GB/T 25039-2010 玻璃纤维单元窑热平衡测定与计算方法
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资料介绍
ICS 59. 100. 10 Q 36
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T 25039—2010
玻璃纤维单元窑热平衡测定与计算方法
Determination and calculation ofheatbalance for fibreglassunitmelter
2010-09-02发布 2011-05-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会
发
布
GB/T 25039—2010
目 次
前言 Ⅰ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 符号与单位 1
4 基准 1
5 体系 1
6 热平衡框图 2
7 测试准备 、要求 、记录 、项目和方法 2
8 物料平衡计算 3
8. 1 熔窑物料平衡计算 3
8. 2 通路物料平衡计算 8
9 热平衡计算 9
9. 1 熔窑热平衡计算 9
9. 2 通路热平衡计算 16
10 热效率计算 19
附录 A (规范性附录) 符号与单位 21
附录 B (规范性附录) 单元窑基本情况及热平衡参数测定结果记录表 28
附录 C (规范性附录) 燃料低位发热量的计算 34
附录 D (规范性附录) 测定气体流量时测点的选择与计算方法 35
附录 E (规范性附录) 烟气中水分含量测定方法 37
附录 F (规范性附录) 各类数据表 39
附录 G (规范性附录) 理论空气量 、烟气量及空气系数计算 42
附录 H (规范性附录) 每千克粉料(湿基)逸出气体产物量和形成氧化物量计算 43
附录 I (规范性附录) 玻璃液理论澄清温度和平均比热容计算方法 44
参考文献 46
GB/T 25039—2010
前 言
本标准的附录 A、附录 B、附录 C、附录 D、附录 E、附录 F、附录 G、附录 H 和附录 I为规范性附录 。本标准由中国建筑材料联合会提出 。
本标准由全国玻璃纤维标准化技术委员会(SAC/TC245)归 口 。
本标准负责起草单位 :南京玻璃纤维研究设计院 、中材科技股份有限公司 。
本标准参加起草单位 : 巨石集团有限公司 。
本标准主要起草人 :徐闻天 、葛敦世 、王玉梅 、董鹤崟 。
请注意本标准的某些内容有可能涉及专利内容 ,本标准发布机构不应承担识别这些专利的责任 。
Ⅰ
GB/T 25039—2010
玻璃纤维单元窑热平衡测定与计算方法
1 范围
本标准规定了玻璃纤维单元窑热平衡 、热效率测定与计算的符号与单位 、基准 、体系 、热平衡框图 、记录 、测试项目和方法 、物料平衡计算 、热平衡计算及热效率计算方法 。
本标准适用于以液体燃料 、气体燃料和以电能为热源的玻璃纤维单元窑 。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。凡是注 日期的引用文件 ,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准 ,然而 ,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本适用于本标准 。
GB/T 384 石油产品热值测定法
GB/T 1884 原油和液体石油产品密度实验室测定法(密度计法)
GB/T 2624. 2 用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量 第 2部分 :孔板GB/T 8222 用电设备电能平衡通则
SYL04 天然气流量的标准孔板计量方法
3 符号与单位
本标准采用的符号与单位见附录 A。
4 基准
4. 1 热平衡计算以 0 ℃为基准温度 。
4. 2 燃料发热量以燃料应用基低位发热量为基准 。
4. 3 气体的体积均以标准状态(0 ℃ ,101 325Pa)下的体积量为基准 。
4. 4 质量以千克为基准 。
4. 5 各项计算中的时间均以小时为基准 。
4. 6 空气采用下列组成 :
按体积分数 :氧(O2 )21. 0% ,氮(N2 )79. 0% 。
按质量分数 :氧(O2 )23. 2% ,氮(N2 )76. 8% 。
5 体系
5. 1 包括二个独立的系统 :1)熔窑系统;2)通路系统 。在热平衡计算时 ,对这二个系统分别进行计算 。
5. 2 熔窑系统包括熔化部 、流液洞 、水平烟道 、垂直烟道 、金属换热器 、热风管道 。熔窑系统的分界面是 :窑体的外表面 、配合料进投料口及玻璃液离开流液洞的界面 、助燃空气进金属换热器以及燃料等物料进入熔化部 ,放空空气离开换热器放空管 ,烟气离开换热器的界面 。对纯氧助燃的熔窑系统则不包括金属换热器 ,助燃氧气经氧枪直接进入熔化部 , 烟气离开熔窑的垂直烟道的界面作为熔窑系统的分界面 。其他界面同空气助燃的熔窑系统 。
5. 3 通路系统包括主通路 、过渡通路和成型通路以及各排烟烟囱 。通路系统的分界面是 :玻璃液离开流液洞进入主通路的界面 ,玻璃液离开各漏板的流液槽的界面 ,燃料及助燃气体进入通路 , 烟气离开各排烟烟囱的界面 。
1
GB/T 25039—2010
6 热平衡框图
图 1 单元窑热平衡体系示意图
(以空气助燃为例)
7 测试准备、要求、记录、项目和方法
7. 1 测试准备
7. 1. 1 根据具体情况制订测定方案 ,确定测试项目 、参数 ,选择合适的测量位置 、测量仪表和测量装置 。
7. 1. 2 测量仪表应经检定合格 。
7. 1. 3 根据测定方案绘出测点布置图 ,开设必要的测量孔洞 。
7. 2 测试要求
7. 2. 1 测试应在正常稳定生产的状况下进行 ,如遇生产状况不稳应停止测试 ,待恢复到稳定状态后再进行 。停止测试期间的各种物料量(如玻璃液产量 、燃料消耗量) ,不包括在统计数据内 。
7. 2. 2 对所测的各项参数 ,测前要根据经验有所估计 ,对一些主要的被测参数要重复测定 。
7. 2. 3 测试周期应尽量缩短 。
7. 3 测试记录
7. 3. 1 单元窑基本情况记录表按附录 B表 B. 1。
7. 3. 2 单元窑主要技术经济指标记录表按附录 B表 B. 2。
