鋼鐵行業(yè)蓄熱式工業(yè)爐窯熱平衡測(cè)試及計(jì)算方法編制說(shuō)明

1、鋼鐵行業(yè)蓄熱式工業(yè)爐窯熱平衡測(cè)試與計(jì)算方法行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明一 工作簡(jiǎn)況1 任務(wù)來(lái)源根據(jù)工信部工信廳科201074號(hào)“關(guān)于印發(fā)2010年第一批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知”中規(guī)定，由中鋼集團(tuán)鞍山熱能研究院有限公司負(fù)責(zé)組織制定鋼鐵行業(yè)蓄熱式工業(yè)爐窯熱平衡測(cè)試及計(jì)算方法行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)是根據(jù)國(guó)家節(jié)能減排精神和鋼鐵行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)研的要求，2010年初由中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合中鋼集團(tuán)鞍山熱能研究院有限提出有關(guān)蓄熱式工業(yè)爐窯熱平衡測(cè)試與計(jì)算方法的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目并提交上級(jí)主管部門立項(xiàng)。2 工作過程2.1開展的階段工作立項(xiàng)批準(zhǔn)后，由中鋼集團(tuán)鞍山熱能研究院有限公司、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院牽頭組織專家走訪有關(guān)生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、使用、施工

2、、測(cè)試等單位，了解國(guó)內(nèi)蓄熱式工業(yè)爐窯應(yīng)用情況，同時(shí)收集國(guó)外有關(guān)技術(shù)資料及應(yīng)用情況，并成立了標(biāo)準(zhǔn)起草小組，這些工作都為制定標(biāo)準(zhǔn)打下基礎(chǔ)。2010年7月召開標(biāo)準(zhǔn)工作組第一次工作會(huì)，討論標(biāo)準(zhǔn)初稿，并確定工作分工；（修改）2.2國(guó)內(nèi)外情況調(diào)研從國(guó)內(nèi)外蓄熱式燃燒技術(shù)發(fā)展看，早在1858年出現(xiàn)了蓄熱式回收余熱裝置，1950S考貝爾和西門子發(fā)明了煉鐵爐和煉鋼爐的蓄熱室，而后廣泛應(yīng)用于熱風(fēng)爐和焦?fàn)t等回收煙氣余熱來(lái)預(yù)熱空氣，但由于體積龐大，蓄熱體厚，換向時(shí)間長(zhǎng)，預(yù)熱溫度波動(dòng)大，熱回收率低，無(wú)法推廣應(yīng)用。直到80年代，英國(guó)燃?xì)夤荆˙ritish Gas）開發(fā)了蓄熱式燒嘴，同時(shí)期，在歐洲出現(xiàn)的一種以陶瓷球?yàn)檩d體介

3、體的蓄熱式回收廢熱系統(tǒng)，1984年英國(guó)Hotwork和British Gas公司推出的緊湊型蓄熱室，均使得燃燒空氣預(yù)熱溫度可以在工業(yè)生產(chǎn)條件下，穩(wěn)定地達(dá)到1000，稱為RCB型燒嘴（Regenerative Ceramic Burner），主要特點(diǎn)是將燃燒器與蓄熱室余熱回收裝置結(jié)合一體，介質(zhì)預(yù)熱溫度比金屬換熱器高許多。1984年首次應(yīng)用于Avesta Sheffild公司的不銹鋼退火爐，1988年在Rotherham Engineering Steel公司的大方坯步進(jìn)梁式爐上全面應(yīng)用。在英國(guó)鋼鐵公司（BSC）的熱處理爐和步進(jìn)式加熱爐上也得到了應(yīng)用。20世紀(jì)90年代初，日本一些企業(yè)利用蜂窩陶瓷體

4、代替陶瓷球蓄熱介質(zhì)獲得了更為有效的蓄熱換熱效果。這些技術(shù)大大提高了燒嘴的預(yù)熱回收能力和空氣預(yù)熱能力，使得熱利用效率顯著提高，節(jié)能效果十分顯著。NKK日本鋼管公司于1996年在福山廠熱軋加熱爐上全面采用蓄熱燃燒技術(shù)，目前在熱軋加熱爐、厚板加熱爐、鋼管加熱爐、鋼包加熱爐上均有采用，燃料有城市煤氣，焦?fàn)t煤氣，液化石油氣，重油和煤油等。美國(guó)也是在二十世紀(jì)八十年代初開始研制蓄熱式燒嘴，因?yàn)橐粋€(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)蓄熱床，故又稱雙蓄熱床燒嘴系統(tǒng)。在八十年代有因蘭公司在鍍鋅生產(chǎn)線上的輻射管爐中應(yīng)用，Marion鋼鐵公司在三段爐上應(yīng)用，以及新澤西公司等也在應(yīng)用。中國(guó)自二十世紀(jì)八十年代也開始有國(guó)外譯文介紹，八十年代中后期

