GB/T 33956-2017 轧钢连续加热炉热平衡测试与计算方法

　　ICS 77-010 H 04

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 33956—2017

　　轧钢连续加热炉热平衡测试与计算方法

　　Methodsofdeterminationandcalculationofheatbalanceincontinuous

　　reheatingfurnaceforsteelrolling

　　2017-07-12 发布 2018-04-01 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 33956—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国钢铁工业协会提出。

　　本标准由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC 183)归口 。

　　本标准起草单位：中钢集团鞍山热能研究院有限公司、山东慧敏科技开发有限公司、河北津西钢铁集团股份有限公司、冶金工业信息标准研究院、鞍钢股份有限公司。

　　本标准主要起草人：丛伟、谢国威、王姜维、仇金辉、周惠敏、马光宇、赵春竹、李卫东、刘常鹏、佟欣、李顺、张福忠、范天骄、刘逸舟。

　　GB/T 33956—20 17

　　轧钢连续加热炉热平衡测试与计算方法

　　1 范围

　　本标准规定了轧钢连续加热炉热平衡测试与计算的术语和定义、热平衡测试与计算基准、设备及炉子概况、炉子近期生产情况、测试准备、测试步骤、测试内容、部位与方法、计算方法、热平衡测试报告主要内容。

　　本标准适用于钢铁行业轧钢连续加热炉热平衡测试与计算，其他行业可参照使用。

　　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 384 石油产品热值测定法

　　GB/T 476 煤中碳和氢的测定方法

　　GB/T 508 石油产品灰分测定法

　　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 1885 石油计量表

　　GB/T 6284 化工产品中水分测定的通用方法 干燥减量法

　　GB/T 13338 工业燃料炉热平衡测定与计算基本规则

　　GB/T 17040 石油和石油产品硫含量的测定 能量色散 X射线荧光光谱法

　　SH/T 0172 石油产品硫含量测定法(高温法)

　　3 术语和定义

　　GB/T 13338 界定的术语和定义适用于本文件。

　　4 热平衡测试与计算基准

　　4 . 1 基准温度

　　采用轧钢连续加热炉车间内距离炉墙外 1 m处测试的平均环境温度。

　　4 . 2 燃料发热量

　　对气体燃料采用湿煤气的低(位)发热量，对液体燃料采用收到基低(位)发热量。

　　4 . 3 热平衡测试范围

　　根据测试要求，做全炉(包括余热回收装置)或(和)炉膛热平衡的测试与计算。

　　4 . 4 热平衡测试时间

　　在入炉物料品种及规格不变、炉子工况稳定的情况下连续测试。 热平衡测试限定在 8 h 内完成，测试

　　GB/T 33956—20 17

　　次数不能少于 2 次，每次为 1 h。 其中温度、压力、流量等参数的测试每小时不少于 4次，然后取平均值。

　　4 . 5 热平衡计算单位

　　以每吨入炉物料消耗的热量为计算单位，即 kJ/ t。

　　5 设备及炉子概况、炉子近期生产情况

　　5 . 1 设备及炉子概况

　　设备及炉子概况参见附录 A填写。

　　5 . 2 炉子近期生产情况

　　被测炉子前一个月的平均技术经济指标参见附录 B填写。

　　6 测试准备

　　6 . 1 熟悉设备状况

　　熟悉炉子及有关设备的结构、性能、操作与运行情况，并了解生产工艺流程等。

　　6 . 2 制定测试方案

　　根据测试要求制定测试方案，并选择能够代表炉子实际生产情况的钢种及测试部位和测试点。

　　6 . 3 组织测试人员

　　根据测试方案组织测试人员。 测试工作由专业技术人员指挥，按工作需要对测试人员进行分工，并根据情况进行必要的技术培训与安全教育。

　　6 . 4 准备测试仪器和工具

　　准备好所需测量工具，对现场已有仪表及各种便携的测量仪器进行校正，满足测试要求。 工厂无计量装置时，在测试前应安装符合测试要求的计量装置。

　　6 . 5 选择测试时机

　　测试前及测试过程中，炉况及其上下游工序工作情况应正常。

　　6 . 6 预备性测试

　　正式测试之前宜对其中的几项或全部项目进行必要的预备性测试，验证测试手段的可靠性。

　　7 测试步骤

　　按测试内容进行测试与记录。 采用以测量为主，控制中心记录数据为参考的方法，对所测数据进行分析整理，并按本标准的计算方法进行计算。 对测试结果进行分析并提供测试报告。

