GB/T 39776-2021 砖瓦工业隧道窑热平衡、热效率测定与计算方法

　　ICS 27 . 010 F 04

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 39776—2021

　　砖瓦工业隧道窑热平衡、热效率

　　测定与计算方法

　　Measuringandcalculatingmethodsofheatbalanceand

　　heatefficiencyoftunnelkilnofbrickindustrial

　　2021-03-09 发布 2021-10-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 39776—202 1

　　GB/T 39776—202 1

　　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)提出并归口 。

　　本标准起草单位：中恒宏瑞建设集团有限公司、中国建材检验认证集团西安有限公司、安徽省建设工程测试研究院有限责任公司、国家建筑材料工业墙体屋面及道路用建筑材料节能评价检验测试中心、广西建宏建筑工程质量检测有限公司、武汉中天窑炉建筑工程有限责任公司、福建省永正工程质量检测有限公司、河南亚新窑炉有限公司、国家绿色墙体材料质量监督检验中心。

　　本标准主要起草人：王博、谢坤明、李贵强、王铭、王江伟、俞百新、戴冲、孙琼、刘勤锋、刘辉、王攀、李雯。

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　　砖瓦工业隧道窑热平衡、热效率

　　测定与计算方法

　　1 范围

　　本标准规定了砖瓦工业隧道窑热平衡、热效率测定与计算方法。

　　本标准适用于生产砖瓦产品的工业隧道窑。

　　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 176 水泥化学分析方法

　　GB/T 212 煤的工业分析方法

　　GB/T 213 煤的发热量测定方法

　　GB/T 16399 粘土化学分析方法

　　GB/T 27974 建材用粉煤灰及煤矸石化学分析方法

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　热平衡 heatbalance

　　砖瓦工业隧道窑总输入热量等于总输出热量。

　　3.2

　　热效率 heatefficiency

　　砖瓦工业隧道窑有效利用热量与供给热量的比值。

　　3.3

　　内燃料 carbonaceousmaterialsaddedtoraw materials

　　生产砖瓦所用原料中能够提供焙烧热量的物质。

　　3.4

　　外燃料 externalfuel

　　生产砖瓦焙烧所需的除原料以外的所有能够提供热量的物质。

　　4 符号

　　本文件所采用的符号见表 1 。

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　　表 1 符号定义表

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　　表 1(续)

　　GB/T 39776—202 1

　　表 1(续)

　　5 测定原理

　　5 . 1 热平衡测定原理

　　在一个热工体系内进入体系的能量(总输入热量 Qsr )与离开体系的能量(总输出热量 Qsc ) 在数量上保持平衡，见式(1) 。

　　5 . 2 热平衡示意图

　　砖瓦工业隧道窑热平衡示意图见图 1,收支热量不能重记或漏记。

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　　图 1 隧道窑热平衡示意图

　　6 测定条件

　　6 . 1 稳定生产状态

　　热平衡、热效率测定应在窑炉稳定生产状态下进行，稳定生产状态是指产品质量、产品数量、内燃料掺配量、外燃料消耗量都保持在一个时期的平均水平。

　　6 . 2 温度基准

　　温度以环境温度为基准。

　　6 . 3 燃料发热量基准

　　外燃料的发热量以收到基低位发热量为基准，内燃料的发热量以干燥基低位发热量为基准。

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　　6 . 4 产品计量基准

　　采用吨产品为计量基准。

　　6 . 5 测定周期

　　以隧道窑稳定生产过程中的任一时刻作为测定时间起点，测定周期为 24 h。

　　7 测定方法

　　7 . 1 环境温度

　　在距离窑炉墙体至少 5 m,高 1 m左右的位置，每隔 4 h 测定一次室外环境温度，应至少在早、中、晚各测量一次，精确至 0 . 5 ℃ 。

　　7 . 2 大气压

　　大气压用大气压力计测量。

　　7 . 3 原料

　　7 . 3 . 1 取样

　　测定期间应准确计量所用原料。 原料试样应在混入内燃料之前进行取样，每隔 4 h 取样一次，累计取样次数不少于 3 次，每次取样 5 kg。 将所取样品均匀混合后，用四分法取样品 3 kg,精确至 1 g。

　　7 . 3 . 2 化学成分

　　原料中三氧化二铝含量按照 GB/T 16399、GB/T 176、GB/T 27974 的规定进行。

　　7 . 4 内燃料

　　7 . 4 . 1 取样

　　内燃料应在掺入原料之前进行取样，每隔 4 h取样一次，累计取样次数不少于 3 次，每次取样 1 kg,将所取样品均匀混合后，用四分法取样品 1 kg,精确至 1 g。 样品应在密闭容器内保存。