7. 3. 3 各项参数测试记录表按附录 B表 B. 3、表 B. 4、表 B. 5、表 B. 6 和表 B. 7。
7. 4 测试项目、参数和方法
按表 1 的规定 。
2
GB/T 25039—2010
8 物料平衡计算
8. 1 熔窑物料平衡计算
8. 1. 1 进熔窑体系物料质量计算
表 1 测试项目、参数和方法
项 目
参 数
方 法
燃料
成分
重油成分(C、H、O、N、S、A、W)由燃料供应部门提供 ,密度和水分含量可在进窑端的管路上取样 ,密度的测定方法按 GB/T 1884进行 。
气体燃料成分(CO、H2、CH4、Cn Hm 、O2、CO2 ) 在进窑端取样后用奥 氏 气 体 分 析仪测定 ,取三次测定平均值
低位发热量
燃料的低位发热量可用专门的量热计测定 ,也可根据燃料成分按附录 C计算
温度
在进入体系的入口处用温度计测定
流量
重油流量用容积式流量计测量 ,并根据油温 、密度换 算 成 质 量 流 量 ,也 可 用 质 量流量计直接测得质量流量 。
天然气 、焦炉煤气的流量 采 用 有 温 度 和 压 力 补 偿 的 标 准 孔 板 计 量 , 计 量 方 法 按GB/T 2624. 2 或 SYL04
助燃空气
温度
用温度计在助燃空气入体系的界面处测量
流量
用毕托管或热球风速仪在助燃空气入体系的界面处测量 ,方法按附录 D,也可采用有温度和压力补偿的孔板流量计 ,计量方法按 GB/T 2624. 2 或 SYL04
换热器放空空气
温度
用温度计在助燃空气出体系的界面处测量
流量
采用有温度和压力补偿的孔板流量计 ,计量方法按 GB/T 2624. 2 或 SYL04
工业摄像机镜头用压缩空气
温度
用温度计在压缩空气入体系处测量
流量
采用转子流量计测量 。无法测量时可取摄像机的设计值
助燃氧气
温度
用温度计在助燃氧气入体系的界面处测量
流量
用有温度和压力补偿的孔板流量计 ,计量方法按 GB 2624. 2 或 SYL04
成分
由氧气站提供
冷却风
温度
吹向窑体前的温度用温度计在支风管内测量 。
吹向窑体后的返射风温度用带遮蔽罩的温度计测量 ,取五点平均值
流量
在总风管上用毕托管或热球风速仪测量 ,方法按附录 D
配合料
温度
用温度计在投料机料斗的取样孔内测量料层温度
用量
统计每班上料次数 ,折算为每天投料量 ,取测定期间平均值
含水率
投料机料斗的取样孔取样分析
废丝玻璃量
根据废丝玻璃量称量记录或根据配料记录单计算
成分
各种粉料的化学成分由厂化验室提供
玻璃液
温度
在出体系处用热电偶测量
产量
根据实测玻璃液出料量或投料量计算
3
GB/T 25039—2010
表 1 (续)
项 目
参 数
方 法
烟气
温度
对空气助燃单元窑 ,在出金属换热器后烟气出体系 的 界 面 处 ,分 不 同 部 位 ,测 三点温度 ,求平均值 。
对全氧助燃单元窑 ,在烟 道 后 出 体 系 的 界 面 处 , 分 不 同 部 位 , 测 三 点 温 度 , 求 平均值
流量 、静压
在烟气出体系界面处用毕托管与微差 压 计 测 量 ,方 法 按 附 录 D,测 三 次 ,取 平 均值 ,在测量困难时 ,可根据理论计算
成分
用球胆或取样瓶取样 ,用奥氏气体分析仪测量
含水率
在烟气出体系界面处按附录 E方法测定
供给电能
电功率
用单相(或三相)标准电度表 ,瓦特表或相同精度的电平衡 测 定 仪 连 续 测 量 一 个小时 ,每个进体系处 ,每对电极或发热元件的电功率 ,按 GB/T 8222进行测定
表面散热量
表面温度
根据窑的结构 ,各部位所处的环境 ,将窑的外表面分 成 若 干 区 域 ,并 根 据 各 区 域面积的大小和表面温度的 差 异 , 在 每 个 区 域 内 分 别 布 置 几 个 或 几 十 个 测 点 , 用表面温度计测量
表面散热量
根据表面温度计算 ,或用热流计直接测量
表面积
根据经核实的设计图纸计算
孔口辐射散热量
辐射温度
用红外辐射高温计或光学高温计测量
孔口面积
用直尺测量或查阅图纸计算
孔口溢流气体
温度
用热电偶测量
流量
用微压计测量孔 口 内外静压差后计算
冷却水
温度
进出 口温度用温度计测量
流量
称量或用盛器 、秒表 、米尺测量 ,然后计算质量流量
雾化介质
压缩空气
温度
用温度计测量
流量
用带有温度 、压力补偿的孔板或其他等效的流量计测量 ,无法测量时可取设计值
蒸汽
温度
用温度计测量
压力
用压力表测量
流量
用蒸汽流量计测量 ,无法测量时取设计值
压缩氧气
温度
用温度计测量
流量
用氧气流量计测量
成分
由氧气站提供
鼓泡空气
流量
用在线的转子流量计测量
环境温度
温度
对各个不同的区域 ,分别 取 区 域 附 近 的 最 低 空 气 温 度 作 为 该 区 域 的 环 境 温 度 ,用带遮蔽的温度计测量
大气压
压力
用大气压力表测量 ,或采用当地气象部门同期的测量数据
8. 1. 1. 1 燃料质量 mr(kg/h)
8. 1. 1. 1. 1 当使用重油作燃料时 :
mr …………………………( 1 )
4
GB/T 25039—2010
…………………………( 2 )
式中 :
Vr— 测定期间平均日耗油量 ,单位为立方米每天(m3/d) ;
ρt— 重油流经流量计时的密度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) ,实测或按式(2)计算 ;
tr— 重油流经流量计时的温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
ρ20— 20 ℃时重油的密度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) , 由实测得 ; β— 体积膨胀系数,β=0. 002 5-0. 002×ρ20 × 10- 3 ;
8. 1. 1. 1. 2 当使用气体燃料时 :
mr =Vor × ρ0 …………………………( 3 )
式中 :
Vor— 气体燃料量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;
ρ0— 标准状态下燃气密度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) ,按式(4)计算 。
ρ0 = 0.
