基于FGR系統(tǒng)的燃?xì)夤I(yè)鍋爐附加熱損失的測定方法

0 煙氣再循環(huán)（FGR）低氮燃燒的應(yīng)用情況

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，國家對環(huán)境保護(hù)要求日益嚴(yán)格，特別是在“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)背景下，為滿足新形勢下節(jié)能環(huán)保要求，在淘汰了燃煤工業(yè)鍋爐的基礎(chǔ)上，為降低NO

排放量，各地相繼要求使用單位對其在用的燃天然氣工業(yè)鍋爐進(jìn)行低氮改造。其中應(yīng)用最為廣泛的一種改造方式是直接更換低氮燃燒器，也就是煙氣再循環(huán)（FGR）燃燒器。煙氣再循環(huán)燃燒系統(tǒng)通過將鍋爐尾部低溫?zé)煔馑腿氲街伎諝庵校c助燃空氣充分混合后參與燃燒，可以有效降低助燃空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，從而降低混合初期燃燒劇烈程度及爐內(nèi)燃燒溫度，最終達(dá)到降低爐內(nèi)熱力型NO

生成的效果

，一般情況下送入鍋爐的煙氣再循環(huán)量為總煙氣量的10%～15%，NO

排放量降低60%左右

，使鍋爐滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求的同時保證燃燒器能夠穩(wěn)定燃燒。經(jīng)過低氮改造后，采用煙氣再循環(huán)（FGR）燃燒器系統(tǒng)的工業(yè)鍋爐，其燃燒器的總體布置形式與傳統(tǒng)的燃?xì)馊紵鞔嬖谝欢ǖ牟町?，因此也給其能效測試方法的應(yīng)用工作提出了新的要求。

1 工業(yè)鍋爐熱效率的測定方法

工業(yè)鍋爐作為高耗能設(shè)備，其節(jié)能監(jiān)督管理工作更是日益受到重視，而在現(xiàn)行的工業(yè)鍋爐能效測試工作中，測試機構(gòu)主要依據(jù)GB/T 10180-2017《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗規(guī)程》和NB/T 47066-2018《冷凝鍋爐熱工性能試驗方法》等對工業(yè)鍋爐進(jìn)行熱效率測試。燃?xì)夤I(yè)鍋爐通常采用反平衡的測試方法進(jìn)行測試，該方法主要通過測取鍋爐最后一級受熱面后方的排煙位置處的煙氣溫度以及煙氣中含氧量等其它煙氣成分的濃度含量，通過計算鍋爐各項熱損失的方式來反算鍋爐的熱效率。鍋爐熱效率反平衡計算方法

見公式（1），其損失主要包括排煙熱損失q

、氣體不完全燃燒熱損失q

、固體不完全燃燒熱損失q

、散熱損失q

、灰渣物理熱損失q

等。

鍋爐熱效率（

η

）

通過對地處溫帶的長白山、海棠山和百花山自然保護(hù)區(qū)植物區(qū)系物種組成、地理成分及地區(qū)間植物區(qū)系相似性的系統(tǒng)研究，得出如下主要結(jié)論：

針對燃天然氣鍋爐，可以在此公式的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行簡化，由于以天然氣為燃料，實際使用過程中并不存在像燃煤、燃生物質(zhì)等燃用固體的工業(yè)鍋爐存在的固體不完全燃燒熱損失q

和灰渣物理熱損失q

，所以q

和q

的值為0，熱效率計算公式按式（2）計算：

燃?xì)忮仩t熱效率（

η

）

在對鍋爐采用反平衡方法進(jìn)行熱效率測試時，所依據(jù)的測試方法在編制時都未涉及煙氣再循環(huán)管的情況，各項熱損失中的散熱損失包括排煙熱損失q

和散熱損失q

也都未涉及煙氣流經(jīng)再循環(huán)管帶來的這部分損失，因此，在測試時仍使用原有的方法計算各項熱損失顯然與實際情況并不符合，應(yīng)該充分考慮燃燒器系統(tǒng)變化帶來的其他損失情況。

