ICS
中华人民共和国国家标准
GB/T XXXXX—2010
工业窑炉燃烧节能评价方法
Evaluate method of combustion and energy saving for Industrial stove
（征求意见稿）
2010-XX-XX发布2010-XX-XX实施
GB/T XXXXX—2010
目次
前言................................................................................ II
1 范围 (1)
2 规范性引用文件 (1)
3 术语和定义 (1)
4 工业窑炉效率评价 (2)
5 测试评价内容及试验方法 (6)
附录A（资料性附录）工业窑炉分类 (8)
附录B（资料性附录）燃料进行燃烧反应的空间或区域 (9)
附录C（资料性附录）温度测量方法 (9)
附录D（资料性附录）不同温差风速下表面换热系数 (10)
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GB/T XXXXX—2010
II 前言
本标准附录A、附录B、附录C、附录D为资料性附录。
本标准由国家发展和改革委员会资源节约和环境保护司提出。
本标准由全国燃烧节能净化标准化技术委员会(SAC/TC441)和全国能源基础与管理标准化技术委员会（SAC/TC20）共同归口。
本标准起草单位有：
本标准参加起草单位有：
本标准主要起草人：
GB/T XXXXX—2010
工业窑炉燃烧节能评价方法
1 范围
本标准规定了工业窑炉燃烧节能评价的术语和定义、效率评价方法、试验方法及校验规则。
本标准适用于以燃烧燃料所释放的热量对物料进行加热的工业窑炉的燃烧节能评价。
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，仅所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 213 煤的发热量测定方法
GB/T 384 石油产品热值测定法
GB/T 2588 设备热效率计算通则
GB/T 23459 陶瓷工业窑炉热平衡热效率测定与计算方法
QB/T 1493 日用陶瓷火焰隧道窑热平衡、热效率测定与计算方法
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1 工业窑炉industry furnace
工业生产中用燃料燃烧产生的热量将物料进行冶炼、焙烧、烧结、熔化、加热等工序的热工设备。
3.2 窑炉效率efficiency of industry furnace
窑炉有效热与系统供给热的比。
3.3 额定功率power rating
窑炉正常运行过程中的输入功率。
3.4 窑炉热平衡heat balance of industry furnace
在稳定运行状态下，窑炉输入热量与输出热量之间在数量上的平衡关系。
3.5 窑炉热效率的温度修正temperature correction for efficiency of industry furnace
窑炉外环境温度变化使窑炉实际效率相对于基准温度下窑炉效率的变动量。
3.6 余热利用效率efficiency of waste heat utilization
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2 物料、燃料和助燃空气进入燃烧系统前吸收的热量除以离开燃烧系统的总热量。
3.7 有效热effective heat
加热物料到最高设计（工艺）温度所需要的热量。
3.8 供给热heat supply
提供给物料的总热量。
3.9 燃烧系统combustion system
燃料进行燃烧反应的空间或区域。(具体内容见附录B)
3.10 窑炉系统industry furnace system
窑炉外表面与环境之间，燃烧器燃料外部入口，空气、物料引入窑炉的入口，烟气与成品工件离开窑炉系统的出口，作为系统的外边界。
注：一般情况下，燃烧系统包括在窑炉系统内。
4 工业窑炉效率评价
4.1 基本要求
4.1.1 所涉及的工业窑炉应符合现行标准、规范的规定。
4.1.2 计量单位
本标准采用国家法定计量单位。
4.1.3 温度基准
本标准规定的基准温度为20℃。
4.1.4 物料基准
对于连续性窑炉，以1t出窑成品为物料基准，在热稳定情况下进行测定；对于周期性操作的窑炉，窑炉至少要稳定运行一个周期后方可进行测定，并且应将一个周期划分为至少3个阶段分别测定，取其平均值计算。
