GB/T 33957-2017 热处理炉热平衡测试与计算方法 GB/T33957-2017 标准压缩包解压密码：www.bzxz.net

ICS77-010
中华人民共和国国家标准
GB/T33957—2017
热处理炉热平衡测试与计算方法Methods of determination and calculation of heat balance inheattreatmentfurnace
2017-07-12发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2018-04-01实施
本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由中国钢铁工业协会提出。本标准由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183)归口。GB/T33957-—2017
本标准起草单位：中钢集团鞍山热能研究院有限公司、山东慧敏科技开发有限公司、张家港市顺佳隔热技术有限公司、冶金工业信息标准研究院、鞍钢股份有限公司。本标准主要起草人：丛伟、谢国威、王姜维、仇金辉、周惠敏、赵春竹、张天赋、李顺、佟欣，马光宇、回勇、许秀飞、刘逸舟。
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1范围
热处理炉热平衡测试与计算方法GB/T33957—2017
本标准规定了热处理炉热平衡测试计算基准、设备及炉子概况、炉子近期生产情况、测试准备、测试步骤、测试内容、部位与方法，计算方法、热平衡测试报告主要内容。本标准适用于钢铁行业使用气体或液体燃料的热处理炉热平衡测试与计算，其他行业热处理炉可参照使用。
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/T384石油产品热值测定法
煤中碳和氢的测定方法
GB/T476
石油产品灰分测定法
GB/T508
GB/T1884
原油和液体石油产品密度实验室测定法（密度计法）GB/T1885
GB/T6284
石油计量表
化工产品中水分测定的通用方法干燥减量法GB/T17040
石油和石油产品硫含量的测定能量色散X射线荧光光谱法SH/T0172
石油产品硫含量测定法（高温法）3热平衡测试与计算基准
3.1基准温度
采用环境平均温度，即热处理炉车间内距离炉墙外1m处测试的平均环境温度3.2燃料发热量
对气体燃料采用湿煤气的低（位）发热量，对液体燃料采用收到基低（位）发热量。3.3热平衡测试范围
根据测试要求，一般做炉膛热平衡，如有余热回收装置则做全炉（包括余热回收装置）。3.4热平衡测试时间
对间断式热处理炉的测试时间为一个供热周期，即自开始加热起至完全停止供人燃料止。对连续式热处理炉应在稳定工况下连续测试，一般应测试2次以上，每次不少手2h。3.5热平衡计算单位
以每吨人炉物料消耗的热量为计算单位，即kJ/t。1
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4设备及炉子概况、炉子近期生产情况4.1设备及炉子概况
设备及炉子概况参见附录A填写。2炉子近期生产情况
被测炉子前一个月的平均技术经济指标参见附录B填写。5测试准备
5.1熟悉设备状况
熟悉炉子及有关设备的结构、性能、操作与运行情况，并了解生产工艺流程等。5.2制定测试方案
根据测试要求制定测试方案，并选择能够代表炉子实际生产情况的测试部位和测试点。5.3组织测试人员
根据测试方案组织测试人员。测试工作由专业技术人员指挥，按工作需要对测试人员进行分工，并根据情况进行必要的技术培训与安全教育。5.4准备测试仪器和工具
准备好所需测量工具，对现场已有仪表及各种便携的测量仪器进行校正，满足测试要求。工厂无计量装置时，在测试前应安装符合测试要求的计量装置。5.5选择测试时机
测试应在炉子及其相关设备作业正常和稳定条件下进行。对于连续式炉子，测试前如长时间停产，应在测试工艺要求加热温度下保温和生产不少于24h后进行测试：如连续生产的炉子改变工艺制度时，应在测试工艺要求加热温度下保温和生产不小于8h后进行测试。对于间断式炉子，为了简化炉村蓄热量的计算，测试周期内的炉衬温度应与测试前一周期按相同规律变化，温度分布与前一周期相仿。5.6预备性测试
