彩涂焚烧炉和固化炉热平衡测定与计算.doc

彩涂焚烧炉和固化炉热平衡测定与计算行业标准编制说明一、工作简介1、任务来源根据工信部工信厅科2009104号“关于印发2009年第一批行业标准制修订计划的通知”要求，由冶金工业信息标准研究院全面负责组织和协调连续热镀锌加热炉热平衡测定与计算（计划号2009-1797-T-YB）、彩涂固化炉焚烧炉热平衡测定与计算（计划号2009-1798-T-YB）标准起草工作。本项是根据国家节能减排精神和钢铁行业结构调研的要求，2009年初由中国钢铁工业协会提出有关蓄热式燃烧技术推广和市场准入的标准项目并提交上级主管部门立项。2、 工作过程21开展的阶段工作立项批准后，由冶金工业信息标准研究院牵头组织专家走访有关生产、设计、使用、施工等单位，了解国内彩涂固化炉焚烧炉应用情况，同时收集国外有关技术资料及应用情况，并成立了标准起草小组，这些工作都为制定标准打下基础。2009年元月至2009年8月底开展国内外调研和收集工作；2009年8月15日召开标准工作组第一次工作会，讨论标准初稿，并确定工作分工；2009年8月中旬完成标准征求意见稿，发送有关单位、并在网上征集意见。2009年9月下旬收集标准征集意见并汇总，对标准意见处理提出标准送审稿。22国内外情况调研上世纪90年代以后我国钢铁行业在引进钢带连续彩涂技术设备的同时，不少专家学者也就开始了对其焚烧固化炉热平衡方面的研究。1996年，苏州同信公司邀请韩国技术人员对彩涂焚烧和固化炉进行了全面的检测，解决了一系列技术问题，促进了该生产线的稳定运行。2003年，北京首钢富路仕彩板有限公司在从法塔公司引进彩涂加热固化系统时，陈迪安同志就对整个系统进行了热平衡分析，得出了焦炉煤气的需求量，对生产线的调试和运行都发挥了一定的指导作用。2005年，常熟华冶薄板有限公司邀请重庆大学对该公司的彩涂加热系统进行了测试，为节能改造提供了理论依据，收到了较好的经济效益。但是，上述测试都没有统一的标准可依，只能作为单项研究性质的试验，不能作为设备能耗的验收依据，其结果也没有可比性。2009年3月4日，钢铁工业协会召开了部分领导和专家的专题会，对此工作进行了论证，一致认为编制此标准并规范行业的能耗行为很有必要。其实，国内其它形式加热炉的热平衡计算方法已经较为成熟， GB/T1 3338-1991工业燃料炉热平衡测定与计算技术规则，对此项工作作了原则性的总体规定，其它领域的相关部门如有色、建材等行业也纷纷制定了相应的行业标准。在此基础上，部分用能设备的能耗考核标准、能耗定额标准、能耗分级及标识标准等也纷纷出台或正在制定之中。在本标准的制定过程中，我们以GB/T 13338标准为基础，在对其进行充分研究的基础上，参考了上述实际测定情况，综合考虑了国内常用的炉型特点，参照了相关有色炉的行业标准，并按照国家节能减排政策，吸取了国内外在此方面研究的最新成果，于2009年4月形成了初稿。3、参编单位及工作组成员 本标准由冶金工业信息标准研究院负责组织协调，吸收国内有关单位等参加标准的起草工作，根据工作需求确定了参加本标准起单位为浙江华东钢业集团有限公司、冶金工业信息标准研究院、北京星和众工设备技术股份有限公司等。二、制定理由1、几年来，国内镀锌行业发展异常迅速，有较大型钢厂从国外引进的先进生产线，也有不少民营企业自制、改建的简陋生产线。据不完全统计，到2008年底，全国已建和在建的彩涂生产线产能约2000万吨，实际生产量只有500万吨，开工率只有25%左右，已到了非进行管理、整顿不可的时候。2、热平衡标准是一项设计分析的基础标准，通过热平衡标准的制定，统一加热炉热量收支测定的方法和热效率的计算口径，为进一步制定能耗定额标准或能耗分级标准打下基础，可以对已建生产线进行管理和新建生产线进行控制，特别是为老企业的能源审计和新项目的能源评估提供科学的依据，促进企业的节能改造和科研机构的技术创新，保证彩涂行业沿着健康、有序的轨道向前发展。三、编制原则1、虽然此技术最初是从国外引进的，但作为一项国家行业标准，我们以GB/T 13338作为最基本的出发点和最根本性的原则，充分使用国在此方面研究的成果，形成国内自主的知识产权。2、编制中充分考虑了国内行业发展的现状，在废气热能方面考虑到热力燃烧、也考虑到催化燃烧，在工艺原理方向既考虑到直接燃烧法、也考虑到间接法，在给能方面既考虑到天然气、煤气等气体燃料、也考虑到电力等二次能源。3、编制中充分考虑到镀锌加热炉的特点，规定了具体的体系划分和考核范围，规定了考核的产品生产工艺参数基准，规定了具体的测试项目和测试方法，以及当无法测量时的理论计算方法等等。这些都是在GB/T 13338的基础上创造性地提出来的。4、编制中充分考虑到实际操作中会出现具体问题的处理方法，编制人员大多来自生产一线，充分实现了理论与实际的结合，保证了其可操作性。5、编制中充分考虑到不但能反映出能耗的高低，更利于找出能耗高低的原因：到底是未完全燃烧、还是燃烧后的热能来充分利用，散失热能的途径到底是炉体散热、还是废气热能利用不充分等，这些都是技术问题的根本所在。