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适合高海拔地区燃气锅炉气体未完全燃烧热损失算法

更新时间:2009-03-28

引言

我国在用工业锅炉,特别是与发达国家相比热效率低,国内高原地区与内地相比较,热效率也偏低。虽然国内锅炉产品的质量已经有了很大的提高,但由于不具备在高原环境下的测试条件,其产品不完全适应海拔2000 m以上高原环境的使用要求,且在高原环境下工业锅炉燃烧方面的研究得不到充分的重视,高原地区工业锅炉节能技术的研究并不完善[1]。国家也相继制定了节能降耗目标,开展工业锅炉的能效测试和节能监管工作势在必行,因此对工业锅炉简单快捷准确的能效测试方法的研究,显得尤为重要[2]

工业锅炉传统的能效测试方法的依据是GB/T 10820—2002《生活锅炉热效率及热工试验方法》、GB/T 10180—2003《工业锅炉热工性能试验规程》和TSGG 0003—2010《工业锅炉能效测试方法》。但是按照现有标准对工业锅炉进行热工性能测试时周期较长、测试参数较多,正常的能效检测时间一般需要3~5 d[3]。据统计,目前,青海省共有在用燃气锅炉3000多台,逐台进行测试难度大,显然不现实。

1 气体未完全燃烧热损失q3的测试和计算方法研究

1.1 基于青海地区天然气成分的气体未完全燃烧热损失q3计算模型初步修正

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

非线性化误差模型没有对旋转矩阵定位器各移动副方向向量对应的微分算子进行简化,将微分算子中的二阶、三阶项纳入约束方程。求解非线性化误差时,定位器坐标系设定与托架运动学反解时的坐标系设定相同。

《二月》书信中的非真实疑问句(无疑而问的问句)在结构形式上包括特指问、是非问、选择问、正反问等。就其回答而言,往往有自问自答和毋需回答两大类,毋需回答时或者表示感叹、或者表示反诘、提醒等。

 

如果按照式(1)计算,则需要测量的数据较多,计算也比较复杂。根据文献[4],按固化一部分变量,删除一本分次要变量,保留其主要影响变量的思路对q3的快速测量和计算方法进行了简化。同时按照文献[4]对西宁市天然气成分和发热量进行了固化(见表1)。

 

表1 西宁市典型天然气成分表(%)

  

组分含量CH4 94.8 C2H6C3H8N2 2.90.8 C4H10 0.2 CO2 0.11.2

低位发热值:Qnet,v,ar=34.9 MJ/m3

而由于天然气成分已知,可以计算出:

 

通过高中课程的学习,学生应该能够提升获取有价值的信息并进行定量分析的意识和能力,适应数字化学习的需要,增强基于数据表达现实问题的意识,形成通过数据认识事物的思维品质,积累依托数据探索事物本质、关联和规律的活动经验.分析发现,类似的题目越来越多地出现在高考当中,这也体现了高考越来越重视数据分析素养的考查.

由于天然气成分和发热量已知,按照GB/T10180—2003中的计算公式可得:

 

式中:z——海拔高度(m);

在此基础上,计算气体为完全未燃烧热损失q3

将Vgy带入式(1),q3公式就可简化为:

 

在式(3)中,只需知道排烟处过量空气系数αpy和排烟处一氧化碳含量CO',即可求得结果。但是由于式(3)中一氧化碳含量CO'可以通过测试仪器直接测出外,排烟处过量空气系数αpy的数值还需通过复杂的测试与计算才能求得,因此还需对式(3)作进一步修正,以简化运算。

1.2 排烟处过量空气系数αpy的计算模型修正研究

依据GB-T 10180—2003《工业锅炉热工性能试验规程》算法,排烟处过量空气系数理论计算公式为:

 

式(4)中数值21代表当地空气含氧量(标准中以内地含氧量为主),O'2代表排烟处氧气含量,从式(4)可以看出排烟处过量空气系数主要影响因素为当地空气含氧量与排烟处氧气含量。青海地区海拔高,空气含氧量低于21%,很明显该公式应用在青海地区存在误差。

p0——标准大气压,取ρ0=101.325 kPa;

