国家标准 GB/T33957一2017 热处理炉热平衡测试与计算方法 Methodsofdeterminationandcalculationofheatbalancein heattreatmentfurnace 2017-07-12发布 2018-04-01实施中华人民共利国国家质量监督检验检疙总局发布国家标准化管理委员会国家标准
GB/33957一2017 热处理炉热平衡测试与计算方法范围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 GB/T476煤中碳和氢的测定方法 GB/T508石油产品灰分测定法 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石油计量表 GB/T6284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) 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,每次不少于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k/t
GB/T33957一2017 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 4.2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,为了简化炉衬蓄热量的计算,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测试步骤 6 6.1按测试内容进行测试与记录采用以测量为主;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 6.2 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
GB/33957一2017 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 7.2.1.1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,混合均匀后,迅迷倒人两只约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
GB/T33957一2017 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,将热电偶的热端埋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3 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人口处、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炉衬 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
GB/33957一2017 的代表性部位用红外测温仪等测试 7.2.8.2炉衬表面加热温度的测试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50C80,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50C~100C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 Q=BQ 式中 Q -燃料燃烧的化学热量,单位为千焦每吨(J/t) B 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); Q 燃料低(位)发热量,单位为千焦每千克(k/lkg)或千焦每立方米(k/m') 燃料的低(位)发热量的计算按式(2)计算
GB/T33957一2017 Q.=128fw+1sf哈十358fwn+ 十s8.成十21 Hs 式中 -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 Q8 方米(kJ/m); -气体燃料各湿成分的含量体积分数),% Pcos、PPe瞪Pc.Pu 气体燃料各湿成分的体积含量按式(3)计算; 100 Zs=2" 100十O.124g 式中 2 ,2 -气体燃料中任意湿成分及对应的干成分含量(体积分数),% 干气体燃料的含水量,单位为克每立方米(g/m)) 昌m 8.1.2燃料带人的物理热量的计算按式(4)计算 Q=B(e,l,一c.) 