　　8 测试内容、部位与方法

　　8 . 1 主要测试内容

　　主要测试内容参见附录 C。

　　GB/T 33956—20 17

　　8 . 2 测试部位与方法

　　8 . 2 . 1 燃料

　　8 . 2 . 1 . 1 燃料量测试

　　燃料量可由经过校核的计量装置读取。

　　8 . 2 . 1 . 2 燃料的取样分析及发热量测试

　　8 . 2 . 1 . 2 . 1 气体燃料

　　气体燃料应在燃烧器前煤气管道上的取样孔进行取样，一般每小时取一次，如果煤气成分波动较大，可适当缩短取样间隔时间。

　　气体燃料用气相色谱进行成分分析。

　　气体燃料含水量用吸收法或露点法测试。

　　气体燃料发热量应根据气体分析成分及含水量换算成湿成分，然后计算出气体燃料低(位)发热量。

　　8 . 2 . 1 . 2 . 2 液体燃料

　　液体燃料取样应在平衡测试期间内，从油喷嘴前管道中连续取 2 kg试样，混合均匀后，迅速倒入两只约 1 kg 的瓶内装满密封，以备化验。

　　液体燃料可按 GB/T 476 的规定进行成分分析，其余按 GB/T 6284、GB/T 17040、SH/T 0172 、 GB/T 508、GB/T 1884 和 GB/T 1885 的规定进行分析。

　　液体燃料发热量按 GB/T 384 的规定进行。

　　8 . 2 . 1 . 3 燃料压力和温度测试

　　在换热器前后和燃烧器前，用热电偶测温，用压力计测量压力。

　　8 . 2 . 2 助燃空气

　　8 . 2 . 2 . 1 空气流量的测试

　　从现场接近燃烧器前的管道上仪表读取。 也可用皮托管和 U 型压力计或热球风速计测试。

　　8 . 2 . 2 . 2 空气湿度测试

　　用干湿球温度计测出相对湿度，再换算成绝对湿度。

　　8 . 2 . 2 . 3 空气温度的测试

　　在换热器进、出口和燃烧器入口前，用热电偶进行测试。

　　8 . 2 . 3 物料

　　8 . 2 . 3 . 1 物料重量测试

　　物料重量采用现场计量装置称量，也可根据尺寸、密度计算。

　　8 . 2 . 3 . 2 物料温度测试

　　采用热电偶测温法进行测量。 也可采用红外热像仪或红外测温仪对出炉窑的物料表面温度进行测

　　GB/T 33956—20 17

　　量 。测量应分别在物料进炉炉门开启前 3 s 内和出炉炉门开启后 3 s 内完成。

　　8 . 2 . 3 . 3 氧化烧损测试

　　氧化烧损率采用称量法测试。

　　8 . 2 . 4 烟气

　　8 . 2 . 4 . 1 烟气量测试

　　可用皮托管与微压计配合测量多点烟气流速后算出。

　　8 . 2 . 4 . 2 出炉烟气温度测试

　　炉膛烟道入口处、换热装置入出口处用热电偶测试。

　　8 . 2 . 4 . 3 烟气取样和分析

　　烟气取样位置与测温点相同。 建议采用便携式或在线烟气分析仪。 亦可采用直接取样装袋送实验窒进行成分分析。

　　8 . 2 . 5 炉膛温度和压力

　　8 . 2 . 5 . 1 炉膛温度测试

　　采用现场检测装置读取，应按炉体结构分为预热段、加热段、均热段等分别测试。

　　8 . 2 . 5 . 2 炉膛压力测试

　　由现场仪表直接读取或用便携式微压计测量，测试点位置按热工测试相关规定确定。

　　8 . 2 . 6 炉体、排烟装置、炉膛、管道表面温度与热流量

　　测量炉体、排烟装置和炉膛至排烟装置间空气、煤气(或烟气)管道等表面温度时，可将表面温度相近的地方分成若干部分，然后用热流计直接测出各部分的平均热流量和平均温度，或用红外热像仪、表面温度计等测出各部分平均温度，计算出热流量。 每平方米测点不少于五个。

　　8 . 2 . 7 炉门及孔洞监测

　　记录炉门及孔洞在 1 h 内的开启时间，测量出炉门及孔洞的高度、宽度，孔洞炉气的成分取样分析、温度与压力的测试方法分别与烟气取样的分析及炉温、炉压测法相同。

　　8 . 2 . 8 冷却水监测

　　8 . 2 . 8 . 1 冷却水耗量测量

　　在入口或出口应尽量安装流量计测试，也可用体积法测试计算。

　　8 . 2 . 8 . 2 冷却水温度测试

　　在入口和出口处采用温度计测试。

　　8 . 2 . 9 汽化冷却

　　8 . 2 . 9 . 1 蒸发量测试

　　由现场计量仪表直接读取。

　　GB/T 33956—20 17

　　8 . 2 . 9 . 2 蒸汽温度、压力及给水温度测试

　　蒸汽温度、压力及给水温度由现场计量仪表直接读取。

　　9 计算方法

　　9 . 1 热收入项目的计算

　　9 . 1 . 1 燃料燃烧的化学热量的计算按式(1)计算：

　　Q1 =BQdw …………………………( 1 )

