燃天然氣非冷凝鍋爐排煙熱損失簡(jiǎn)化及應(yīng)用

朱榮全　李勇

摘 要：【目的】簡(jiǎn)化燃天然氣非冷凝鍋爐排煙熱損失的測(cè)試。【方法】以使用西氣東輸天然氣燃料的非冷凝鍋爐為研究對(duì)象，進(jìn)行技術(shù)資料搜集，并結(jié)合目前非冷凝天然氣鍋爐能效測(cè)試報(bào)告計(jì)算方法。【結(jié)果】總結(jié)出一種適合河南省區(qū)域內(nèi)非冷凝天然氣鍋爐排煙熱損失測(cè)試方法，并結(jié)合實(shí)際測(cè)試過(guò)程對(duì)該方法進(jìn)行驗(yàn)證?！窘Y(jié)論】采用簡(jiǎn)化后的測(cè)試方法得出的數(shù)據(jù)與詳細(xì)測(cè)試的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，兩者排煙熱損失之差為+0.04%，只需測(cè)量排煙溫度、入爐冷空氣溫度、煙氣中的氧含量，測(cè)量項(xiàng)目少，降低測(cè)試成本，提高測(cè)試準(zhǔn)確度，便于在實(shí)際工作中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：天然氣鍋爐；熱效率測(cè)試；非冷凝鍋爐；排煙熱損失

中圖分類號(hào)：TK31? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2023）08-0039-06

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2023.08.008

Simplification and Application of Heat Loss of Exhaust Gas from

Natural Gas Fired Non-Condensable Boiler

ZHU Rongquan LI Yong

（The Boiler& Pressure Vessel Inspection T & S Institute of Henan Province， Zhengzhou 450000，China）

Abstract： [Purpose] To simplify the test of heat loss of exhaust gas of non-condensable natural gas fired boiler. [Methods] This paper takes the non-condensable boiler using natural gas fuel from the West-East Gas Pipeline as the object， collects the technical data， and combines the current calculation method of non-condensable natural gas boiler energy efficiency test report. [Findings] A test method for heat loss of exhaust gas from non-condensable natural gas boiler in Henan Province was summarized and verified with the actual test process. [Conclusions] Compared with the original data of the detailed test， the difference of heat loss of exhaust gas measured by the simplified test method is+0.04%， and in this way only the temperature of exhaust gas， the temperature of cold air entering the furnace， and the oxygen content in the flue gas are needed to be measured. It is convenient to apply in practical work since this method that has less items to be tested can reduce costs and improve the test accuracy.

Keywords：natural gas boiler;thermalefficiency test;non-condensingboiler;exhaust gas heat loss

0 引言

隨著生態(tài)文明建設(shè)不斷進(jìn)步，能源利用效率也大幅提高，主要污染物的排放總量在持續(xù)減少，生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善是在黨的十九屆五中全會(huì)提出的“十四五”時(shí)期經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要目標(biāo)之一。

國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管總局特種設(shè)備局印發(fā)的《2021年特種設(shè)備安全監(jiān)察與節(jié)能監(jiān)管工作要點(diǎn)》中提出：拉升一條高線，提升特種設(shè)備節(jié)能環(huán)保水平。各地要依法落實(shí)鍋爐節(jié)能環(huán)保監(jiān)督檢查職責(zé)，加強(qiáng)對(duì)鍋爐節(jié)能環(huán)保狀況統(tǒng)計(jì)分析，配合有關(guān)部門做好鍋爐節(jié)能環(huán)保改造工作。

隨著節(jié)能環(huán)保要求的不斷提高，越來(lái)越多的中小型鍋爐被更換為燃?xì)忮仩t，燃?xì)忮仩t的日常節(jié)能環(huán)保監(jiān)測(cè)受到越來(lái)越高的重視。為了進(jìn)一步落實(shí)鍋爐設(shè)計(jì)、制造、使用等環(huán)節(jié)的企業(yè)節(jié)能環(huán)保主體責(zé)任，不斷加強(qiáng)對(duì)《特種設(shè)備目錄》范圍內(nèi)的鍋爐節(jié)能環(huán)保監(jiān)督管理，多部門協(xié)同聯(lián)動(dòng)，不斷推動(dòng)鍋爐節(jié)能監(jiān)管和環(huán)保監(jiān)督檢查相結(jié)合的工作機(jī)制，進(jìn)一步提高監(jiān)管效能，全面提升鍋爐節(jié)能環(huán)保水平。