5、國(guó)內(nèi)熱工界也開始研究新型蓄熱式燃燒技術(shù)，建立了專門的陶瓷球蓄熱式實(shí)驗(yàn)裝置。東北大學(xué)、北京科技大學(xué)、中南大學(xué)、機(jī)械部第五設(shè)計(jì)研究院、冶金部鞍山熱能研究院等對(duì)此技術(shù)都有研究，但是工業(yè)應(yīng)用很少。年后國(guó)內(nèi)突然大量改造或新建蓄熱式工業(yè)爐窯，尤其是鋼鐵行業(yè)為主，但是對(duì)于其熱工測(cè)試及計(jì)算方法缺少相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).3 參編單位及工作組成員 本標(biāo)準(zhǔn)由冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)，吸收國(guó)內(nèi)有影響的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、科研院所、大專院校、使用單位等參加標(biāo)準(zhǔn)的起草工作，根據(jù)工作需求確定了參加本標(biāo)準(zhǔn)起草單位為：中鋼集團(tuán)鞍山熱能研究院有限公司、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院、韶關(guān)鋼鐵集團(tuán)有限公司等（修改）。二 標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主

6、要內(nèi)容一）制定原則及目的意義1 編制原則應(yīng)體現(xiàn)國(guó)家的節(jié)能減排和鋼鐵行業(yè)振興規(guī)劃的精神，對(duì)蓄熱式工業(yè)爐窯的有關(guān)范圍做出規(guī)定，指導(dǎo)和評(píng)價(jià)這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用。落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，體現(xiàn)科技進(jìn)步和加強(qiáng)市場(chǎng)引導(dǎo)。體現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的精神，加強(qiáng)市場(chǎng)指導(dǎo)，規(guī)范市場(chǎng)。結(jié)合國(guó)內(nèi)國(guó)外的實(shí)際情況，體現(xiàn)客觀實(shí)際，制定合理的技術(shù)要求。2編制本標(biāo)準(zhǔn)的目的和意義國(guó)內(nèi)自二十世紀(jì)九十年代末期將蓄熱式燃燒技術(shù)開始應(yīng)用于對(duì)空氣和煤氣進(jìn)行雙預(yù)熱并獲得了成功，其良好的節(jié)能效果引起熱工界的高度關(guān)注，2000年后國(guó)內(nèi)開始大量應(yīng)用蓄熱式燃燒技術(shù)改造或新建各種工業(yè)爐窯，此種現(xiàn)象在鋼鐵行業(yè)尤為明顯。由于對(duì)于這項(xiàng)全新的節(jié)能新技術(shù)缺少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)在選擇和應(yīng)

7、用該技術(shù)的過程中容易出現(xiàn)較多的問題。新型蓄熱式爐的熱平衡測(cè)試及計(jì)算至今仍沒有一個(gè)比較規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，工程評(píng)估中多以80年代制定的其他加熱爐測(cè)試計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)為參考進(jìn)行計(jì)算和測(cè)試工作。隨著國(guó)家節(jié)能減排的相關(guān)政策的出臺(tái)，統(tǒng)一并完善制定出蓄熱式工業(yè)爐窯的熱平衡測(cè)試及計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)顯得尤為重要。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)蓄熱燃燒技術(shù)研究主要著重于燃燒機(jī)理、傳熱機(jī)理、蓄熱體阻力特性等理論研究,缺少對(duì)其熱平衡測(cè)試方面深入規(guī)范的研究，行業(yè)內(nèi)急切需要相關(guān)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，以正確引導(dǎo)該技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)鋼鐵行業(yè)工業(yè)爐窯的健康發(fā)展?；谏鲜鲈颍瑸榱吮Ｗo(hù)和改善生態(tài)環(huán)境與生活環(huán)境，實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排，充分回收工業(yè)爐窯的高溫?zé)煔庥酂幔岣吖I(yè)爐窯熱效率

