YST119.7-2004氧化铝生产专用设备热平衡测定与计算方法第7部分管道化溶出系统.pdf

H 9 2 中华人 民共和 国有色金属 行业标准 Y S / T 1 1 9 . 7 -2 0 0 4 氧化铝生产专用设备 热平衡测定与计算方法 第 7 部分管道化溶出系统 De t e r mi n a t i o n a n d c a l c u l a t i o n o f h e a t b a l a n c e o f s p e c i a l e q u i p m e n t s f o r a l u m i n a p r o d u c t i o n - P a r t 7 : T u b e d i g e s t i o n s y s t e m 2 0 0 4 - 0 6 - 1 7发布2 0 0 4 - 1 1 - 0 1实施 国家发展和改革委员会发 布 YS / T 1 1 9 . 7 -2 0 0 4 目次 前言 I 1 范围 1 2 规范性引用文件 . . . . . . . 1 3 热平衡测定与计算基准 . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 设备状况及流程 . 1 5 热平衡测试条件 ， . . . . . . . . . . 3 6测 定 项目 和 方 法 以 及 报 告 格 式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7 管道化溶出部分的物料平衡及热平衡计算以及报告格式 8 8 熔盐炉物料平衡及热平衡计算以及报告格式 n 9 热效率及主要技术指标 . . . . . . . . . . . 1 4 1 0 热平衡测定分析与改进建议报告 1 5 Y S / T 1 1 9 . 7 -2 0 0 4 前言 根据目前国内氧化铝行业的实际情况和发展趋势的要求， 管道化溶出系统等一些新型的氧化铝生 产设备已成功的开发并应用于国内氧化铝生产， 这些设备以其独特的工艺和先进的技术改善了我国氧 化铝生产的技术经济指标， 但是管道化溶出系统的热平衡测定与计算方法至今尚未制定。 本部分的制定可规范管道化溶出系统的热平衡测定与计算方法， 准确量化管道化溶出系统的能耗 水平， 有利于不同溶出设备之间进行能耗比较。 本部分制定过程中遵循 G B 2 5 8 6 热量单位、 符号与换算) , G B / T 2 5 8 7 热设备能量平衡通则 以及 GB / T 2 5 8 8 ( 设备热效率计算通则 ， 创新性地提出了系统中溶出部分的热平衡测定和计算方法和熔盐 加热炉的热平衡测定与计算方法， 并给出了各 自的热效率和总的热效率的计算方法。 本部分由全国有色金属标准化技术委员会提出并归口。 本部分由中国铝业股份有限公司河南分公司负责起草。 本部分主要起草人: 李晓勇、 张虎、 闻晋钢、 何静华、 罗梅、 马治强。 本部分由全国有色金属标准技术委员会负责解释。 Y S / T 1 1 9 . 7 -2 0 0 4 氧化铝生产专用设备 热平衡测定与计算方法 第 7部分管道化溶 出系统 范 围 本部分规定了氧化铝生产管道化溶出系统的热平衡测定与计算基准、 测定条件、 测定项目及计算 方法 。 本部分适用于氧化铝生产以燃油为燃料的熔盐间接加热的管道化溶出系统的热平衡测定与计算。 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。 G B / T 2 6 0 石油产品水分测定法 G B / T 3 8 4 石油产品热值测定法 G B / T 3 8 8 石油产品硫含量测定法( 氧弹法) G B / T 4 7 6 煤的元素分析方法 G B / T 5 0 8 石油产品 灰分测定方法 G B 2 5 8 6 热量单位、 符号与换算 G B / T 2 5 8 7 热设备能量平衡通则 GB / T 2 5 8 8 设备热效率计算通则 热平衡测定与计算基准 3 . 