解讀燒結(jié)墻體材料窯爐熱平衡測(cè)試計(jì)算

        因此,，國(guó)家及時(shí)出臺(tái)能源限額標(biāo)準(zhǔn),，這在很大程度上促進(jìn)了能源節(jié)藥和利用的技術(shù)進(jìn)步。對(duì)能源的全面科學(xué)管理起到指導(dǎo)作用,，全面科學(xué)管理不僅包括對(duì)能耗指標(biāo)的限定,，同時(shí)也應(yīng)含蓋能耗管理的原則與方法方面的內(nèi)容。如計(jì)算,、測(cè)試,、鑒定,、運(yùn)行等。
        1. 燒結(jié)墻體材料制品工業(yè)窯爐熱平衡測(cè)試計(jì)算
針對(duì)能耗測(cè)試與計(jì)算,，較科學(xué)并普遍采用的方法是熱平衡測(cè)定工業(yè)窯爐性能,。這種方法也是評(píng)估燒結(jié)墻材企業(yè)能耗水平的重要依據(jù)。熱平衡測(cè)試,，它是建立在一個(gè)熱量平衡,，收支平衡的基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行的數(shù)據(jù)測(cè)驗(yàn)定、計(jì)算和分析的一個(gè)過(guò)程,。
        1.1 熱量收入部分
我們先來(lái)談熱量收入方面,，熱量收入是指針對(duì)測(cè)試窯體而言一切供能單位帶入窯爐的能量，不同的窯型其相應(yīng)的熱量收入也不同,。比如現(xiàn)在國(guó)家大力倡導(dǎo)的連續(xù)式隧道窯,，其熱量收入大多都包含如下幾項(xiàng)：1、內(nèi)燃料帶入反應(yīng)熱：在我國(guó)內(nèi)燃燒制墻材十分普遍,，在坯體生產(chǎn)過(guò)程中，在原料中經(jīng)常會(huì)使用例如煤矸石,、粉煤灰、爐渣等一些含有熱值的物質(zhì),，根據(jù)這些含有的物質(zhì)發(fā)熱量的具體情況再摻入其它例如粘土,、頁(yè)巖等一起。組成發(fā)熱量合適的混合料配體,。利用發(fā)熱量較為合適的原料一起來(lái)內(nèi)燃燒制墻材在我國(guó)占?jí)Σ纳a(chǎn)工藝很得要一部分,，那么內(nèi)燃燒制墻材代入的熱量怎么計(jì)算呢,？對(duì)于燒結(jié)磚瓦窯爐來(lái)說(shuō),，我們先將干燥的坯體均勻的按產(chǎn)量多少多次取出,，破碎后充分混合均勻，取出用于發(fā)熱量測(cè)試適量的一部分,，并且多次進(jìn)行發(fā)熱量測(cè)試,，平均后即可得出公斤制品的發(fā)熱量，接下來(lái)就是計(jì)算有多少公斤了,，在熱平衡計(jì)算中,，最終得出的數(shù)據(jù)是噸成品消耗的標(biāo)煤,，我們可以計(jì)算在一小時(shí)之間,，窯車(chē)推進(jìn)窯體了幾輛,，（不是一輛的用分?jǐn)?shù)表示）,，再計(jì)算出一窯車(chē)有多少塊制品,，以及平均一塊制品的重量,，就可以計(jì)算出一小時(shí)內(nèi)，由內(nèi)燃料燃燒帶入窯爐的能量,，這樣，熱量收入最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就清楚了,。 