式中燃料带人的物理热量,单位为千焦每吨(kJ/); Q 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，及c 燃料在0至t，及间的平均比热容,单位为千焦每千克摄氏度[k/kgC)]或千焦每立方米摄氏度[kJ/(m] 对于气体燃料,平均比热容按式(5)计算 (5 DCcofo+eaa只oe+c比罗瞪+) 00 式中气体燃料比热容,单位为千焦每立方米摄氏度CkJ/mC]; + 湿气体燃料中CO,cO.,H成分的平均比热容,单位为千焦每立方米摄 cco,ccO、CH 氏度[/mC] 气体燃料各湿成分的含量(体积分数),% fcos、fo,9 对于液体燃料,平均比热容按式(6)计算: c1=1.735十0.0025t 式中 -液体燃料比热容,单位为千焦每千克摄氏度[kk/kg] 燃料的温度,单位为摄氏度(C) 助燃空气带人的物理热量的计算按式(7)计算 8.1.3 Q，=BaLs(a cklk一cke 式中 Q 助燃空气带人的物理热量,单位为千焦每吨(kJ/t); B -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); 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). 空气在0至及！间的平均比热容,单位为千焦每立方米摄氏度[k(m.C]; Ck\Ck
GB/33957一2017 -空气温度,单位为摄氏度(C); 环境温度,单位为摄氏度(C). 对于液体燃料,空气系数按式(8)计算 21 0.5f-0.5p-2em Pos 21一79 上式中: 空气系数 -干烟气中各成分的含量(体积分数),% fe'f'fo'及只心 9o of 对于气体燃料,空气系数按式(9)计算: ？ -0.59co 0,5P 2Pe1 Po 'eHH 21一79 十十 PN;Pco; Pco" PeH Pso 9" 十9a 只w十mF十n Pwg Pco 式中: 空气系数; 干烟气中各成分的含量(体积分数),%; 及只 '、fco'、fco'、9'、gs'、fet" -燃料的各湿成分的含量(体积分数),% 、f球、9H fws.f时、 9N9co 理论湿空气量按式(10)计算: L=L(1十0.00124g 10 式中: LS -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); 干空气的含水量,单位为克每立方米(g/m); k 理论干空气量,单位为立方米每立方米(m'/m')或立方米每千克(m/kg) L 对于液体燃料,理论干空气量按式(11)计算; 1l1 L;=0.0889 9w,十0.2667w一0.0333( woY一w'sY 式中理论干空气量,单位为立方米每立方米(m/m)或立方米每千克(m'/ke); L 燃料的成分含量质量分数),% w'eY、w'Y、w'oY皮w'sm 对于气体燃料,理论干空气量按式(12)计算: O L=0.0238(9十9+0.0952g+0.0476(m十 )Pec C, 12 +0.0714妒u-0.0476fo 式中: L" 理论干空气量,单位为立方米每立方米(m/m')或立方米每千克(m/kg); 燃料的含量(体积分数),% Ae-fA,及乡中穿吗-foe.fae咔" 8.1.4雾化蒸汽带人的物理热量的计算按式(13)计算: Q=BG.h 一h 一r) 13) 式中: 雾化蒸汽带人的物理热量,单位为千焦每吨(kJ/). Q
GB/T33957一2017 B -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); G -单位燃料的雾化蒸汽用量,单位为千克每千克(kg/kg); h 及h 雾化蒸汽在使用及环境条件下的比熔,单位为千焦每千克(kJ/k) 燕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 Q=1000(c (14 Cpl Cl 式中: -物料带人的物理热量,单位为千焦每吨(kJ/t) Q c,及c -物料在0至t,，及间的平均比热容,单位为千焦每千克摄氏度[k/(kg C]; 物料人炉温度,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(C) 马弗(垫铁、保护料等)带人的物理热量按式(15)计算 8.1.6 会1wch Qa 一cet. (15 式中马弗(垫铁、保护料等)的物理热量,单位为千焦每吨(k/t): Q d 马弗(垫铁、保护料等)的总质量,单位为吨(t); G 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(tD) C 及ce -马弗(垫铁保护料等)在0至t 及!.