1 基准温度 基准温度采用 0 0C 3 . 2 基准压力 基准压力采用 1 0 1 3 2 5 P a . 3 . 3 燃油的发热f 燃料的发热量按应用基低( 位) 发热量计算。 3 . 4 计算单位 物料平衡及热平衡均以 1 m 原矿浆为基准进行计算。 3 . 5 热平衡测定范围与计算体系 管道化溶出系统的热平衡测定范围和计算体系包括管道化溶出和熔盐炉两部分， 各部分热平衡测 定范围和计算体系， 如图 1 、 图2虚线范围内所示。 4设备状况及流程 4 . 1 测试报告中设备状况的内容 4 . 1 . 1 写明设备的新旧程度、 特点及存在的问题， 建成投产或上次大修后投产的日 期。 4 . 1 . 2 设备及生产概况填写测试前三个月内某月的平均值， 内容以及报告格式见表 t o Y S / T 1 1 9 . 7 -2 0 0 4 衰 1 设备及 生产概况 厂名车间组号 项目单位数 值 或 内 容 产 能 蒸汽种类 蒸汽消耗 嫩料种类 燃 料 消 耗 单位热耗 m / h t/ h t / h 1t 1 / m 4 . 2 设备流程圈 设备流程图见图 1 , 图2 , 图 1 溶 出部分工艺流程 图 Y S / T 1 1 9 . 7 -2 0 0 4 重 油 回 疏烙 盐 圈 2溶盐炉工艺流程圈 5 热平衡测试条件 5 . 1 被侧设备和工艺要求 管道化溶出测定， 应在设备投产或上次大修投产后的中期进行， 测定时期生产工艺必须稳定正常。 5 . 2 时间要求 测定应为一个连续工班， 测定次数不少于三个班次。 5 . 3 测定用仪器仪表及计f器具的要求 测定用仪器仪表及计量器具的要求应在检定周期之内。 6测定项 目和 方法以及报告格式 6 . 1 管道化溶 出部分测定项 目和方法 以及报告格式见表 2 . YS / T 1 1 9 . 7 -2 0 0 4 表 2管道化溶 出部分测定项 目和方法 项目符号单位测点位置 测 定 仪 器 与 方 法 测 定 频 率取值原则 测 定 数 据 预 脱 硅 矿 桨 矿 浆 量 V, m / h 隔 膜 泵 进 口管 道 流 量 计8小时累积数 累积 数 的 算术平均值 矿 浆 温 度t , 隔 膜 泵 进 口管 道 测 温 仪 表 2 小 时 1次 算术平均值 固体 含 量m二k g / m 取 样 实 测 2小时1次 算 术 平 均值 取 样 实 测 2小 时 1次 算术平均值 固体 密 度片k g / ., 实 侧 或 计 算 2小时I次 算术平均值 溶 液 密 度P vk g / m 固 体 成 分 S io , F e , 0 , A l , O , Ca 0 总 N a , 0 S i F e A C a N %化 学 分 析 2小时1次 算 术 平 均 值 溶 液 成 分 : N a , O T N a , O , N a , 0 A l , O , N T , N C N S , A l g / L 化 学 分 析2小 时 1次算术平均值 固 体 比 热C ,k l / ( k g)实测或计算 2 小时 1 次 取综合样测定 一 一 算 术 平 均 值 实 测 或 计 算 2 小 时 1 次 算术平均值 溶 液 比 热C ;k l / ( k g) 赤 泥 洗 液 溶 液成 分 : Na , O T N a , O , N a , O Al, 认 NT N C N S A l g / I . 