8、，減少煙氣對(duì)大氣的污染或公害，充分發(fā)揮蓄熱式燃燒技術(shù)的節(jié)能和環(huán)保效果，特制定本標(biāo)準(zhǔn)。 二）標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容分九章，以下結(jié)合各章內(nèi)容分別作出說(shuō)明1.主題內(nèi)容及適用范圍本章主要對(duì)標(biāo)注目的、意義、適應(yīng)范圍等作出規(guī)范. 1.1為評(píng)價(jià)蓄熱式工業(yè)爐窯熱量的利用狀況，確定蓄熱式工業(yè)爐窯熱效率等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；為改進(jìn)爐子熱工操作與設(shè)備結(jié)構(gòu)、改進(jìn)工藝流程、生產(chǎn)管理；為制定規(guī)劃、設(shè)計(jì)爐子等提供重要依據(jù)，特制訂本標(biāo)準(zhǔn)。1.2本標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼鐵行業(yè)蓄熱式工業(yè)爐窯的熱平衡測(cè)定與計(jì)算，也可供有色、陶瓷等行業(yè)的蓄熱式工業(yè)爐窯熱平衡測(cè)定與計(jì)算的參考。1.3結(jié)合蓄熱式工業(yè)爐窯的應(yīng)用情況，本標(biāo)準(zhǔn)的蓄熱式工業(yè)爐窯燃料以氣體燃料、

9、液體燃料為主。2.引用標(biāo)準(zhǔn)下列標(biāo)準(zhǔn)通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。GB/T 6284-2006  化工產(chǎn)品中水分測(cè)定的通用方法 干燥減量法GB 384-1981 石油產(chǎn)品熱值測(cè)定法 GB/T 17040-1997 石油產(chǎn)品硫含量測(cè)定法(能量色散X射線熒光光譜法)SH/T 0172-2001 石油產(chǎn)品硫含量測(cè)定法(高溫法)GB 476-2001 煤的元素分析方法G

10、B 508-1991 石油產(chǎn)品灰分測(cè)定法 GB 1884-2000 原油和液體石油產(chǎn)品密度計(jì)法GB 1885-1998 石油計(jì)量換算表GB 2586-1991 熱量單位符號(hào)與換算GB 2587-2009 用能能量平衡通則GB 2588-2000 設(shè)備熱效率計(jì)算通則術(shù)語(yǔ) 為統(tǒng)一行業(yè)關(guān)于蓄熱式工業(yè)爐窯熱平衡測(cè)試與計(jì)算方法中所涉及的說(shuō)法，在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定不會(huì)引起歧義，特將經(jīng)常出現(xiàn)的專業(yè)名詞加以提出，并給于定義。本標(biāo)準(zhǔn)中提出了2個(gè)術(shù)語(yǔ)。YB/T4209-2010中確立的術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn).3.1氣體預(yù)熱溫度供熱過程中，氣體流經(jīng)蓄熱室內(nèi)蓄熱體后的氣體溫度。3.2蓄熱室排煙溫度排煙過程中，煙氣流經(jīng)蓄熱室內(nèi)

11、蓄熱體后的煙氣溫度。熱平衡測(cè)定與計(jì)算基準(zhǔn)為規(guī)范蓄熱式加熱爐測(cè)試的統(tǒng)一性，在基準(zhǔn)溫度、燃料發(fā)熱量、熱平衡測(cè)定的范圍、熱平衡測(cè)定的時(shí)間、熱平衡計(jì)算單位等進(jìn)行規(guī)定。4.1 基準(zhǔn)溫度采用環(huán)境溫度，即蓄熱式工業(yè)爐窯車間的平均溫度。4.2 燃料發(fā)熱量對(duì)液體燃料采用應(yīng)用基低（位）發(fā)熱量，對(duì)氣體燃料采用濕煤氣的低（位）發(fā)熱量。4.3 熱平衡測(cè)定的范圍根據(jù)需要和可能，做全爐（包括蓄熱回收裝置）或（和）爐膛熱平衡的測(cè)定與計(jì)算。4.4 熱平衡測(cè)定的時(shí)間在入爐物料品種及規(guī)格不變、爐子工況穩(wěn)定的情況下連續(xù)測(cè)定。熱平衡測(cè)定限定在8小時(shí)內(nèi)完成，測(cè)定次數(shù)不能少于2次，每次為1小時(shí)。溫度、壓力、流量等參數(shù)的測(cè)定每小時(shí)不少于4次