间的平均比热容,单位为千焦每千克摄氏度[k/ kgC)] -马弗(垫铁、保护料等)人炉温度,单位为摄氏度(); tn -环境温度,在不受外界辐射影响下测试,单位为摄氏度(C) 8.1.7收人热量总和习Q按式(16)计算 >Q=Q+Q+Q+Q+Q+Q 16 式中习Q -收人热量总和,单位为千焦每吨(k/t) Q 燃料燃烧的化学热量,单位为千焦每吨(k/t); Q 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):; Q 雾化蒸汽带人的物理热量,单位为千焦每吨(kJ/t); Q 物料带人的物理热量,单位为千焦每吨(k/D): Q Q 马弗(垫铁.保护料等)的物理热量,单位为千焦每吨(k/. 8.2热支出项目的计算 8.2.1出炉物料带出的物理热量计算按式(17)计算 (17 Q'=1000(c,',一e,t) 式中 Q 出炉物料带出的物理热量,单位为千焦每吨(kJ/t)1 -物料在0至',及！间的平均比热容,单位为千焦每千克摄民度[k/(kgC] -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(C)
GB/33957一2017 8.2.2烟气带出的物理热量计算按式(18)计算习V 18 B6V )(ce,,一c,e G 式中 Q" -烟气带出的物理热量,单位为千焦每吨(k/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); b 不完全燃烧时烟气修正系数; -完全燃烧时的实际湿烟气量,单位为立方米每立方米(m/m)或立方米每千克(m'/kg)5 炉门,孔洞逸气量,单位为立方米每小时(m/h)(见8.2.8); Ge 每小时人炉物料量,单位为吨每小时(t/h); 及c，烟气在0至t，及t 间的平均比热容,单位为千焦每立方米摄氏度[kkJ/(mC]; Cy 烟气出炉的温度,单位为摄氏度(); -环境温度,单位为摄氏度(C) 当空气系数a>1时,不完全燃烧时烟气修正系数按式(19)计算 100 19 00-0.5p0.5 式中不完全燃烧时烟气修正系数 -干烟气中各成分的含量体积分数),% Pco9 当空气系数a<1时,不完全燃烧时烟气修正系数按式(20)计算 100 20 0I.Fw工.s8P千9.2R -IT 式中: -不完全燃烧时烟气修正系数; 干烟气中各成分的含量(体积分数),% 9eo ",f吧'.f'及好对液体燃料,完全燃烧时的实际湿烟气量按式(21)计算 V广=V 十[a(1十0.00124gk)一1]L"十1.24G 21 式中: VS -实际烟气量,单位为立方米每千克(m'/kg); V 理论烟气量,单位为立方米每千克(m/kg); 空气系数,按式(8)计算; 干空气的含水量,单位为克每立方米(g/m') gk L -理论干空气量,单位为立方米每立方米(m'/m')或立方米每千克(m'/kg); 单位燃料的雾化蒸汽用量,单位为千克每千克(kg/kg) G 理论烟气量按式(22)计算 V=0.0187w十0.112w十0.007w十0.008w十0.0124uwY'十0.79L"22 式中理论烟气量,单位为立方米每千克(m'/kg); V -燃料的成分含量(质量分数),%; wY、weY,weeY,w's 燃料中水分含量,%; w 理论干空气量,单位为立方米每立方米(m'/m)或立方米每千克(m:/ke) L
GB/T33957一2017 对气体燃料,完全燃烧时的实际湿烟气量按式(23)计算 V=V"十[a(1十0.00124g.)一1]L" 23 式中 v 实际烟气量,单位为立方米每立方米(m'/mr'); VW -理论烟气量,单位为立方米每立方米(m:'/mi) 空气系数,按式(9)计算; n3); -干空气的含水量,单位为克每立方米(g/m g L" 理论干空气量,单位为立方米每立方米(m'/m')或立方米每千克(m/kg) 理论烟气量按式(24)计算 v"-0.[fw十3fn+(m十"f吧e十fa十乡心十29n 24 只心十乡Hm]+0.79L" 式中理论烟气量,单位为立方米每立方米(m/m) V" 燃料的各湿成分的含量(体积分数),% co、fe、f、feo、9、fH、、、fH.o L" 理论干空气量,单位为立方米每立方米(m'/m 或立方米每千克(m/kg) 烟气在0至，间的平均比热容按式(25)计算 '十 25 c、 n(Ccafaw'十caafo -而式中 C， -烟气平均比热容,单位为千焦每立方米摄氏度[k/m C]; 湿烟气中cO.cO的平均比热容,单位为千焦每立方米摄氏度[kkJ co、co mC] 湿烟气中CO,CO,的含量体积分数),% PecosPeo 化学不完全燃烧损失的热量计算按式(26)计算 8.2.3 Q'=0Y.(126a'十1089" (26 '十358C" 十式中 Q 化学不完全燃烧损失的热量,单位为千焦每吨(/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); 不完全燃烧时烟气修正系数 -完全燃烧时的实际湿烟气量,单位为立方米每立方米(m/m)或立方米每千克(m'/kg); 湿烟气中cO,H,CH的含量(体积分数),% fo'、P、f' 8.2.4机械不完全燃烧损失的热量Q为燃油残留及烟气中残炭损失热量,若能测量出燃油残留及烟气残炭量则按相应的热量计算,否则忽略不计 8.2.5炉体蓄热量按式(27)计算 Q，= 云S 'rsu一)[ 27 [一品" 式中 Q -炉体蓄热量,单位为千焦每吨(kJ/t) 10