洗 液 管 路 化 学 分 析2 小时 1次 算 术 平 均 值 比 热c , k l / ( k g ) 实 测 或 计 算2 小时1 次算术平均值 温 度Tx 测 温 仪 表2 小 时 1次算 术 平 均 值 预 脱 硅 蒸 汽 耗 用 量Mak g / h 预 脱 硅 蒸 汽 管 道 蒸 汽 流 量 计S 小时累积数 累 积 数 的 算术平均值 蒸汽压力P a Pa蒸汽压力表2 小 时 1 次算 术 平 均 值 蒸 汽 温 度 t 红外测温仪2 小 时 1 次算 术 平 均 值 一 Y S / T 1 1 9 . 7 -2 0 0 4 裹 2( 续) 6 . 2熔盐炉测 定项 目和方法 以及报告格式见 表 3 0 Y S / T 1 1 9 . 7 -2 0 0 4 表 3熔盐炉测定项 目和方法 项目符号单位测 点 位 置 测 定 仪 器 与 方 法 测定频率取值原则 测 定 致 据 姗 油 耗 油 量 Mk g / h 油泵出口管道 流量计累积值8小时累积数 累 积 数 的 算 术 平 均 值 红外 测 温 仪2小时 1 次算 术 平 均 值 进 重 油 预 热 器 的 油 温 t ;, 进熔盐炉的 油 温 t , 靠近熔盐炉 进 口 管 道 红外测温仪2小时 1 次算 术 平 均 值 燃 油 的 取 样 油泵出口管道 装人磨口瓶内 2小时1 次， 每 班取综合样1 个 G B / T 4 7 6 G B / T 4 7 6 G B / T 4 7 6 GB / T 4 7 6 G B / T 3 8 8 GB / T 2 6 0 GB / T 5 0 8 算 术 平 均 值 燃 油 的 应用 基 成 分 C H O“ N S 丫 W y A丫 写 姗 油 应 用 基 低 位 发 热 量 q .k l / k g 油泵出口管道GB / T 3 8 4 取 3 个综合样 进 行 分 析 算术平均值 雾 化 蒸 汽 燕 汽 耗 用 量Mak g / h 重 油 雾 化 前 蒸汽管道 蒸 汽 流量 计8小时累积数 累 积 数 的 算 术 平 均 值 蒸 汽压 力表2小时 1 次算 术 平 均 值燕 汽压 力 P ;, Pa 红外测温仪2小时 1 次算 术 平 均 值蒸 汽 温度 t ; 预 热 燕 汽 燕汽耗用量 M; k g / h 重 油预 热 器 前 蒸 汽 流量 计 或 测 凝 结 水 2小时 1 次算 术 平 均 值 蒸 汽压 力表1小时1次算 术 平 均 值蒸 汽压 力 p q Pa预 热 蒸 汽 管 遭 红外测温仪1小时1次 算术平均值蒸 汽 温度 t o 熔 盐 熔 盐 循 环 量 V m / h熔 盐 泵 出 口流 量 计 8小时累积数 累积 数 的算 术 平均值 熔 盐 炉 出 口盐 温 T , 熔 盐 炉 熔 盐 出 口管 道 测 温 仪 表 2小时1次 算 术 平 均 值 熔 盐 炉 回流 盐 温 T ,二 熔 盐 炉 熔 盐 回流 管 道 测 温 仪 表 2小时1次 算 术 平 均 值 大 气 温 度 T 水 银 温 度 计 2小时1 次 压 力PPa 大 气 压 力 表2小时1 次 相 对 湿 度 甲 % 大 气 湿 度 测定仪 2 小 时 1 次 YS / T 1 1 9 . 7 -2 0 0 4 表 3( 续 ) YS / T 1 1 9 . 7 -2 0 0 4 表 3( 续) 项目符号单位测 点 位 置 测定仪器与 方 法 测定频率取值原则 测 定 数 据 表 表面温度t “ 各设备及管路 红外测温仪 多 点 测 量 各段各测点 的数算术平均值 每 班 2次 散 热 面 积 F ;m， 设 备 表 面 实测或根据 图纸计算 曲 散 热 平均表面热流q k J / ( m 0 h ) 各 对 应测 温 区段 热流仪 多点 测 量 各 区 段 表 面 散 热 Q ; k J / h 各设备表面 Q . 一 q F ; 总 散 热 损 失 Qk f / h Q=B ( q ; F ,) 7 管道化溶出部分的物料平衡及热平衡计算以及报告格式 7 . 