12、，然后取平均值。4.5 熱平衡計(jì)算單位以每噸入爐鋼坯的熱量即kJ/t為計(jì)算單位。5 設(shè)備及爐子概況、爐子近期生產(chǎn)情況通過調(diào)查表模式對(duì)設(shè)備及爐子概況、爐子近期生產(chǎn)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。5.1設(shè)備及爐子概況包括軋機(jī)概況、型號(hào)、作業(yè)率、設(shè)計(jì)年產(chǎn)量、實(shí)際年產(chǎn)量、主要產(chǎn)品規(guī)格、加熱爐概況、座數(shù)、每座年加熱量、每座小時(shí)加熱量、爐底有效尺寸（有效爐長(zhǎng)*爐內(nèi)寬）、各部位所用耐火材料種類、燃料、燃燒裝置、鋼坯、爐底管、蓄熱室、余熱鍋爐、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、爐體、推鋼機(jī)、步進(jìn)機(jī)構(gòu)、煙囪、熱工儀表測(cè)定時(shí)記錄、修爐情況、熱量單耗等。5.2爐子近期生產(chǎn)情況包括加熱時(shí)間、升溫時(shí)間、保溫時(shí)間、停爐時(shí)間、月加熱鋼坯量、平均小時(shí)加熱鋼坯量

13、、主要加熱鋼種規(guī)格、加熱鋼坯月平均單重、使用燃料種類及低發(fā)熱量、月耗燃料量、平均單位熱耗、爐子交替作業(yè)情況、爐子是否正常生產(chǎn)。6 測(cè)定的準(zhǔn)備對(duì)測(cè)試前熟悉設(shè)備、方案制定、測(cè)定隊(duì)伍、檢修設(shè)備與準(zhǔn)備測(cè)定儀器和工具、準(zhǔn)備測(cè)定表格、測(cè)定時(shí)機(jī)、預(yù)備性測(cè)定等方面進(jìn)行規(guī)定。7 測(cè)定步驟對(duì)于測(cè)定步驟進(jìn)行規(guī)定，包括五步分別是：7.1 根據(jù)測(cè)定方案，在預(yù)定部位安裝測(cè)定裝置。7.2 按測(cè)定內(nèi)容進(jìn)行測(cè)定與記錄。7.3 采用以測(cè)量為主，現(xiàn)場(chǎng)觀察及控制中心記錄數(shù)據(jù)為參考的方法，對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，并按本規(guī)定的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。7.4 對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析討論，并對(duì)測(cè)試加熱爐提出改進(jìn)建議。7.5 向有關(guān)部門提出測(cè)定報(bào)告。8

14、 測(cè)定內(nèi)容、部位與方法在測(cè)定內(nèi)容和測(cè)定部位與方法兩方面對(duì)測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)定。8.1主要測(cè)定內(nèi)容包括氣象狀況、燃料、空氣、霧化劑、鋼坯、氧化鐵皮、煙氣、爐體各部、開啟爐門孔、冷卻水、汽化冷卻、附件、各段爐氣成分、沿爐長(zhǎng)方向溫度及壓力分布等內(nèi)容。8.2測(cè)定部位與方法8.2.1 燃料對(duì)燃料的用量測(cè)定、燃料的取樣與分析、燃料低（位）發(fā)熱量或的測(cè)定方法、燃料壓力測(cè)定、燃料溫度的測(cè)定進(jìn)行測(cè)定部位及方法上規(guī)定。8.2.2 助燃空氣對(duì)空氣流量的測(cè)定、空氣濕度測(cè)定進(jìn)行測(cè)定部位及方法上規(guī)定。8.2.3 蒸汽霧化劑對(duì)蒸汽霧化劑進(jìn)行測(cè)定部位及方法上規(guī)定。8.2.4 鋼坯對(duì)鋼坯重量測(cè)定、鋼坯溫度測(cè)定、氧化鐵測(cè)定進(jìn)行測(cè)定部

