10工业热处理电炉节能监测方法

1、工业热处理电炉节能监测方法第一节 主题内容与适用范围1. 标准规定了工业热处理电炉能源利用状况的监测内容、监 测方法和合格指标。2. 标准适用于额定功率15kW的箱式电阻炉、箱式淬火炉， 额定功率25kW的井式电阻炉，额定功率50kW(50KVA)台车式 电阻炉和电极盐浴炉等。3. 标准不适用于真空热处理电炉的节能监测。标准规定了不适用于真空热处理电炉的节能监测 , 这是考虑 到真空热处理电炉有其行业特殊性，对它的节能监测，在相关行 业标准中予以规定较为合理。还应指出，感应电热设备也可以用于淬火、 回火、退火等热处 理工艺，但因这类设备的工作机理与电阻炉 (和盐浴炉)完全不同， 监测方法和评价

2、指标也不好列在同一标准中，所以本标准不包含 感应电炉的节能监测。第二节 工业热处理电炉节能监测项目标准规定了工业热处理电炉节能监测项目为：产品可比用电单 耗、炉体外表温升。对热处理电炉的监测最重要的指标是什么，这是制订本标准时 考虑的一个核心问题。考核电热炉窑节能与否，最重要的主指标 是“电能利用率”或“产品用电单耗”，这两这指标有相互对应的 关系。以前搞能量平衡测试 （包括电平衡测试 ） ，多数强调电能利 用率或效率，但为了使节能监测项目更加直观，用能单位 （ 主要是 企业）便于管理，并和其它已执行的管理和考核标准相协调一致， 本标准规定采用“产品可比用电单耗”指标作为主要的监测项目， 这也

3、是与GB10201热处理合理用电导则中所规定的一致。因此， 在本标准中也就不再采纳电能利用率或效率为监测项目。空炉升温时间主要反映炉窑的蓄热损失，在连续性生产时是不 予考虑，在间断性生产中将直接影响单耗。空炉损失（或功率比） 、空炉能耗主要反映炉窑的散热损失， 这 与表面温升的指标有内在联系。冷却水重复利用率属于节水的范畴，不在节能监测范围内。1. 产品可比用电单耗1.1 “可比”的涵义使用电热设备进行热处理，因设备、产品（工件） 、工艺、温度、 行业、厂家等因素的不同，要想相互比较确实有困难。为了进行 节能监测，必须相互可比。经过研讨分析 , 标准对上述诸因素， 给出了四个系数一K1,产品（

4、工件）单件质量折算系数；K2,产品（工 件）类别折算系数；K3热处理温度折算系数；K4,热处理工艺折 算系数。一一以期求得相对合理的可比性。为了更明确“可比”的涵义，标准对“产品可比用电单耗”定 义如下：根据热处理产品和工艺的不同，按相关规定将生产的合格产品折算成标准产品 （ 折合质量） ，计算得出实际生产耗电量与产品折 合质量的比值，称为产品可比用电单耗。1.2 产品可比用电单耗的测算方法产品可比用电单耗的计算是以现场实测为准，还是以企业统计资料为准，这是在制订标准时考虑过的一个问题。鉴于现场实测含有抽查的性质，是节能监测本身的一个属性，标准优先推荐现 场实测。标准规定，监测应在电炉处于正常

5、生产实际运行工况下进行， 测试一个生产周期。测试周期期内的合格产品的可比用电单耗按下式计算：bk=W/Gz（kWh/kg）式中：V在测试的一个生产周期内供给电炉本体加热元件的电能量和直接用于生产工艺的辅助设备的耗电量合计得到的实际 消耗电能量，以KW计。G测试周期的合格产品的总折合质量，以kg计?G按下式计算：Gz= Gi? K1? K2? K3 ?K4 （kg）其中：G监测时电炉本次热处理的各种合格产品（工件）的实 际质量，以 kg 计。i 1, 2, 3,n,为产品（工件）品种。事实上，在应用本 标准时，n最大等于6,即按系数K区分的3种产品（工件）和按系 数K2区分的2种产品（工件）的情