2 煙氣再循環(huán)（FGR）燃燒器鍋爐的附加熱損失

2.1 煙氣再循環(huán)（FGR）燃燒器鍋爐的附加熱損失分析

t

——排煙溫度，單位為℃；

對于選擇終止妊娠的HIV感染孕婦，應(yīng)給予安全的人工終止妊娠服務(wù)，應(yīng)盡早手術(shù)，以減少并發(fā)癥的發(fā)生。對于選擇繼續(xù)妊娠的孕婦，應(yīng)給予優(yōu)質(zhì)的孕期保健、產(chǎn)后母乳喂養(yǎng)等問題的咨詢，并采取相應(yīng)的干預(yù)措施。

同樣與常規(guī)燃天然氣燃燒器鍋爐相比煙氣流經(jīng)煙氣再循環(huán)管后重新進(jìn)入燃燒器與空氣、燃料混合再進(jìn)入爐膛內(nèi)部經(jīng)加熱、換熱過程后以排煙處溫度狀態(tài)排出，在這個過程中存在因物質(zhì)和熱量變化而產(chǎn)生的附加熱量損失。這個附加熱損失分記為q

可以看作抽出的這部分煙氣經(jīng)煙氣循環(huán)管后由干煙氣溫度降低損失的熱量q

，和未冷凝的部分水蒸氣因冷卻溫度降低而損失的熱量q

。而現(xiàn)有的能效測試方法中并沒有涉及這部分熱損失計算，采用原有的測試計算方法不能真實反映鍋爐的熱損失情況，因此在對鍋爐進(jìn)行熱效率計算時應(yīng)該充分考慮這部分熱損失對鍋爐整體熱效率的影響。

2.2 煙氣再循環(huán)（FGR）燃燒器鍋爐的附加熱損失的測定方法

附加熱損失測定方法的確定過程中各項測試數(shù)據(jù)的采集位置可參見圖1煙氣再循環(huán)鍋爐及其測點圖，其中5～8為煙氣溫度和成分測點，11、12為與常規(guī)天然氣燃燒器鍋爐測試方法相比新增加的測點，其中11為最后一級冷凝受熱面冷凝后煙氣含濕量測點、12為煙氣再循環(huán)管出口測點處的煙氣溫度測點。附加熱損失測定方法的確定過程如下：

再循環(huán)管煙氣熱損失的計算方法見式（3）：

這顆衛(wèi)星由3D打印機打印制作，僅64克，只比一個網(wǎng)球重一點，比一個核桃大一點。它被安裝了8個傳感器，用來收集及發(fā)送地球電離層數(shù)據(jù)。這顆衛(wèi)星在美國航空航天局和教育機構(gòu)IDoodle Learning組織的“Cubes in Space”比賽中，從來自57個國家的86000個參賽設(shè)計里脫穎而出，一舉奪冠，于2017年6月22日，在瓦勒普斯島發(fā)射升空。

進(jìn)入再循環(huán)煙氣體積

V

的計算公式見式（4）：

2011年版《新課標(biāo)》中對評價的定義改變了以往課程評價以選拔為主要目的取向，制定了旨在促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的評價，體現(xiàn)了重“發(fā)展性”和“多元化”的特點。而基于標(biāo)準(zhǔn)的評價就是較為符合這樣標(biāo)準(zhǔn)的一種新型評價制度。所謂基于標(biāo)準(zhǔn)評價，是指在學(xué)生生活和學(xué)習(xí)的情境里，通過對學(xué)生完成實際作業(yè)表現(xiàn)的觀察，依靠教師的專業(yè)判斷，對學(xué)生學(xué)業(yè)成就進(jìn)行整體判斷的教學(xué)評價方式。它可以呈現(xiàn)學(xué)生使用以前學(xué)習(xí)經(jīng)驗解決問題或完成一項任務(wù)的能力。

V

——排煙處煙氣體積，單位為m

/m

。

排煙處煙氣體積的計算公式見式（5）：

式中：

V

——排煙處干煙氣體積，單位為m

/m

；

V

——排煙處水蒸氣體積，單位為m

/m

。

式中：

——循環(huán)煙氣比例（10%～15%），根據(jù)再循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置確定；

排煙處干煙氣體積和排煙處水蒸氣體積的計算公式見式（6）、（7）：

提水泵站位于三交鎮(zhèn)西700 m處，從新建水源大口井取水，設(shè)計提水流量60 m3/h，設(shè)計取水位612.4 m，出水池（2000 m3調(diào)蓄水池）設(shè)計水位710.1 m，地形揚程97.7 m，設(shè)計揚程100 m。裝機1臺30 kW水泵。提水泵站新設(shè)10/0.4 kV，容量50 kVA變壓器。