　　式中：

　　Q1 —燃料燃烧的化学热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　B —每吨入炉物料的燃料用量，单位为千克每吨(kg/t)或立方米每吨(m3 /t) ;

　　Qdw —燃料低(位)发热量，单位为千焦每吨(kJ/t)或千焦每立方米(kJ/m3 ) 。

　　燃料的低(位)发热量的计算按式(2)计算：

　　Qdw =126φCOS + 108φH + 358φCH + 598φCm H + 234φH2 SS ………………( 2 )

　　式中：

　　Qdw —燃料低( 位)发热量，单位为千焦每吨(kJ/t) 或千焦每立方米

　　( kJ/ m3 ) ;

　　φCOS 、φH 、φCH 、φCm H 、φH2 SS … —气体燃料各湿成分的含量(体积分数)，% 。

　　气体燃料各湿成分的含量(体积分数)按式(3)计算：

　　ZS = Z …………………………( 3 )

　　式中：

　　ZS 、Zg —气体燃料中任意湿成分含量和对应的干成分含量(体积分数)，% ;

　　gm —干气体燃料的含水量，单位为克每立方米(g/m3 ) 。

　　9 . 1 . 2 燃料带入的物理热量的计算按式(4)计算：

　　Q2 =B(crtr -crctc) …………………………( 4 )

　　式中：

　　Q2 —燃料带入的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　B —每吨入炉物料的燃料用量，单位为千克每吨(kg/t)或立方米每吨(m3 /t) ;

　　tc —环境温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　tr —燃料的温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　cr 及 crc —燃料在 0 至 tr 及 tc 间的平均比热容，单位为千焦每千克摄氏度[kJ/(kg · ℃)]或千焦每立方米摄氏度[kJ/(m3 · ℃ )] 。

　　对于气体燃料，平均比热容按式(5)计算：

　　c

　　式中：

　　cg —气体燃料比热容，单位为千焦每立方米摄氏度[kJ/(m3 · ℃ )] ;

　　cCO 、cCO2 、cH2 … —湿气体燃料中 CO、CO 2 、H2 …成分的平均比热容，单位为千焦每立方米摄

　　氏度[kJ/(m3 · ℃ )] ;

　　φCOS 、φCO 、φH … —气体燃料各湿成分的含量(体积分数)，% 。

　　对于液体燃料，平均比热容按式(6)计算：

　　式中：

　　cl —液体燃料比热容，单位为千焦每千克摄氏度[kJ/(kg · ℃ )] ;

　　tr —燃料的温度，单位为摄氏度(℃) 。

　　9 . 1 . 3 助燃空气带入的物理热量的计算按式(7)计算：

　　Q3 = BαL(cktk -ckctc) …………………………( 7 )

　　式中：

　　Q3 —助燃空气带入的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　B —每吨入炉物料的燃料用量，单位为千克每吨(kg/t)或立方米每吨(m3 /t) ;

　　α —空气系数;

　　L —理论湿空气量，单位为立方米每立方米(m3 /m3 ) 或立方米每千克(m3 /kg) ;

　　ck、ckc —空气在 0 至 tk 及 tc 间的平均比热容，单位为千焦每立方米摄氏度[kJ/(m3 · ℃ )] ;

　　tk —空气温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　tc —环境温度，单位为摄氏度(℃) 。

　　对于液体燃料，空气系数按式(8)计算：

　　式中：

　　α —空气系数;

　　φO ′、φCOg ′、φH ′、φCH4 g 及 φN ′ —干烟气中各成分的含量(体积分数)，% 。

　　对于气体燃料，空气系数按式(9)计算：

　　21

　　21 - 79 φO 2 φ.Cg+ICg. CCSIO I)

　　φCO + φCOS + φCH + mφCm H + φH2 SS

　　式中：

　　α —空气系数;

　　φO ′、φCOg ′、φCO ′、φH ′、φSO ′、φCH4 g′及 φN ′ —干烟气中各成分的含量(体积分数)，% ;

　　φN 、φCO 、φCOS 、φCH 、φCm H 、φH2 SS —燃料的各湿成分的含量(体积分数)，% 。

　　理论湿空气量按式(10)计算：

　　L = L (1 + 0.001 24gk) …………………………( 10 )

　　式中：

　　L —理论湿空气量，单位为立方米每立方米(m3 /m3 ) 或立方米每千克(m3 /kg) ;

　　gk —干空气的含水量，单位为克每立方米(g/m3 ) ;

　　L —理论干空气量，单位为立方米每立方米(m3 /m3 ) 或立方米每千克(m3 /kg) 。

　　对于液体燃料，理论干空气量按式(11)计算：

　　L = 0.088 9∞CY + 0.266 7∞HY - 0.033 3( ∞OY -∞SY) ………………( 11 )

　　式中：

　　L —理论干空气量，单位为立方米每立方米(m3 /m3 ) 或立方米每千克(m3 /kg) ; ∞CY 、∞HY 、∞OY 及 ∞SY —燃料的成分含量(质量分数)，% 。