 

在实际测试中,排烟处的可燃气体中H2、CmHn含量很少,未燃尽可燃气体主要是指CO[5],因此,H2、CmHn含量可以忽略不计。

学生发展核心素养是指学生接受相应学段教育,逐步形成能够适应个人终身发展和未来社会生活的关键品格和关键能力[1]。2016年,教育部发布《中国学生发展核心素养》,对推进素质教育改革具有重大指导意义[2]。核心素养的跨学科性与跨领域性决定了其并不指向某一学科知识的普通素养,而是一种跨学科素养。

ρ0——标准状况下空气密度,取ρ0=1.293kg/m3

从式(5)可得随着海拔高度的上升,大气压力随之下降。西宁市海拔2250 m,计算求得大气压力约为76.0 kPa。空气密度计算公式为:

 

式中:ρ——空气密度(kg/m3);

在基础数据定义的过程中,数据属性自身也具有自身的规则。这些规则主要来源于业务管理与信息系统数据规范要求。例如在工作中心定义时,首先要依据零备件制造业务实际,分析影响制造产能约束是人员还是设备,产能约束明确后,再建立以人员或设备为核心的工作中心。只有这样,才能为订单排程提供准确依据,最终提高生产产能。

p—当地大气压(kPa)。

对公式(4)进行修正改进。青海地区地处青藏高原,以省会西宁为例海拔2250 m,平均气温10℃。大气压力与海拔高度关系计算公式[6]如下:

t——温度(℃)。

从式(6)可得,随着大气压力与温度的下降,空气密度随之下降。带入求得西宁市空气密度为0.9358kg/m3。综上所述,随着海拔高度的上升,大气压力降低,空气密度减小,与之相对应的空气中氧气分压下降。西宁市海拔2250 m,大气压力为76.0 kPa,空气含氧量约为17%。修正后排烟处过量空气系数理论计算模型为:

 

从式(7)可以看出排烟处过量空气系数主要影响因素为空气含氧量与排烟处氧气含量,其余成分含量因为所占比重很小,在实际运用过程当中经常忽略不计。因此,修正后青海地区过量空气系数αpy计算简化模型为:

关于文学体裁,我国现今通行的“四分法”就把文学作品分为诗歌、小说、散文和戏剧四类。我国文艺学理论领域的泰斗童庆炳曾说过,“五四”以来的现代散文的界线至今仍存在模糊性,它可以包括诗歌、小说、剧本无法容纳的如小品文、杂文、随笔、札记、书信、传记等,而前提则是这些作品都必须具有文学审美的特性[7]。大概念来说,随笔是散文的一个分支,有着议论和抒情的双重特征,并且兼备文学审美的特性。作为法国文艺复兴时期最为重要的著作之一,《蒙田随笔》虽有“随笔”一名,却因其浓厚的文学趣味、洞达的生活哲理及其深刻的社会影响,成为欧洲近代哲理散文的经典之作,为我们进行法语散文翻译研究提供了很好的素材。

 

将式(8)带入式(3),得到

 

2 误差分析

为了验证式(9)的准确性,通过选取部分工业锅炉的标准测试结果,同时也用TSG G0003—2010运行工况下简单测试中气体未完全燃烧热损失q3的查表选取计算方法,并将这3种计算结果进行了对比(见表2及图1)。

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表2结果表明:式(9)的计算结果与标准测试的计算结果非常接近,如果按照保留两位小数的原则对上表数据进行修约,则式(9)的计算结果与标准测试的结果误差接近于0。计算精度与TSG G0003—2010中运行工况下简单测试q3的计算方法相比提高一个数量级。

闹春楼里,常有一帮黑汉在此聚集,大块吃肉,大碗喝酒。酒叫上了劲,有人拍案而起,指天骂地;有人捶胸顿足,失声痛哭;有人捧腹嘻笑,笑眼泪流……席间,常有个操外地口音的年轻女子坐着弹琵琶。她叫郑九娘,艺名“琵琶仙”。她能边弹边唱,成为蕲州一绝。每逢九娘弹唱,汉子们全都停住闹酒。一曲未尽,常有人酒性发作。