　　7 . 4 . 2 发热量

　　内燃料发热量按 GB/T 213 的规定进行。

　　7 . 4 . 3 生产单位质量(吨)产品内燃料掺配量

　　测定期间内应准确计量所用内燃料。 生产单位质量(吨)产品内燃料掺配量由测定期间内燃料的累计消耗量和单位质量(吨)产品对应的砖坯质量、数量来确定。

　　7 . 5 外燃料

　　7 . 5 . 1 取样

　　在测定周期内，每隔 4 h在投煤处进行取样，累计取样次数不少于 3 次，每次取样 1 kg,将所取样品均匀混合后，用四分法取样品 1 kg,精确至 1 g。 样品应在密闭容器内保存。

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　　7 . 5 . 2 发热量

　　外燃料发热量按 GB/T 213 的规定进行。

　　7 . 5 . 3 生产单位质量(吨)产品外燃料消耗量

　　测定期间应准确计量所用外燃料。 生产单位质量(吨)产品外燃料消耗量由测定期间外燃料的实际消耗量(吨)及对应生产的产品质量(吨)来确定。

　　7 . 6 灰渣

　　7 . 6 . 1 取样

　　窑车出窑后，分别收集三个窑车上的灰渣(砖渣除外)，在现场集中称量，然后用四分法取样品

　　1 kg, 精确至 1 g。

　　7 . 6 . 2 固定碳含量

　　灰渣干燥基固定碳含量按照 GB/T 212 的规定进行。

　　7 . 6 . 3 生产单位质量(吨)产品灰渣生成量

　　生产单位质量(吨)产品的灰渣生成量由收集到的灰渣总量及所对应三辆窑车所生产的产品质量(吨)来确定。

　　7 . 7 烟气、热风

　　7 . 7 . 1 取样

　　烟气和热风测定的位置应选择在直风道上且与风机距离大于 3 倍管径长度处。

　　7 . 7 . 2 测定时间

　　在测定周期内，每隔 4 h测定一次温度、含湿量、流速，累计测定次数不少于 3 次 。热平衡计算时取各次测量结果的平均值。 宜选用数字温湿度计和流速计进行测量(如温度、湿度、流速联合测定仪)，不同规格的风机应分别测定。 温度精确至 0 . 5 ℃ ,含湿量精确至 0 . 1%,流速精确至 0 . 1 m/ s。

　　7 . 7 . 3 气体成分

　　气体成分宜采用自动气体分析仪进行测量。

　　7 . 8 干坯与砖瓦

　　7 . 8 . 1 取样

　　在测定周期内，在进窑口和出窑口处每隔 4 h各取样一次，累计取样次数不少于 3 次 。

　　7 . 8 . 2 进出窑时的温度与质量

　　干坯测试样品应在入窑时进行取样，每次随机抽取 5 块样品，砖瓦测试样品应在出窑时进行取样，每次随机抽取 5 块样品。 取样后，应立即测量所取样品的温度和质量，温度精确至 0 . 5 ℃ ,质量精确至1 g。 根据测量结果分别计算样品进出窑时的平均温度和平均质量。

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　　7 . 8 . 3 干坯含水率

　　每次测试完干坯温度之后，留取两块样品测定其含水率。 首先称取干坯的初始质量 mg0 ,然后在(105±5) ℃烘至恒质(恒质是指在烘干过程中间隔 2 h,前后两次称量质量差不大于 0 . 2%),称取干燥后质量 mg ,精确至 1 g。 干坯含水率 w gp 按式(4)计算：

　　w …………………………( 4 )

　　7 . 8 . 4 砖瓦残余热量

　　将 7 . 8 . 1 的砖瓦样品随机抽取 3 块进行粉碎，用四分法取样品 1 kg, 精确至 1 g, 固定碳含量按GB/T 212 的规定进行测定。 采用干燥基低位发热量计算砖瓦残余热量。

　　7 . 9 窑车

　　7 . 9 . 1 取样

　　在测定周期内，在进窑口和出窑口处每隔 4 h各选取一辆窑车，累计选取次数不少于 3 次 。

　　7 . 9 . 2 进出窑窑车的温度与质量

　　窑车选取后，应立即测量窑车的金属部分、非金属部分温度和质量(可以根据窑车加工图确定窑车质量)，窑车测量温度精确至 0 . 5 ℃ ,质量精确至 1 g。 根据测量结果分别计算样品进出窑时的平均温度和平均质量。

　　7 . 10 窑体表面散热流量

　　7 . 10 . 1 测定时间

　　在测定周期内，每隔 4 h 测定一次，累计测定次数不少于 3 次 。热平衡计算取各次测量数据的平均值。

　　7 . 10 . 2 测点划分

　　测定前，根据窑体表面温度的变化将窑体全部表面划分为若干个矩形面，以每个面的中心作为一个测点，同一面上各点温度最大值与最小值之差不大于 3 ℃ ,同时测量划分区域面积。