6、况同时存在，这实际上不多见的式中的4个系数K1、K2、K3 K4,由产品（工件）和工艺确定， 按标准查表得出相应的数值。对热处理产品和工艺的4个系数在 下面作进一步说明。1.3 4个折算系数根据热处理产品和工艺的不同，将生产的合格产品折算成标准 产品（折合质量）时，应用了 4个折算系数。K1产品（工件）单件质量折算系数，它因单件产品（工件）质 量的不同而有3个不同的数值，见表1：表1产品（工件）单件质量折算系数单件产品（工件）质量（Kg/件）> 0.30.1 0.3V 0.1K11.01.21.5K2产品（工件）类别折算系数，它因产品（工件）类别的不同 而有2个不同的数值，见表2：表2产

7、品（工件）类别折算系数产品（工件）类别工模具类一般工件类K21.21.0K3热处理温度折算系数，它因产品的热处理工艺温度的不 同而有5个不同的数值，见表3：表3热处理温度折算系数热处理温度CC）> 10007001000500700350500< 350K31.51.00.70.50.3K热处理工艺折算系数，它因热处理工艺的不同而有7个不同的数值，见表4:表4热处理工艺折算系数热处理工艺渗碳 渗氮盐浴铝合 金淬 火钢材 淬火退火（保温 时间> 20h）退火（保温 时间> 10h）正火、退火（保温时间v 10h）K42.01.51.21.11.71.31.01.4折算系数

8、的合理性本标准中计算产品可比用电单耗的4个折算系数，其数值是在 GB1020仲的工艺电耗定额和ZBJ01 012014中的三等炉可比单 耗指标的基础上经过数学归纳后得出的，其大小与热处理电耗多 少的规律性是一致的。其中，K1、K2在ZB J01 012014中已有规定，这里只是使 之更具体化了； K3 K4在ZBJ01012014中都有体现，这里仅是 结合升温，保温和不同工艺耗电的多少使之有了更明确的规定。 而总的来看是更简单，更便于操作了。1.5现规定的产品可比用电单耗指标的合理性标准规定，对于工业热处理电炉一个生产周期测算得出的结 果，应有bkW0.600kWh/kg,这是产品可比用电单耗

9、合格的指标。 该数值与GB1020中工艺电耗的规定，与ZBJ01012014的规定， 是相近的。国内各类热处理电炉能耗调查数据汇总表KWh/t类型先进水平平均先进水平平均水平箱式炉320390630台车式炉362407664中温井式加热炉363412801高温回火井式炉204230605低温回火井式炉108172442井式气体渗碳炉7028201239高温浴炉7188571164中温浴炉5706791073低温浴炉373419576将上述实际产品能耗调查数据结合本标准给出4个折算系数 加以考虑，可以看到对于大多数工业热处理电炉是能够达到本标 准规定的产品可比用电单耗指标的。2. 炉体外表面温升

10、2.1炉体外表面温升的测定方法a. 用温度测量仪表测量电炉最高工作温度下的热稳定状态 时炉体外表面任意测量点的温度与特定环境温度之差，即表面温 升B,C。b. 炉外表温度测量点应分别在炉壳（指侧壁和炉顶）、炉门 （或炉盖）任选35点，但不得在距炉口（指炉门、炉盖口、加热 元件和热电偶引出孔等）和穿炉衬的紧固件的周围30cm范围之内。测得的各组表面温升值取其最大值为监测结果。c. 特定环境温度指距电炉外壁中心1m处，并采取隔热措施 使温度计不直接受电炉及其它热源影响时，测得的环境温度。在以上的测试中实际上有两组数据，一组是炉壳的外表温升 值，另一组是炉门（或炉盖）的表面温升值。在两组数据中分别取

11、 其最大值为监测结果。这个意图就是找出炉体保温最薄弱的环节， 以此处的外表面温升是否合格去进行评价。2.2炉体外表面温升的监测合格指标a.对于在额定温度工作的电炉表面温升应符合下式要求： e<e n式中：AB 测得的表面温升，C； e n在额定温度下最大允许表面温升，c,其数值见表5。表5表面温升规定值炉型额定温度（C）表面温升厶e n（ C）炉壳炉门、炉盖75050509505080箱式电阻炉1200801001350801001500100100台车式电阻炉95050100井式电阻炉95050100120080130低温井式回火炉65050100井式气体渗碳炉95050100电级盐浴