 

表2 式(9)与TSG G0003—2010简单测试q3计算结果及标准测试结果的对比

  

序号1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 11 12 13 14 15 16氧气含量2.63 1.15 2.68 7.55 8.9 0.72 1.05 8.68 12.13 5.73 13.44 13.26 4.25 2.67 0.19 10.3一氧化碳含量0.0100 0.0053 0.0240标准测试q3 0.0359 0.0176 0.0869式 (9)q3 0.0381 0.0182 0.0919 0 0 0 0 0 0 0.0022 0.0043 0.0136 0.0007 0.0040 0.0088 0.0016 0.0002 0.0001 0.0167 0.0004 0.007 0.0141 0.0752 0.0056 0.0176 0.081 0.014 0.0008 0.0004 0.0525 0.0028简单测试q3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.0072 0.0145 0.0934 0.0086 0.0198 0.1448 0.0245 0.0009 0.0004 0.0536 0.0038简单测试误差0.1641 0.1824 0.1131 0.2 0.2 0.193 0.1859 0.1248 0.1944 0.1824 0.1190 0.1860 0.1992 0.1996 0.1475 0.1972式 (9)误差0.0022 0.0006 0.0050 0 0 0.0002 0.0004 0.0182 0.0030 0.0022 0.0638 0.0105 0.0001 0 0.0011 0.0010

  

图1 式(9)与TSG G0003—2010简单测试q3计算结果及标准测试结果的对比

同时图1图像表明:两条q3曲线高度拟合,拟合的结果是式(9)的计算结果非常接近TSG G0003—2010中标准计算气体未完全燃烧热损失q3测试的值,且远小于普遍采用的查表法q3的值0.2。

与TSG G0003—2010运行工况下简单测试q3是按照排烟处一氧化碳含量CO'查表选取的方法比较,式(9)不仅考虑了排烟处一氧化碳含量CO'和过量空气系数αpy的变化对q3的影响,同时更考虑高海拔地区空气含氧量对过量空气系数αpy的影响,从而对计算模型作进一步的修正简化。

3 结论

(1)通过对影响气体未完全燃烧热损失的影响因素进行了分析,并结合当地天然气成分和考虑高海拔地区空气含氧量的差异,对原有的能效测试方法进行了修正改进,提出了新的针对工业锅炉气体未完全燃烧热损失q3的计算模型。

(2)计算模型中影响气体未完全燃烧热损失的主要影响因素为排烟处的一氧化碳含量和空气含氧量,避免了过量空气系数因素的复杂影响。

(3)新的计算方法主要测量出氧气和一氧化碳的含量即可。这两个数据可以通过测试仪器直接测出。

但是由于一些学生主动性与积极性的缺乏,使得这种模式下,相应校园文化的覆盖面与传播范围不如设立校徽、校歌等文化载体的保护与建立模式,个别学生会觉得参与感不强或是浪费时间,而对相应校园文化逐渐丧失兴趣,甚至在毕业后逐渐淡忘。

(4)通过误差分析和图1可以看出,式(9)结果非常接近标准从测试结果,拟合度较高。可用于全面替代青海省在用工业锅炉现行的计算方法(TSG G0003—2010运行工况下简单测试q3方法),准备推广实施。

参考文献

[1]韩兵,权永家,马润生.高海拔地区工业锅炉节能状况分析[J].青海电力,2014,33(s1):18-20.

[2]童红政,程暄.300MW锅炉排烟温度偏高原因分析及对策[J].华东电力,2007,35(8):103-105.

[3]GB/T 10180—2003,工业锅炉热工性能试验规程[S].

[4]张晓明,净晓春,魏小光.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[J].中国特种设备安全,2015,(11):6-10.

[5]宋继红.锅炉能效测试技术[M].北京:化学工业出版社,2015:112.

[6]胡增彬.高海拔环境对层燃燃煤工业锅炉能效的影响[J].中国特种设备安全,2014,(1):54-56.

 
赵飞,李晓红,李晓辉
《节能》 2018年第04期
《节能》2018年第04期文献

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