張曉明 凈曉春 魏小光

（陜西省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所 西安 710048）

對(duì)TSG G0003—2010《工業(yè)鍋爐能效測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)則》中氣體未完全燃燒損失計(jì)算的改進(jìn)建議

張曉明 凈曉春 魏小光

（陜西省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所 西安 710048）

本文對(duì)影響氣體未完全燃燒熱損失q3的因素進(jìn)行了分析，對(duì)q3的快速測(cè)試和計(jì)算方法進(jìn)行了研究，得到q3的快速計(jì)算公式。通過(guò)與能效定型測(cè)試的對(duì)比，對(duì)這個(gè)公式的誤差進(jìn)行了分析，得出結(jié)論：推導(dǎo)出的公式計(jì)算簡(jiǎn)單，不同燃料下計(jì)算結(jié)果精度均較高，可用于全面替代TSG G0003—2010運(yùn)行工況下簡(jiǎn)單測(cè)試中q3的計(jì)算方法，對(duì)鍋爐的熱工測(cè)試具有指導(dǎo)意義。

工業(yè)鍋爐 未完全燃燒熱損失 快速測(cè)試 計(jì)算方法

工業(yè)鍋爐應(yīng)用廣泛，對(duì)城市污染嚴(yán)重。作為能源消耗大戶，對(duì)其開(kāi)展節(jié)能監(jiān)管，對(duì)提高能源利用效率，促進(jìn)節(jié)能降耗具有重要的意義。而節(jié)能監(jiān)管的前提是對(duì)鍋爐能效狀況有個(gè)基本評(píng)價(jià)。目前，鍋爐熱工性能測(cè)試是對(duì)鍋爐能效狀況進(jìn)行判定的最直接、最權(quán)威的辦法。

我國(guó)現(xiàn)行的熱工性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T 10820—2002《生活鍋爐熱效率及熱工試驗(yàn)方法》[1]和GB/T 10180—2003《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程》[2]。按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鍋爐進(jìn)行熱工測(cè)試時(shí)測(cè)試參數(shù)較多、周期較長(zhǎng)，常規(guī)能效檢測(cè)從準(zhǔn)備到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試完畢一般需3～5天。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前陜西省共有在用工業(yè)鍋爐11000余臺(tái)，逐臺(tái)進(jìn)行熱工測(cè)試難度大，顯然不現(xiàn)實(shí)。而且在用鍋爐的能效狀況是動(dòng)態(tài)變化的，一次測(cè)試結(jié)果不足以說(shuō)明問(wèn)題。因此，節(jié)能監(jiān)管中需尋求一種快速、便捷并相對(duì)準(zhǔn)確的測(cè)試和評(píng)價(jià)辦法來(lái)代替常規(guī)熱工性能測(cè)試來(lái)對(duì)在用鍋爐的能效狀況進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)。只有解決了對(duì)在用鍋爐能效狀況的測(cè)試和評(píng)價(jià)問(wèn)題，鍋爐的節(jié)能監(jiān)管工作才能真正展開(kāi)。

目前最便捷的測(cè)試方法就是TSG G0003—2010中的鍋爐運(yùn)行工況熱效率簡(jiǎn)單測(cè)試，其中對(duì)氣體未完全燃燒熱損失q3采取的是查表的計(jì)算方法，比較粗糙[3]。本文主要對(duì)燃?xì)忮仩t氣體未完全燃燒損失q3的快速測(cè)試和計(jì)算方法做了研究，推導(dǎo)出了一種便捷且更為精確的計(jì)算方法。

1 氣體未完全燃燒熱損失q3快速測(cè)試和計(jì)算方法研究

由于氣體未完全燃燒熱損失q3的絕對(duì)值較小，目前對(duì)燃?xì)忮仩t氣體未完全燃燒熱損失q3的快速測(cè)量和計(jì)算方法的研究還比較少。

在TSG G0003—2010運(yùn)行工況下簡(jiǎn)單測(cè)試中，氣體未完全燃燒熱損失q3的數(shù)值采用依據(jù)排煙處一氧化碳含量CO'查表選取的方法獲得，由表1可以看出，這種方法比較粗糙。