正式测试之前对其中的几项或全部项目进行必要的预备性测试，验证测试手段的可靠性。6测试步骤
6.1按测试内容进行测试与记录。6.2采用以测量为主，控制中心记录数据为参考的方法。对所测数据进行分析整理，并按本标准的计算方法进行计算。
6.3对测试结果进行分析并提供测试报告。2
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7测试内容、部位与方法
7.1主要测试内容
主要测试内容参见附录C。
7.2测试部位与方法
7.2.1燃料
燃料量测试
燃料量可由经过校核的计量装置读取。7.2.1.2燃料的取样分析及发热量测试7.2.1.2.1气体燃料
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气体燃料应在燃烧器前煤气管道上的取样孔进行取样，一般每小时取一次，如果煤气成分波动较大，可适当缩短取样间隔时间。气体燃料用气相色谱进行成分分析。气体燃料含水量用吸收法或露点法测试。气体燃料发热量应根据气体分析成分及含水量换算成湿成分，然后计算出气体燃料低（位）发热量。7.2.1.2.2液体燃料
液体燃料取样应在平衡测试期间内，从油喷嘴前管道中连续取2kg试样，混合均勾后，迅速倒人两只约1kg的瓶内装满密封以备化验。液体燃料可按GB/T476的规定进行成分分析，其余按GB/T6284、GB/T17040、SH/T0172、GB/T508.GB/T1884和GB/T1885的规定进行。液体燃料发热量按GB/T384的规定进行。7.2.1.3燃料压力和温度测试
在换热器前后和燃烧器前，用热电偶测温，用压力计测量压力。7.2.2助燃空气
7.2.2.1空气流量的测试
从现场接近燃烧器前的管道上仪表读取。也可用皮托管和U型压力计或热球风速计测量。7.2.2.2空气湿度测试
用干湿球温度计测出相对湿度，再换算成绝对湿度。7.2.2.3空气温度的测试
在换热器进、出口和燃烧器人口前，用热电偶进行测试。7.2.3物料
7.2.3.1物料重量测试
物料重量采用现场计量装置称重，也可根据尺寸，密度计算。3
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7.2.3.2物料温度测试
物料人炉温度的测试：热装时，钢材的开始温度可用红外测温仪在人炉时测试其表面温度。冷装时可取环境温度。
物料加热时温度的测试：对连续式热处理炉，可用红外测温仪等在出料炉门处测试，每批炉料至少测试前、中、后3点；对间断式热处理炉，在料垛的适当部位上、下各1点将热电偶埋人钢材垛的内部直接测试，也可在垫铁上钻孔，将热电偶的热端理人孔内测试采用红外热像仪或红外测温仪对出炉窑的物料表面温度进行测量时，应在物料进炉前和出炉后3s内完成。
7.2.4烟气
7.2.4.1烟气量测试
可用皮托管与微压计配合测量多点烟气流速后算出。7.2.4.2出炉烟气温度测试
炉膛烟道入口处、换热装置人出口处用热电偶测试。7.2.4.3烟气取样和分析
烟气取样位置与测温点相同。建议采用便携式或在线烟气分析仪。亦可采用直接取样装袋送实验室进行成分分析。
7.2.5炉膛温度和压力
7.2.5.1炉膛温度测试
炉膛温度采用热电偶及相应仪表测试。对连续式热处理炉，按炉子的炉温控制段分段测试。对间断式热处理炉，应分别测试炉膛上部和下部温度。7.2.5.2炉膛压力测试
由现场仪表直接读取或用便携式微压计测量，测试点位置按热工测试相关规定确定。7.2.6炉体、排烟装置、炉膛、管道表面温度与热流量测量炉体，排烟装置和炉膛至排烟装置间空气、煤气（或烟气）管道等表面温度时，可将表面温度相近的地方分成若干部分，然后用热流计直接测出各部分的平均热流量和平均温度，或用红外热像仪，表面温度计等测出各部分平均温度，计算出热流量。每平方米测点不少于5个。7.2.7炉门及孔洞
记录炉门及孔洞在1h内的开启时间，测量出炉门及孔洞的高度、宽度，孔洞炉气的成分取样分析、温度与压力的测试方法分别与烟气取样的分析及炉温、炉压测法相同。7.2.8炉村
7.2.8.1炉衬内表面开始温度的测试间断式热处理炉测试前为热炉衬时，其内表面开始温度可在炉顶、炉墙及炉底（包括台车及炉台等）4
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的代表性部位用红外测温仪等测试。7.2.8.2炉村表面加热温度的测试GB/T33957—2017