式中：

α

——排煙處過量空氣系數(shù)；

2）求解1）獲得的方程組，若解滿足橢圓參數(shù)條件，即式（6），則隨機采樣點對應(yīng)同一個橢圓模型，否則返回1）；然后在設(shè)定的誤差容許范圍內(nèi)，統(tǒng)計邊緣點集合中滿足該橢圓模型的邊緣點個數(shù)，作為此參數(shù)對應(yīng)的一致集；

——理論空氣量，單位為m

/m

；

雖然我國當(dāng)前地方政府債務(wù)風(fēng)險整體可控，但是地方政府債務(wù)問題日益凸顯。財政部公布數(shù)據(jù)顯示，截至2017年12月底，全國地方政府債務(wù)余額164706億元，而2016年底地方政府債務(wù)余額是153200億元，同比增長7.5%，高于我國GDP的增長速度。政府債務(wù)規(guī)模在不斷快速擴(kuò)大，地方政府通過擔(dān)保、掛賬、欠款和違約等行為產(chǎn)生的大規(guī)模隱性債務(wù)難以進(jìn)行統(tǒng)計、監(jiān)測、評估和控制，吳盼文（2013）、牛霖琳等（2016）、張平（2017）等學(xué)者著重強調(diào)了隱性債務(wù)給區(qū)域金融帶來的重大隱患。建立一個科學(xué)合理的政府債務(wù)統(tǒng)計、監(jiān)測、分析的框架，防范債務(wù)迅速擴(kuò)張的風(fēng)險轉(zhuǎn)移到區(qū)域金融體系是當(dāng)務(wù)之急。

h

——最后一級冷凝受熱面冷凝后煙氣含濕量,單位為kg/kg（測試數(shù)據(jù)）。

再循環(huán)干煙氣熱損失

計算公式按式（15）：

理論空氣量

的計算公式按式（9）：

V

容積的計算公式按式（10）：

理論水蒸氣體積

的計算公式按式（12）：

式中：

M

——氣體燃料中含水分，單位為g/m

。

再循環(huán)管出口干煙體積

V

計算公式按式（13）：

再循環(huán)管出口經(jīng)冷凝后水蒸氣體積

V

計算公式按式（14）：

式中：

V

——對應(yīng)每立方米燃料的最后一級冷凝受熱面出口煙氣中水蒸氣含量，單位為m

/m

；

、

、

、∑

mCH

——收到基燃料特性，單位為%（化驗數(shù)據(jù)）。

由于1-4頸神經(jīng)和枕下肌群與頭痛、頸部疼痛、僵硬不適關(guān)系密切。而本研究小組采運的注射方法恰好覆蓋了2-4頸神經(jīng)和枕下肌群的大部分起止點。所以療效較好。

式中：

Q

——天然氣燃料的低位發(fā)熱量，單位為kJ/m

；

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 運用SPSS 20.0統(tǒng)計學(xué)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，計數(shù)資料數(shù)據(jù)以[例(%)]表示，組間比較采用χ2檢驗；計量資料數(shù)據(jù)以表示，組間比較采用t檢驗；P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

隨著時代的發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用范圍更加廣泛，這也給無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全提出了更高的要求。當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)通信中采用的安全技術(shù)主要包括WPKI技術(shù)和IBC技術(shù)兩種。其中WPKI技術(shù)是在有線網(wǎng)絡(luò)PKI基礎(chǔ)上建立起來的，只對無線通信網(wǎng)絡(luò)中的無線環(huán)境部分進(jìn)行了改進(jìn)，所以WPKI技術(shù)在無線網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境中的應(yīng)用局限性較大。而BIC則結(jié)合了無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的特點，是一項專門針對無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全技術(shù)。因此，未來無線網(wǎng)絡(luò)通信安全技術(shù)的發(fā)展也必將以IBC技術(shù)為主。