GB/33957一2017 热处理炉炉体蓄热时间即一个周期,单位为小时(h); 热处理炉物料装炉的重量,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); 内层炉衬在0至其平均温度间的平均比热容,单位为千焦每立方米摄氏度[kJ/mC]， -炉衬的密度,单位为千克每立方米(kg/m) 炉衬的厚度,单位为米(m); 周期起始与终止(保温完毕)时炉衬的内表面温度,单位为摄氏度(c) 函数值,由附录D查取; -第i部分炉体表面散热面积,单位为平方米(m) 8.2.6炉体表面散热量计算按式(28)计算习gA 28 Q" G 式中: Q 炉体表面散热量,单位为千焦每吨(kJ/t); 第，部分炉体表面平均面积热流量,单位为千焦每平方米小时[kJ/msh] ！ A -第i部分炉体表面散热面积,单位为平方米(m'); 每小时人炉物料量,单位为吨每小时(t/h). G，第部分炉体表面平均面积热流量如不能直接测量,可按式(29)计算 ,273十 273十 )'一 29 gi=20.4le[ L]十a(h一" 100 100 式中: 第i部分炉体表面平均面积热流量,单位为千焦每平方米小时[k/m'h)]; 炉体表面黑度; 第，部分炉体表面平均温度,单位为摄氏度(C). -环境温度,单位为摄氏度(C); 对流给热系数,单位为千焦每平方米小时[kJ/mh)7] 无风时,对流给热系数按式(30)计算 ad=At一te 30 式中: 对流给热系数,单位为千焦每平方米小时[kJ/mh] a 系数,散热面向上时A=11.7,向下时A=6.3,垂直时A=9,2; 第i部分炉体表面平均温度,单位为摄氏度(C); -环境温度,单位为摄氏度(C 横置圆柱时,对流给热系数按式(31)计算 a,二8.8(二)+ 31 式中: 对流给热系数,单位为千焦每平方米小时[kJ/mh)] ad -第i部分炉体表面平均温度,单位为摄氏度(); 11
GB/T33957一2017 -环境温度,单位为摄氏度(); 圆柱直径,单位为米(m). d 当风速w<5m/s时,对流给热系数按式(32)计算 a4=22.2十15.1w 32 式中对流给热系数,单位为千焦每平方米小时[k/(m= h)] Qa W -风速,单位为米每秒(m/s). 当风速w>5m/s时,对流给热系数按式(33)计算 a，=27.1W了8 (33 式中对流给热系数,单位为千焦每平方米小时[kJ/(m'h)]; aa W -风速,单位为米每秒(m/s). 8.2.7炉门及孔洞辐射的热量计算按式(34)计算: 23ty-(23 .(34 )'] Q,-2n.习A中O 100 100 式中炉门及孔洞辐射的热量,单位为千焦每吨(k/t); Q 每小时人炉物料量,单位为吨每小时(t/h). G -炉门、孔开启面积,单位为平方米(m=); 角度系数 1h内开启门、孔时间,单位为秒(s); 炉门及孔洞处温度,单位为摄氏度(); -环境温度,单位为摄氏度(C) 8.2.8炉门及孔洞逸气损失热量计算按式(35)计算 35 Q，=Q+Qa 式中 Q' 炉门及孔洞逸气损失热量,单位为千焦每吨(kJ/t). 逸气带出的物理热量,单位为千焦每吨(k/); Q Q 逸气带出的化学热量,单位为千焦每吨(/t 逸气物理热量计算按式(36)计算 36 Qh=习V(e,t1一ct 式中逸气带出的物理热量,单位为千焦每吨(kJ/t); Q -炉门.孔洞处的炉气在0至，及，间的平均比热容,单位为千焦每立方米摄氏度，及c [kJ/m C]; 炉门、孔洞处的炉气温度,单位为摄氏度(C). ty 环境温度,单位为摄氏度(C); t G 每小时人炉物料量,单位为吨每小时(t/h); V 通过炉门孔洞的逸气量,单位为立方米每小时(m'/h). 炉门及垂直孔洞的逸气量按式(37)计算 12