式中 :
Xi— 气体中各组分的体积百分含量( %) ;
ρ0i— 标准状态下气体中各组分的密度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) ,见附录 F表 F. 1。
8. 1. 1. 2 助燃介质质量 mzr(kg/h)
8. 1. 1. 2. 1 当用空气助燃时 :
mzr = 1. 293×Vrlf …………………………( 5 )
式中 :
Vrlf— 进换热器助燃冷风量 ,单位为立方米每小时(m3/h) 。
8. 1. 1. 2. 2 当用氧气助燃时 :
mzr =Voya × ρoya …………………………( 6 )
式中 :
Voya— 进体系助燃氧气量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;
ρoya— 标准状态下氧气的密度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) , 比照式(4)计算 。
8. 1. 1. 3 配合料质量 mp (kg/h)
mp …………………………( 7 )
式中 :
np— 测定期间平均日投料付数 ;
mf— 每付粉料(湿基)的质量 ,单位为千克(kg) ;
mfs— 每千克粉料(湿基)配成配合料时添加的废丝玻璃量 ,单位为千克每千克(kg/kg) 。
8. 1. 1. 4 鼓泡空气质量 mg (kg/h)
mg Vgi …………………………( 8 )
式中 :
Vgi— 窑内第i根鼓泡管鼓泡空气体积流量 ,L/min, 由在线鼓泡控制盘测量 。
8. 1. 1. 5 雾化介质质量 mw (kg/h)
8. 1. 1. 5. 1 当使用压缩空气作雾化介质时 :
mw = 1. 293×Vwk …………………………( 9 )
式中 :
Vwk— 雾化用压缩空气流量 ,单位为立方米每小时(m3/h) 。
5
GB/T 25039—2010
8. 1. 1. 5. 2 当使用蒸汽作雾化介质时 :
采用实测蒸汽质量 mw ,若实测困难时可取设计值 。
8. 1. 1. 5. 3 当用氧气作雾化介质时 :
mw =Vwya × ρoya …………………………( 10 )
式中 :
Vwya— 雾化用氧气流量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;
ρoya— 标准状态下氧气的密度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) , 比照式(4)计算 。
8. 1. 1. 6 漏入空气质量 ml(kg/h)
8. 1. 1. 6. 1 当使用重油作燃料时 :
ml = 1. 293× (αc - αk) ×Vk(o) × mr …………………………( 11 )
式中 :
αc— 烟气出体系时的过剩空气系数 。计算见附录 G;
αk— 烟气离开熔化部时过剩空气系数 ;
Vk(o) — 理论空气量 ,单位为立方米每千克(m3/kg) ,计算见附录 G;
mr— 进体系燃料质量 ,单位为千克每小时(kg/h) 。
8. 1. 1. 6. 2 当使用气体燃料时 :
ml = 1. 293× (αc - αk) ×Vk(o) ×Vor …………………………( 12 )
式中 :
Vor— 进体系气体燃料量 ,单位为立方米每小时(m3/h) 。
注 : 对于全氧助燃的单元窑 ,漏入空气量不能忽略时 ,可根据氧 、氮气的比例进行计算 。
8. 1. 1. 7 工业摄像机镜头用压缩空气质量 ms(kg/h)
ms = 0. 077 58Vs …………………………( 13 )
式中 :
Vs— 工业摄像机镜头用压缩空气体积流量 ,单位为升每分钟(L/min) 。
8. 1. 1. 8 进体系物料总质量 mzs(kg/h)
mzs =mr + mzr + mp + mg + mw + ml ( 14 )
8. 1. 2 出熔窑体系物料质量计算
8. 1. 2. 1 烟气质量 my (kg/h)
my =Voy × ρ0 ( 15 )
式中 :
Voy— 出体系时烟气流量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;
ρ0— 标准状态下气体的密度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) ,按式(4)计算 ;
Sd— 测流量断面的截面积 ,单位为平方米(m2 ) ;
Kd— 毕托管校正系数 ;
n— 测流量断面内的测点数 ;
ΔPi— 测流量断面内第i点的动压值 ,单位为帕斯卡(Pa) ;
P— 大气压 ,单位为帕斯卡(Pa) ;
Pj— 测流量断面内的静压 ,单位为帕斯卡(Pa) ;
tq— 测流量断面内的气体平均温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
8. 1. 2. 2 玻璃液质量 mb (kg/h)
8. 1. 2. 2. 1 按出料量计算时 :
6
GB/T 25039—2010
mb mfb …………………………( 17 )
式中 :
n— 漏板数量 ;
msi— 第i块漏板满筒玻璃纤维原丝(扣除水分和浸润剂)质量 ,单位为千克(kg) ; τmi— 第i块漏板满筒原丝的拉丝时间 ,单位为分钟(min) ;
mfb— 由通路放料孔排放出的玻璃液总流量 ,单位为千克每小时(kg/h) 。
8. 1. 2. 2. 2 按投料量计算时 :
mb …………………………( 18 )
mbf …………………………( 19 )
mbs =mbf × mfs …………………………( 20 )
式中 :
mp— 配合料投料量 ,单位为千克每小时(kg/h) ;
mbf— 熔成每千克玻璃液所需粉料(湿基)量 ,单位为千克每千克(kg/kg) ,按式(19)计算 ;