15、位及方法上規(guī)定。 煙氣對(duì)煙氣取樣和分析、煙氣量測(cè)定、出爐煙氣溫度測(cè)定、煙氣含碳濃度的測(cè)定進(jìn)行測(cè)定部位及方法上規(guī)定。8.2.6 爐膛溫度和壓力對(duì)爐膛溫度測(cè)定、爐膛壓力測(cè)定進(jìn)行測(cè)定部位及方法上規(guī)定。8.2.7 爐體等表面溫度與熱流對(duì)測(cè)量爐體、排煙裝置和爐膛至排煙裝置間空氣、煤氣（或煙氣）管道等表面溫度與熱流的測(cè)定部位及方法進(jìn)行規(guī)定。8.2.8 爐門及孔洞對(duì)測(cè)量出爐門及孔洞的高度、寬度及孔洞爐氣的取樣分析、溫度與壓力的測(cè)定方法進(jìn)行規(guī)定。8.2.9 冷卻水對(duì)冷卻水耗量測(cè)量、冷卻水溫度測(cè)定進(jìn)行測(cè)定部位及方法上規(guī)定。8.2.10 汽化冷卻對(duì)蒸發(fā)量測(cè)定、蒸汽溫度、壓力及給水溫度測(cè)定、蒸汽溫度的測(cè)定進(jìn)行測(cè)定部

16、位及方法上規(guī)定。9 計(jì)算方法9.1 熱收入項(xiàng)目的計(jì)算對(duì)燃料燃燒的化學(xué)熱量（燃料用量、燃料的低（位）發(fā)熱量）、燃料帶入的物理熱量、空氣帶入的物理熱量、霧化蒸汽帶入的物理熱量、鋼坯帶入的物理熱量、鋼坯氧化反應(yīng)熱量、收入熱量總和進(jìn)行計(jì)算上的規(guī)定。9.2 熱支出項(xiàng)目的計(jì)算出爐鋼坯帶出的物理熱量、煙氣帶出的物理熱量（實(shí)際煙氣量計(jì)算、煙氣平均比熱計(jì)算）、化學(xué)不完全燃燒損失的熱量、機(jī)械不完全燃燒損失的熱量、煙氣中殘?zhí)紦p失熱量、爐子附件的吸熱量、爐體表面散熱量、爐門及孔洞輻射的熱量、爐門及孔洞逸氣損失熱量（逸氣物理熱量、逸氣化學(xué)熱量）、冷卻水的吸熱量、汽化冷卻的吸熱量、氧化鐵皮帶出的物理熱量、蓄熱室表面散熱量

17、、爐膛至蓄熱室間的煙道散熱量、余熱空氣（或煤氣）管道及蒸汽管道散熱量、外供熱量、差值、支出熱量總和進(jìn)行計(jì)算上的規(guī)定。9.3 循環(huán)熱量計(jì)算回收并用于加熱路上的（例如預(yù)熱空氣或煤氣的）循環(huán)熱量及其總和，同時(shí)算出其占收入熱量總和的百分?jǐn)?shù)。9.4 熱平衡表將全爐（包括蓄熱回收裝置）或爐膛熱平衡各收、支項(xiàng)熱量的計(jì)算結(jié)果列入熱平衡表中。9.5 熱效率規(guī)定全爐熱效率及爐膛熱效率的計(jì)算方法。9.6 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)規(guī)定小時(shí)產(chǎn)量、爐底強(qiáng)度、供熱強(qiáng)度、單位熱耗的計(jì)算方法并填入技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表中。三、 標(biāo)準(zhǔn)中不涉及專利內(nèi)容四 、產(chǎn)業(yè)化情況、推廣應(yīng)用論證、經(jīng)濟(jì)效果產(chǎn)業(yè)化情況與推廣應(yīng)用論證據(jù)相關(guān)研究單位分析，蓄熱式燃燒技術(shù)市場(chǎng)容量高達(dá)2500億元以上，部分行業(yè)情況如下：    火力發(fā)電行業(yè)：電力部、各省市的火力發(fā)電廠，各大型企業(yè)的自備電廠，造紙廠的回收鍋爐等共6000余臺(tái)發(fā)電鍋爐（燃煤、燃油、燃?xì)猓Ｊ汀⒒ば袠I(yè)：4000臺(tái)爐冶金、機(jī)械、有色行業(yè)：各種工業(yè)爐近6萬(wàn)臺(tái)。陶瓷、玻璃行業(yè)：15000臺(tái)。民用熱水、蒸汽、采暖行業(yè)：全國(guó)有20T/H以下民用、工業(yè)、生活鍋爐近50萬(wàn)臺(tái)的市場(chǎng)容量。經(jīng)濟(jì)效果對(duì)于鋼鐵行業(yè)工業(yè)爐窯，采用蓄熱式燃燒技術(shù)帶來(lái)的直接經(jīng)