GB/33957一2017 281十上 9.8 -) 37 w,-+(w一A)H p 一p,、,273十t, 式中通过炉门、孔洞的逸气量,单位为立方米每小时(m'/h); V -炉门、孔洞底部的炉气表压,单位为帕斯卡(Pa); p -环境温度下的空气密度,单位为千克每立方米(kg/m) n. t下炉气密度,单位为千克每立方米(kg/m) ？ H 炉门、孔洞的平均开启高度,单位为米(m); 流量系数,厚墙"=0.82,薄墙从=0.62(当心<3.5d时为薄墙,为炉墙的厚度d为炉门、孔洞的当量直径); 万炉门、孔洞的平均宽度,单位为米(m); 炉门、孔洞1h内的开启时间,单位为小时(h); 大气压,单位为帕斯卡(Pa); -炉门、孔洞处的炉气温度,单位为摄氏度(C). t, 环境温度下的空气密度按式(38)计算 1.293 38 0. 101325 1 273 式中: -环境温度下的空气密度,单位为千克每立方米(kg/m). 大气压,单位为帕斯卡(PaD 声 -环境温度,单位为摄氏度(C) l,下炉气密度按式(39)计算 p 39 Q 101325 ty 1十 273 式中: t下炉气密度,单位为千克每立方米(kg/m'); n, 标准状态下,炉气的密度,单位为千克每立方米(kg/nm*); 00 炉门、孔洞处的炉气温度,单位为摄氏度(); ty -炉门、孔洞底部的炉气表压,单位为帕斯卡(Pa); 大气压,单位为帕斯卡(Pa) 标准状态下炉气的密度按式(40)计算 4fu十18fa土6lEa十28f 土32E (40 22.4×100 式中标准状态下,炉气的密度,单位为千克每立方米(kg/m)3 00 -炉门、孔洞逸出气体成分含量(体积分数),% 9co,，9, a早e-f心 9o 5o 通过水平孔洞的逸气量按式(41)计算 4214Ar( 十 V一 4l .8O. 9.8×273十 ly 13
GB/T33957一2017 式中通过水平孔洞的逸气量,单位为立方米每小时(m'/h); 水平孔洞底部的炉气表压,单位为帕斯卡(Pa); l,下炉气密度单位为千克每立方米(kg/m') ？流量系数,厚墙"=0.82,薄墙从=0.62(当8<3.5时为薄墙,为炉墙的厚度,d为炉门孔洞的当量直径); 水平孔洞的逸气面积,单位为平方米(m') 水平孔洞1h内的开启时间,单位为小时(h); 大气压,单位为帕斯卡(Pa); b 水平孔洞处的炉气温度,单位为摄氏度(C) 'yl 逸气化学热量计算按式(42)计算 Q=习v(128o十108f用十358f叫十5899d CH 式中逸气化学热量,单位千焦每吨(kJ/t); Q 每小时人炉物料量,单位为吨每小时(t/h) G V 通过炉门、孔洞的逸气量,单位为立方米每小时(m'/h); 炉门、孔洞逸出气体成分含量体积分数),% 9co9 fnf心" 8.2.9冷却水的吸热量计算按式(43)计算 43 Q，=G,(e''一 ct 式中 Q -冷却水的吸热量,单位为千焦每吨(k/t); -每吨人炉物料的冷却水用量,单位为千克每吨(kg/t) G -冷却水在！'、下的比热容,单位为千焦每千克摄氏度[kl/(kgC)]; 、C -冷却水出、人温度,单位为摄氏度(C). 8.2.10保护气体带出的热量按式(44)计算 ys(c Qo 2t'n2一e'1t'o1 (44 式中 Q 保护气体带出的热量,单位为千焦每吨(kJ/t). V -测试时间内保护气体总耗量,单位为立方米(m'); G 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); 保护气体人、出炉温度,单位为摄氏度(C); 10-1、11o-2 保护气体在0至1'，及t'o 间的平均比热容,单位为千焦每立方米摄氏度[kJ/ c''o1、c'o:2 m )] 8.2.11马弗(垫铁、保护料等)带出的物理热量按式(45)计算 C1oo(ci - Q'- 一el. 式中 Q 马弗(垫铁,保护料等)带出的热量,单位为千焦每吨(k/) Gm -马弗(垫铁、保护料等)的总质量,单位为吨(t); 14
GB/33957一2017 -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(); 马弗(垫铁、保护料等)加热温度,单位为摄氏度() -马弗(垫铁、保护料等)在0至''及间的平均比热容,单位为千焦每千克摄氏度 e1、c' [k/(kgC] 8.2.12热平衡各项收人热量总和与已测各项支出热量总和之差即为差值按式(46)计算: 46 AQ=习Q一(Q+Q.十Q十十Q' 式中: 习Q -收人热量总和,单位为千焦每吨(k灯/t); 出炉物料带出的物理热量,单位为千焦每吨(k/t); Q Q 烟气带出的物理热量,单位为千焦每吨(k/); 化学不完全燃烧损失的热量,单位为千焦每吨(k/t): Q Q -机械不完全燃烧损失的热量,单位为千焦每吨(k灯/t); Q -炉体蓄热量,单位为千焦每吨(k/t); Q 炉体表面散热量,单位为千焦每吨(k/t) Q 炉门及孔洞辐射的热量,单位为千焦每吨(k/t); Q 炉门及孔洞逸气损失热量,单位为千焦每吨(k/t): Q 冷却水的吸热量,单位为千焦每吨(kJ/t); Q 保护气体带出的热量,单位为千焦每吨(k/); 马弗(垫铁、保护料等)带出的热量,单位为千焦每吨(k/t); AQ 习Q与已测各项支出热量总和之差,单位为千焦每吨(k/t 差值包括未测出的支出热量及误差热平衡允许相对误差值为士5%以内,按式(47)计算 AQ ×1005 (47 式中习Q -收人热量总和,单位为千焦每吨(k/t); AQ 习Q与已测各项支出热量总和之差,单位为千焦每吨(kJ/t). 