对间断式炉的炉衬内表面加热温度应尽可能进行测试。如不可能，其炉顶和炉墙温度可取比保温末期炉膛测温仪表指示温度低50℃C～80℃，炉底温度取热处理材的平均加热温度。对连续式炉的炉底内表面加热温度，可取低于该段炉膛测量仪表指示温度的50℃~100℃C数值。7.2.9马弗、垫铁、保护料等
7.2.9.1入炉温度及重量的测试
与热处理物料的测试方法相同。7.2.9.2加热温度的测试
取热处理物料的平均加热温度。7.2.10保护气体
7.2.10.1保护气体用量的测试
保护气体的耗用量应尽量安装仪表测试。也可根据车间内保护气体的总用量用平均分摊的方法计算。
7.2.10.2保护气体温度的测试
人炉温度宜取环境温度，出炉温度取测试时热处理钢材表面的加热温度（松卷退火时可取当时热处理材的平均温度）。
7.2.11冷却水
7.2.11.1冷却水耗量测量
在人口或出口应尽量安装流量计测试，也可用体积法进行测试。7.2.11.2冷却水温度测试
在人口和出口处采用温度计测试。8计算方法
8.1热收入项目的计算
8.1.1燃料燃烧的化学热量的计算按式（1)计算：Qi=BQa
式中：
Q：——燃料燃烧的化学热量，单位为千焦每吨（kJ/t)；B一一每吨人炉物料的燃料用量，单位为干克每吨（kg/t)或立方米每吨（m/t)；Qd一—燃料低（位）发热量，单位为千焦每千克（kJ/kg）或千焦每立方米（kJ/m）。燃料的低（位)发热量的计算按式(2)计算：（1
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式中：
Qdw=126Pcos+108PH+358PcH+598cHs+234pHsg（2）
燃料收到基低（位）发热量，单位为千焦每千克（kJ/kg）或千焦每立方米（kJ/m*）；
PcosPHPcH-PcH PHss
气体燃料各湿成分的含量（体积分数），%。气体燃料各湿成分的体积含量按式（3）计算：Z5=Z8bzxZ.net
式中：
100+0.124g.
气体燃料中任意湿成分及对应的于成分含量（体积分数），%：干气体燃料的含水量，单位为克每立方米（g/m\）。8.1.2燃料带人的物理热量的计算按式（4）计算：Q2-B(crt,-crt.)
式中：
C及Cre
燃料带人的物理热量，单位为千焦每吨（kJ/t)；每吨人炉物料的燃料用量，单位为千克每吨（kg/t)或立方米每吨（m/t）；燃料的平均预热温度，单位为摄氏度（C）环境温度，在不受外界辐射影响下测试，单位为摄氏度（C）：-（3）
+（4）
燃料在O至t.及t。间的平均比热容，单位为千焦每千克摄氏度[kJ/（kg·℃)]或千焦每立方米摄氏度[kJ/（m2，℃)]。对于气体燃料，平均比热容按式（5)计算：e
式中：
CCO-CCO2+CH2
PcoscoPH
CCCOPcos+CO2PCo,+CH2PH+.
气体燃料比热容，单位为于焦每立方米摄氏度[kJ/（m：℃)·（5）
湿气体燃料中CO.CO2、H...*·成分的平均比热容，单位为千焦每立方米摄氏度［kJ/（m.℃)]：
气体燃料各湿成分的含量（体积分数），%。对于液体燃料，平均比热容按式（6)计算：c=1.735+0.0025t，
式中：
液体燃料比热容，单位为千焦每千克摄氏度[kJ/kg·℃)燃料的温度，单位为摄氏度（C）。8.1.3助燃空气带入的物理热量的计算按式（7)计算：Q=BaL(chte-Cket)
式中：
助燃空气带入的物理热量，单位为千焦每吨(kJ/t)；每吨入炉物料的燃料用量，单位为千克每吨（kg/t)或立方米每吨（m\/t）；一空气系数：
-理论湿空气量，单位为立方米每立方米（m/m）或立方米每千克（m/kg）：（6）
·（7)
-空气在0至t及t。间的平均比热容，单位为千焦每立方米摄氏度[kJ/（m2，C)]；t
-空气温度，单位为摄氏度（℃）；一环境温度，单位为摄氏度（℃）。对于液体燃料，空气系数按式（8)计算：21
7-0.59m-2PcHm
式中：
P甲co甲“cH“及P
空气系数：
干烟气中各成分的含量（体积分数），%。对于气体燃料，空气系数按式（9)计算：21
式中：
（co+co+PcH+Pso)
Pco+Pcos+PcHs+mPc.H+PHass
空气系数：
Po'Pcon\PcoPhPsou'Pc及n?”