以使用西氣東輸?shù)墓艿罋猓ㄌ烊粴怏w燃料）燃料的非冷凝鍋爐為研究對(duì)象，通過(guò)技術(shù)資料的搜集，分析以前燃天然氣非冷凝鍋爐能效測(cè)試報(bào)告，總結(jié)出適合河南省區(qū)域內(nèi)的燃天然氣非冷凝鍋爐熱效率測(cè)試中排煙熱損失的簡(jiǎn)化方法。

1 燃天然氣非冷凝鍋爐排煙熱損失簡(jiǎn)化公式的推導(dǎo)

按照《鍋爐節(jié)能環(huán)保技術(shù)規(guī)程》（TSG 91—2021）［1］中的要求，工業(yè)鍋爐在用定期能效測(cè)試一般按照《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程》（GB/T 10180—2017）選擇鍋爐運(yùn)行工況熱效率簡(jiǎn)單測(cè)試或者鍋爐運(yùn)行工況熱效率詳細(xì)測(cè)試；冷凝鍋爐按照《冷凝鍋爐熱工性能試驗(yàn)方法》（NB/T 47066—2018）執(zhí)行；電站鍋爐在用定期能效測(cè)試按照《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》（GB/T 10184—2015）執(zhí)行。

1.1 鍋爐熱損失

天然氣鍋爐的熱損失主要是排煙熱損失q2、氣體不完全燃燒熱損失q3和散熱損失q5，固體不完全燃燒熱損失q4和灰渣物理熱損失q6均為0。

1.2 排煙熱損失

河南省大多地區(qū)使用的是西氣東輸管道天然氣，本研究以西氣東輸一線中衛(wèi)-上海段的淮陽(yáng)分輸壓氣站為取樣地點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)抽樣，2021年1月至12月每月固定抽一個(gè)日期，全年共抽12份不同月但相同日的天然氣氣質(zhì)報(bào)告進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。氣質(zhì)分析熱值見表1，2021年1—12月低位發(fā)熱量分析如圖1所示。經(jīng)過(guò)分析，選取具有代表性的氣質(zhì)分析數(shù)據(jù)，見表2。

根據(jù)當(dāng)?shù)靥烊粴鈿赓|(zhì)特性，總結(jié)分析以前大量鍋爐能效測(cè)試報(bào)告，發(fā)現(xiàn)天然氣鍋爐正常燃燒[RO'2、O'2、CO'、N'2四]項(xiàng)占到99%以上，剩余的排煙處[H'2]、排煙處[H2S']、排煙處[CmHn']對(duì)鍋爐排煙熱損失的測(cè)試結(jié)果影響不大。同時(shí)，考慮到用于測(cè)量排煙處[H'2]、排煙處[H2S']、排煙處[CmHn']的傳感器價(jià)格昂貴，為降低配置測(cè)試儀器的費(fèi)用，故只選擇RO2、N2、O2、CO、H2O及空氣進(jìn)行測(cè)試及后續(xù)計(jì)算。

排煙熱損失q2的推導(dǎo)過(guò)程參照GB/T 10180—2017［2］（以下簡(jiǎn)稱該標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行簡(jiǎn)化改進(jìn)，具體如下。

1.2.1 推算平均比定壓熱容c的計(jì)算公式。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)附錄J中表J.1 煙氣、灰和空氣的平均比定壓熱容，在0～300 ℃選擇不同溫度的平均比定壓熱容c值，推導(dǎo)出不同溫度下RO2、N2、O2、CO、H2O及空氣的平均比定壓熱容c （[cRO2]、[cN2]、[cO2]、[cCO]、[cH2O]、[cca]）的計(jì)算公式。

本研究選擇100 ℃、150 ℃、160 ℃、170 ℃、180 ℃、190 ℃、200 ℃溫度條件，推出在不同溫度下RO2、N2、O2、CO、H2O平均比定壓熱容c （[cRO2]、[cN2]、[cO2]、[cCO]、[cH2O]）與排煙溫度[tds]計(jì)算公式，見式（1）到式（5）。