　　对于气体燃料，理论干空气量按式(12)计算：

　　L = 0.023 8(φH +φCOS ) + 0.095 2φCH +0.0476(m + φCm H

　　GB/T 33956—20 17

　　+ 0.071 4φH2 SS - 0.047 6φO …………………………( 12 )

　　式中：

　　L —理论干空气量，单位为立方米每立方米(m3 /m3 ) 或立方米

　　每千克(m3 /kg) ;

　　φH 、φCOS 、φCH 、φCm H 、φH2 SS 及 φO —燃料的成分含量(体积分数)，% 。

　　9 . 1 . 4 雾化蒸汽带入的物理热量的计算按式(13)计算：

　　Q4 =BGq(hq -hc -r) …………………………( 13 )

　　式中：

　　Q4 —雾化蒸汽带入的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　B —每吨入炉物料的燃料用量，单位为千克每吨(kg/t)或立方米每吨(m3 /t) ;

　　Gq —单位燃料的雾化蒸汽用量，单位为千克每千克(kg/kg) ;

　　hq 及 hc —雾化蒸汽在使用及环境条件下的比烙，单位为千焦每千克(kJ/kg) ;

　　r —蒸汽在使用条件下的汽化潜热，单位为千焦每千克(kJ/kg) 。

　　9 . 1 . 5 物料带入的物理热量计算按式(14)计算：

　　Q5 = 1 000(cptp -cpctc) …………………………( 14 )

　　式中：

　　Q5 —物料带入的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　cp 及 cpc —物料在 0 至 tP 及 tc 间的平均比热容，单位为千焦每千克摄氏度[kJ/(kg · ℃ )] ;

　　tp —物料入炉温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　tc —环境温度，单位为摄氏度(℃) 。

　　9 . 1 . 6 物料氧化反应热量计算按式(15)计算：

　　Q6 = 5 645 160a …………………………( 15 )

　　式中：

　　Q6 —物料氧化反应热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　a —物料氧化烧损率，单位为千克每千克(kg/kg) 。

　　9 . 1 . 7 收入热量总和 ΣQ 按式(16)计算 ：

　　ΣQ=Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 …………………………( 16 )

　　式中：

　　ΣQ — 收入热量总和，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Q1 —燃料燃烧的化学热，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Q2 —燃料带入的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Q3 —助燃空气带入的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Q4 —雾化蒸汽带入的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Q5 —物料带入的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Q6 —物料氧化反应热量，单位为千焦每吨(kJ/t) 。

　　9 . 2 热支出项目的计算

　　9 . 2 . 1 出炉物料带出的物理热量计算按式(17)计算：

　　Q’1 = 1 000(1 - a)(c’pt’p -c’pctc) …………………………( 17 )

　　式中：

　　Q’1 — 出炉物料带出的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　a —物料氧化烧损率，单位为千克每千克(kg/kg) ;

　　cp 、cpc —物料在 0 至 tp 及 tc 间的平均比热容，单位为千焦每千克摄氏度[kJ/(kg · ℃ )] ;

　　GB/T 33956—20 17

　　t —物料出炉温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　tc —环境温度，单位为摄氏度(℃) 。

　　9 . 2 . 2 烟气带出的物理热量计算按式(18)计算：

　　Q’2 = …………………………

　　式中：

　　Q’2 —烟气带出的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　B —每吨入炉物料的燃料用量，单位为千克每吨(kg/t)或立方米每吨(m3 /t) ;

　　b —不完全燃烧时烟气修正系数;

　　V —完全燃烧时的实际湿烟气量，单位为立方米每立方米(m3 /m3 ) 或立方米每千克(m3 /kg); V1 —炉门、孔洞逸气量，单位为立方米每小时(m3 /h)(见 9 . 2 . 8) ;

　　Gp —每小时入炉物料量，单位为吨每小时(t/h) ;

　　cy 及 cyc —烟气在 0 至 ty 及 tc 间的平均比热容，单位为千焦每立方米摄氏度[kJ/(m3 · ℃ )] ; ty —烟气出炉的温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　tc —环境温度，单位为摄氏度(℃) 。

　　当空气系数 α≥1 时，不完全燃烧时烟气修正系数按式(19)计算：

　　b

　　式中：

　　b —不完全燃烧时烟气修正系数;

　　φCOg ′、φH ′— 干烟气中各成分的含量(体积分数)，% 。

　　当空气系数 α<1 时，不完全燃烧时烟气修正系数按式(20)计算：

　　b

　　式中：

　　b —不完全燃烧时烟气修正系数;

　　φCOg ′、φH ′、φCH4 g 及 φO ′ —干烟气中各成分的含量(体积分数)，% 。

　　对液体燃料，完全燃烧时的实际湿烟气量按式(21)计算：

　　V=V0 + [α(1 + 0.001 24gk) - 1]L +1.24Gq ) ……………………( 21 )

