火焰加热炉节能监测方法

火焰加热炉节能监测方法(GB/T15319-1994)第一节主题内容与适用范围1. 标准规定了火焰加热炉能源利用状况的监测内容、监测方法和合格指标。

加热炉的热源来自煤、油、气、电，除电炉外，燃煤、燃油、燃气加热炉是以煤、油、燃气的燃烧作为热源进行加热的，通称为火焰加热炉。

火焰加热炉广泛应用于国民经济的各个行业，尤其是冶金、机械、兵器、铁路、交通等部门更为集中，其耗能量均占各行业总耗能量相当大的比例。

标准在编制中着力突出了“节能监测”的特点，体现节能监测的技术执法职能。

标准既要区别于相关的管理标准、方法标准和行政法规，又要与相关的标准、行政法规相呼应和衔接。

对监测项目和监测合格指标的确定，既要参照已颁布的相关标准，又要结合火焰加热炉的特点及现状。

例如，本标准中炉体外表面温度的监测合格指标就是部分采用了GB3486《评价企业合理用热技术导则》中的规定。

这是由于绝热保温材料的发展和普遍采用，炉体外表面温度已普遍下降，因此，在本标准中对此指标作了部分调整。

又如确定排烟温度监测合格指标时，考虑到火焰加热炉余热回收装置的设置不一定在经济上都是合理的，因此也是部分采用了《评价企业合理用热技术导则》中的指标。

标准中确定的监测项目应能全面、真实地反映出炉子的整体运行状况，并能从中查找分析出炉子所存在的问题。

根据对火焰加热炉的监测要求和前述火焰加热炉的节能主要途径，参考加热炉热平衡测算的项目，确定了本标准中的监测项目，即排烟温度、空气系数、炉渣含碳量(指燃煤的火焰加热炉)、炉体外表面最高温度和可比单位燃耗等五项。

对火焰加热炉来说，监测这五个项目基本上能反映出炉子的整体运行状况，并能据此提出改进的建议。

火焰加热炉的节能监测与火焰加热炉的热平衡既有联系又不尽相同。

火焰加热炉的热平衡是炉子的热量收入和热量支出的平衡，通过测算炉子的有效利用能量及各项热损失，计算出炉子的热效率；通过对各项热损失的分析，找出炉子存在的问题，提出改进的意见和建议。

根据前些年的炉子进等级的经验，对节能监测没必要与炉子的热平衡等同要求。

本标准中所确定的监测项目抓住了炉子运行中能源利用的主要矛盾，能够满足监测的执法要求，而且节约了大量的人力、物力和财力。

2. 标准适用于炉底有效面积大于或等于0.5平方米的火焰加热炉。

由于各行业的及各种用途的火焰加热炉热负荷相差较大，以加热炉热负荷来规定节能监测的起始点其复盖面不易掌握，因此，标准中只给出了适用于本标准的最小炉底面积(即炉底面积大于或等于0.5m2的火焰加热炉)。