　　7 . 10 . 3 窑体表面散热流量

　　窑体表面散热流量采用温差法或热流计法。 在 7 . 9 . 2 选定的测点上进行温度或热流密度的测定，记录各测点的温度或热流密度，根据每次测量结果的平均值计算各次窑体表面散热流量。 温度精确至

　　0 . 5 ℃ ,热流密度精确至 0 . 1 W/ m2 。

　　7 . 1 1 窑内温度

　　7 . 1 1 . 1 测定条件

　　测定周期内，在窑炉纵向长度上均匀选择测点测量窑内温度，每隔 4 h 测定一次，累计测定次数不少于 3 次 。热平衡计算取各次测量数据的平均值。 温度精确至 1 ℃ 。

　　7 . 1 1 . 2 窑内时间-温度曲线

　　以窑炉运行时间为横坐标，温度为纵坐标绘制窑炉时间-温度曲线。

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　　8 热平衡计算方法

　　8 . 1 热量输入

　　8 . 1 . 1 内燃料的燃烧反应热

　　Q ……………………

　　8 . 2 热量输出

　　Qrfc = [vrf (1 - ΦH2 Orf )c’rf +vrfΦH2 Orf c’H2 O](trf -t0) …………………( 13 )

　　8 . 2 . 4 烟气出窑热损失

　　烟气出窑热损失 Qy 按式(14)计算：

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　　Q …………………

　　Q ……………………

　　Q ……………( 18 )

　　8 . 2 . 9 窑体表面散热损失

　　8 . 2 . 9 . 1 窑体表面散热损失

　　窑体表面散热损失 Qbs 按式(19)计算：

　　QQbsi …………………………( 19 )

　　Qbsi …………………………( 20 )

　　Qbsi …………………………( 21 )

　　abi=K

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　　8 . 2 . 10 其他热损失

　　其他热损失 Qt 按式(23)计算：

　　Qt =Qsr -(Qzsf + Qhx + Qrfc +Qy + Qz +Qycc +Qgb +Qqb +Qbs ) …………( 23 )

　　9 热效率计算方法

　　9 . 1 供给热

　　供给热 Qgg 按式(24)计算：

　　Qgg =Qn +Qw +Qwx +Qgp +Qycr …………………………( 24 )

　　9 . 2 有效热

　　9 . 2 . 1 排除干坯残余水分消耗的显、潜热

　　排除干坯残余水分消耗的显、潜热 Qpsf 按式(25)计算：

　　Qpsf =mgpw gp[r+c’H2 O(ty -tgp ) ] …………………………( 25 )

　　9 . 2 . 2 砖坯的燃烧化学反应热

　　砖瓦坯的焙烧化学反应热 Qhx 按 8 . 2 . 2 的规定进行计算。

　　9 . 2 . 3 有效热

　　…………………………( 27 )

　　10 热平衡、热效率计算汇总表

　　砖瓦工业隧道窑热平衡、热效率计算结果汇总见表 2 。

　　表 2 热平衡、热效率计算结果汇总表

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　　表 2(续)

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　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　常用物料热平衡计算参数

　　A.1 部分材料比热

　　部分材料比热见表 A. 1 。

　　表 A.1 部分材料比热

　　A.2 几种煤的平均比热

　　几种煤的平均比热见表 A. 2 。

　　表 A.2 几种煤的平均比热 单位为千焦每千克摄氏度

　　A.3 水的平均比热

　　水的平均比热见表 A. 3 。

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　　表 A.3 水的平均比热

　　A.4 水在不同温度下的汽化潜热

　　水在不同温度下的汽化潜热见表 A. 4 。

　　表 A.4 水在不同温度下的汽化潜热

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　　A.5 各种气体的平均定压比热

　　各种气体的平均定压比热见表 A. 5 。

　　表 A.5 各种气体的平均定压比热

　　A.6 灰渣的平均比热

　　灰渣的平均比热见表 A. 6 。

　　表 A.6 灰渣的平均比热

　　A.7 金属平均比热

　　金属平均比热见表 A. 7 。

　　表 A.7 金属平均比热

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　　A.8 部分材料的辐射黑度

　　部分材料的辐射黑度见表 A. 8 。

　　表 A.8 部分材料的辐射黑度

　　A.9 常用各种能源平均折算热量及折标准煤参考系数

　　常用各种能源平均折算热量及折标准煤参考系数见表 A. 9 。

　　表 A.9 常用各种能源平均折算热量及折标准煤参考系数

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　　表 A.9(续)

　　A.10 常用耗能工质平均折算热量及折标准煤参考系数

　　常用耗能工质平均折算热量及折标准煤参考系数见表 A. 10 。

　　表 A.10 常用耗能工质平均折算热量及折标准煤参考系数

　　A.1 1 常用气体的密度

　　常用气体的密度见表 A. 11 。

　　表 A.1 1 常用气体的密度