　　式中：

　　V —实际烟气量，单位为立方米每千克(m3 /kg) ;

　　V0 —理论烟气量，单位为立方米每千克(m3 /kg) ;

　　α —空气系数，按式(8)计算;

　　gk —干空气的含水量，单位为克每立方米(g/m3 ) ;

　　L —理论干空气量，单位为立方米每立方米(m3 /m3 ) 或立方米每千克(m3 /kg) ;

　　Gq —单位燃料的雾化蒸汽用量，单位为千克每千克(kg/kg) 。

　　理论烟气量按式(22)计算：

　　V0 = 0.018 7∞CY + 0.112∞HY + 0.007∞SY + 0.008∞NY + 0.012 4∞Y + 0.79L ……( 22 )

　　式中：

　　V0 —理论烟气量，单位为立方米每千克(m3 /kg) ;

　　∞CY 、∞HY 、∞SY 、∞NY —燃料的成分含量(质量分数)，% ;

　　∞Y —燃料中水分含量，% ;

　　L —理论干空气量，单位为立方米每立方米(m3 /m3 ) 或立方米每千克(m3 /kg) 。

　　GB/T 33956—20 17

　　对气体燃料，完全燃烧时的实际湿烟气量按式(23)计算：

　　v=v + [α(1 + 0.001 24gk) - 1]L …………………………( 23 )

　　式中：

　　v —实际烟气量，单位为立方米每立方米(m3 /m3 ) ;

　　v —理论烟气量，单位为立方米每立方米(m3 /m3 ) ;

　　α —空气系数，按式(9)计算;

　　gk —干空气的含水量，单位为克每立方米(g/m3 ) ;

　　L —理论干空气量，单位为立方米每立方米(m3 /m3 ) 或立方米每千克(m3 /kg) 。

　　理论烟气量按式(24)计算：

　　v =0.01[φCOS + 3φCH +(m + φCm H + φCO + φH + 2φH2 SS + φN + φH2 OS ] + 0.79L

　　…………( 24 )

　　式中：

　　v —理论烟气量，单位为立方米每立方米(m3 /m3 ) ; φCOS 、φCH 、φCm H 、φCO 、φH 、φH2 SS 、φN 、φH2 OS —燃料的各湿成分的含量(体积分数)，% ;

　　L —理论干空气量，单位为立方米每立方米(m3 /m3 )

　　或立方米每千克(m3 /kg) 。

　　烟气在 0 至 ty 间的平均比热容按式(25)计算：

　　c

　　式中：

　　O 、cO2 … —湿 烟 气 中 CO、CO2 … 的 平 均 比 热 容，单 位 为 千 焦 每 立 方 米 摄 氏 度 [ kJ/

　　(m3 · ℃ )] ;

　　φCOS ′、φCO ′…—湿烟气中 CO、CO 2 …的含量(体积分数)，% 。

　　9 . 2 . 3 化学不完全燃烧损失的热量计算按式(26)计算：

　　Q’3 = Bbv(126φCOS ’+ 108φH’+ 358φCH’+ …) ……………………( 26 )

　　式中：

　　Q’3 —化学不完全燃烧损失的热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　B —每吨入炉物料的燃料用量，单位为千克每吨(kg/t)或立方米每吨(m3 /t) ;

　　b —不完全燃烧时烟气修正系数;

　　v —完全燃烧时的实际湿烟气量，单位为立方米每立方米(m3 /m3 ) 或立方米每千克(m3 /kg) ;

　　φCOS ′、φH ′、φCH ′…—湿烟气中 CO、H 2 、CH4 …的含量(体积分数)，% 。

　　9 . 2 . 4 机械不完全燃烧损失的热量 Q’4 为燃油残留及烟气中残炭损失热量，若能测量出燃油残留及烟气残炭量则按相应的热量计算，否则忽略不计。

　　9 . 2 . 5 炉子附件的吸热量计算按式(27)计算：

　　Q’5 =G1(c’1t’1 - c1t1) …………………………( 27 )

　　式中：

　　Q’5 —炉子附件的吸热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　G1 —入炉吨物料加热附件(链带等)的重量，单位为千克每吨(kg/t) ;

　　c’1 及 c1 — 附件在 0 至 t’1 及 t1 间的平均比热容，单位为千焦每千克摄氏度[kJ/(kg · ℃ )] ;

　　t’1 及 t1 — 附件出炉及进炉时温度，单位摄氏度(℃) 。

　　GB/T 33956—20 17

　　9 . 2 . 6 炉体表面散热量计算按式(28)计算：

　　Q …………………………( 28 )

　　式中：

　　Q’6 —炉体表面散热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　qi —第 i部分炉体表面平均面积热流量，单位为千焦每平方米小时[kJ/(m2 · h)] ;

　　Ai —第 i部分炉体表面散热面积，单位为平方米(m2 ) ;