4.2 效率计算方法
工业窑炉的具体能量分配如图1所示。
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4.2.1 窑炉效率η
工业窑炉热效率η计算公式
η =（Q y /Q g ）? 100% ................................. (1) 式中：
Q g ——供给热，kJ
Q y ——有效热，kJ
供给热Q g 计算：
Q g =Q g1 + Q g2 + Q g3 + Q g4 + Q g5 (2)
式中：
Q g1——燃料燃烧热，采用燃料的低热值计算；kJ
Q g2——燃料带入的热量，由燃料在燃烧器出口处温度与基准温度的焓差计算；kJ
Q g3——空气带入的热量，由空气在燃烧器出口处温度与基准温度的焓差计算；kJ
Q g4——物料带入的热量，由物料在进入燃烧系统时的温度与基准温度的焓差计算；kJ
图1 工业窑炉能量平衡示意图
Q s3 Q s4 Q s2 Q s5 Q s6 Q s1
Q y1
Q y2 Q y4
Q y3
Q y5 Q g1 Q g4 Q g3 Q g2 Q g5
损失热Q s
供给热Q g
有效热Q y
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Q g5——带入系统的其他热量。kJ
Q g1=mτ?Q dw (3)
式中：
mτ——燃料消耗量，kg或m3
Q dw——应用基燃料低位发热量， kJ/kg或kJ/m3，以实测为准
Q g2 = mτ?cτ?（tτ - t0） (4)
式中：
cτ——燃料在(t0 ~tτ)温度区间的平均比热容，kJ/(kg·℃)或kJ/( m3·℃)
tτ——燃料入窑温度，℃
t0——基准温度，℃
Q g3 = V k?c k?（t k - t0） (5)
式中：
V k——助燃空气量，m3
c k——助燃空气在 (t0 ~t kq) 温度区间的平均比热容，kJ/( m3·℃)
t k——助燃空气入窑温度，℃
Q g4 = m w?c w?（t w - t0） (6)
式中：
m w——物料质量，kg
C w——物料在 (t0 ~t w) 温度区间的平均比热容，kJ/(kg·℃)
t w——物料的入窑温度，℃
有效热Q y计算：
Q y=Q y1+Q y2+Q y3+Q y4+Q y5 (7)
式中：
Q y1——加热物料的显热，把物料从基准温度t0加热到工艺所需温度t m所需要的显热；kJ
Q y2——物料所含水分的吸热，物料含有的水分的蒸发与加热；kJ
Q y3——化学反应热，包括吸热反应与放热反应，放热反应时减去相应的放热量；kJ
Q y4——物料被加热过程的相变潜热（同相相变、异相相变）；kJ
Q y5——其它（窑具等）加热过程中吸收的热量。kJ
Q y1 = m w?c w?（t m - t0） (8)
式中：
t m——物料加热到工艺所需温度，℃
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Q y2 = ( m x + m j) ? [2490 + 1.93 ?（t y- t0）] (9)
式中：
m x——1t成品所用物料中所含吸附水的质量，kg
m j——1t成品所用物料中所含结晶水的质量，kg
2490——在0℃时，1kg水蒸气汽化所需潜热，kJ/kg
1.93——在烟气离窑温度范围内水蒸气的平均比热容，kJ/(kg·℃)
t y ——离窑烟气的温度，℃
4.2.2 余热利用效率ηy
ηy = Q h/Q yr (10)
式中：
Q h——从余热中回收热量；kJ
Q yr——余热总量。kJ
Q h = Q h1 ＋Q h2 ＋Q h3＝Q g2＋Q g3 ＋Q g4 (11)
式中：
Q h1——燃料从余热中回收的热量，燃料进入燃烧系统时的焓值与基准温度时燃料焓值之差，没有其它方式预热燃料时，在数值上等于燃料带入燃烧体系的显热Q g2，也是供给热的一部分；kJ
Q h2——空气从余热中回收的热量，空气进入燃烧系统时的焓值与基准温度时空气焓值之差，没有其它方式预热空气时，在数值上等于空气带入燃烧体系的显热Q g3；kJ
Q h3——物料从余热中回收的热量，物料进入燃烧系统时的焓值与基准温度时物料焓值之差，没有其它方式预热物料时，在数值上等于物料带入燃烧体系的显热Q g4；kJ
Q yr = Q yr1 + Q yr2 = Q s5 + Q s2 (12)
式中：
Q yr1——物料携带的余热量，物料离开燃烧系统时的焓值与基准温度是物料焓值之差，在数值上等于物料带出燃烧体系的热量Q s5；kJ