2,、外燃料帶入顯熱，一些窯爐為了余熱利用或者提高產(chǎn)量,，適當(dāng)?shù)膶?duì)外燃料進(jìn)行加熱，這樣,，外燃料加入窯爐中是高于環(huán)境溫度的,，無(wú)形中就帶入的熱量，這部分熱量也要記為帶入熱,。3、計(jì)算外燃料帶入顯然就要計(jì)算外燃燒燃放熱,，通過(guò)統(tǒng)計(jì)一小時(shí)內(nèi)投入外燃料的數(shù)量以及外燃料的發(fā)熱量就可以計(jì)算出一小時(shí)內(nèi)外燃料燃燒放熱。4,、在一些現(xiàn)代窯爐中,，磚坯通常先經(jīng)過(guò)干燥室干燥,，這樣可以提高效率,，縮短燒成時(shí)間，從干燥室出來(lái)的磚坯有八十度甚至更高,，這時(shí)磚坯被窯車(chē)推入窯中就帶入了大量的熱,，這部分熱也要計(jì)算入帶入顯熱。5,、窯車(chē)在窯爐中是很重要的一部份,，其大多都由兩部分組成，一部分是耐火材料,，一部分是由鋼鐵構(gòu)成的窯車(chē)金屬部分,，它們?cè)诮?jīng)過(guò)干燥后，溫度也異常高,，尤其是金屬部分,，因此窯車(chē)帶入熱必須計(jì)算，通過(guò)查表得到相應(yīng)材料的比熱,，再通過(guò)窯車(chē)與環(huán)境的溫度差來(lái)計(jì)算窯車(chē)帶入熱量,，計(jì)算也是按一小時(shí)內(nèi)帶入熱量來(lái)進(jìn)行。需要注意的是,，若是生產(chǎn)工藝中沒(méi)有人工干燥,，而是采用自然晾曬工藝，磚坯和窯車(chē)和環(huán)境溫度相同,，則這兩項(xiàng)帶入熱為零,。
        關(guān)于熱平衡中的熱量收入計(jì)算則基本上按以上幾項(xiàng)加和進(jìn)行計(jì)算，各別地方還有其它熱量收入的也應(yīng)按小時(shí)內(nèi)帶入顯熱來(lái)計(jì)算,。這樣就計(jì)算出一小時(shí)內(nèi)帶入窯爐的總熱量,，再通過(guò)計(jì)算每小時(shí)出多少成品磚，既用一小時(shí)內(nèi)窯體收入熱量除以一小時(shí)內(nèi)產(chǎn)多少成品磚質(zhì)量,，即可計(jì)算出窯爐燒制每噸產(chǎn)品收入多少熱量,。
        1.2 熱量支出部分 

        熱量支出部分，對(duì)于一般隧道窯來(lái)說(shuō),，主要包含如下幾個(gè)方面,。1、蒸發(fā)磚坯水分消耗的汽化潛熱：水分為固態(tài),，液態(tài)及氣態(tài),，在由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時(shí)是一個(gè)吸熱反應(yīng)，磚坯由于要達(dá)到優(yōu)秀的物理性能或根據(jù)原料種類(lèi)性能不同,，坯體或多或少都會(huì)含有水分,，坯體在進(jìn)入窯爐加溫過(guò)程中，這些水分由液態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)，排除出去,，在這個(gè)過(guò)程中消耗熱量是必要的,，它屬于熱量支出重要的一部分,，在水分蒸發(fā)過(guò)程中用熱即稱(chēng)為蒸發(fā)磚坯水分消耗熱,。2、磚坯培燒反應(yīng)熱,，無(wú)機(jī)非金屬材料的燒結(jié)過(guò)程是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程,，其包括晶型轉(zhuǎn)變、晶粒生長(zhǎng),，材料致密化,，堅(jiān)硬化等等過(guò)程，這些過(guò)程大多都需要吸收大量的熱量,，一般磚坯在高溫時(shí)培燒反應(yīng)熱以儀測(cè)測(cè)試為準(zhǔn),，條件不具備時(shí)按照磚坯原料中氧化鋁含量來(lái)估算。3,、輸出熱風(fēng)的顯熱：在產(chǎn)品焙燒過(guò)程中,，會(huì)產(chǎn)生大量的高溫?zé)煔猓瑹煔獯蟛糠诌M(jìn)入干燥室,，用于烘干磚坯,，這部分能量雖然屬于有益的熱量再循環(huán)利用，但對(duì)于窯體來(lái)說(shuō),，屬于熱量支出部分,，計(jì)算時(shí)應(yīng)當(dāng)分別計(jì)算。4,、煙氣出窯熱損失：煙氣最終通過(guò)循環(huán)利用排入室外,，煙氣被排出過(guò)程中，溫度還是高于環(huán)境溫度許多的,，此時(shí)排出的煙氣帶走的顯熱屬于熱量支出部分,，這部分損失的熱量被稱(chēng)為煙氣出窯熱損失。 

