对TSG G0003—2010《工业锅炉能效测试与评价规则》中气体未完全燃烧损失计算的改进建议

张晓明 净晓春 魏小光

（陕西省锅炉压力容器检验所 西安 710048）

对TSG G0003—2010《工业锅炉能效测试与评价规则》中气体未完全燃烧损失计算的改进建议

张晓明 净晓春 魏小光

（陕西省锅炉压力容器检验所 西安 710048）

本文对影响气体未完全燃烧热损失q3的因素进行了分析，对q3的快速测试和计算方法进行了研究，得到q3的快速计算公式。通过与能效定型测试的对比，对这个公式的误差进行了分析，得出结论：推导出的公式计算简单，不同燃料下计算结果精度均较高，可用于全面替代TSG G0003—2010运行工况下简单测试中q3的计算方法，对锅炉的热工测试具有指导意义。

工业锅炉 未完全燃烧热损失 快速测试 计算方法

工业锅炉应用广泛，对城市污染严重。作为能源消耗大户，对其开展节能监管，对提高能源利用效率，促进节能降耗具有重要的意义。而节能监管的前提是对锅炉能效状况有个基本评价。目前，锅炉热工性能测试是对锅炉能效状况进行判定的最直接、最权威的办法。

我国现行的热工性能测试标准主要有GB/T 10820—2002《生活锅炉热效率及热工试验方法》[1]和GB/T 10180—2003《工业锅炉热工性能试验规程》[2]。按照现行标准对锅炉进行热工测试时测试参数较多、周期较长，常规能效检测从准备到现场测试完毕一般需3～5天。据统计，目前陕西省共有在用工业锅炉11000余台，逐台进行热工测试难度大，显然不现实。而且在用锅炉的能效状况是动态变化的，一次测试结果不足以说明问题。因此，节能监管中需寻求一种快速、便捷并相对准确的测试和评价办法来代替常规热工性能测试来对在用锅炉的能效状况进行测试和评价。只有解决了对在用锅炉能效状况的测试和评价问题，锅炉的节能监管工作才能真正展开。

目前最便捷的测试方法就是TSG G0003—2010中的锅炉运行工况热效率简单测试，其中对气体未完全燃烧热损失q3采取的是查表的计算方法，比较粗糙[3]。本文主要对燃气锅炉气体未完全燃烧损失q3的快速测试和计算方法做了研究，推导出了一种便捷且更为精确的计算方法。

1 气体未完全燃烧热损失q3快速测试和计算方法研究

由于气体未完全燃烧热损失q3的绝对值较小，目前对燃气锅炉气体未完全燃烧热损失q3的快速测量和计算方法的研究还比较少。

在TSG G0003—2010运行工况下简单测试中，气体未完全燃烧热损失q3的数值采用依据排烟处一氧化碳含量CO'查表选取的方法获得，由表1可以看出，这种方法比较粗糙。

表1 TSG G0003—2010中气体未完全燃烧热损失的选取

事实上，对q3的主要影响因素除了排烟处一氧化碳含量CO'，排烟处过量空气系数αpy的影响也不可忽视。

依据GB/T 10180—2003，气体未完全燃烧热损失q3的计算公式如下:

如果按照式(1)计算，需要测量的项目多，计算也比较复杂。为了实现燃气锅炉气体未完全燃烧热损失q3的快速测量和计算，我们按照固化一部分变量，删除一部分次要变量，保留起主要影响变量的思路对q3的快速测量和计算方法进行了研究。

首先考虑到，在测试过程中天然气取样有一定的危险性，标准也允许天然气的成分和发热量由当地天然气公司提供，而且天然气成分比较稳定，所以在实际测试工作中，往往一段时间内的燃气锅炉使用的天然气成分和发热量是相同的。因此笔者考虑固化天然气成分和发热量。

鉴于目前陕西地区主要使用的是陕北的天然气，因此笔者在开展研究时按照典型陕北天然气固定了成分和发热量这两个变量。

表2 陕北天然气成分和发热量

而由于天然气成分已知，可以计算出：

在此基础上，笔者研究气体未完全燃烧热损失q3。

由于天然气成分和发热量已知，按照GB/T 10180—2003中的计算公式可得：

烟气中H'和CmH'n较少，并且在实际测试过程中这两个参数较难获取，一般可将这两个参数忽略。将Vgy带入q3公式，q3公式就可简化为：

2 误差分析

为了验证所推导式(3)的准确性，特别是验证燃料成分变化较大时式(3)结果的准确性，笔者用2012年以来陕西省锅炉压力容器检验所部分燃气、燃煤锅炉能效定型测试的数据进行了计算比较（序号1～10为燃气锅炉，序号18～27为燃煤锅炉），同时也用TSG G0003—2010运行工况下简单测试中q3的计算方法进行了计算，并将三种计算的结果做了对比。同时为了验证不同测试机构测试的影响，我们选取文献[4]中部分案例进行了对比。其中案例6和案例9为城市煤气，案例3和案例4为燃油，案例1、案例2、案列8为各类烟煤。

表3 式（3）与TSG G0003—2010简单测试q3计算结果及定型测试结果的对比

（续表）

从计算结果对比可以看出，虽然式（3）是按照陕北天然气的成分为基础推导出来的，但是针对不同燃料，式（3）的计算结果与定型测试的结果非常接近。如果按照保留两位小数的原则对上表误差数据进行修约，则对于燃烧天然气和城市煤气的锅炉，式（3）的计算结果与定型测试的结果误差为0，对燃煤、燃油锅炉最大误差也不超过0.04%，计算精度与TSG G0003—2010运行工况下简单测试中q3的计算方法相比提高一个数量级。

与在TSG G0003—2010运行工况下简单测试中的q3按照排烟处一氧化碳含量CO'查表选取的方法比较，式（3）充分考虑了排烟处过量空气系数αpy和排烟处一氧化碳含量CO'的变化对q3的影响，更加科学，在没有增加测量参数的前提下（排烟处过量空气系数αpy在计算排烟热损失q2时也需要测量）准确性也更高。

3 结论

本文通过推理，找出了在用燃气工业锅炉过量空气系数、一氧化碳含量与气体不完全燃烧热损失的关联，并推导出了q3的计算公式。经综合分析得出，式（3）计算简单，针对不同燃料计算结果精度均较高，可用于全面替代TSG G0003—2010运行工况下简单测试中q3的计算方法。目前，该成果已应用到陕西地方标准《在用燃气锅炉能效快速检测及评价方法》中，准备推广实施。

[1] GB/T 10820—2002 生活锅炉热效率及热工试验方法［S］.

[2] GB/T 10180—2003 工业锅炉热工性能试验规程［S］.

[3] TSG G0003—2010 工业锅炉能效测试与评价规则［S］.

[4] 刘复田，沈元龙. GB/T 10180—2003〈工业锅炉热工性能试验规程〉的理解和执行［M］. 北京：中国标准出版社，2004.

[5] 赵钦新，惠世恩. 燃油气锅炉［M］. 西安：西安交通大学出版社，2000.

[6] 张文胜，张树林，蒙剑琼，等. 中小型燃气锅炉热效率估算［J］. 工业锅炉，2005（1）：20-22.

[7] 赵有德，杨玉英. 工业锅炉（燃煤）运行热效率的简便计算［J］. 中小企业管理与科技，2008（23）：220.

[8] 李正生. 工业锅炉热效率测试方法与实践［J］. 有色冶金节能，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

张晓明（1972～)，男，硕士，高级工程师，现从事承压类特种设备检验检测工作。

2015-06-25）