表1 TSG G0003—2010中氣體未完全燃燒熱損失的選取

事實(shí)上，對(duì)q3的主要影響因素除了排煙處一氧化碳含量CO'，排煙處過(guò)量空氣系數(shù)αpy的影響也不可忽視。

依據(jù)GB/T 10180—2003，氣體未完全燃燒熱損失q3的計(jì)算公式如下:

如果按照式(1)計(jì)算，需要測(cè)量的項(xiàng)目多，計(jì)算也比較復(fù)雜。為了實(shí)現(xiàn)燃?xì)忮仩t氣體未完全燃燒熱損失q3的快速測(cè)量和計(jì)算，我們按照固化一部分變量，刪除一部分次要變量，保留起主要影響變量的思路對(duì)q3的快速測(cè)量和計(jì)算方法進(jìn)行了研究。

首先考慮到，在測(cè)試過(guò)程中天然氣取樣有一定的危險(xiǎn)性，標(biāo)準(zhǔn)也允許天然氣的成分和發(fā)熱量由當(dāng)?shù)靥烊粴夤咎峁?，而且天然氣成分比較穩(wěn)定，所以在實(shí)際測(cè)試工作中，往往一段時(shí)間內(nèi)的燃?xì)忮仩t使用的天然氣成分和發(fā)熱量是相同的。因此筆者考慮固化天然氣成分和發(fā)熱量。

鑒于目前陜西地區(qū)主要使用的是陜北的天然氣，因此筆者在開(kāi)展研究時(shí)按照典型陜北天然氣固定了成分和發(fā)熱量這兩個(gè)變量。

表2 陜北天然氣成分和發(fā)熱量

而由于天然氣成分已知，可以計(jì)算出：

在此基礎(chǔ)上，筆者研究氣體未完全燃燒熱損失q3。

由于天然氣成分和發(fā)熱量已知，按照GB/T 10180—2003中的計(jì)算公式可得：

煙氣中H'和CmH'n較少，并且在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中這兩個(gè)參數(shù)較難獲取，一般可將這兩個(gè)參數(shù)忽略。將Vgy帶入q3公式，q3公式就可簡(jiǎn)化為：

2 誤差分析

為了驗(yàn)證所推導(dǎo)式(3)的準(zhǔn)確性，特別是驗(yàn)證燃料成分變化較大時(shí)式(3)結(jié)果的準(zhǔn)確性，筆者用2012年以來(lái)陜西省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所部分燃?xì)狻⑷济哄仩t能效定型測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算比較（序號(hào)1～10為燃?xì)忮仩t，序號(hào)18～27為燃煤鍋爐），同時(shí)也用TSG G0003—2010運(yùn)行工況下簡(jiǎn)單測(cè)試中q3的計(jì)算方法進(jìn)行了計(jì)算，并將三種計(jì)算的結(jié)果做了對(duì)比。同時(shí)為了驗(yàn)證不同測(cè)試機(jī)構(gòu)測(cè)試的影響，我們選取文獻(xiàn)[4]中部分案例進(jìn)行了對(duì)比。其中案例6和案例9為城市煤氣，案例3和案例4為燃油，案例1、案例2、案列8為各類煙煤。

表3 式（3）與TSG G0003—2010簡(jiǎn)單測(cè)試q3計(jì)算結(jié)果及定型測(cè)試結(jié)果的對(duì)比

（續(xù)表）

從計(jì)算結(jié)果對(duì)比可以看出，雖然式（3）是按照陜北天然氣的成分為基礎(chǔ)推導(dǎo)出來(lái)的，但是針對(duì)不同燃料，式（3）的計(jì)算結(jié)果與定型測(cè)試的結(jié)果非常接近。如果按照保留兩位小數(shù)的原則對(duì)上表誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行修約，則對(duì)于燃燒天然氣和城市煤氣的鍋爐，式（3）的計(jì)算結(jié)果與定型測(cè)試的結(jié)果誤差為0，對(duì)燃煤、燃油鍋爐最大誤差也不超過(guò)0.04%，計(jì)算精度與TSG G0003—2010運(yùn)行工況下簡(jiǎn)單測(cè)試中q3的計(jì)算方法相比提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。