8.2.13支出热量总和计算按式(48)计算 48 习Q'=Q十Q十Q十十Q'十AQ 式中: 习Q 支出热量总和,单位为千焦每吨(kJ/); Q' -出炉物料带出的物理热量,单位为千焦每吨(k/t); Q 烟气带出的物理热量,单位为千焦每吨(k/t); Q' -化学不完全燃烧损失的热量,单位为千焦每吨(k/t); Q 机械不完全燃烧损失的热量,单位为千焦每吨(k/t); 炉体蓄热量,单位为千焦每吨(k/); ? 炉体表面散热量,单位为千焦每吨(kJ/t); Q -炉门及孔洞辐射的热量,单位为千焦每吨(k/t); -炉门及孔洞逸气损失热量,单位为千焦每吨(k/t); 冷却水的吸热量,单位为千焦每吨(J/t); o -保护气体带出的热量,单位为千焦每吨(k/t); Q -马弗(垫铁、保护料等)带出的热量,单位为千焦每吨(k/t); AQ 习Q与已测各项支出热量总和之差,单位为千焦每吨(k/t) 15
GB/T33957一2017 8.3热平衡表将炉膛或全炉(包括余热回收装置)热平衡各收,支项热量的计算结果列人表1中表1热平衡表收人支出热量热量符号项目符号项目 M/e MU/ Q" 出炉物料带出的物理热量燃料燃烧的化学热量 Q 燃料带人的物理热量 Q’ 烟气带出的物理热量助燃空气带人的物理热量 Q 化学不完全燃烧损失的热量雾化蒸汽带人物理热量 Q" 机械不完全燃烧损失的热量物料带人的物理热量 Q 炉体蓄热量马弗(垫铁、保护料等 Q 炉体表面散热量带人的物理热量 2 炉门、孔洞辐射热量 Q 炉门、孔洞逸气损失热量 Q 冷却水的吸热量 Q'" 保护气体带出的热量马弗(垫铁,保护料等带出的物理热量差值 AQ 合计 100 Q" 00 合计注1:百分率精确到小数点后一位注2，热量值取4位有效数字 8.4热效率热效率按式(49)计算一Q5 49 ×100% 刀= 习Q一Q 式中 -热处理炉热效率,% 出炉物料带出的物理热量,单位为千焦每吨(kJ/); ？' Q 物料带人的物理热量,单位为千焦每吨(kJ/t); 习Q 收人热量总和,单位为千焦每吨(kJ/t). 8.5主要技术经济指标主要技术经济指标按表2计算和填写 16
GB/33957一2017 表2主要技术经济指标序号指标符号或算式单位数值小时产量 t/ 单位热耗 G l0Q 热平衡测试报告热平衡测试报告主要包括以下内容前言; a b 主要设备概况及生产状况; 主要测试数据; c d 物料平衡表; 热平衡表; 主要技术经济指标; 分析及改进意见; g h)测试单位、负责人、报告执笔人、审核人(签字) 17
GB/T33957一2017 附录 A 资料性附录) 设备及炉子概况表A.1设备及炉子概况表项目单位内容或数值企业、车间名称炉子名称炉子用途同类型炉子座数建炉时间大修年月主要产品品种主要产品规格设计年热处理量炉子尺寸 nm 有效炉底面积 m 最大装炉量设计最大生产能力 t/h kJ/t 单位热耗燃料种类 k/kg 燃料低(位)发热量最大燃料消耗量 kg/h 燃料预热温度设备参数燃烧器类型及数量鼓风机型号及台数空气量空气压力空气预热温度换热器类型换热面积 m" 保护气体种类保护气体耗量冷却水耗量排烟方式炉体各部构造及所用耐火材料附示意图 18
GB/33957一2017 附录 B 资料性附录炉子近期生产状况表B.1炉子近期生产状况表项目单位内容或数值炉子名称品种规格主要产品产量热处理工艺制度厦生产参数全年产量各计平均生产效率年作业率最高月作业率平均热量单耗备注 19
GB/T33957一2017 附录资料性附录) 主要测试内容表c.1主要测试内容表项单位内容或数值测试日期及起止时间炉子名称炉子尺寸有效炉底面积环境温度 % 相对湿度种类温度压力 Pa 燃料小成分低位发热量 k/m'(k/kg) me 总耗量机械不完全燃烧当量 m'(kg) 预热温度助燃压力 Pa 空气耗量 m 出炉温度 % 成分烟气水分量 %(E/m) 残碳浓度 mg/m 品种规格单重块数热处理装人量钢材总装人量人炉温度加热温度工艺制度 20
GB/33957一2017 附录 D 资料性附录函数值查询表 0.56 .0o 0.54 IO.8O 0.52 O 0.50 立 0.48 丝 0.46 w4 0.44 .3n Q.42 回四 0.40 n c 0.38 h4 0.36 1O.20士 0.34 觉百 O 0.32 出 O 0.30 出 0.28 立 0.26 四 0.24 .09 0.22 h0M n0n 0.20 a.0s 0.18 o.05 0.16 n.O4 0.14 aO3 0.12 I0.02 0.10 0.08 O =0.01 0.06 0.04 0.02 0.3 0.5 0.6 图D.1函数值查询表 21