Q yr2——燃烧产物携带的余热量，燃烧产物离开燃烧系统时的焓值与基准温度是燃烧产物焓值之差，在数值上等于燃烧产物（烟气）带出燃烧体系的热量Q s2。kJ
4.3 环境温度偏离基准状态的修正
如果工业窑炉建在室内，当环境温度与基准温度之差小于20℃时，可以忽略环境对窑炉效率的影响。
如果工业窑炉建在室外，当环境温度与基准温度之差小于10℃时，可以忽略环境对窑炉效率的影响。
室外对流换热系数根据风速不同取相应的值，取值见附录D，表D.1。
室外还应该考虑辐射换热的影响，辐射换热。
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5 测试评价内容及试验方法
5.1 基本规定
仪表：热工测试应依据国家标准规范进行，在国家标准允许范围内根据实际情况选用适当的测量仪器、测定方法和计算方法。可采用热电偶测取各点温度，颗粒状固体物料，可将热电偶深入固体物料内部测取；测取温度范围较高且不易深入内部的固体温度时，可采用红外测温仪测量测取表面温度代替内部温度。
测点：在窑炉系统的适当位置（包括平衡体系内外）布置测定点。窑炉侧面、顶部、以及横截面的测点布置，一个测量面的取样（温度、组分取样等）测点不得少于9个，可采用矩形（图2）或菱形（图
3）布置测点，最近两个测点之间的距离不得超过2米。
间隔：对于温升或降温过程，温度等参数的记录次数不得少于5次，且每次时间间隔不得超过30分钟；对于稳定工况参数的测量，待窑炉稳定运行之后，方可进行测试，2～4小时测量一次数据，取三次以上测量数据的平均值。
其他参数的测量：在确定窑炉本身物理属性（窑炉类型、炉底面积、炉膛高度、炉壁热容、燃烬室面积）及燃料性质（产地、型号、工业成分分析）的基础上，待窑炉稳定运行之后，方可进行测试。
图2 测点的矩形布置
图3 测点的菱形布置
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5.1.1 实验室测试内容
热值测量：采用GB/T 384和GB/T 213-2003；测取液体和固体燃料的热值。
物料相关热工参数的测量，可执行相应标准。
5.1.2 现场测试内容
温度：包括环境温度，进入燃烧系统时的空气、燃料和物料温度，离开燃烧系统的燃烧产物与物料温度，进入窑炉的空气、燃料和物料温度，离开窑炉的燃烧产物、物料温度。测量方法见附录C。
不完全燃烧损失：包括化学不完全燃烧热损失和机械不完全燃烧热损失。采用烟气分析仪测取各组分，计算化学不完全燃烧热损失；通过测取固体灰渣的热值，确定机械不完全燃烧热损失。
过剩空气量：根据氧含量和烟气组分确定，由烟气分析仪测取。
5.2 窑炉热效率校验
对于同一窑炉，通过正平衡和反平衡所得结果，其误差不得超过 1%。
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附录 A
（资料性附录）
工业窑炉分类
根据《工业炉窑分类编码》，工业炉窑按炉类可分为15个类别，每一个类别中又分为一些小的类别。
表A.1 工业炉窑分类代码表
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另外，工业窑炉按照运行方式可分为高温窑炉、低温窑炉、包含化学反应的窑炉、包含相变的（同相相变、异相相变）窑炉、无相变的窑炉等。
附录 B
（资料性附录）
燃料进行燃烧反应的空间或区域
（1）对于使用再热式燃烧器操作的加热炉，燃烧器出口作为边界，以燃料和氧化剂的温度确定其所携带的能量；燃烧室内烟气出口处为边界，以此处烟气温度确定烟气所携带的能量；以物料离开燃烧室的温度确定其所携带的能量。
（2）对于隧道窑，把烧嘴所在区域定义为燃烧反应加热区，以离开烧嘴的燃料温度计算燃料所携带的能量；以进入燃烧系统的空气温度确定空气所携带的焓；以进入此区域的物料（或工件）温度确定物料所携带的能量；以物料（或所加热到工件）工艺要求的最高温度作为物料离开反应区的温度，并以此温度计算物料携带的余热；以反应区最高烟气温度计算烟气所携带的能量。
（3）在煅烧过程有化学反应（包括吸热和放热反应）的工业窑炉，燃烧系统还包括化学反应区域。
（4）其他窑炉参照（1）、（2）条处理。
附录 C
（资料性附录）
温度测量方法
表C.1 温度测量方法
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附录 D
（资料性附录）
不同温差风速下表面换热系数
表D.1 不同温差风速下表面换热系数kJ/(m2·h·℃)