mbs— 熔成每千克玻璃液所需废丝量 ,单位为千克每千克(kg/kg) ,按式(20)计算 ;
mfq— 每千克粉料(湿基)中逸出气体的质量 ,单位为千克每千克(kg/kg) ;
mfs— 每千克粉料(湿基)配成配合料时添加的碎玻璃量 ,单位为千克每千克(kg/kg) 。
8. 1. 2. 3 换热器放空空气质量 mfk (kg/h)
mfk = 1. 293×Vfk …………………………( 21 )
式中 :
Vfk— 换热器放空空气量 ,单位为立方米每小时(m3/h) 。
8. 1. 2. 4 溢流气体质量 mky(kg/h)
mky Vkiρ0 …………………………( 22 )
式中 :
Vki— 窑体第i个孔口的溢流气体量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ,按式(23)计算 。
式中 :
Ski— 窑体第i个孔口的面积 ,单位为平方米(m2 ) ;
μi— 窑体第i个孔口的溢流系数 :
δ— 溢流孔口处窑墙厚度 ,单位为米(m) ;
当(当) δ(δ)3(3).. 5de时(5de时) ,,μ(μ)i(i)0(0).. 62(82)。;
de— 溢流孔口当量直径 ,单位为米(m) ;
ΔPki— 孔口内外静压差 ,单位为帕斯卡(Pa) , 当 ΔPki为正值时 ,Vki取正值 , 当 ΔPki为负值时 ,Vki取负值 ;
P— 大气压 ,单位为帕斯卡(Pa) ;
ρ0— 标准状态下气体的密度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) ,按式(4)计算 ;
tki— 窑体第i个孔口溢流气体温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
8. 1. 2. 5 出体系其他物料质量 mqt(kg/h)
mqt =mzs - (my + mb + mfk + mky) …………………………( 24 )
注 : 其他出体系物料质量的绝对值占进体系总物料质量的比例应不大于 5% ,否则应对测定与计算结果进行复核 。
7
GB/T 25039—2010
8. 1. 2. 6 出体系物料总质量 mzc (kg/h)
mzc =my + mb + mfk + mky + mqt …………………………( 25 )
8. 1. 3 熔窑物料平衡表
熔窑物料平衡表见表 2。
表 2 熔窑物料平衡表
进熔窑物料质量
出熔窑物料质量
序号
项 目
数值kg/h
百分数 %
序号
项 目
数值kg/h
百分数 %
1
燃料质量 mr
1
烟气质量 my
2
进熔窑助燃介质质量 mzr
2
玻璃液质量 mb
3
配合料质量 mp
3
换热器放空空气质量 mfk
4
雾化介质质量 mw
4
溢流气体质量 mky
5
漏入空气质量 ml
5
其他出体系物料质量 mqt
6
鼓泡空气质量 mg
合计
进体系物料总质量 mzs
合计
出体系物料总质量 mzc
8. 2 通路物料平衡计算
8. 2. 1 进通路物料
8. 2. 1. 1 通路燃气质量 mtr(kg/h)
mtr =Vtr × ρ0 …………………………( 26 )
式中 :
Vtr— 进入通路燃气流量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;
ρ0— 标准状态下燃气的密度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) , 比照式(4)计算 。
8. 2. 1. 2 通路助燃介质质量 mtzr(kg/h)
8. 2. 1. 2. 1 当用空气助燃时
mtzr = 1. 293×Vtk …………………………( 27 )
式中 :
Vtk— 进通路助燃空气流量 ,单位为立方米每小时(m3/h) 。
8. 2. 1. 2. 2 当用氧气助燃时
mtzr =Vtya × ρoya ( 28 )
式中 :
Vtya— 进体系助燃氧气量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;
ρoya— 标准状态下氧气的密度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) , 比照式(4)计算 。
8. 2. 1. 3 进入通路的玻璃液量 mb (kg/h)同 8. 1. 2. 2。
8. 2. 1. 4 进通路物料总质量 mtz(kg/h)
mtz =mtr + mtzr + mb ( 29 )
8. 2. 2 出通路物料
8. 2. 2. 1 出通路烟气质量 mty(kg/h)
mty …………………………( 30 )
8
GB/T 25039—2010
式中 :
Vtyi— 出通路第i个烟道的烟气流量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ,计算方法见附录 D;
ρtyi— 通路第i个烟道的烟气的密度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) , 比照式(4)计算 。
8. 2. 2. 2 通路放料漏板放出的玻璃液量 mfb(kg/h)
8. 2. 2. 3 通路成型玻璃液质量 mcb(kg/h)
mcb =mb - mfl ( 31 )
8. 2. 2. 4 出通路其他物料质量 mtq(kg/h)
mtq =mtz - (mty + mfb + mcb ) ( 32 )
注 : 其他出通路物料质量的绝对值占进体系物料总质量的比例应不大于 5% ,否则应对测定与计算结果进行复核 。
8. 2. 2. 5 出通路物料总质量 mtzc(kg/h)
mtzc =mty + mfb + mcb + mtq ( 33 )
8. 2. 3 通路物料平衡表
通路物料平衡表见表 3。
9 热平衡计算
9. 1 熔窑热平衡计算