1 管道化溶出部分物料平衡计算表以及报告格式见表 4 e 表4 物料平衡计算表 序 号项目符 号单位依据或算式数 值 物 料 收 人 1 原 矿浆 固体量 溶 液 量 M , m 二 1 劝， k g / m M , =. , +m ; 实测 ， . =P ; ( 1 一， 委 / P , ) 2 赤 泥 洗 液M, 城 =入 V , 合计 艺 M k g / m,艺 M=M, +M: 物 料 支 出 1 出末级冷凝器冷凝水量M; k g / m M ; =P “ .二 V , / V 式 中 V, 出末级冷凝器冷凝水流量， m / h ; v 矿浆量, m / h ; P co . .在对应温度为t ， 压力为尸的条件下， 冷凝水的密度， k g / m 2 I ! 溶 出 矿 浆 量 固 体 量 液体量 M; ，几 七 阴 代 k g / m Ms = m R + m R m盆 =城 C a 0 纂 / 仁 CaO, 式中: 衅 原矿浆中的固体量, k g / m , C.0大原矿浆的固相中氧化钙的含量， %; C a ( 习忿 一 一 溶 出矿 浆 的固 相中 氧化 钙 的 含量， %; ，二 溶出矿浆中固体量, k g / m m rc =M, +A 一M; 一，蕊 式中 ，斗 溶出矿浆中液体含量, k g / m , 3 差 值 么M O M=E M-M; 一M; 合 计艺 M E M =M; +M, +O M Y S / T l l 9 . 7 一2 0 0 4 72 管道化溶出部分物料平衡表以及报告格式见表5 。 表 5 管道化溶 出部分物料平衡表 收人支出 符号项目 数值 符号项目 数值 k g 厂 m ， k g / 耐% 肠 M 2 原 矿 浆 量 赤 泥 洗 液 量 一 、 M ; l “ M 一 末级冷凝器冷凝水量 溶 出 矿 浆 量 一 差 值 艺 M合计 1 0 0 驯一一合 计 1 0 0 7 _ 3 7 _ 4 物料平衡允许相对误差为士5 %， 即: M/ 乏 M一 只10。 %簇5 % 管道化溶出部分热平衡计算表以及报告格式见表 6 。 表 6管道化溶出部分热平衡计 算表 项目一 符 号 一 单 位一依 据 或 算 式 Q: = V T 厂 V) 八 ， C trr 一 每小时熔盐循环量， m 3 z h ; 一 熔 盐 的 密 度k 彭 耐; 一熔 盐 在。气。间 的 平 均 比 热， k J /(k g ) ; 一熔盐出炉温度， ; 每小时原矿浆进料量， n l“ / h Q一q+Q 二阴 ; q 气 式中: e原矿浆固体物质在 。t ，间的平均比 热， k J( k g ) Q 一 从 : 议 式中: c 卜原矿浆溶液在。 t 、 间的平均比热， k J( k g ) q=( v x 了 Vy ) 八 C 、 气 艺 Q=Q一 qt Q YS / T 1 1 9 . 7 -2 0 0 4 裹 6( 续 ) 序号 项目符号单位依据或算式数值 z 溶出矿浆带走热 其中 固体物质带走热 溶液带走热 Q ; Q: Ql k l / m Q ; 一 Q ., +Q rc Q R 0- R，C t , 式中嵘 溶出矿浆固体物质在0 - t间的平均 比热， k J / ( k g ) 。 Q ;. =m R Cl, 式中: C ;, -溶 出矿浆溶液在 0 - t ,。 间的平均比 热, k J / ( k g) 3 出末级冷凝器冷 凝水带走的热 Q ;k J / m Q ; = Mi h , 式中 h , 出末级冷凝器冷凝水的热治, k J / k g 4 化学反应热 原矿浆中A I , O ,的 溶 出率 一水硬铝石溶解吸热 Q ; 叭 6 4 0 k J / m % k J / k g Q 卜 6 4 0 城 A , I A V A =1 1 一( A , / A) ( S , / S “ ) 口 x 1 0 0 式 中 A , S , 分别为溶出矿浆固体中A I , q 和 SO ，的含量， %; A - S 厂一分别为原矿浆的A I, O 。 