通过调查表明，此规定可符合大部分行业的实际情况。

3. 标准不适用于火焰热处理炉。

火焰热处理炉与火焰加热炉由于加热目的不同，加热工艺、能源单耗差别较大，所以在标准中规定了“本标准不适用于火焰热处理炉”。

火焰热处理炉的节能监测标准需另行制定。

第二节火焰加热炉节能监测项目1. 排烟温度。

治金、机械等工业部门的火焰加热炉，从炉尾排出的烟气温度高达600～1100℃，排烟热损失通常为30～50%。

出炉烟气带走热量的大小要机取决于出炉烟气量和烟气温度。

出炉烟气量越大，烟气温度越高，烟气带走的热量就越多。

例如：燃耗为209×104千焦/吨的加热炉，烟气温度每降低100℃可节约燃料4～5%。

排烟热损失对火焰加热炉热效率的影响很大，所以排烟温度是衡量火焰加热炉热效率的重要指标之一,也是烟气余热的回收在火焰加热炉的节能措施中也占有重要地位。

2. 空气系数。

空气系数过大或过小都会造成燃料的浪费：空气系数过大，因烟气量的增加，排烟热损失增大，造成燃料浪费；空气系数过小，则会因为燃料燃烧的不完全，造成燃料的浪费。

在炉用燃料不变的情况下，改善燃烧技术，适当降低空气系数是减少烟气量的有效途径。

当烟气温度一定时，随空气系数的增加，排烟热损失呈直线性增大。

而采用低空气系数燃烧，废气的热量值小，理论火焰温度高，也就是被加热钢料的热势能高，其节约燃料的效果明显，并能减少氮氧化物。

例如：当烟气温度为700℃时，空气系数每降低0.1，燃料节约约为3%；烟气温度为900℃时，空气系数每降低0.1，燃料节约约为5%。

所以空气系数列为了需要监测的指标。

3. 炉渣含碳量(指燃烧火焰加热炉)。

一些技术发达国家的工业炉已基本不用煤直接作为燃料，尤其对温度要求高、加热质量要求严的炉窑，主要使用各种气体燃料和液体燃料。

我国工业炉燃料构成比例各行业不同，除工艺要求用固体燃料外，总的趋势是气体燃料和电热逐渐增加，而煤和油所占的比例逐渐下降。

火焰加热炉使用的固体燃料主要是煤，少数炉子使用粉煤。

燃煤火焰加热炉炉渣含碳量是直接考核火焰加热炉燃料利用状况的重要指标。

由于炉渣含碳量而造成的热损失一般为3～5%。

对火焰加热炉的节能降耗有一定的影响。

炉渣含碳量一般与入炉煤的粒度、燃料在炉内停留时间、空气系数等因素有关。

此监测项目只是针对燃煤火焰加热炉而设立的。

4. 炉体外表面温度。

火焰加热炉炉墙一般是由耐火层和隔热保温层组成，其热损失一般包括散热损失和蓄热损失两部分。

散热损失主要是指通过炉衬传导至炉体外表面而散发到炉子周围的热量；蓄热损失是指炉子在生产过程中炉体本身被反复加热—冷却而消耗的热量，这两部分热量的损失占炉子总能耗可达20%以上。

例如：一座炉底面积为100m2的中型连续式加热炉，炉墙的散热损失每年消耗600～700吨重油，占炉子油耗总量的5～8%, 所以炉体外表面温度是判断分析火焰加热炉的重要参数。

该参数的监测也是如何采用炉体绝热保温措施减少这两部分的热量损失的重要依据。

5. 可比单位燃耗。

本标准将“可比单耗”列为监测项目，而没有采用“热效率”指标，是考虑到以下几个方面：(1)许多行业在能源管理工作中都制订了“能耗分等”或与此相类似的标准，在这些标准中大多是以“可比单耗”这个指标对企业的炉窑站房或工序等进行分等考核的。

通过前些年在各行业中普开展的炉窑站房进等级、企业节能升级活动的实践，证明了用“可比单耗”指标进行考核是行之有效的，其方法简便、可操作性强，得到各方面的认可，在各行业中已经有了较广泛的基础。

(2)采用“可比单耗”指标进行考核便于不同行业、不同工作制度的同一类型火焰加热炉按照同一合格指标进行节能监测的评价，增加了可比性，便于各行业普遍采用。

(3)在能源管理工作中有效能的计算往往比较复杂，影响因素较多。

用“可比单耗”指标考核相对来说能够更精确些，更能接近实际，更能真实反映炉子的实际运行状况。

基于以上各点，本标准将“可比单耗”列为监测项目。

总之，以上五个监测项目基本上能够比较全面地反映出火焰加热炉的实际运行状况，从节能监测的角度来看，此五个监测项目已基本可以满足对火焰加热炉的监测要求。

第三节火焰加热炉节能监测方法为了使测试数据能够比较准确地反映出炉子的实际运行工况，并增加可比性，有必在在标准中对监测方法作出统一的规定。

本标准中所列的监测方法是与炉子热平衡中的测试方法是基本一致的。

1. 监测应在火焰加热炉处于正常生产实际运行工况下进行。

标准规定了火焰加热炉的各项监测应在火焰加热炉处于正常生产实际运行工况下进行，以排除因炉子出现故障、炉内装填量明显不合理、炉子运行的各项技术参数与正常运行的技术参数偏离较大等以及其它不适于监测的炉况。