9. 1. 1 熔成每千克玻璃液理论耗热量计算
表 3 通路物料平衡表
进通路物料质量 kg/h
出通路物料质量 kg/h
序号
项 目
数值
kg
百分数 %
序号
项 目
数值
kg
百分数 %
1
燃料质量 mtr
1
通路烟气产出量 mty
2
助燃介质质量 mtzr
2
放料漏板放出玻璃液量 mfb
3
进入通路玻璃液量 mb
3
成型玻璃液量 mcb
4
其他出通路物料质量 mtq
合计
进通路物料总质量 mtz
合计
出通路物料总质量 mtzc
9. 1. 1. 1 硅酸盐形成反应耗热 Q1 (kJ/kg)
mbfqimhi …………………………( 34 )
式中 :
mbf— 熔成每千克玻璃液所需粉料(湿基)量 ,单位为千克每千克(kg/kg) ;
qi— 各种原料硅酸盐形成反应热(以千克分解氧化物计) ,单位为千 焦 尔 每 千 克(kJ/kg) , 查 附录 F表 F. 4;
mhi— 每千克粉料(湿基)中 ,各种原料引入的分解氧化物质量 ,单位为千克每千克(kg/kg) ,见附录 H 表 H. 2。
9. 1. 1. 2 形成玻璃液耗热 Q2 (kJ/kg)
Q2 = 347× mbf × (1- mfq) …………………………( 35 )
式中 :
mbf— 熔成每千克玻璃液所需粉料(湿基)量 ,单位为千克每千克(kg/kg) ;
mfq— 每千克粉料(湿基)中逸出气体的质量 ,单位为千克每千克(kg/kg) 。
9. 1. 1. 3 加热玻璃液到理论澄清温度耗热 Q3 (kJ/kg)
Q3 =cbl × tbl …………………………( 36 )
9
GB/T 25039—2010
式中 :
cbl— 玻璃液在 0 ℃ ~tbl℃时的平均比热容 ,单位为千焦尔每千克每度[kJ/(kg · K)] ,计算方法见附录 I;
tbl— 玻璃液在黏度为 10Pa · s时的温度值 , 即为玻璃液理论澄清温度 ,单位为摄氏度( ℃) ,计算方法见附录 I。
9. 1. 1. 4 蒸发有效水分耗热 Q4 (kJ/kg)
Q4 = 2491× mbf × mH2O …………………………( 37 )
式中 :
mbf— 熔成每千克玻璃液所需粉料(湿基)量 ,单位为千克每千克(kg/kg) ; mH2O — 每千克粉料中含有效水质量 ,单位为千克每千克(kg/kg) 。
注 : 本标准规定 ,实测水分小于 5%时 ,有效水分取实测水分值 ,实测水分大于 5%时 ,有效水分取 5% 。
9. 1. 1. 5 加热配合料中逸出气体各组分到玻璃液理论澄清温度耗热 Q5 (kJ/kg)
Q5 =mbf ×Vfq × cfq × tbl …………………………( 38 )
式中 :
mbf— 熔成每千克玻璃液所需粉料(湿基) ,单位为千克每千克(kg/kg) ;
Vfq— 每千克粉料 中 逸 出 气 体 的 体 积 , 单 位 为 立 方 米 每 千 克 (m3/kg) , 计 算 方 法 见 附 录 H 表H. 1;
cfq— 在 0 ℃ ~tbl℃时逸出气体的平均比热容 ,单位为千焦尔每立方米每度[kJ/(m3 · K)] ,按式(39)计算 ;
cfq = 0. 01(∑Xicpi) …………………………( 39 )
式中 :
Xi— 气体中各组分的体积百分含量( %) ;
cpi— 气体中第i组分的平均定压比热容 ,单位为千焦尔每立方米每度[kJ/(m3 · K)] ,见附录 F表 F. 2、表 F. 3;
tbl— 玻璃液理论澄清温度 。
9. 1. 1. 6 配合料入窑显热 Q6 (kJ/kg)
Q6 =mbf × cfl × tfl+ mbs × cs × ts …………………………( 40 )
式中 :
mbf— 熔成每千克玻璃液所需粉料(湿基)量 ,单位为千克每千克(kg/kg) ;
cft— 粉料在 0 ℃ ~tfl℃时的平均比热容 ,单位为千焦尔每千克每度[kJ/(kg · K)] ,一般取 cft=
0. 963kJ/(kg · K) ;
tfl— 粉料入窑温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;
mbs— 熔制每千克玻璃液所需废丝玻璃量 ,单位为千克每千克(kg/kg) ;
cs— 废丝玻璃在 0 ℃ ~ts℃时的平均比热容 ,单位为千焦尔每千克每度[kJ/(kg · K)] ,计算方法见附录 I;
ts— 废丝玻璃入窑温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
9. 1. 1. 7 熔成每千克玻璃液理论耗热量 Qb (kJ/kg)
Qb =Q1 +Q2 +Q3 +Q4 +Q5 -Q6 ( 41 )
注 : 熔成每千克玻璃液理论耗热量 Qb,本标准规定 :普通无碱玻璃为 3 135 kJ/kg,中碱玻璃为 2 926kJ/kg。
9. 1. 2 熔窑有效热 Qyx (kJ/h)
Qyx =mb ×Qb ( 42 )
10
GB/T 25039—2010
式中 :
mb— 出熔窑玻璃液质量 ,单位为千克每小时(kg/h) 。
9. 1. 3 输入体系热量计算
9. 1. 3. 1 燃料燃烧热 Qrr(kJ/h)
9. 1. 3. 1. 1 当使用重油时 :
Qrr =mr ×Qd(y)w …………………………( 43 )
式中 :
mr— 进体系燃料质量 ,单位为千克每小时(kg/h) ;
Qd(y)w — 重油低位发热量 ,单位为千焦尔每千克(kJ/kg) ,计算方法见附录 C。
9. 1. 3. 1. 2 当使用气体燃料时 :
Qrr =Vor ×Qd(y)w …………………………( 44 )
式中 :
Vor— 进体系气体燃料量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;
Qd(y)w — 气体燃料低位发热值 ,单位为千焦尔每立方米(kJ/m3 ) ,计算方法见附录 C。