12、炉< 85060130090b. 对于不是在额定温度下工作的电炉表面温升应符合下式要求：BWAB n式中：AB n'不是在额定温度下工作时的最大允许表面温升，C，其数值按下式计算： e n'= :（ e -20）/（ e n-20）y?e n（ C）式中：B测试时的工作温度，C；e n电炉的额定工作温度，c,见表5。第三节 工业热处理电炉节能监测方法1. 监测应在电炉处于正常生产实际运行工况下进行，测试一 个生产周期。2. 监测所用的仪表应能满足监测项目的要求，仪表必须完好，并应在检定合格周期内，其准确度应符合GB10066.1的有关 规定。3. 产品可比用电单耗的测试与

13、计算。3.1 在测试期内，测算以下参数：a. 实际生产耗电量在一个生产周期内供给该电炉本体加热元件的电能量和直接 用于生产工艺的辅助设备的耗电量合计为实际消耗电能量 W， kWh。b. 产品的实际质量该电炉本次热处理的各种合格产品 （工件）的实际质量 Gi， kg； 其中i 1, 2, 3,n,为产品（工件）品种。3.2测试周期的总折质量G按公式（1）计算：GZ= G? K1? K2? K3? K4 （kg）式中：K1产品（工件）单件质量折算系数，按表1确定;KP产品（工件）类别折算系数，按表2确定；K3-热处理温度折算系数，按表3确定；K4热处理工艺折算系数，按表4确定。表1产品（工件）单件

14、质量折算系数单件产品（工件）质量（kg/件）> 0.31-0.3V 0.1K11.01.21 .5表2产品（工件）类别折算系数产品（工件）类别工模具类一般工件类K21.21.0表3热处理温度折算系数热处理温度C）> 1000700-1000500-700350 500< 350K31.51.00.70.50.3表4热处理工艺折算系数热处 理工渗碳 渗氮盐浴铝合金 淬火钢材 淬火退火（保温 时间20h）退火（保温 时间10-20h）正火、退火 （保温时间V10hK42.01.51.21.11.71.31.03.3测试周期内的合格产品的可比用电单耗bk按公式计bk=W/Gz （k

15、Wh/kg ） （2）4. 炉体外表面温升的测定4.1 用温度测量仪表测量电炉最高工作温度下的热稳定状态 时炉体外表面任意测量点的温度与特定环境温度之差，即表面温 升B°C。4.2 炉体外表面温度测量点应分别在炉壳 （指侧壁和炉顶 ）、 炉门（或炉盖）任选 35点，但不得在距炉口（指炉门口、炉盖口、 加热元件和热电偶引出孔等）和穿透炉衬的紧固件的周围 30 厘米 范围之内。测得的各组表面温升值取其最大值为监测结果。4.3特定环境温度指距电炉外壁中心1m处，并采取隔热措施 使温度计不直接受电炉及其它热源影响时，测得的环境温度。第四节 工业热处理电炉节能监测合格指标1. 产品可比用电单耗

16、应符合以下要求：对于一个生产周期， 按标准 5.2.1 5.2.3 的规定测试和计算得出 的结果，应有bW 0.600K Wh/kg2. 炉体外表面温升应符合以下要求：2.1 对于在额定温度下工作的电炉，表面温升应符合表 5 的 要求。表5表面温升规定值炉型额定温度（C）表面温升厶e n（ C）炉壳炉门或炉盖750< 50< 50950< 50< 80箱式电阻炉1200< 80< 1001350< 80< 1001500< 100< 100台车式电阻炉950< 50< 100井式电阻炉950< 50< 1001

17、200< 80< 130低温井式回火炉650< 50< 100井式气体渗碳炉950< 50< 100电极盐浴炉< 850< 60< 1300< 902.2对于不是在额定温度下工作的电炉，应按公式（3）计算后 与表5比较，看是否符合要求： e：（ e 20）/（ e n20）y?e n（ c）（3）式上：Ae 测得的表面温升，c；e测量时的工作温度，c；e n电炉的额定温度，c； e n在额定温度下的最大允许表面温升（见表5） , co第五节工业热处理电炉节能监测结果评价监测结果应以节能监测报告的形式出现，必须明确作出监测合 格或不合格的评价结论，对监测不合格的还应进一步分析和提出 意见。这在标准中作了如下规定：1. 标准规定的工业热处理电炉监测指标是监测合格的最低标