GB/T 32037-2015 工业窑炉燃烧节能评价方法

　　ICS 27. 060 F 04

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 32037—2015

　　工业窑炉燃烧节能评价方法

　　Evaluation method ofcombustion and energy savingforindustrialfurnace

　　2015-09-11发布 2016-04-01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 32037—2015

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由全国能源基础与管理标准化技术委员会(SAC/TC 20) 和全国燃烧节能净化标准化技术委员会(SAC/TC441)归 口 。

　　本标准起草单位 :苏州琅润达检测科技有限公司 、常熟苏大低碳应用技术研究院有限公司 、合肥顺昌分布式能源综合应用技术有限公司 、合肥皖镓能源科技有限公司 、宜兴市钰玺窑业有限公司 、潮州市新高陶瓷窑炉窑具研究所 、山东省冶金设计院股份有限公司 、博瑞特热能设备股份有限公司 、安徽省凤形耐磨材料股份有限公司 、湖北谁与争锋节能灶具有限公司 、蚌埠天一锅炉制造有限公司 、安徽省特种设备检测院 、安徽省标准化研究院 、安徽省产品质量监督检验研究院 、中国科学技术大学 。

　　本标准主要起草人 :林其钊 、杨必应 、陈向东 、丁昌东 、郭俊平 、程文强 、方明 、傅太陆 、高杰 、王曙光 、蒋玉清 、张家顺 、谢红占 、吴玺 、胡慧庆 、史德明 、王少旻 、张其林 、程钧 。

　　工业窑炉燃烧节能评价方法

　　1 范围

　　本标准规定了工业窑炉燃烧节能评价的术语和定义 、符号 、燃烧节能评价的基本原则和节能评价方法 。

　　本标准适用于工业窑炉的燃烧节能评价 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 23459 陶瓷工业窑炉热平衡 、热效率测定与计算方法

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　窑炉热效率 heatefficiency ofindustry furnace

　　窑炉有效利用的热量占输入窑炉热量的百分数 。

　　3.2

　　窑炉热平衡 heatbalanceofindustry furnace

　　稳定工况下 ,输入窑炉的热量和窑炉输出热量的平衡关系 。

　　3.3

　　窑炉热效率的温度修正 temperaturecorrection forefficiency ofindustry furnace

　　窑炉因环境温度变化使窑炉实际效率相对于基准温度下窑炉效率的变动量 。

　　3.4

　　余热利用效率 efficiency ofwasteheatutilization

　　窑炉系统中被回收利用的余热占余热总量的百分数 。

　　3.5

　　有效热 effectiveheat

　　物料由入窑温度被加热至达到工艺要求的过程中吸收的热量 。

　　3.6

　　燃料燃烬率 burnoutrate

　　燃料在炉内完全燃烧部分的质量占入窑燃料质量的百分数 。

　　3.7

　　辅能消耗比 percentageofextra energy

　　在工业窑炉实际运行中 ,除燃料燃烧所释放的能量之外 ,所消耗的诸如电能 、水冷消耗 、机械能等形式的能量之和与燃料完全燃烧所释放的能量之比 。

　　GB/T 32037—2015

　　4 符号

　　见附录 A。

　　5 燃烧节能评价的基本原则

　　5. 1 基本原则

　　5. 1. 1 工业窑炉应符合现行标准 、规范的规定 。

　　5. 1.2 工业窑炉的燃烧节能评价应符合国家法律 、法规 、标准及产业政策的要求 。

　　5. 1.3 工业窑炉应符合安全规程要求 。

　　5.2 单位基准

　　5.2. 1 除温度采用摄氏度单位外 ,其他应采用国家法定计量单位 。

　　5.2.3 基准温度为 20 ℃ 。对于连续运行的窑炉 , 以 1 t出窑成品为物料基准 ,在稳定工况下进行测定 ;对于周期性操作的窑炉 ,需要待窑炉进入稳定工况后进行测定 ,并且应将一个周期划分为至少 3个阶段分别测定 ,取其平均值 。

