝对温度、平均绝对压力的百分比。5.3 试验转速性能试验的转速偏差与波动量应满足表4和表5的规定。5.4 流量测量5.4.1 流量测量装置试验时应采用GB/T2624节流孔板或喷嘴作为流量测量节流装置测定流量。节流装置上、下游所需直管段的最小长度应符合GB/T26

13、24的规定。5.4.2 节流装置的安装波动量% 土2土0.5士2:1: 2 土2士0.5士0.25土0.5士1节流装置应放在系统温度低于150.C的地方，以减小节流装置的热膨胀和热变形。节流装置的法兰和管道，应采用与节流件有相同热膨胀系数的耐腐蚀材料。5.4.3 膨胀机的流量调节通过高炉顶压或减压阅组调节。5.5 气体密度确定气体的密度是根据测量出的压力、温度和煤气组分确定的。压力和温度的测量按照本标准的规定进行，煤气组分由符合精度要求的气体分析仪进行测量。5.6 压力测量5.6.1 测量压力压力测量包括出口压力、进口压力，流量计上游压力、流量计节流压差、大气压力。5.6.2 测压孔测量的压力

14、的取压口的位置应在能够避开局部阻力(如阅门、三通、弯头等)影响的直管段上。一般可在测量截面的四周壁面均匀布置4个测压孔，测压孔应垂直于介质流动的方向，孔口的边缘应是尖锐直角、元毛刺，孔壁应平直。孔的内径应取3mm5 mm。5.6.3 仪表采用精度等级符合表3的压力(差压)变送器或绝对压力变送器作为测量压力的一次测量元件，或用巡回检测装置作为二次测量仪表。5. 7 温度测量5.7.1 测量温度测量温度包括进口、出口温度，流量计上游温度。5.7.2 温度测点节流装置上游温度测量应在差压装置的上游，且在上游压力测点下游0.5D。进出截面温度测量在6 G/T 26137-2010 相应压力截面下游0.

15、5D。测温应在一个截面上选2个互成90。的测点。温度计可置于距管壁100mm或管道直径的1/3处以较小者为宜，测量后取两个测量读数的平均值作为该截面介质的温度。5.7.3 仪表温度测量仪表应采用经过校验并符合表3规定的铀电阻。5.8 功率测量5.8.1 功率可采用热平衡法测量，也可采用电测法测量。5.8.2 通过测量轴承进、出口油温和油量确定机械损失功率s6 试验条件的稳定6. 1 试验过程中每一试验工况的稳定时间至少为30mino 6.2 试验的各项测量值可以取同一时间内的平均值作为测量记录。7 试验结果的计算7. 1 性能计算7. 1. 1 质量流量GCkg/旧的计算G=QN pN/3 6

16、00 式中:QN一一标准容积流量，单位为标准立方米每小时CNm3/h);PN一一标准状态下的煤气密度。7. 1. 2 进出口温差MCC)的计算式中:t 进口温度，单位为摄氏度(C); t2-出口温度，单位为摄氏度(C)。7. 1. 3 输出功率N(kW)的计算式中:G一质量流量;!:，t=二t1 t2 N=G. c户.!:,t. fd Cp一一-煤气的比定压热容，可按照附录A计算确定z6t 进出口温差5 C 1 ) .( 2 ) . ( 3 ) fd 湿煤气水汽冷凝过程中所释放汽化潜热热量修正系数。对于干式膨胀机fd=1. 0。对于湿式膨胀机fd见图4。7. 1. 4 等摘功率Ni，(kW)的

17、计算Nj, =G. C (T T2j.) 式中tT2j，一一按照等脑过程计算的膨胀机出口温度。7. 1. 5 效率的计算效率为输出功率与等情功率之比:N r; =Njs . ( 4 ) . ( 5 ) 7 GB/T 26137-2010 入口温度55c 卜阳、i 卜-卜- h、飞入口温度50c 飞/ 、-卜-一_L_1. 140 1. 136 1. 128 1. 112 1. 116 1. 108 1. 104 1. 132 1. 124 1. 120 撤回阿闺剧唱踢。J飞1. 100 0.28 0.26 0.24 0.22 0.20 0.18 0.16 O. 14 O. 12 0.10 0.