9. 1. 3. 2 燃料显热 Qrx (kJ/h)
9. 1. 3. 2. 1 当使用重油时 :
Qrx =mr × cz × tz ……………………( 45 )
式中 :
mr— 进体系燃料质量 ,单位为千克每小时(kg/h) ;
cz— 重油入体系时的平均比热容 ,单位为千焦尔每千克每度[kJ/(kg · K)] ,按式(46)计算 ;
cz = 1. 74+ 0. 002 5tz ( 46 )
tz— 重油入体系时温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
9. 1. 3. 2. 2 当使用气体燃料时 :
Qrx =Vor × cqr × tqr …………………………( 47 )
式中 :
Vor— 进体系气体燃料量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;
cqr— 气体燃料在 0 ℃ ~tqr℃时的平均比热容 ,单位为千焦尔每立方米每度[kJ/(m3 · K)] , 比照式(38)计算 ;
tqr— 气体燃料入体系时温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
9. 1. 3. 3 助燃介质显热 Qzx (kJ/h)
9. 1. 3. 3. 1 当使用助燃空气时
Qzx =Vrlf × ck × tk …………………………( 48 )
式中 :
Vrlf— 进换热器助燃冷风量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;
ck— 助燃空气在 0 ℃ ~tk ℃时的平均比热容 ,单位为千焦尔每立方米每度[kJ/(m3 · K)] ,查附录 F表 F. 2;
tk— 助燃空气入体系时温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
9. 1. 3. 3. 2 当使用助燃氧气时
Qzx =Voya × cya × tya …………………………( 49 )
式中 :
Voya— 氧气入体系时的流量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;
cya— 氧气在 0 ℃ ~tya℃时的平均比热容 ,单位为千焦尔每立方米每度[kJ/(m3 · K)] , 比照式(39)计算 ;
11
GB/T 25039—2010
tya— 氧气入体系时的温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
9. 1. 3. 4 雾化介质带入热量 Qwx (kJ/h)
9. 1. 3. 4. 1 压缩空气作雾化介质时 :
Qwx =Vwk × cwk × twk …………………………( 50 )
式中 :
Vwk— 雾化压缩空气流量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;
cwk— 雾化压缩空气 在 0 ℃ ~ twk ℃时 的 平 均 比 热 容 , 单 位 为 千 焦 尔 每 立 方 米 每 度 [kJ/(m3 · K)] ,查附录 F表 F. 2;
twk— 雾化压缩空气入体系温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
9. 1. 3. 4. 2 蒸汽作雾化介质时 :
Qwx =mw × i″ …………………………( 51 )
式中 :
mw — 雾化蒸汽质量 ,单位为千克每小时(kg/h) ;
i″— 入体系蒸汽热焓 ,单位为千克每千克(kJ/kg) , 根 据 蒸 汽 压 力 查 饱 和 蒸 汽 表 或 根 据 蒸 汽 压力 、温度查过热蒸汽表 。
9. 1. 3. 4. 3 氧气作雾化介质时 :
Qwx =Vwya × cwya × twya …………………………( 52 )
式中 :
Vwya— 雾化氧气流量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;
cwya— 雾化氧气在 0 ℃ ~twya℃时的平均比热容 ,单位为千焦尔每立方米每度[kJ/(m3 · K)] , 比照式(39)计算 ;
twya— 雾化氧气入体系时温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
9. 1. 3. 5 鼓泡空气显热 Qg (kJ/h)
cg × tg Vgi … … … … … … … … … …
式中 :
cg— 鼓泡空气在 0 ℃ ~tg ℃时的平均比热容 ,单位为千焦尔每立方米每度[kJ/(m3 · K)] ,查附录 F表 F. 2;
tg — 鼓泡空气入体系时温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;
Vgi— 第i根鼓泡管进入体系的鼓泡空气量 ,单位为升每分钟(L/min) 。
9. 1. 3. 6 漏入空气显热 Qlx (kJ/h)
9. 1. 3. 6. 1 当使用重油时 :
Qlx = (αc - αk) ×Vk(o) × mr × cl × tl …………………………( 54 )
式中 :
αc— 烟气出体系时的空气系数 。计算见附录 G;
αk— 烟气离开熔化部时平均空气系数 ;
Vk(o) — 理论空气量 ,单位为立方米每千克(m3/kg) ;
mr— 进体系燃料量 ,单位为千克每小时(kg/h) ;
cl— 漏入空气在 0 ℃ ~tl℃时的平均比热容 ,单位为千焦尔每立方米每度[kJ/(m3 · K)] ,查附录 F表 F. 2;
tl— 漏入空气平均温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
9. 1. 3. 6. 2 当使用气体燃料时 :