　　Gp —每小时入炉物料量，单位为吨每小时(t/h) 。

　　第 i部分炉体表面平均面积热流量如不能直接测量，可按式(29)计算：

　　qi …………………

　　式中：

　　qi —第 i部分炉体表面平均面积热流量，单位为千焦每平方米小时[kJ/(m2 · h)] ;

　　ε —炉体表面黑度;

　　tb —第 i部分炉体表面平均温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　tc —环境温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　αd —对流给热系数，单位为千焦每平方米小时(kJ/(m2 · h)]。

　　无风时，对流给热系数按式(30)计算：

　　1

　　αd = A(tb -tc) 4 …………………………( 30 )

　　式中：

　　αd —对流给热系数，单位为千焦每平方米小时[kJ/(m2 · h)] ;

　　A — 系数，散热面向上时 A=11 . 7, 向下时 A=6 . 3,垂直时 A= 9 . 2 ;

　　tb —第 i部分炉体表面平均温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　tc —环境温度，单位为摄氏度(℃) 。

　　横置圆柱时，对流给热系数按式(31)计算：

　　……………………( 31 )

　　式中：

　　αd —对流给热系数，单位为千焦每平方米小时[kJ/(m2 · h)] ;

　　tb —第 i部分炉体表面平均温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　tc —环境温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　dr — 圆柱直径，单位为米(m) 。

　　当风速 w f<5 m/ s 时，对流给热系数按式(32)计算：

　　αd = 22.2 + 15.1w f ………………………………( 32 )

　　式中：

　　αd —对流给热系数，单位为千焦每平方米小时[kJ/(m2 · h)] ;

　　wf —风速，单位为米每秒(m/s) 。

　　当风速 w f>5 m/ s 时，对流给热系数按式(33)计算：

　　αd = 27.1w f 0.78 …………………………( 33 )

　　式中：

　　αd —对流给热系数，单位为千焦每平方米小时[kJ/(m2 · h)] ;

　　wf —风速，单位为米每秒(m/s) 。

　　9 . 2 . 7 炉门及孔洞辐射的热量计算按式(34)计算：

　　GB/T 33956—20 17

　　Q ……………( 34 )

　　式中：

　　Q’7 —炉门及孔洞辐射的热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Gp —每小时入炉物料量，单位为吨每小时(t/h) ;

　　A—炉门、孔开启面积，单位为平方米(m2 ) ;

　　φ —角度系数;

　　τ — 1 h 内开启门、孔时间，单位为秒(s) ;

　　t —炉门及孔洞处温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　tc —环境温度，单位为摄氏度(℃) 。

　　9 . 2 . 8 炉门及孔洞逸气损失热量计算按式(35)计算：

　　Q’8 =Qph + Qch …………………………( 35 )

　　式中：

　　Q’8 —炉门及孔洞逸气损失热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Qph—逸气带出的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Qch —逸气带出的化学热量，单位为千焦每吨(kJ/t) 。

　　逸气物理热量计算按式(36)计算：

　　QV1 ……………………( 36 )

　　式中：

　　Qph —逸气带出的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　cy1及 cyc1 —炉门、孔洞处的炉气在 0 至 ty1 及 tc 间的平均比热容，单位为千焦每立方米摄氏度[kJ/(m3 · ℃ )] ;

　　ty1 —炉门、孔洞处的炉气温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　tc —环境温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　Gp —每小时入炉物料量，单位为吨每小时(t/h) ;

　　V1 —通过炉门、孔洞的逸气量，单位为立方米每小时(m3 /h) 。

　　炉门及垂直孔洞的逸气量按式(37)计算：

　　V +(ρc-ρy ………( 37 )

　　式中：

　　V1 —通过炉门、孔洞的逸气量，单位为立方米每小时(m3 /h) ;

　　p1 —炉门、孔洞底部的炉气表压，单位为帕斯卡(Pa) ;

　　ρc —环境温度下的空气密度，单位为千克每立方米(kg/m3 ) ;

　　ρy —ty1下炉气密度，单位为千克每立方米(kg/m3 ) ;

　　H —炉门、孔洞的平均开启高度，单位为米(m) ;

　　μ —流量系数，厚墙 μ=0.82,薄墙 μ=0.62(当 δ<3.5d 时为薄墙，δ 为炉墙的厚度，d 为炉门、

　　孔洞的当量直径);

　　-

　　b —炉门、孔洞的平均宽度，单位为米(m) ;

　　τ —炉门、孔洞 1 h 内的开启时间，单位为小时(h) ;

　　pc —大气压，单位为帕斯卡(Pa) ;

　　ty1 —炉门、孔洞处的炉气温度，单位为摄氏度(℃) 。

　　GB/T 33956—20 17

　　环境温度下的空气密度按式(38)计算：

　　…………………………( 38 )