四、主要技术内容说明标准名称改变：彩涂焚烧炉和固化炉热平衡测定与计算1、规定了测量的体系范围，这样有利于统一口径，保证不同炉型的相互比较，同时排除了因改善产品性能而额外增加的能耗因素。2、规定了测量的体系范围，这样便于操作。3、规定了产品的工艺参数，这样排除了不同产品工艺的影响。4、规定了电气发热元件发出热量的计算方法，采用了将电能折算成标准煤的方法，这样有利于二次能源、一次能源相互比较。这是根据国内民营企业中使用电加热较为普遍的实际提出的方法，已超出了国标的使用范围。5、规定了固化炉废气中挥发物的化学热计算方法，告诉大家，它也是热量来源的重要组成部分，必须尽可能利用。6、提出了燃气热能转换效率的概念和计算方法，以考核加热炉燃烧效率指标。7、提出了热能利用系统的总热利用效率的概念及计算方法，以鼓励将余热利用到其他工序。这也是本标准的积极意义所在。五、标准主要条款1、热平衡测定与计算基准1.1焚烧炉热平衡测定和计算体系取整个焚烧炉、废气热交换器、热空气热交换器以及管道等附属设施为体系，即从燃料管道进入炉体、助燃空气进入热交换器、废气离开固化炉到热空气进入固化炉或其它用热区域、最终废气排放口之间范围内。1.2 固化炉热平衡测定和计算体系取整个固化炉以及炉气循环系统、二次供热系统等附属设施为体系，以热空气进口、燃料管道进口、废气出口为分界线。1.3 热交换器热平衡测定和计算体系以高温气体入口、高温气体出口、低温气体入口、低温气体出口为分界线。本标准中建议去掉热交换内容2热平衡测定条件焚烧炉和固化炉热平衡测定，应在设备投产后或上次大修后的稳定运行期内进行，测定时期生产工艺必须稳定正常，产品的规格以保证生产线达到最大生产能力确定，涂层为聚酯或固化温度相似的其它种类，固化温度为235-240，膜厚为201m。3热平衡计算3.1热量的总体收入项目（a） 燃气燃烧的化学热（Qrh）；（b） 燃气带入的物理热（Qrw）；（c） 干助燃空气带入的物理热（Qk）；（d） 助燃空气中水份带入的物理热（Qkg）；（e） 钢带带入的物理热（Qw）；（f） 电气发热元件发出的热量（Qd）；（g） 涂料废气燃烧的化学热（Qfh）；3.2热量的总体支出项目（a） 钢板带出的物理热（Q,W）；（b） 干烟气带出的物理热（Q,y）；（c） 烟气中水分带出的物理热（Q, y g）； （d） 干空气带走物理热（Q,k）；（e） 湿空气带走物理热（Q, k g）；（f） 炉体表面散热（Q,t）。3.3热量收入项目的计算方法：3.3.1电气发热元件发出的热量（Qd）Qd = AN，kJ/h （1）式中：A换算系数，11839.6；N电热元件的实测有效功率，kW. 注：由于电力是一种二次能源，所以不能简单地与一次能源相比较，本标准采用了通过标准煤来折算的办法，即1度电折算成0.404kg标准煤，发出11839.6kJ热量。3.3.2废气中有机物燃烧的化学热（Qfh）Qfh= Vf Qdf ，kJ/h(t) （9）式中：Vf 废气中有机物排放量，kg/h(t)，可根据每小时（吨钢）消耗的涂料和固体含量计算；Qd f涂料废气的综合低发热值，kJ/kg；注：由于废气中的有机物成分较复杂，为了方便起见，涂料废气的综合低发热值可按照350 kJ/kg计算。3.4热量支出项目的计算方法3.4.1干空气带走物理热（Q,k）Q,k=V,k (10.000124 gk)（C,kt,k- Ckt0）（13）式中：V,k所加热的空气流量，N m3/h（t）；C,k0至进入固化炉温度间烟气的平均比热容，kJ / ；t,k热空气进入固化炉入口处烟气温度，； Ck0至环境温度间空气的平均比热容，kJ / 。3.4.2空气中水分带走物理热（Q,g）Q,g= V,k 0.000124 gk（C,gt,k- Cg0t0） （14）式中：C,g0至进入固化炉温度间水蒸汽的平均比热容，kJ / ； Cg00至环境温度间水蒸汽的平均比热容，kJ / 。4、热平衡分析 4.1热利用效率（l）热利用效率表现了整个焚烧和固化系统所消耗的热能被钢带所吸受的比例，它是一座加热炉的综合参数。根据GB2588的规定，计算时不考虑钢带带入的能量，以便直接考察能源有效利用程度。Q,w- QwQrh +Qrw +Qd +Qfh100%l = （8）4.2燃气热能转换效率（z）；为了反应燃气热能转换的效率，还必须计算加热炉燃气所消耗的热能中留在加热炉内部的热量，即除去废气带走的部分所占的比例。它是反映加热炉燃烧效率的指标。Qrh +Qrw (Q,y +Q, yg)100%Qrh +Qrwz = （9）4.3 热能利用系统的总热能利用效率（h）为了鼓励将焚烧和固化系统排出的废气所含的热量利用到其它工序，还必须计算系统所消耗的热能中被钢带所吸受以及被其它工序利用的比例。Q,w-Qw+QqQrh +Qrw +Qd +Qfh100%l = （10）式中：Qt系统排出的废气所含的热量利用到其它工序利用部分的总和，kJ/h(t)。4.4吨钢耗热指标(Q*)为了便于进行成本的考核分析，可以通过