Qlx = (αc - αk) ×Vk(o) ×Vor × cl × tl …………………………( 55 )
12
GB/T 25039—2010
式中 :
Vor— 熔窑气体燃料量 ,单位为立方米每小时(m3/h) 。
9. 1. 3. 7 配合料显热 Qpx (kJ/h)
Qpx =mb ×Q6 …………………………( 56 )
式中 :
mb— 出熔窑玻璃液质量 ,单位为千克每小时(kg/h) ;
Q6— 熔成每千克玻璃的配合料入窑显热,单位为千焦尔每千克(kJ/kg) 。
9. 1. 3. 8 电能供入热 Qjd(kJ/h)
Pdi × 3. 6 × 103 …………………………( 57 )
式中 :
Pdi— 进入熔化部 、流液洞上升道等各部分的电功率 ,单位为千瓦(kW) 。
9. 1. 3. 9 输入体系总热量 Qzs(kJ/h)
Qzs =Qrr +Qrx +Qzx +Qwx +Qg +Qlx +Qpx +Qjd ( 58 )
9. 1. 4 输出体系热量计算
9. 1. 4. 1 玻璃液带出显热 Qbx(kJ/h)
Qbx =mb × cbc × tbc ( 59 )
式中 :
mb— 出体系玻璃液质量 ,单位为千克每小时(kg/h) ;
cbc— 玻璃液在 0 ℃ ~tbc℃时的平均比热容 ,单位为千焦尔每千克每度[kJ/(kg · K)] ,计算方法见附录 I;
tbc— 玻璃液出熔窑体系时温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
9. 1. 4. 2 玻璃液带出潜热 Qbq(kJ/h)
Qbq =mb × (Q1 +Q2 + 2491× mbf × m′H2O ) ……………………( 60 )
式中 :
mb— 出熔窑玻璃液质量 ,单位为千克每小时(kg/h) ;
Q1— 硅酸盐形成反应热,单位为千焦尔每千克(kJ/kg) ;
Q2— 形成玻璃液耗热,单位为千焦尔每千克(kJ/kg) ;
mbf— 熔成每千克玻璃液所需粉料(湿基)量 ,单位为千克每千克(kg/kg) ; m′H2O — 每千克粉料中实测含水质量 ,单位为千克每千克(kg/kg) 。
9. 1. 4. 3 池窑表面散热 Qsr(kJ/h)
…………………………( 61 )
式中 :
Sbi— 池窑表面第i部位的表面积 ,单位为平方米(m2 ) ;
qsri— 池窑表面第i部位的表面热流密度 ,单位为千焦尔每平方米每度[kJ/(m2 · h)] ,用热流计直接测量 ,或按式(62)计算 。
qsri = αi × (twi -t0i) …………………………( 62 )
式中 :
αi— 对流辐射换热系数 ,单位为千焦尔每平方米每小时每度[kJ/(m2 · h · K)] ,按式(63)计算 。
twi - t0i
13
GB/T 25039—2010
式中 :
Aw — 取决于散热面位置的系数 ,按表 4取值 ; εi— 窑墙第i部位外表面黑度 ;
twi— 窑体第i部位外表面温度 ,单位为摄氏度( ℃) ; t0i— 环境温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
表 4 Aw 系数值
散热面位置
散热面向上
散热面垂直
散热面向下
Aw
11. 7
9. 2
7. 5
9. 1. 4. 4 孔口辐射散热 Qkf(kJ/h)
9. 1. 4. 4. 1 孔口敞开时 :
Qkf i ×Ski} … … … … … …
式中 :
tfi— 窑体第i个孔口的辐射温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;
c0— 黑体辐射系数 ,c0 = 20. 4 kJ/(m2 · h · K4 ) ;
t0i— 环境温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;
Φi— 窑体第 i个孔口的门孔系数 ,取决于孔的形状 、尺寸及窑墙的厚度 ,查图 2;
Ski— 窑体第i个孔口的面积 ,单位为平方米(m2 ) 。
1— 伸长的长方形 ;
2— 长方形(2 ∶ 1) ;
3— 正方形 ;
— 孔的直径或最小宽度与墙厚之比 。
4— 圆形 ; D
δ
图 2 门孔系数计算图
14
GB/T 25039—2010
9. 1. 4. 4. 2 孔口用金属板盖住时 :
式中 :
9. 1. 4. 4. 3 孔口用板砖盖住时 :
εm — 金属板的黑度 ,一般取 εm =0. 8。
Qkf … … … … … … … … … …
式中 :
λ— 板砖的导热系数 ,单位为瓦每米每度[W/(m · K)] ;
δi— 板砖的厚度 ,单位为米(m) ;
Ski— 窑体第i个孔口的面积 ,单位为平方米(m2 ) ;
Δti— 窑体第i个孔口板砖的内外表面温差 ,单位为摄氏度( ℃) 。
9. 1. 4. 5 换热器放空空气散热 Qfx(kJ/h)
Qfx =Vfk × tfk × cfk …………………………( 67 )
式中 :
Vfk— 换热器放空空气量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;
tfk— 换热器放空空气温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;
cfk— 换热器放空空气在 0 ℃ ~tfk℃时的平均比热容 ,单位为千焦尔每立方米每度[kJ/(m3 ·K)] 。
9. 1. 4. 6 孔口溢流气体显热 Qky(kJ/h)
Qky …………………………( 68 )
式中 :
Vki— 窑体第i个孔口的溢流气体量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;
cki— 窑体第 i个孔口的溢流气体在 0 ℃ ~tki℃时的平均比热容 ,单位为千焦尔每立 方 米 每 度[kJ/(m3 · K)] , 比照式(39)计算 ;