使监测结果能反映炉子正常生产的实际运行水平。

2. 监测时间：连续运行的火焰加热工况达到稳定状态开始，监测时间应不少于2小时，间歇性火焰加热炉监测时间为一个加热周期。

除化验分析以外的测试项目每隔15—20分钟读数记录一次，取算术平均值。

根据统计分析, 为了保证测试数据的真实性和代表性，标准规定了监测时间及读数记录的时间间隔和计算方法。

对于连续运行的火焰加热炉强调了测试应从热工况达到稳定状态开始，读数记录6组以上，即监测时间不少于2小时。

对读数记录时间间隔的规定是为了避免由于测试中读数记录的次数过少而造成较大的误差。

3. 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，其准确度不低于2.0级。

标准中规定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，其准确度不应低于2.0级, 但没有对监测所需使用的计量器具的种类作具体规定。

这是因为首先一个项目的测试往往可以使用不同类型的仪表，而且新型的、更适合用于监测工作的仪表不断出现。

其次各监测单位仪表的装备水平相差较大，在仪表装备水平上强求一致也不太现实。

在目前状况下，为了使监测工作能够顺利开展起来，只能要求监测仪表能够满足对该测试项目准确度的要求和技术要求，能够达到监测目的即可。

这样规定比较符合目前监测单位仪表装备水平的现状。

4. 排烟温度排烟温度的测点应布置在烟道截面上烟气温度比较均匀的位置上。

根据炉子的大小，一般可布置在炉体烟气出口1～2米的烟道上；设有余热回收装置的火焰加热炉测点可布置在余热回收装置烟气出口0.5米左右处。

测温探头应插至烟道横截面的中心位置。

排烟温度的监测方法中关键之一是测点位置的选择。

为了使测量的烟气温度更接近实际，测点应布置在烟气温度较均匀处，且测点距烟气出口的距离不宜太远。

排烟温度的测点还要与烟气取样点布置在同一烟道截面上。

由于排烟温度与空气系数有关，因此测量排烟温度应与烟气取样同步进行。

5. 空气系数5.1 烟气取样点应与排烟温度测点布置在同一烟道截面上，烟气取样和测温应同步进行。

5.2 空气系数用下式计算：α=式中：Q2、RO2、CO、CH4、H2——干燃烧产物的百分含量，%。

对于固体燃料和液体燃料不分析H2和CH4。

上公式对采用固体燃料，液体燃料均适用，而且又能满足监测要求的计算公式：对用于固体燃料和液体燃料时不分析氢和甲烷，则该公式可简化为通常使用的空气系数计算公式：α=6. 炉渣含碳量(使用燃煤火焰加热炉)6.1灰渣的取样应注意均匀性和代表性。

灰渣的取样、缩制方法可按照GB/T10180附录A(补充件)进行；化验分析按照GB212进行。

6.2 原始灰渣样数量应不少于总灰渣量的2%，当煤的灰分Ag≥40%时，原始灰渣样数量应不少于总灰渣量的1%，但总灰渣样数量应不少于20千克。

当总灰渣量少于20千克时应予全部取样。

缩分后的灰渣样数量应不少于2千克，1千克送检，1千克封存备查。

有的单位在测试过程中灰渣取样的操作不认真不规范，所取样品缺乏代表性，使化验结果不可信，造成较大的误差，直接影响测试结果的准确性。

在本标准中特别强调了灰渣取样的均匀性和有代表性, 实际操作中关键是认真二字。

7. 炉体外表面温度7.1 炉体外表面温度测点的布置应具有代表性，一般应按炉内温度区段均匀布设，视炉体外表面面积的大小，一般取0.5～2平方米一点。

测得的炉体外表面温度取其最大值为监测结果。

在一些标准中对火焰加热炉炉体外表面温度的测试有两种提法，其一为测试炉体外表面最高温度，其二为测试炉体外表面温升。