　　5.3 测定方法

　　依据相关国家标准规范进行测定 ,在相关标准允许的范围内根据实际情况选用合适的测量仪器 ,使用合适的测定方法 ,科学布置测试点位 ,在窑炉运行的适当阶段 ,结合科学的计算理论进行计算 。对于涉及的具体项目测定方法 ,应按照 GB/T 23459的要求进行 。

　　需测量的项目参见附录 B。

　　5.4 环境温度偏离基准状态的修正

　　5.4. 1 如果工业窑炉建在室内 , 当环境温度与基准温度之差小于 20 ℃时 ,可以忽略环境对窑炉效率的影响 。

　　5.4.2 如果工业窑炉建在室外 , 当环境温度与基准温度之差小于 10 ℃时 ,可以忽略环境对窑炉效率的影响 。

　　5.4.3 室外对流换热系数根据风速不同取相应的值 ,具体环境下对流换热系数可参考附录 C。

　　6 节能评价指标与方法

　　6. 1 概述

　　本标准对于工业窑炉的节能评价方法均建立在工业窑炉物料平衡和热平衡的基础之上 ,物料平衡和热平衡的具体内容参见附录 D 和附录 E。

　　6.2 节能评价指标

　　6.2. 1 燃料燃烬率

　　燃料燃烬率 b按式(1)计算 :

　　b ……………………( 1 )

　　式中 :

　　b — 燃料燃烬率 ;

　　mrh — 燃烧剩余灰渣质量 ,单位为千克(kg) ;

　　mrr — 燃料入窑质量 ,单位为千克(kg) 。

　　6.2.2 窑炉热效率

　　窑炉热效率 η按式(2)计算 :

　　……………………( 2 )

　　式中 :

　　η — 烧成产品的窑炉热效率 ;

　　Qpz — 坯体达到工艺要求时的总热量 ,单位为千焦(kJ) ;

　　Qpx — 坯体入窑时的显热,单位为千焦(kJ) ;

　　Qz — 外界供给的总能量 ,单位为千焦(kJ) ,按式(3)计算 。

　　Qz =Qrx +Qax +Qrr +Qpx +Qyq +Qqr ……………………( 3 )

　　式中 :

　　Qrx — 燃料带入的显热,单位为千焦(kJ) ;

　　Qax — 助燃空气带入的显热,单位为千焦(kJ) ;

　　Qrr — 燃料燃烧的化学热,单位为千焦(kJ) ;

　　Qyq — 升温前窑炉系统的蓄热量 ,单位为千焦(kJ) ;

　　Qqr — 带入窑炉系统的其他热量 ,单位为千焦(kJ) 。

　　6.2.3 余热利用率

　　余热利用率 ηr 按式(4)计算 :

　　……………………( 4 )

　　式中 :

　　ηr — 余热利用率 ;

　　Qrh — 从余热中回收的热量 ,单位为千焦(kJ) ,按式(5)计算 ;

　　Qrz — 余热总量 ,单位为千焦(kJ) ,按式(6)计算 。

　　Qrh =Qz+Qh+Qx+Qx ……………………( 5 )

　　式中 :

　　Qz— 从烧成产品出窑时的热量中回收的热量 ,单位为千焦(kJ) ;

　　Qh— 从产品出窑后窑炉系统的热量中回收的热量 ,单位为千焦(kJ) ;

　　Qx— 从排出的高温烟气携带的热量中回收的热量 ,单位为千焦(kJ) ;

　　Qx— 从排出的灰渣携带的热量中回收的热量 ,单位为千焦(kJ) ;

　　Qrz =Qpz +Qys +Qyh +Qqx +Qbs +Qhx ……………………( 6 )

　　式中 :

　　Qys— 窑炉系统水蒸发潜热和挥发分带走的显热,单位为千焦(kJ) ;