[cRO2]=0.000 810 tds+1.622 850? ? ? ? ? ?（1）

[cN2]=0.000 039 tds+1.291 950? ? ? ? ? ? ?（2）

[cO2]=0.000 193 tds+1.297 551? ? ? ? ? ?（3）

[cCO]=0.000 054 tds+1.296 050 （4）

[cH2O]=0.000 200 tds+1.485 600 （5）

空氣平均比定壓熱容[cca]的計(jì)算。溫度選擇0～100 ℃，本研究選擇0 ℃、10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃，采用同樣方法推算出不同溫度下空氣的平均比定壓熱容[cca]與入爐冷空氣溫度[tca]關(guān)系，見式（6）。

[cca]=0.000 07 tca+1.318 54 （6）

1.2.2 推算排煙處干煙氣平均比定壓熱容[cd.fg]的計(jì)算公式。把（[cRO2]、[cN2]、[cO2]、[cCO]）函數(shù)公式代入到該標(biāo)準(zhǔn)表H.2（續(xù)）中的排煙處干煙氣平均比定壓熱容[cd.fg]的計(jì)算公式中，見式（7）。

[cd.fg=RO'2cRO2+N'2cN2+O'2cO2+CO'cCO100] （7）

式中：[RO'2]為排煙處CO2及SO2的體積含量，%；[O'2]為排煙處O2的體積含量，%；[CO']為排煙處CO的體積含量，%；[N'2]為排煙處N2的體積含量，%。

當(dāng)不考慮煙氣中含量極微的氫及碳?xì)浠衔飼r(shí)，不完全燃燒時(shí)排煙處的煙氣由RO2、O2、CO、N2組成［3］，故滿足[RO2'+O2'+CO'+N2'=100]%，可得[N'2=100%-RO'2-O'2-CO']。此外，還可根據(jù) GB/T 10180—2017表H.2（續(xù)）第94行，得[ROmax2=211+β%]，即完全燃燒時(shí)理論上最大RO2，而實(shí)際測(cè)試時(shí)RO2=[21-O'21+β%]。其中，β為燃料特征系數(shù)，是根據(jù)大量天然氣氣質(zhì)計(jì)算得到的常數(shù)。根據(jù)GB/T 10180—2017表H.2（續(xù)）第93行，得燃料特征系數(shù)β的計(jì)算公式，見式（8）。

β = [0.209N2+0.395CO+0.396H2+1.584CH4CO2+0.994CO+0.995CH4+2.001CmHn] +

[2.389CmHn-0.791O2CO2+0.994CO+0.995CH4+2.001CmHn] -0.791

（8）

得出[cd.fg]為排煙溫度[tds]、排煙處O2含量[O'2]、排煙處CO含量[CO']的函數(shù)，見式（9）。

cd.fg = [21-O'21+β]（[0.000 810tds+1.622 850]）+（100- [21-O'21+β] - [O'2-CO']）（[0.000 039tds]+[1.291 950]）+[O'2]（[0.000 193tds]+[1.297 551]）+[CO']（[0.000 054tds]+[1.296 050]）[] /100 （9）

把表2中的數(shù)據(jù)代入到公式（8）中，通過(guò)計(jì)算得到β=0.79。取β≈0.8，代入[cd.fg]的計(jì)算公式中，見式（10）。

cd.fg = [21-O'21.8]（[0.000 810tds]+[1.622 850]）+

（100-[21-O'21.8]-[O'2-CO']）（[0.000 039tds]+[1.291 950]）+

[O'2]（[0.000 193tds]+[1.297 551]）+[CO']（[0.000 054tds]+

[1.296 050]）[] /100 （10）

1.2.3 推算V 0、VRO2、V 0N2。對(duì)氣體燃料，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)的表H.2（續(xù)）第97行V 0、表H.2第98行VRO2 、表H.2第99行V 0N2，已知其理論空氣量V 0、RO2容積VRO2、理論氮?dú)怏w積V 0N2的公式，見式（11）到式（13）。

V 0=[0.047 6 ][][0.5CO]+0.5H2+[1.5H2S+2CH4+]