tki— 窑体第i个孔口的溢流气体温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
9. 1. 4. 7 冷却水带出热 Qls(kJ/h)
……………………( 69 )
式中 :
mlsi— 进出第i个冷却水箱的冷却水质量 ,单位为千克每小时(kg/h) ;
t′lsi— 第i个冷却水箱出水温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;
tlsi— 第i个冷却水箱进水温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
9. 1. 4. 8 冷却风带出热 Qlf(kJ/h)
Qlf =Vlf × (c′lf × t′lf - clf × tlf) …………………………( 70 )
式中 :
Vlf— 冷却风量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ,用毕托管测量时 ,计算方法见附录 D;
c′lf—0 ℃ ~ t′lf℃返 射 风 平 均 比 热 容 , 单 位 为 千 焦 尔 每 立 方 米 每 度 [kJ/(m3 · K)] , 查 附 录 F表 F. 2;
t′lf— 吹向窑体后的返射风温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;
clf—0 ℃ ~ tlf℃冷 却 风 平 均 比 热 容 , 单 位 为 千 焦 尔 每 立 方 米 每 度 [kJ/(m3 · K)] , 查 附 录 F表 F. 2;
15
GB/T 25039—2010
tlf— 吹向窑体前的冷却风温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
9. 1. 4. 9 烟气显热 Qyq (kJ/h)
Qyq =Voy × cy × ty …………………………( 71 )
式中 :
Voy— 出熔窑体系的烟气流量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;
cy—0 ℃ ~ty℃烟气平均比热容 ,单位为千焦尔每立方米每度[kJ/(m3 · K)] , 比照式(39)计算 ; ty— 烟气出体系时平均温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
9. 1. 4. 10 蒸汽潜热 Qwq (kJ/h)
Qwq =r×Wym ×Voy …………………………( 72 )
式中 :
r— 水的汽化热,单位为千焦尔每千克(kJ/kg) ;
Wym — 烟气中水汽的质量含量 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) ,计算见附录 E; Voy— 出体系的烟气流量 ,单位为立方米每小时(m3/h) 。
9. 1. 4. 11 燃料化学不完全燃烧热损失 Qrh (kJ/h)
Qrh = (126×V′co+ 108×V′H2 ) ×Voy …………………………( 73 )
式中 :
2
V′co、V′H — 出体系烟气中一氧化碳 、氢气的体积百分含量 。
9. 1. 4. 12 其他热损失 Qqt(kJ/h)
Qqt =Qzs - (Qbx +Qbq +Qsr +Qkf +Qfx +Qky +Qls +Qlf +Qyq +Qwq +Qrh) ……( 74 )注 : 其他热损失的绝对值占总收入热的比例不大于 5% ,否则应对测定与计算结果进行复核 。
9. 1. 4. 13 输出体系总热量 Qzc (kJ/h)
Qzc =Qbx +Qbq +Qsr +Qkf +Qfx +Qky +Qls +Qlf +Qyq +Qwq +Qrh +Qqt ……( 75 )
9. 1. 5 熔窑热平衡表
熔窑热平衡表见表 5。
9. 2 通路热平衡计算
9. 2. 1 通路收入热量计算
9. 2. 1. 1 通路输入热 Qshr(kJ/h)
9. 2. 1. 1. 1 使用气体燃料时
Qshr =Vtr ×Qd(y)w …………………………( 76 )
式中 :
Vtr— 进入通路的气体燃料量 ,单位为立方米每小时(m3/h) ;
Qd(y)w — 通路气体燃料低位发热值 ,单位为千焦尔每立方米(kJ/m3 ) 。
9. 2. 1. 1. 2 使用电能供给热量时(不包括成型漏板供给电能)
hr Pdi × 3. 6 × 103 …………………………( 77 )
式中 :
Pdi— 进入通路各部分的电功率 ,单位为千瓦(kW) 。
9. 2. 1. 2 通路气体燃料显热 Qtrx (kJ/h)
Qtrx =Vtr × cqr × tqr ( 78 )
式中 :
cqr— 气体燃料在 0 ℃ ~tqr℃时进通路时的平均比热容 ,单位为千焦尔每立方米每度[kJ/(m3 · K)] , 比照式(39)计算 ;
tqr— 气体燃料进通路时的温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。
16
GB/T 25039—2010
表 5 熔窑热平衡表
输入体系热量
输出体系热量
序号
项 目
数值kJ/h
百分数 %
序号
项 目
数值kJ/h
百分数 %
1
燃料燃烧热 Qrr
1
玻璃液带出显热 Qpx
2
燃料显热 Qrx
2
玻璃液带出潜热 Qbq
3
助燃介质显热 Qzx
3
池窑表面散热 Qsr
4
雾化介质显热 Qwx
4
孔口辐射散热 Qkf
5
鼓泡空气显热 Qg
5
换热器放空空气散热 Qfx
6
漏入空气显热 Qlx
6
孔口溢流气体显热 Qky
7
配合料显热 Qpx
7
冷却水带出热 Qls
8
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