對TSG G0003—2010《工業鍋爐能效測試與評價規則》中氣體未完全燃燒損失計算的改進建議

張曉明 凈曉春 魏小光

（陜西省鍋爐壓力容器檢驗所 西安 710048）

對TSG G0003—2010《工業鍋爐能效測試與評價規則》中氣體未完全燃燒損失計算的改進建議

張曉明 凈曉春 魏小光

（陜西省鍋爐壓力容器檢驗所 西安 710048）

本文對影響氣體未完全燃燒熱損失q3的因素進行了分析，對q3的快速測試和計算方法進行了研究，得到q3的快速計算公式。通過與能效定型測試的對比，對這個公式的誤差進行了分析，得出結論：推導出的公式計算簡單，不同燃料下計算結果精度均較高，可用于全面替代TSG G0003—2010運行工況下簡單測試中q3的計算方法，對鍋爐的熱工測試具有指導意義。

工業鍋爐 未完全燃燒熱損失 快速測試 計算方法

工業鍋爐應用廣泛，對城市污染嚴重。作為能源消耗大戶，對其開展節能監管，對提高能源利用效率，促進節能降耗具有重要的意義。而節能監管的前提是對鍋爐能效狀況有個基本評價。目前，鍋爐熱工性能測試是對鍋爐能效狀況進行判定的最直接、最權威的辦法。

我國現行的熱工性能測試標準主要有GB/T 10820—2002《生活鍋爐熱效率及熱工試驗方法》[1]和GB/T 10180—2003《工業鍋爐熱工性能試驗規程》[2]。按照現行標準對鍋爐進行熱工測試時測試參數較多、周期較長，常規能效檢測從準備到現場測試完畢一般需3～5天。據統計，目前陜西省共有在用工業鍋爐11000余臺，逐臺進行熱工測試難度大，顯然不現實。而且在用鍋爐的能效狀況是動態變化的，一次測試結果不足以說明問題。因此，節能監管中需尋求一種快速、便捷并相對準確的測試和評價辦法來代替常規熱工性能測試來對在用鍋爐的能效狀況進行測試和評價。只有解決了對在用鍋爐能效狀況的測試和評價問題，鍋爐的節能監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采取的是查表的計算方法，比較粗糙[3]。本文主要對燃氣鍋爐氣體未完全燃燒損失q3的快速測試和計算方法做了研究，推導出了一種便捷且更為精確的計算方法。

1 氣體未完全燃燒熱損失q3快速測試和計算方法研究

由于氣體未完全燃燒熱損失q3的絕對值較小，目前對燃氣鍋爐氣體未完全燃燒熱損失q3的快速測量和計算方法的研究還比較少。

在TSG G0003—2010運行工況下簡單測試中，氣體未完全燃燒熱損失q3的數值采用依據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αpy的影響也不可忽視。

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

如果按照式(1)計算，需要測量的項目多，計算也比較復雜。為了實現燃氣鍋爐氣體未完全燃燒熱損失q3的快速測量和計算，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的快速測量和計算方法進行了研究。

首先考慮到，在測試過程中天然氣取樣有一定的危險性，標準也允許天然氣的成分和發熱量由當地天然氣公司提供，而且天然氣成分比較穩定，所以在實際測試工作中，往往一段時間內的燃氣鍋爐使用的天然氣成分和發熱量是相同的。因此筆者考慮固化天然氣成分和發熱量。

鑒于目前陜西地區主要使用的是陜北的天然氣，因此筆者在開展研究時按照典型陜北天然氣固定了成分和發熱量這兩個變量。

表2 陜北天然氣成分和發熱量

而由于天然氣成分已知，可以計算出：

在此基礎上，筆者研究氣體未完全燃燒熱損失q3。

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

煙氣中H'和CmH'n較少，并且在實際測試過程中這兩個參數較難獲取，一般可將這兩個參數忽略。將Vgy帶入q3公式，q3公式就可簡化為：

2 誤差分析

為了驗證所推導式(3)的準確性，特別是驗證燃料成分變化較大時式(3)結果的準確性，筆者用2012年以來陜西省鍋爐壓力容器檢驗所部分燃氣、燃煤鍋爐能效定型測試的數據進行了計算比較（序號1～10為燃氣鍋爐，序號18～27為燃煤鍋爐），同時也用TSG G0003—2010運行工況下簡單測試中q3的計算方法進行了計算，并將三種計算的結果做了對比。同時為了驗證不同測試機構測試的影響，我們選取文獻[4]中部分案例進行了對比。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計算結果及定型測試結果的對比

（續表）

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

與在TSG G0003—2010運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αpy和排煙處一氧化碳含量CO'的變化對q3的影響，更加科學，在沒有增加測量參數的前提下（排煙處過量空氣系數αpy在計算排煙熱損失q2時也需要測量）準確性也更高。

3 結論

本文通過推理，找出了在用燃氣工業鍋爐過量空氣系數、一氧化碳含量與氣體不完全燃燒熱損失的關聯，并推導出了q3的計算公式。經綜合分析得出，式（3）計算簡單，針對不同燃料計算結果精度均較高，可用于全面替代TSG G0003—2010運行工況下簡單測試中q3的計算方法。目前，該成果已應用到陜西地方標準《在用燃氣鍋爐能效快速檢測及評價方法》中，準備推廣實施。

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

[2] GB/T 10180—2003 工業鍋爐熱工性能試驗規程［S］.

[3] TSG G0003—2010 工業鍋爐能效測試與評價規則［S］.

[4] 劉復田，沈元龍. GB/T 10180—2003〈工業鍋爐熱工性能試驗規程〉的理解和執行［M］. 北京：中國標準出版社，2004.

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

[6] 張文勝，張樹林，蒙劍瓊，等. 中小型燃氣鍋爐熱效率估算［J］. 工業鍋爐，2005（1）：20-22.

[7] 趙有德，楊玉英. 工業鍋爐（燃煤）運行熱效率的簡便計算［J］. 中小企業管理與科技，2008（23）：220.

[8] 李正生. 工業鍋爐熱效率測試方法與實踐［J］. 有色冶金節能，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，現從事承壓類特種設備檢驗檢測工作。

2015-06-25）