[m+n4CmHn-O2] （11）

[VRO2=0.01（CO2+CO+H2S+2CH4+mCmHn）] （12）

[V0N2=0.79V0+0.8N2100] （13）

根據(jù)該地區(qū)鍋爐能效測(cè)試經(jīng)驗(yàn)可知，V 0、VRO2、V 0N2為常數(shù)。具體可通過(guò)表2中代表性氣質(zhì)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，即該地區(qū)H2、CO、O2均保持為零，H2S、CH4、[∑CmHn]、CO2及N2也同樣保持穩(wěn)定的測(cè)定值。因此，可將表2中代表性氣質(zhì)分析數(shù)據(jù)代入公式（11）、（12）、（13）中，得簡(jiǎn)化后的公式，見式（14）到式（16）。

[V0]=[0.047 6] [][0.5CO+1.5H2S+2CH4+]

[m+n4CmHn]? ?（14）

[? ?VRO2=0.01（CO2+H2S+2CH4+mCmHn）] （15）

[V0N2=0.79V0+0.8N2100] （16）

由此得出V 0、VRO2、V 0N2為常數(shù)。

令K2= V 0、K3= VRO2、K4=V 0N2、將V 0、VRO2、V 0N2用常數(shù)K2、K3、K4表示。

此外，GB/T 10180-2017中表H.2（續(xù)）第96行排煙處過(guò)量空氣系數(shù)[αds]的計(jì)算公式，見式（17）。

[αds=2121-79O'2-（0.5CO'+0.5H'2+2CH'4）N'2-N2（RO'2+CO'+CH'4）CO2+CO+mCmHn+H2S] （17）

假設(shè)天然氣完全燃燒，即[CO']=0，排煙處的煙氣由[RO'2]、[O'2]、[N'2]組成，此時(shí)[RO'2]+[O'2]+[N'2=100]%，忽略燃料中的N2（即N2=0），那么在公式（17）中，[CO'、H'2]、[CH'4]、[∑CmHn]及H2S的含量均視為零。此時(shí)，可得排煙處過(guò)量空氣系數(shù)[αds]簡(jiǎn)化后的公式，見式（18）。

[αds=2121-79O'2100-（RO'2+O'2）] （18）

根據(jù)GB/T 10180—2017表H.2（續(xù)）第94行，得[ROmax2=211+β%]，即完全燃燒時(shí)的理論最大RO2，而實(shí)際測(cè)試時(shí)RO2=[21-O'21+β%]。其中，β為燃料特征系數(shù)，是根據(jù)大量天然氣氣質(zhì)計(jì)算統(tǒng)計(jì)得到的常數(shù)。將完全燃燒方程21-[O'2]=（1+[β]）[RO'2]代入到公式（18），見式（19）。

[αds=2121-79O'2100-21-O'21+β-O2']=[2121-79O'2100+100β-21+O'2-O'2-βO2'1+β=2121×79+21×100β-21βO'2-79O'2-79βO'279+100β-βO'2]=[21×79+100β-βO'221×79+21×100βO-79O'2-100ββO'2]=[21×（79+100β）-21βO'2（21-O'2）79+100β=21-21β79+100βO'221-O'2] （19）

得出[αds]是O2'的函數(shù)，見式（20）。

[αds=21-21β79+100βO'221-O'2=1+（1-21β79+100β）O'221-O'2? ] （20）

已知β為燃料特征系數(shù)，是一個(gè)常數(shù)。因此，令[K1=1-21β79+100β]，即K1也為常數(shù)，此時(shí)，[αds]的簡(jiǎn)化式見式（21）。

[αds=1+K1O'221-O'2] （21）

根據(jù)公式（8）和表2中代表性氣質(zhì)分析數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算驗(yàn)證β=0.79，取β≈0.8，得K1=0.894 3，[αds]的計(jì)算見式（22）。

[αds=21-21β79+100βO'221-O'2]=[1+0.894 3O'221-O'2] （22）

將上述理論空氣量V 0、RO2容積VRO2、理論氮?dú)怏w積V 0N2、排煙處過(guò)量空氣系數(shù)[αds]代入到GB/T 10180-2017中表H.2第104行，得排煙處干煙氣體積[Vd.fg]為排煙處過(guò)量空氣[αds]的函數(shù)，見式（23）。

[Vd.fg=VRO2+V0N2+αds-1V0] （23）

得到排煙處干煙氣體積[Vd.fg]的簡(jiǎn)化公式，見式（24）。

[Vd.fg=K3+K4+αds-1K2=K2αds+K3+K4-K2] （24）

根據(jù)表2中代表性氣質(zhì)分析數(shù)據(jù)計(jì)算得到V 0、VRO2、V 0N2的值如下：K2=V 0=9.573 m3/m3、K3=VRO2=1.023 m3/m3、K4= V 0N2=7.570 m3/m3。