PnPco cos-PcH·PcHSPHss
理论湿空气量按式(10)计算：
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（9）
干烟气中各成分的含量（体积分数），%；燃料的各湿成分的含量（体积分数），%。L=LR(1+0.00124gk)
式中：
L——理论湿空气量，单位为立方米每立方米（m\/m2）或立方米每千克（m/kg）；g
于空气的含水量，单位为克每立方米（g/m）；LB——理论干空气量，单位为立方米每立方米（m\/m2）或立方米每千克（m/kg）。对于液体燃料，理论干空气量按式(11)计算：L=0.0889wcr+0.2667wmr-0.0333(wor-wsr）式中：
（10）
（11)
理论干空气量，单位为立方米每立方米（m2/m2）或立方米每千克（m/kg）；WcYy、Wo及Wsy燃料的成分含量（质量分数），%。对于气体燃料，理论干空气量按式(12)计算：L=0.0238(h+Pcos)+0.0952ch+0.0476(m+式中：
+0.071 4phss-0.047 6o
)Pc_H%
（12)
-理论干空气量，单位为立方米每立方米（m2/m2）或立方米每千克（m/kg）；
PH·cosPcHs-CuHs·Hss及Poi
燃料的含量（体积分数），%。
8.1.4募化蒸汽带入的物理热量的计算按式(13)计算：Q4=BG.(h.-h-r)
式中：
雾化蒸汽带人的物理热量，单位为千焦每吨（kJ/t）：（13）
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每吨人炉物料的燃料用量，单位为千克每吨（kg/t)或立方米每吨（m/t)；单位燃料的雾化蒸汽用量，单位为千克每千克（kg/kg）；雾化蒸汽在使用及环境条件下的比焰，单位为千焦每千克（kJ/kg)；h.及he
蒸汽在使用条件下的汽化潜热，单位为千焦每千克（kJ/kg）。8.1.5物料带人的物理热量计算按式（14)计算：Qs=1000(c,t,-cpet.)
式中：
Cp及cpe
物料带入的物理热量，单位为千焦每吨（kJ/t)；-（14）
物料在O至t，及t。间的平均比热容，单位为千焦每千克摄氏度[kJ/（kg·C)]；物料入炉温度，单位为摄氏度（℃C）；环境温度，在不受外界辐射影响下测试，单位为摄氏度（℃）。8.1.6马弗（垫铁、保护料等）带人的物理热量按式（15)计算：Q
式中：
Ce及C6e
Gm1 000(cste - et)
马弗（垫铁、保护料等）的物理热量，单位为千焦每吨（kJ/t）；马弗（垫铁、保护料等）的总质量，单位为吨（t）：·（15)
热处理炉物料装炉的质量，对间断式热处理炉为总装人量，对连续式热处理炉为测试时间内的生产量，单位为吨（t)：马弗（垫铁、保护料等）在O至t。及t。间的平均比热容，单位为千焦每千克摄氏度[kJ/(kg·℃)]：
马弗（垫铁、保护料等）人炉温度，单位为摄氏度（℃）环境温度，在不受外界辐射影响下测试，单位为摄氏度（℃）。8.1.7收人热量总和ZQ按式（16)计算：ZQ=Q1+Q2+Q：+Q+Q+Q
式中：
收入热量总和，单位为千焦每吨(kJ/t)；燃料燃烧的化学热量，单位为千焦每吨（kJ/t)；燃料带人的物理热量，单位为千焦每吨（kJ/t)；-助燃空气带人的物理热量，单位为千焦每吨（kJ/t)：雾化蒸汽带人的物理热量，单位为千焦每吨（kJ/t）物料带人的物理热量，单位为千焦每吨（kJ/t)；马弗（垫铁、保护料等）的物理热量，单位为千焦每吨（kJ/t）。热支出项目的计算
出炉物料带出的物理热量计算按式（17)计算：Qi=1000(cpt,-cgt)
式中：
出炉物料带出的物理热量，单位为千焦每吨（kJ/t)：（16）
（17)
物料在0至t及t。间的平均比热容，单位为千焦每千克摄氏度[kJ/(kg·C)]；物料出炉温度，单位为摄氏度（℃）：环境温度，在不受外界辐射影响下测试，单位为摄氏度（℃）。
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