和S i O 2 的含量, 0 o o 5 溶出设备系统 表 面 散 热 Q sk J / m Q ; 一 E 4 F ; / 从 式中: q . 设备和管道表面的平均表面热流， k 1 / ( m h ) r F . 设备和管道表面面积， m o 6 差 值A Qk J / m,I Q= # Q- ( Q; +Q; +Q ; +Q , +Q ; ) 合 计# Q，k J / m# Q , = Q ; + Q ; + Q ; +Q ; +Q , +A Q 7 . 5 管道化溶出部分热平衡表以及报告格式见表 7 , 表 7 管道化溶出部分热平衡表 收人 支出 符号 项目 数值 符号 项目 数值 k J / m % k J / m % Q Q2 Q 熔 盐 带 入 热 原矿浆带入热 赤泥洗液带人热 Q; Q ; Q; Q a Q ; 21Q 回流熔盐带走热 溶出矿浆带走热 出末级冷凝器冷凝水带走热 化 学反 应 热 溶出设备系统表面散热 一” 值 艺 Q合计 1 0 0 # Q,合计 1 0 0 7 . 6 热平衡允许相对误差为士5 %， 即: Q / # Q一 X 1 0 0 环G5 %. YS / T 1 1 9 . 7 -2 0 0 4 8 熔盐炉物料平衡及热平衡计算以及报告格式 8 . 1 熔盐炉物料平衡计算表以及报告格式见表 8 0 裹 8 熔盐炉物料平衡计算表 序号项目符号单 位依据或算式数值 物 料 收 人 1燃 油 量 M;k g / m M ; = M / V 式中M . , 每小时耗燃油量, k g / h ; V , 每小时原矿浆量， m ， / 110 2 雾 化 燕 汽 量斌k g / m M 2 = M , / V 式中 M ; 每小时雾化燕汽耗用量, k g / h a 3 鼓 风 机 鼓 人 空气 量 斌k g / m Mj 二 V k p , / V 式中: V , -鼓风机每小时鼓人的标准状态下的 空气量, N m / h ; P k 一 一 标准状态下空气的密度, k g / N m a 一 ( N , P n , + 0 , 截+ H , O 峨, ) / 1 0 0 式中: N 2 , 0 H2 0空气中氮气等成分的体积 含量， %; P k 峨 .H2。 一 空 气 中 氮 气 等 成 分 在 标 准 状态下的密度， k g / N. , 一 合 计M k g / mE M= M( 十Mi +M; 物料支出 1废 气 量M, k g / m 从二 A 11 V F / V 式 中 : V ; 每小时排走的标准状 态一 的废气量， N m / h ; P o 一标准状态下废气的密度， k g / N m ; P i 一 ( C O e 禹 + N , k + . 0 t H , 0 峨, ) / 1 0 0 式 中 : C O , , N , . . . H , O废气中二氧化碳等成 分的体积含量， % P c o i “ P v z “ . . .P . , . - P 1一 一 空气进空气预热器时的温度， ; 成- 一空气 在标 准 状 态 下 的密 度， k 日丫 口 1 从 成 一 ( 丫 从 2 于 ()z 比 : + 丰 H Z () 瀚(，) 厂 10 。 式中: N Z 、 0、 、 HO- 一空气中氮气等成分在 空 气中 的 体 积 含 量 ， % ; 八 ， 、 凡 ， 、 一八、 空 气 中 氮 气 等 成 分 在 标 准 状 态 下 的 密 度 ， k gN rn。 叱一( 呵t / v) 拭 式中: 喊一每小时预热重油消耗的蒸汽量. k g 卜 ; 丫蒸汽热始， k jk g查表。 