再代入公式（24），得到排煙處干煙氣體積[Vd.fg]為排煙處過(guò)量空氣[αds]的公式，見式（25）。

[Vd.fg=VRO2+V0N2+αds-1V0][=]

[K2αds+K3+K4-K2=9.573αds-0.980] （25）

1.2.4 推算[V0H2O]、[VH2O]。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)表H.2第102行，理論水蒸氣體積[V0H2O]計(jì)算見式（26）。

[V0H2O]=[0.01][H2S+H2+n2CmHn+0.124Mw]

[+0.016 1V0] （26）

從表2中代表性氣質(zhì)分析數(shù)據(jù)可以看出，H2S、H2、水分Mw含量少或?yàn)?，故舍棄，簡(jiǎn)化為烷烴類（即收到基不飽和烴[∑CmHn]）與V 0函數(shù)，見式（27）。

[V0H2O=0.01n2CmHn+0.016 1V0=0.01n2CmHn+0.016 1K2] （27）

由此，已知V 0為常數(shù)K2，烷烴類含量已知，推出[V0H2O]也為常數(shù)。

在本研究中，根據(jù)公式（27），參照代表性氣質(zhì)分析數(shù)據(jù)（見表2），H2S、H2、Mw舍棄，計(jì)算出理論水蒸氣體積[V0H2O]為2.150 m3/m3。

根據(jù)GB/T 10180-2017中表H.2第103行，排煙處水蒸氣體積[VH2O]的計(jì)算見式（28）。

[VH2O=V0H2O+0.016 1αds-1V0] （28）

代入[V0H2O]、V0常數(shù)K2、K5，進(jìn)而推出排煙處水蒸氣體積[VH2O]為[αds]的簡(jiǎn)化函數(shù)，見式（29）。

[VH2O=V0H2O+0.016 1K2αds-1] （29）

令[K5=0.016 1K2]、[K6=0.016 1K2-V0H2O]，得到排煙處水蒸氣體積[VH2O]為[αds]的簡(jiǎn)化函數(shù)，見式（30）。

[VH2O=K5αds-K6] （30）

根據(jù)公式（29），推出排煙處水蒸氣體積[VH2O]為[αds]的簡(jiǎn)化函數(shù)，見式（31）。

[VH2O=V0H2O+0.016 1αds-1V0 ][=]

[V0H2O+0.016 1K2αds-1 ][=] （31）

[2.150+0.154 125（αds-1）]

1.2.5 推算排煙處煙氣焓[hds]。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)表H.2第111行，得到排煙處煙氣焓[hds]的計(jì)算公式，見式（32）。

[hds=Vd.fgcd.fgtds+VH2OcH2Otds] （32）

將上述的[Vd.fg、cd.fg、tds、VH2O、][cH2O]代入公式（32）中，推出排煙處煙氣焓[hds]為[αds、tds、O'2、CO']的函數(shù)，見式（33）。

[hds=［K3+K4+αds-1K2］cd.fgtds+VH2OcH2Otds] （33）

由此可將排煙處煙氣焓[hds]簡(jiǎn)化為[tds、O'2、CO']的函數(shù)。

根據(jù)公式（33）及以上步驟獲得的相應(yīng)常數(shù)數(shù)值，推算出排煙處煙氣焓[hds]的簡(jiǎn)化函數(shù)，見式（34）。

[hds=［K3+K4+αds-1K2］cd.fgtds+VH2OcH2Otds=]

[［8.593+9.573×αds-1］cd.fgtds+VH2OcH2Otds]

（34）

1.2.6 推算入爐冷空氣焓[hca]。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)表H.2（續(xù)）第111行，得到入爐冷空氣焓[hca]的計(jì)算公式，見式（35）。

[hca=αdsV0（ct）ca=αdsV0cca×tca] （35）

將[αds=1+K1O'221-O'2、V0=K2]、[cca=0.000 07tca]+1.318 54代入公式（35），推導(dǎo)出排煙處煙氣焓[hds]為[αds、tca、O'2]的函數(shù)，見式（36）。