热处理炉热平衡测试与计算方法GB/T33957-2017

一、热处理炉热平衡测试方法

热处理炉的热平衡是指在特定条件下，炉内各个部位温度达到稳定状态。为保证热处理质量，必须进行热平衡测试。热平衡测试方法主要有以下几种：

1.箱形试样法

将试样放置在炉内，观察试样表面温度变化情况，以此来判断炉内是否达到热平衡状态。

2.测量空气温度法

使用热电偶或红外线测温仪等设备，在炉内不同位置测量空气温度，通过比较各点温度差异来判断炉内是否达到热平衡状态。

3.测量试样温度法

将试样放置在炉内，使用热电偶等设备测量试样表面温度，并比较不同位置的温度差异来判断炉内是否达到热平衡状态。

二、热平衡测试参数计算

为了更准确地判断热处理炉是否处于热平衡状态，需要对测试结果进行参数计算。主要有以下几个参数：

1.温度均匀度

表示炉内不同位置的温度差异。通常要求温度均匀度在一定范围内，才能保证热处理质量。

2.升温速率

表示单位时间内炉内温度上升的速率。升温速率过快可能导致试样变形或烧伤等问题。

3.保温时间

表示试样在特定温度下需要保温的时间。保温时间过短可能导致热处理效果不佳，而保温时间过长则会增加生产周期。

4.制冷速率

表示炉内温度下降的速率。制冷速率过快可能导致试样变形或烧伤等问题。

三、实际应用

热平衡测试和计算方法是保证热处理质量的重要手段。在实际应用中，可以根据不同情况选择合适的测试方法，并通过参数计算来优化热处理工艺，提高生产效率和产品质量。

以上内容主要参考了GB/T33957-2017《热处理炉热平衡测试与计算方法》标准，该标准为热处理行业提供了科学可靠的方法和依据。