YS / T 1 1 9 . 7 -2 0 0 4 表 1 0( 续) 序号 项目符号单 位依据或算式数值 6 回流熔盐带人显热Q sk l / m q , =( V / v)， P ., C t ,n 式中: V ,- 一 每小时熔盐循环量, m / h ; P熔盐的密度， k g / m ; C , 熔盐的比热, k J / ( k g “ 0C) ; t -回流熔盐进熔盐炉温度， 合 计 % 订 k 1 / m 2 Q=Q ; +q+Q ; +q+Q s +q 热 支 出 1 熔盐带走显热q k J / m q 一( V , / V) P ., C， 与 式中v 。 每小时熔盐循环量， m / h ; P ry熔盐的密度， k g / m ; C , 一 一熔盐比 热， k J / ( k g ) ; t ., = -熔盐出熔盐炉温度， 。 2 废气带走显热 Qik J / m q=( 研/ 对 ) C , 式中M ; 排走的废气量, k g / N n , : C ,废气 在 。 一 t ,间的平均 比热， k J / ( N m ) ; t , - 一 废气的温度， 3 化学不完全燃烧损失热 Q Sk J / m q =( 川 / 辉) ( C O / 1 0 0 ) X 1 2 6 3 0十( H 1 0 0 ) X 1 0 7 9 0 +( C H; / 1 0 0 ) X3 5 8 4 0 式中: C O , H , , C F I 言一 空气预热器出口烟气( 湿 废气) 中C O, H, , CH 等 气体的体积含量， %; N a一 空气预热器出口烟气( 湿 废气) 在标准状态下的密 度 ， k g / N - ; 1 2 6 3 0 , 1 0 9 9 0 , 3 5 8 4 0 -C O, H, , CH 等气体的 燃烧热, k j / N m , 4 预热重油的蒸汽冷 凝水带走的热 Q;k J / m Q , 一 ( 碱 / V) h。 式中: 城 每小时预热重油的蒸汽的消耗量， k g / h ; h “ e 水 的 热 结, k J / k g o 5 设备系统表面散热健k J / . Q s =剐q j - 只) / V 式中: 9 ,一一第部分设备的平均表面热流, k j ! ( m ， h 卜 F .- 第 : 部分设备的散热表面积， m Z 。 一 6 差 值a Q A Q= I Q 一( 侧 +Q i +q 十q +q ) 合计艺 Qk J / m 0I Q一 Q i +Q + Q ; 十 Q ; +q +4 Q YS / T 1 1 9 . 7 -2 0 0 4 8 . 5 熔盐炉热平衡表以及报告格式见表 1 1 , 表 1 1 熔盐炉热平衡表 收人支出 符号项目 数值 符号项目 数值 k J / m % k J / m % Q ; Q , Q ; q Q , 吼 燃油带入显热 燃油的燃烧热 雾化蒸汽带人热 助燃空气带人显热 预热重油蒸汽带人热 回流熔盐带人显热 q Q ; Q ; 叼 Q , 7 Q 出炉熔盐带走的显热 排烟烟气带走的显热 化学不完全嫩烧损失热 预热重油蒸汽冷凝水带走热 溶出设备系统表面散热 差 值 艺 q合 计 1 0 0 E Q合计1 0 0 8 . 6 热平衡允许相对误差为士5 %, 即: I A Q / 2 QI X1 0 0 %- ; Q , 化学反应热， 单位为千焦每 立方 米( k J / m ) ; Q Z 原矿浆带人热， 单位为千焦 每立 方米( k J / m ) ; q 赤泥洗液带人热， 单位为千 焦每立方 米( k J / m ) ; Q , - 熔盐带人热， 单位为千焦每 立方米( k J / m ) ; Q ; 熔盐带走热， 单位为千焦每 立方米( k J ! m ) o 9 . 2 熔 盐 炉 热 效 率q , 按 公