[hca=（1+K1O'221-O'2）K2（0.000 07tca+1.318 54）tca] （36）

1.2.7 推算排煙熱損失q2。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)表H.2第113行，排煙熱損失q2的計(jì)算公式見式（37）。

[q2=Kq4Qin（hds-hca）×100]? （37）

式中：Kq4為修正系數(shù)，在一些實(shí)施例中，可取Kq4 =1；Qin為輸入熱量，Qin=Q+Qex+Qf +Qpu，Qex為加熱燃料或外來(lái)熱量、Qf為燃料物理熱、Qpu為自用蒸汽帶入熱量，這三個(gè)參數(shù)都為0，故Qin=Q，Q為天然氣標(biāo)態(tài)下低位發(fā)熱量， Q≈35 000～39 000 kJ/m3 ［3］。

根據(jù)公式（37），本研究取Kq4 =1，代入公式（37）中，推算出排煙熱損失q2的簡(jiǎn)化函數(shù)，見式（38）。

[q2=Kq4Qinhds-hca×100=100Qhds-hca] （38）

由此推算得到q2為[αds]、[tds]、[O'2]、CO'、[tca]的函數(shù)，見式（39）。

q2=[100Q ][K3+K4+αds-1K2]

[21-O'21+β ][0.000 810tds+1.622 850]

[100-21-O'21+β-O'2-CO'] （[0.000 039tds]+

[1.291 950]）+[O'2]（[0.000 193tds]+[1.297 551]）+

[CO']（[0.000 054tds]+[1.296 050]）[] [×tds/100]+（[K5αds]-[K6]）

（[0.000 200tds]+[1.485 600]）[tds]-[K2αds]（[0.000 07tca]+

[1.318 54]）[tca] （39）

本研究取K2=V 0=9.573 m3/m3、K3=VRO2=1.023 m3/m3、K4= V 0N2=7.570 m3/m3、β=0.8，代入公式（39）中，結(jié)果見式（40）。

q2 = [100Q] （[0.001 265 263 35αdstds×tds]+

[12.966 471 115αds×tds]-[0.000 026 261 93O'2tds×tds]-

[0.017 062 181 27αdsO'2×tds]+[0.000 001 435 95]

[αdstdsCO'×tds]+[0.000 392 493αdsCO'×tds]+

[0.000 272 804tds×tds]+[1.661 128×tds]+

[0.000 002 688 466O'2tds×tds]+[0.001 746 676 867O'2×]

[tds-0.000 000 147tdsCO'×tds]- [0.000 040 18CO'×tds]

-[0.000 670 11αdst2ca]-[12.622 383 42αdstca]）? ?（40）

將一組實(shí)際工況數(shù)據(jù)[CO'=0.050 0%、O'2=6%]、[tds=200 ℃]、[tca]=25 ℃代入公式（40）的展開項(xiàng)，得各個(gè)分項(xiàng)值，見式（41）。

[0.001 265 263 35αdstds×tds=]68.729 105 17

[12.966 471 115αds×tds=]3 521.693 556 19

[-0.000 026 261 93αdsO'2tds×tds=-]8.559 288 23

[-0.017 062 181 27αdsO'2×tds=-]27.804 530 16

[0.000 001 435 95αdstdsCO'×tds=]0.003 900 04

[0.000 392 493αdsCO'×tds=]0.005 330 05

[0.000 272 804tds×tds]=10.912 16

[1.661 128×tds]=332.225 6 （41）

[0.000 002 688 466O'2tds×tds]=0.645 231 84

[0.001 746 676 867O'2×tds]=2.096 012 24

[-0.000 000 147tdsCO'×tds]=[-]0.000 294

[-0.000 040 18CO'×tds]=[-]0.000 401 8

[-0.000 670 11αdst2ca=-]0.568 755 86

[-12.622 383 42αdstca=-]428.529 917 11

對(duì)以上展開項(xiàng)進(jìn)行對(duì)比，部分展開項(xiàng)對(duì)[q2]的影響較?。ń^對(duì)值小于30），故在公式簡(jiǎn)化時(shí)舍棄這些對(duì)[q2]影響較小的項(xiàng)，僅保留剩余項(xiàng)，見式（42）。

[q2=100Q[（0.001 265 263αdstds2+12.966 471 115αdstds+1.661 28tds-12.622 383 42αdstca]] （42）