　　式中：

　　ρc —环境温度下的空气密度，单位为千克每立方米(kg/m3 ) ;

　　pc —大气压，单位为帕斯卡(Pa) ;

　　tc —环境温度，单位为摄氏度(℃) 。

　　ty1下炉气密度按式(39)计算：

　　…………………………( 39 )

　　式中：

　　ρy —ty1下炉气密度，单位为千克每立方米(kg/m3 ) ;

　　ρ0 —标准状态下，炉气的密度，单位为千克每立方米(kg/m3 ) ;

　　ty1 —炉门、孔洞处的炉气温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　p1 —炉门、孔洞底部的炉气表压，单位为帕斯卡(Pa) ;

　　pc —大气压，单位为帕斯卡(Pa) 。

　　标准状态下炉气的密度按式(40)计算：

　　……………( 40 )

　　式中：

　　ρ0 —标准状态下，炉气的密度，单位为千克每立方米(kg/m3 ) ;

　　φCO2 、φH2 O 、φSO2 、φN2 、φO2 … —炉门、孔洞逸出气体成分含量(体积分数)，% 。

　　通过水平孔洞的逸气量按式(41)计算：

　　V1 =槡 ……………………( 41 )

　　式中：

　　V1 —通过水平孔洞的逸气量，单位为立方米每小时(m3 /h) ;

　　p1 —水平孔洞底部的炉气表压，单位为帕斯卡(Pa) ;

　　ρy —ty1下炉气密度，单位为千克每立方米(kg/m3 ) ;

　　μ —流量系数，厚墙 μ=0.82,薄墙 μ=0.62(当 δ<3.5d 时为薄墙，δ 为炉墙的厚度，d 为炉门、

　　孔洞的当量直径);

　　A —水平孔洞的逸气面积，单位为平方米(m2 ) ;

　　τ —水平孔洞 1 h 内的开启时间，单位为小时(h) ;

　　pc —大气压，单位为帕斯卡(Pa) ;

　　ty1 —水平孔洞处的炉气温度，单位为摄氏度(℃) 。

　　逸气化学热量计算按式(42)计算：

　　QV1 ………………

　　式中：

　　Qch —逸气化学热量，单位千焦每吨(kJ/t) ;

　　Gp —每小时入炉物料量，单位为吨每小时(t/h) ;

　　GB/T 33956—20 17

　　V1 —通过炉门、孔洞的逸气量，单位为立方米每小时(m3 /h) ;

　　φCO 、φH2 、φCH4 、φCm Hn —炉门、孔洞逸出气体成分含量(体积分数)，% 。

　　9 . 2 . 9 冷却水的吸热量计算按式(43)计算：

　　Q’9 =G9(c’t’-ct) …………………………( 43 )

　　式中：

　　Q’9 —冷却水的吸热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　G9 —每吨入炉物料的冷却水用量，单位为千克每吨(kg/t) ;

　　c’、c—冷却水在 t’、t下的比热容 ，单位为千焦每千克摄氏度[kJ/(kg · ℃ )] ;

　　t’、t—冷却水出、入炉温度，单位为摄氏度(℃) 。

　　9 . 2 . 10 汽化冷却的吸热量计算按式(44)计算：

　　Q’10 =Gw ……………………( 44 )

　　式中：

　　Q’10 —汽化冷却的吸热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Gw —入炉每吨物料的产汽量，单位为千克每吨(kg/t) ;

　　h —蒸汽的比烙，单位为千焦每千克(kJ/kg) ;

　　c” — 给水的比热容，单位为千焦每千克摄氏度[kJ/(kg · ℃ )] ;

　　t” — 给水温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　r’ —汽化显热，单位为千焦每千克(kJ/kg) ;

　　∞’ —蒸汽湿度，用百分数表示(%)。

　　9 . 2 . 1 1 氧化铁皮带出的物理热量计算按式(45)计算：

　　Q’11 = 1 000a(c’11 t’11 -cctc) ……………………( 45 )

　　式中：

　　Q’11 —氧化铁皮带出的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　a —物料氧化烧损率，单位为千克每千克(kg/kg) ;

　　c’11及 cc —氧化铁皮在 0 至 t1 及 tc 温度下的平均比热容，单位为千焦每千克摄氏度[kJ/(kg · ℃)]; t’11 —氧化铁皮温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　tc —环境温度，单位为摄氏度(℃) 。

　　9 . 2 . 12 余热回收装置表面散热量 Q’12计算方法同 9 . 2 . 6 。

　　9 . 2 . 13 炉膛至蓄热室间的烟道散热量 Q’13 的计算：若余热回收装置同炉膛之间有一定距离，此项需要计算，计算方法同 9 . 2 . 6 。若余热回收装置安装在炉墙上，此项不需要计算。

　　9 . 2 . 14 空气(或煤气)管道及蒸汽管道散热量 Q’14计算方法同 9 . 2 . 6 。

　　9 . 2 . 15 其他工质带走的热量 Q’15包括回收后外供的水蒸气、雾化蒸汽、压缩空气等。 具体项 目和计算方法，可根据被测加热炉的特点和工艺要求具体计算。