與在TSG G0003—2010運(yùn)行工況下簡(jiǎn)單測(cè)試中的q3按照排煙處一氧化碳含量CO'查表選取的方法比較，式（3）充分考慮了排煙處過(guò)量空氣系數(shù)αpy和排煙處一氧化碳含量CO'的變化對(duì)q3的影響，更加科學(xué)，在沒(méi)有增加測(cè)量參數(shù)的前提下（排煙處過(guò)量空氣系數(shù)αpy在計(jì)算排煙熱損失q2時(shí)也需要測(cè)量）準(zhǔn)確性也更高。

3 結(jié)論

本文通過(guò)推理，找出了在用燃?xì)夤I(yè)鍋爐過(guò)量空氣系數(shù)、一氧化碳含量與氣體不完全燃燒熱損失的關(guān)聯(lián)，并推導(dǎo)出了q3的計(jì)算公式。經(jīng)綜合分析得出，式（3）計(jì)算簡(jiǎn)單，針對(duì)不同燃料計(jì)算結(jié)果精度均較高，可用于全面替代TSG G0003—2010運(yùn)行工況下簡(jiǎn)單測(cè)試中q3的計(jì)算方法。目前，該成果已應(yīng)用到陜西地方標(biāo)準(zhǔn)《在用燃?xì)忮仩t能效快速檢測(cè)及評(píng)價(jià)方法》中，準(zhǔn)備推廣實(shí)施。

[1] GB/T 10820—2002 生活鍋爐熱效率及熱工試驗(yàn)方法［S］.

[2] GB/T 10180—2003 工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程［S］.

[3] TSG G0003—2010 工業(yè)鍋爐能效測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)則［S］.

[4] 劉復(fù)田，沈元龍. GB/T 10180—2003〈工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程〉的理解和執(zhí)行［M］. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

[5] 趙欽新，惠世恩. 燃油氣鍋爐［M］. 西安：西安交通大學(xué)出版社，2000.

[6] 張文勝，張樹(shù)林，蒙劍瓊，等. 中小型燃?xì)忮仩t熱效率估算［J］. 工業(yè)鍋爐，2005（1）：20-22.

[7] 趙有德，楊玉英. 工業(yè)鍋爐（燃煤）運(yùn)行熱效率的簡(jiǎn)便計(jì)算［J］. 中小企業(yè)管理與科技，2008（23）：220.

[8] 李正生. 工業(yè)鍋爐熱效率測(cè)試方法與實(shí)踐［J］. 有色冶金節(jié)能，2002（4）：29-32.

Improvement Suggestions on the Calculation of the Incomplete Combustion Loss of Gas in TSG G0003—2010：Energy Efficiency Testing and Evaluation Rule on Industrial Boirer

Zhang Xiaoming Jing Xiaochun Wei Xiaoguang
(Shaanxi Boiler and Pressure Vessel Inspection Institute Xi'an 710048)

In this paper, the influencing factors of q3are analyzed, the rapid measurement and calculation method of q3is investigated, and the formula of q3for rapid calculate is got. By comparison with stereotypes test of energy efficiency, the error of this formulas is analyzed. It is concluded that this formula calculates simply with higher accuracy for different fuels. This formula can be used to replace the calculation method for the simple test of TSG G0003—2010 roundly, and the formulas are of guiding significance for the thermodynamic testing of industrial boiler.

Industrial boiler Incomplete combustion loss Rapid test Calculation method

X959

B

1673-257X(2015)11-0006-05

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.11.002

張曉明（1972～)，男，碩士，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事承壓類特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)工作。

2015-06-25）