由公式（42）可以看出，在已知Q值的情況下，排煙熱損失[q2]可簡(jiǎn)化為由αdstds2、[αdstds]、[tds]、[αdstca]四項(xiàng)變量構(gòu)成的函數(shù)，而每一項(xiàng)的系數(shù)為常數(shù)，故該簡(jiǎn)化函數(shù)公式可適用于類似工況的燃?xì)馀艧煙釗p失q2的快速計(jì)算。如基準(zhǔn)氣源天然氣低位發(fā)熱量Q=360 33.27 kJ/m3，代入到公式（42）中，得到排煙熱損失[q2]的簡(jiǎn)化函數(shù)，見式（43）。

[q2=10036 033.27[（0.001 265 263αdstds2+12.966 471 115αdstds+1.661 28tds-12.622 383 42αdstca]]

=[3.511×10-6αdstds2+3.598×10-2αdstds+4.610×10-3tds-3.503×10-2αdstca]? （43）

每項(xiàng)變量的參數(shù)可記作K7、K8、K9、K10，得到排煙熱損失[q2]的簡(jiǎn)化公式，見式（44）。

q2=K7αdstds2+ K8αdstds+ K9tds-K10αdstca （44）

也就是說(shuō)，是由常數(shù)K7=3.511×10-6、K8=3.598×10-2、K9=4.610×10-3、K10=3.503×10-2構(gòu)成公式（44），在非冷凝天然氣鍋爐能效測(cè)試中可視作本地區(qū)排煙熱損失[q2]的簡(jiǎn)化函數(shù)。

同理，當(dāng)工況有變時(shí)，仍可使用上述推導(dǎo)過(guò)程進(jìn)行推導(dǎo)，得到排煙熱損失[q2]由αdstds2、[αdstds]、[tds]、[αdstca]四項(xiàng)變量構(gòu)成的函數(shù)公式（44）。為了能更快速得到對(duì)應(yīng)工況下的燃?xì)馀艧煙釗p失[q2]簡(jiǎn)化函數(shù)，可根據(jù)已知參量得到相應(yīng)的新的常數(shù)值K7、K8、K9、K10。因此，根據(jù)公式（39）得到公式（44）中αdstds2、[αdstds]、[tds]、[αdstca]四項(xiàng)變量的系數(shù)對(duì)應(yīng)的新的常數(shù)值K7、K8、K9、K10。

2 燃天然氣非冷凝鍋爐排煙熱損失計(jì)算

在河南省某鍋爐有限公司，一臺(tái)WNS4-1.25-Y（Q）鍋爐，設(shè)計(jì)額定出力4 t/h、額定壓力1.25 MPa，測(cè)試時(shí)使用的燃料為西氣東輸管道天然氣。鍋爐試驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算數(shù)據(jù)見表3。

3 結(jié)論

通過(guò)與詳細(xì)測(cè)試的原始測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，采用簡(jiǎn)化后的測(cè)試方法測(cè)得排煙熱損失差為+0.04%，而只要測(cè)量排煙溫度、入爐冷空氣溫度、煙氣中氧含量，就能相對(duì)準(zhǔn)確地測(cè)出排煙熱損失，證明該方法是可行的。綜合非冷凝天然氣鍋爐特性、河南省天然氣成分和地理位置情況，通過(guò)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、分析計(jì)算，總結(jié)出適合河南省非冷凝燃天然氣鍋爐排煙熱損失計(jì)算公式。公式中需要測(cè)試的項(xiàng)目少，既降低監(jiān)測(cè)成本，又提高測(cè)試準(zhǔn)確度，便于實(shí)際工作應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

［1］國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局.鍋爐節(jié)能環(huán)保技術(shù)規(guī)程：TSG 91—2021［S］.北京：新華出版社，2021：12.

［2］中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)管檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程：GB/T 10180—2017［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017：7.

［3］車得福，莊正寧，李軍，等.鍋爐［M］.西安：西安交通大學(xué)出版社，2008：79-98.

收稿日期：2023-02-17

基金項(xiàng)目：河南省基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)支持項(xiàng)目（2021KY06）。

作者簡(jiǎn)介：朱榮全（1986—），男，本科，工程師，研究方向：特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)。

通信作者：李勇（1982—），男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向：特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)。