　　9 . 2 . 16 热平衡各项收入热量总和 ΣQ 与已测各项支出热量总和之差即为差值 ΔQ，按式(46)计算：

　　ΔQ=ΣQ-(Q’1 + Q’2 + Q’3 + … +Q’15) ……………………( 46 )

　　式中：

　　ΣQ — 收入热量总和，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Q’1 — 出炉物料带出的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Q’2 —烟气带出的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Q’3 —化学不完全燃烧损失的热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Q’4 —机械不完全燃烧损失的热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Q’5 —炉子附件的吸热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　GB/T 33956—20 17

　　犙′6 —炉体表面散热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′7 —炉门及孔洞辐射的热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′8 —炉门及孔洞逸气损失热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′9 —冷却水的吸热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′10 —汽化冷却的吸热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′11 —氧化铁皮带出的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′12 —余热回收装置表面散热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′13 —炉膛至余热回收装置间的烟道散热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′14 —空气(或煤气)管道及蒸汽管道散热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′15 —其他工质带走的热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Δ犙 — Σ犙 与已测各项支出热量总和之差，单位为千焦每吨(kJ/t) 。

　　差值包括未测出的支出热量及误差。 热平衡允许相对误差值为 ±5%以内，按式(47)计算：

　　…………………………( 47 )

　　式中：

　　Δ犙 — Σ犙 与已测各项支出热量总和之差，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Σ犙 — 收入热量总和，单位为千焦每吨(kJ/t) 。

　　9 . 2 . 17 支出热量总和计算按式(48)计算：

　　Σ犙′=犙1′+ 犙2′+ 犙3′+ … + 犙15′+ Δ犙…………………………( 48 )

　　式中：

　　Σ犙′—支出热量总和，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′1 — 出炉物料带出的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′2 —烟气带出的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′3 —化学不完全燃烧损失的热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′4 —机械不完全燃烧损失的热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′5 —炉子附件的吸热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′6 —炉体表面散热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′7 —炉门及孔洞辐射的热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′8 —炉门及孔洞逸气损失热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′9 —冷却水的吸热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′10 —汽化冷却的吸热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′11 —氧化铁皮带出的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′12 —余热回收装置表面散热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′13 —炉膛至余热回收装置间的烟道散热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′14 —空气(或煤气)管道及蒸汽管道散热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　犙′15 —其他工质带走的热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Δ犙 — Σ犙 与已测各项支出热量总和之差，单位为千焦每吨(kJ/t) 。

　　9 . 2 . 18 计算回收并用于加热炉上的(例如预热空气或煤气的)循环热量 犙xh1、犙xh2…及其总和 Σ犙xh ,同时算出其占收入热量总和的百分数。

　　9 . 3 热平衡表

　　将全炉(包括余热回收装置)或炉膛热平衡各收、支项热量的计算结果列入表 1 中 。

　　GB/T 33956—20 17

　　表 1 热平衡表

　　9 . 4 热效率

　　全炉热效率计算按式(49)计算：

　　…………………………( 49 )

　　式中：

　　η1 —全炉热效率，% ;

　　Q′1 — 出炉物料带出的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Q4 —雾化蒸汽带入的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　Q1 —燃料燃烧的化学热，单位为千焦每吨(kJ/t) 。

　　炉膛热效率计算按式(50)计算：

　　…………………………( 50 )

　　GB/T 33956—20 17

　　式中：

　　η2 —炉膛热效率，% ;

　　Q′1 — 出炉物料带出的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ; Q4 —雾化蒸汽带入的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t) ;

　　ΣQ —热平衡各项收入热量总和，单位为千焦每吨(kJ/t) 。

　　9 . 5 主要技术经济指标

　　主要技术经济指标按表 2 计算和填写。

　　表 2 主要技术经济指标

　　10 热平衡测试报告

　　热平衡测试报告主要包括以下内容：

　　a) 前言 ;

　　b ) 主要设备概况及生产状况;

　　c) 主要测试数据;

　　d) 物料平衡表;

　　e) 热平衡表;

　　f) 主要技术经济指标;

　　g) 分析及改进意见;

　　h) 测试单位、负责人、报告执笔人、审核人(签字)。

　　GB/T 33956—20 17

　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　设备及窑炉概况

　　表 A.1 设备及窑炉概况表

　　GB/T 33956—20 17

　　表 A.1(续)

　　GB/T 33956—20 17

　　表 A.1(续)

　　GB/T 33956—20 17

　　附 录 B (资料性附录)炉子工作月报

　　表 B.1 炉子工作月报表

　　GB/T 33956—20 17

　　附 录 C (资料性附录)主要测试内容

　　表 C.1 主要测试内容

　　GB/T 33956—20 17

　　表 C.1(续)