　　Qyh— 窑炉系统在坯体达到烧成温度后的蓄热量 ,单位为千焦(kJ) ;

　　Qqx— 干烟气带走的显热,单位为千焦(kJ) ;

　　Qbs— 窑体表面散热损失的热量 ,单位为千焦(kJ) ;

　　Qhx— 灰渣带走的显热,单位为千焦(kJ) 。

　　6.2.4 辅能消耗比

　　以工程实际现场测量时各个辅能的测量数值之和与燃料完全燃烧所释放能量的比值 。

　　6.2.5 单位产品能耗

　　6.2.5. 1 单位产品燃耗

　　单位产品燃耗按式(7)计算 :

　　er ……………………( 7 )

　　式中 :

　　er — 单位产品燃耗 ,单位为千克标准煤每吨(kgce/t)或千克标准煤每吉焦(kgce/GJ) ;

　　E — 燃料消耗量 ,单位为千克标准煤每小时(kgce/h) ;

　　G — 产品产量 ,单位为吨每小时(t/h)或吉焦每小时(GJ/h) 。

　　6.2.5.2 单位产品电耗

　　单位产品电耗按式(8)计算 :

　　ed ……………………( 8 )

　　式中 :

　　ed — 单位产品电耗 ,单位为千瓦时每吨(kW · h/t)或千瓦时每吉焦(kWh/GJ) ;

　　W — 电力消耗量 ,单位为千瓦时每小时(kW · h/h) 。

　　6.2.5.3 单位产品能耗

　　单位产品能耗按式(9)计算 :

　　e=er + 0. 122 9ed ……………………( 9 )

　　式中 :

　　e— 单位产品能耗 ,单位为千克标准煤每吨(kgce/t)或千克标准煤每吉焦(kgce/GJ) 。

　　6.3 节能评价方法

　　6.3. 1 对于工业窑炉的燃烧节能评价 ,通过上述燃料燃烬率 、窑炉热效率 、余热利用率 、辅能消耗比 、单位产品能耗等五个指标参量进行实际测量评估 , 最终根据该类型窑炉的能效水平 ,对测评结果进行分析 、定级 ,并将评价结果和改进意见反馈给被评企业 , 同时存档备案 。

　　6.3.2 工业窑炉燃烧节能评价工作可以通过审阅企业工业窑炉相关资料 、盘查节能相关账 目 、数据审核 、案例调查以及现场实际测量等方式开展 ,可以参考具有能效检测资质的节能技术服务机构出具的能效检测 、能源审计报告提供的相关信息和数据 , 出于评价所需 ,可以进行工业窑炉的运行现场测试验证 。将测试所得 、审阅所得的数据资料按照被评工业窑炉的尺寸 、载荷 、燃烧方式 、加热产品种类等进行分类 、分档 ,对于每一类 、每一档工业窑炉进行相关指标参数的测评及计算 ,最终汇总形成对应的工业窑炉燃烧节能评价报告 。

　　6.3.3 工业窑炉燃烧节能评价工作由相关能效测评单位进行实施 。

　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　符号及角标

　　符号及角标见表 A. 1。

　　表 A. 1 符号及角标

　　表 A. 1 (续)

　　附 录 B

　　(资料性附录)

　　测定项目

　　B. 1 需要测定的质量项

　　需要测定的质量项见表 B. 1。

　　表 B. 1 需要测定的质量项

　　B.2 需要测定的热工项

　　需要测定的热工项见表 B. 2。

　　表 B.2 需要测量的热工项

　　表 B.2 (续)

　　附 录 C

　　(资料性附录)

　　不同温差风速下表面换热系数

　　不同温差风速下表面换热系数见表 C. 1。

　　表 C. 1 不同温差风速下表面换热系数 单位 :kJ · (m2 · h · ℃) - 1

　　附 录 D

　　(资料性附录)

