對TSG G0003—2010《工業(yè)鍋爐能效測試與評價(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）

對TSG G0003—2010《工業(yè)鍋爐能效測試與評價(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）

本文對影響氣體未完全燃燒熱損失q3的因素進(jìn)行了分析，對q3的快速測試和計(jì)算方法進(jìn)行了研究，得到q3的快速計(jì)算公式。通過與能效定型測試的對比，對這個(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)行工況下簡單測試中q3的計(jì)算方法，對鍋爐的熱工測試具有指導(dǎo)意義。

工業(yè)鍋爐 未完全燃燒熱損失 快速測試 計(jì)算方法

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

我國現(xiàn)行的熱工性能測試標(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)對鍋爐進(jìn)行熱工測試時(shí)測試參數(shù)較多、周期較長，常規(guī)能效檢測從準(zhǔn)備到現(xiàn)場測試完畢一般需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，逐臺進(jìn)行熱工測試難度大，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，一次測試結(jié)果不足以說明問題。因此，節(jié)能監(jiān)管中需尋求一種快速、便捷并相對準(zhǔn)確的測試和評價(jià)辦法來代替常規(guī)熱工性能測試來對在用鍋爐的能效狀況進(jìn)行測試和評價(jià)。只有解決了對在用鍋爐能效狀況的測試和評價(jià)問題，鍋爐的節(jié)能監(jiān)管工作才能真正展開。

目前最便捷的測試方法就是TSG G0003—2010中的鍋爐運(yùn)行工況熱效率簡單測試，其中對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]。本文主要對燃?xì)忮仩t氣體未完全燃燒損失q3的快速測試和計(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的絕對值較小，目前對燃?xì)忮仩t氣體未完全燃燒熱損失q3的快速測量和計(jì)算方法的研究還比較少。

在TSG G0003—2010運(yùn)行工況下簡單測試中，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q3的主要影響因素除了排煙處一氧化碳含量CO'，排煙處過量空氣系數(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q3的快速測量和計(jì)算方法進(jìn)行了研究。

首先考慮到，在測試過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姨烊粴獬煞直容^穩(wěn)定，所以在實(shí)際測試工作中，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)際測試過程中這兩個(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年以來陜西省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所部分燃?xì)?、燃煤鍋爐能效定型測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算比較（序號1～10為燃?xì)忮仩t，序號18～27為燃煤鍋爐），同時(shí)也用TSG G0003—2010運(yùn)行工況下簡單測試中q3的計(jì)算方法進(jìn)行了計(jì)算，并將三種計(jì)算的結(jié)果做了對比。同時(shí)為了驗(yàn)證不同測試機(jī)構(gòu)測試的影響，我們選取文獻(xiàn)[4]中部分案例進(jìn)行了對比。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簡單測試q3計(jì)算結(jié)果及定型測試結(jié)果的對比

（續(xù)表）

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

與在TSG G0003—2010運(yùn)行工況下簡單測試中的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量空氣系數(shù)αpy和排煙處一氧化碳含量CO'的變化對q3的影響，更加科學(xué)，在沒有增加測量參數(shù)的前提下（排煙處過量空氣系數(shù)αpy在計(jì)算排煙熱損失q2時(shí)也需要測量）準(zhǔn)確性也更高。

3 結(jié)論

本文通過推理，找出了在用燃?xì)夤I(yè)鍋爐過量空氣系數(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)算簡單，針對不同燃料計(jì)算結(jié)果精度均較高，可用于全面替代TSG G0003—2010運(yùn)行工況下簡單測試中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能效快速檢測及評價(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)鍋爐能效測試與評價(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，高級工程師，現(xiàn)從事承壓類特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測工作。

2015-06-25）