c

——煙氣再循環(huán)管出口測點處的干煙氣平均比定壓熱容，單位為kJ/（m

·℃）；

煙氣再循環(huán)燃燒器系統(tǒng)的布置形式見圖1，可以看出，與常規(guī)燃天然氣燃燒器鍋爐相比，煙氣再循環(huán)（FGR）燃燒系統(tǒng)通過從尾部受熱面后的排煙處抽取煙氣經(jīng)過再循環(huán)管進(jìn)入燃燒器與空氣、天然氣混合后進(jìn)入爐膛，而抽取的這部分煙氣在經(jīng)過煙氣再循環(huán)管的過程中通過散熱，降低了煙氣的溫度。降低溫度后的煙氣中部分水蒸氣經(jīng)過散熱冷凝后凝結(jié)成了水，所以經(jīng)過再循環(huán)管后由燃燒器重新進(jìn)入鍋爐時，這部分煙氣可以看作降低了溫度的干煙氣和經(jīng)冷凝后剩余的部分經(jīng)降溫的水蒸氣兩個部分。

V

——排煙處的干煙氣體積，單位為m

/m3；

隨著中國經(jīng)濟(jì)新舊動能轉(zhuǎn)化，數(shù)字經(jīng)濟(jì)成為帶動經(jīng)濟(jì)增長的核心動力，數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模加速增長。越來越多的中國企業(yè)正在積極擁抱數(shù)字化，加速轉(zhuǎn)型升級，重塑競爭優(yōu)勢。自2017年首次向中國市場推出ABB AbilityTM，ABB已為油氣石化、汽車、機械、鋼鐵、交通等行業(yè)的數(shù)十家企業(yè)提供了行業(yè)領(lǐng)先的數(shù)字化解決方案，支持用戶實現(xiàn)安全、高效的數(shù)據(jù)集成和分析，為用戶提高績效和生產(chǎn)效率提供深度洞見。

c

——排煙處的干煙氣平均比定壓熱容，單位為kJ/（m

·℃）。

排煙處的干煙氣平均比定壓熱容計算公式按式（16）：

式中：

c

、

c

、

c

、

c

——各組分氣體熱容，單位為kJ/（m

·℃）；

再循環(huán)煙氣中未冷凝的部分水蒸氣因冷卻溫度降低而損失的熱量：

損失可以看作煙氣再循環(huán)出口處的水蒸氣被加熱到排煙溫度時這部分水蒸氣吸收的熱量，因此

損失按式（17）計算：

根據(jù)搜索篩選的18篇相關(guān)文獻(xiàn)，筆者做了整理，對重點文獻(xiàn)進(jìn)行分析，以期為后續(xù)的研究提供借鑒參考之用，主要的文獻(xiàn)分析如下列表，如表2。

式中：

c

——排煙處的水蒸氣熱容，單位為kJ/（m

·℃）；

c

——煙氣再循環(huán)管出口測點處的水蒸氣熱容，單位為kJ/（m

·℃）；

t

——煙氣再循環(huán)管出口測點處的煙氣溫度，單位為℃。

3 結(jié)束語

現(xiàn)有的鍋爐熱效率測試方法中未曾涉及由于煙氣流經(jīng)煙氣再循環(huán)管產(chǎn)生的附加熱損失的測試，本文的測試方法將流經(jīng)煙氣再循環(huán)管的附加熱損失，分為煙氣中干煙氣附加熱損失和煙氣中水蒸氣的熱損失兩個部分，在原有的鍋爐熱效率測試方法的基礎(chǔ)上經(jīng)過推導(dǎo)得出定量測試這部分熱損失的計算公式。通過采用該測試計算方法從理論上完善了鍋爐各項損失和熱平衡的關(guān)系，更加真實地反映鍋爐的熱損失情況。同時在具體的測試工作中只需要在原有的測試方法的基礎(chǔ)上在煙氣再循環(huán)出口位置處（見圖1）增加兩個測量點，便可進(jìn)行測定，因此該方法也具有實際的可操作性。

［1］姬海民，王電石敬恒，申冀康，周飛，等.基于FGR系統(tǒng)的新型低氮燃?xì)馊紵髟谌細(xì)忮仩tNOx排放中應(yīng)用［J］.熱力發(fā)電，2018，47（2）:104-107.

［2］NIU Y，LIU X，WANG S，et al.A numerical investigationof the effect of flue gas recirculation on the evolution of ultra-fine ash particles during pulverized coal char combustion［J］.Combustion&Flame，2017，184:1-10.

［3］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/T 10180-2017工業(yè)鍋爐熱工性能試驗規(guī)程［S］.2017.

［4］國家能源局.NB/T 47066-2018冷凝鍋爐熱工性能試驗方法［S］.2018.