　　物料平衡

　　D. 1 物料平衡示意图

　　见图 D. 1。

　　图 D. 1 物料平衡示意图

　　D.2 物料进项

　　D.2. 1 坯体入窑的质量 mpr。

　　D.2.2 燃料入窑的质量 mrr。

　　D.2.3 氧化剂入窑的质量 myr。

　　myr =mar ·φ ……………………( D. 1 )

　　D.3 物料出项

　　D.3. 1 出窑产品质量 mpc。

　　D.3.2 坯体中含水质量 mpw 。

　　mpw =mpr ·w ……………………( D. 2 )

　　D.3.3 燃烧灰渣质量 mrh。

　　D.3.4 燃烧过程产生气体的质量 mac。

　　D.4 物料平衡

　　mpr + mrr + myr =mpc + mpw + mrh + mac ……………………( D. 3 )

　　附 录 E

　　(资料性附录)

　　热平衡

　　E. 1 热平衡示意图

　　见图 E. 1。

　　图 E. 1 热平衡示意图

　　E.2 热量进项

　　E.2. 1 燃料带入的显热 Qrx

　　Qrx =mrr ·crr ·trr ……………………( E. 1 )

　　式中 :

　　trr— 燃料的温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。

　　煤的比热容见 QB/T 1493—1992附录 E表 E. 1。

　　重油燃料 :crr = 1. 74+ 0. 002 5trr ……………………( E. 2 )

　　气体燃料 :crr = Σ(Xri ·cri) …………………………( E. 3 )

　　E.2.2 助燃空气带入的显热 Qax

　　Qax =mar ·car ·tar …………………………( E. 4 )

　　car = Σ(Xai ·cai) …………………………( E. 5 )

　　E.2.3 燃料燃烧的化学热 Qrr

　　Qrr =mrrx ·Qdw ……………………( E. 6 )

　　E.2.4 坯体带入的显热 Qpx

　　Qpx =mpr ·cpr ·tpr ……………………( E. 7 )

　　E.2.5 升温前窑炉系统的蓄热量 Qyq

　　Qyq =Qycq +Qyjq +Qytq ……………………( E. 8 )

　　Qycq =mycq ·cycq ·tycq ……………………( E. 9 )

　　Qyjq =myjq ·cyjq ·tyjq ……………………( E. 10 )

　　式中 :

　　Qytq— 升温前窑体的蓄热量

　　Qytq =mytq ·cytq ·tytq ……………………( E. 11 )

　　E.2.6 带入窑炉系统的其他热量 Qqr

　　E.3 热量出项

　　E.3. 1 坯体加热到最高烧成温度时所携带的热量 Qpz

　　Qpz =mpr ·cpr ·tpz ……………………( E. 12 )

　　E.3.2 窑炉系统水蒸发潜热和挥发带走的显热 Qys

　　Qys =mpw ·cw · Δt+ mpw ·cw ·twh ……………………( E. 13 )

　　E.3.3 窑炉系统在坯体达到烧成温度后的蓄热 Qyh

　　Qyh =Qych +Qyjh +Qyth ……………………( E. 14 )

　　Qych =mych ·cych ·tych ……………………( E. 15 )

　　Qyjh =myjp ·cyjp ·tyjp ……………………( E. 16 )

　　Qyth =mytp ·cytp ·tytp ……………………( E. 17 )

　　E.3.4 干烟气带走的显热 Qqx

　　Qqx =mqh ·cqh ·tqh ……………………( E. 18 )

　　E.3.5 灰渣带走的显热 Qhx

　　Qhx =mh ·ch ·th ……………………( E. 19 )

　　E.3.6 窑体表面散热损失 Qbs

　　E.4 能量平衡

　　Qrx +Qax +Qrr +Qpx +Qyq +Qqr =Qpz +Qyh +Qys +Qqx +Qbs +Qhx

　　……………………( E. 20 )

　　参 考 文 献

　　[1] QB/T 1493 日用陶瓷火焰隧道窑热平衡 、热效率测定与计算方法