18、08 膨胀机入口煤气压力(表压)/MPa 汽化潜热热量修正系数性能换算设计工况点回收功率按式(6)换算求得:图47.2 No=坠.E!E. .旦.1一(户20/P10)厅Q P T 1 1一(如/户1)于( 6 ) .N 式中zNO -设计条件下输出功率，单位为瓦(W);N一一试验条件下输出功率，单位为瓦(W); Q。一一-设计条件下的容积流量，单位为立方米每小时(旷/h);Q一一试验条件下的容积流量，单位为立方米每小时(旷/h);PO一一设计条件下的密度;p一一试验条件下的密度，可由公式p=/(RT)计算得到;T10 设计条件下进口温度，单位为摄氏度CC);T1 试验条件下进口温度，单位为摄

19、氏度CC);20 设计条件下出口压力，单位为千帕(kPa); b一一设计条件下进口压力，单位为千帕(kPa); 户2一一试验条件下出口压力，单位为千帕(kPa); Pl一一一试验条件下进口压力，单位为千帕(kPa)。试验报告内容包括:a) 设计性能参数表;试验实测数据汇总表;试验结果计算与换算;试验性能曲线图;试验报告8 8.1 飞/D c) d) 8 G/T 26137-2010 试验布置简图;试验结果分析;g) 其他说明。8.2 试验性能曲线可参照图5绘制。e) f) =-50=-2=0 0=+5=+10 300 280 260 240 220 200 180 065代国160 84 80

20、 76 72 68 64 60 56 52 48 44 流盐X10/ (Nm3/h) 设计点zs一一第一级静叶开度。进口流量:65X104Nm3/h; 进口压力:245kPa; 进口温度:190.C; 出口压力:12kPa; 输出功率:25300kW.9 试验性能曲线图5GB/T 26137-2010 附录A(资料性附录)热力学计算A.1 热力学计算说明高炉炼铁过程中产生的煤气称为高炉煤气，它由一氧化碳、二氧化碳、氢气、氯气等组成，并含有大量的灰尘，高炉煤气用集尘器及湿式或干式除尘设备除尘之后，再送入高炉煤气能量回收透平膨胀机。由于从湿式除尘设备中送出的高炉煤气是用除尘设备中的水清洗的，因此，

21、煤气中含有水分，呈饱和状态。但是从干式除尘设备中送出的高炉煤气却不处于含有水分的饱和状态，没有湿气。通常饱和状态的煤气在膨胀的时候要有冷凝水的产生，因此，计算过程要充分考虑冷凝水对膨胀机的影响。而在干式膨胀机中元冷凝水的产生。对膨胀机进行热力学性能试验计算时，无论是从湿式还是干式除尘设备中送出的高炉煤气，为简化热力学计算，都作以下假设:a) 将介质看作理想、气体;b) 热力学系统为绝热、稳定、开式系统(包含损失)。A.2 高炉煤气物理参数的计算高炉煤气物理参数的计算分两个阶段进行。首先计算除去高炉煤气中水分的干煤气物理参数，然后再考虑水分的影响。干高炉煤气物理参数按公式(A.1)、(A.2)、

22、(A.3)、(A.4)计算:Mg =L;MiVi ( A.1 ) Gi=ViM;/Mg ( A.2 ) R. =8314.3 .一一一一( A.3 ) 也MgCpg = L;Gic户(A.4 ) 对于高炉煤气中的水分量可以用绝对湿度来表示，其中湿式除尘设备送出的高炉煤气可用公式(A.5)、(A.6)、(A.7)计算，而干式除尘设备送出的高炉煤气则使用用户提出的值。10 式中:x=.Rg -Rs (一cpPs)R=生土主主1十z _Cpg十XCps, -1 Rg+ xR s PS一一饱和蒸汽分压力，单位为帕(Pa); Rs一一水蒸气气体常数:462J/(kg K); Cs一一一水蒸气的比定压热容

23、:1884 J/(kg. K)。101 325 PN - 273. 15 X Rg ( A.5 ) .(A. 6) .(A. 7) .( A.8 ) OFONlh巳妃同阁。华人民共和国家标准高炉煤气能量回收透平膨胀机热力性能试验GB/T 26137-2010 国中9唔中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销唔印张1字数22千字2011年3月第一次印刷开本880X 1230 1/16 2011年3月第一版唔18.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533书号:155066. 1-41666定价GB/T 26137-2010 打印日期:2011年4月7日F002A