        5,、磚出窯熱損失：國(guó)內(nèi)現(xiàn)在普遍燒制墻體材料的工業(yè)用窯爐長(zhǎng)度普遍在百米之內(nèi),，由于需要保持高產(chǎn)量，推車(chē)速度平均在45分鐘左右每車(chē),，這樣導(dǎo)致出窯磚溫度普遍過(guò)高,，有些個(gè)別窯爐出窯磚溫度達(dá)到400度，這些磚體暴露在空氣中,，造成大量的熱損失,，因此，出窯磚散熱損失占熱量支出很大一部分。6,、窯車(chē)出窯熱損失：窯車(chē)是連同制品一起出窯的,，在制品帶出大量熱量的同時(shí)，窯車(chē)也由于溫度過(guò)高,，帶出大量熱量,，這部分熱量也損失在空氣中，造成熱損失,，因此窯車(chē)出窯熱損失也屬于熱量支出一部分,。7、固體不完全燃燒熱損失：在制品燒制過(guò)程中,，由于工藝和設(shè)備控制等問(wèn)題,，可能會(huì)導(dǎo)致制品生燒或者外投燃料燃燒不充分，這樣這部分能源就被白白浪費(fèi)掉了,，因此要計(jì)算這部分熱支出,，將燒成的制品隨機(jī)抽取后進(jìn)行破碎，通過(guò)發(fā)熱量測(cè)試儀來(lái)測(cè)定制品中殘余不完全燃燒制品的發(fā)熱量,，灰渣也按相同方法進(jìn)行測(cè)定,。8、氣體不完全燃燒熱損失：在制品燒制過(guò)程中,，可能會(huì)存在供氧不足情況,，這樣，一部分碳無(wú)法充分氧化生成二氧化碳,，而是氧化成為2價(jià)碳生成一氧化碳,，這部分一氧化碳隨著煙氣排除窯外，帶走部分熱值,，這部分未充分燃燒的碳帶走的熱值即為氣體不完全燃燒熱損失,。9、窯體表面散熱：窯爐非常重要的一個(gè)性能指標(biāo)是保溫性能,，一個(gè)保溫性能優(yōu)良的窯爐在窯體蓄熱,、穩(wěn)定性指標(biāo)上達(dá)到先進(jìn)水平，這樣由窯體側(cè)墻和窯頂散去的熱量會(huì)保持在一個(gè)較低的值,，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的,，對(duì)于窯體散熱的統(tǒng)計(jì)測(cè)量基本上以兩側(cè)的窯墻，窯頂和窯門(mén)窯尾放熱損失為主,。具體操作方法有兩種：熱流計(jì)法和溫差法,，熱流計(jì)法是通過(guò)測(cè)定單位面積內(nèi)熱流量的損失來(lái)加和計(jì)算，從而求得整個(gè)窯體的表面散熱,。熱流計(jì)法在實(shí)際操作中會(huì)遇到窯體某些部位測(cè)試人員不方便到達(dá)等弊端,，因此在實(shí)際應(yīng)用中,，我們主要是使用溫差法進(jìn)行測(cè)定，溫度通過(guò)紅外測(cè)溫器可以很方便測(cè)得整個(gè)窯體各個(gè)部分的點(diǎn)溫度,，選取溫差穩(wěn)定的一片區(qū)域作為一個(gè)計(jì)算單位（通常溫差在3-5度左右為宜）,，通過(guò)測(cè)試表面溫度與環(huán)境溫度的差值，再通過(guò)查表資料等獲得相應(yīng)處材料的比熱,，就可計(jì)算出該區(qū)域的散熱損失,，再將各個(gè)區(qū)域散熱值相加即可求得整體窯體散熱損失。10,、送排風(fēng)機(jī)散熱損失：熱風(fēng)的輸送以及煙氣的排除是通過(guò)風(fēng)機(jī)輔助完成的熱風(fēng)在通過(guò)風(fēng)機(jī)的同時(shí)會(huì)通過(guò)傳導(dǎo)傳熱將熱量傳遞給給風(fēng)機(jī),，通常風(fēng)機(jī)是由金屬構(gòu)成的,，金屬的傳熱能力是很強(qiáng)的,，因此單位時(shí)間內(nèi)散發(fā)損失的熱量也是不容小視的，計(jì)算這部分熱損失需要查出風(fēng)機(jī)型號(hào),，計(jì)算其表面積,，再通過(guò)風(fēng)機(jī)表面材料的比熱及溫度來(lái)計(jì)算其熱損失。 

11,、其它熱損失：由于設(shè)備及人為因素,，在熱平衡測(cè)試中，多少會(huì)有誤差,，并且存在一部分不可探測(cè)的熱損失,，我們把這部分熱損失稱(chēng)為其它散熱損失，其計(jì)算方法是用部熱量輸入減去熱量支出的可探測(cè)計(jì)算部分,，減后剩余的既為其它散熱損失,，通常這部分熱量應(yīng)占到總支出熱量的5%左右，最大不得超過(guò)10%,，如果計(jì)算結(jié)果顯示其它散熱損失量占總熱量收入超過(guò)10%,，那么在熱量支出計(jì)算環(huán)節(jié)可能存在遺漏或者計(jì)算錯(cuò)誤的情況，應(yīng)重新檢查核對(duì),。
        1.3熱平衡綜合匯總情況
        在燒結(jié)墻材制品熱平衡測(cè)試中,，我們把熱量支出部分的磚坯內(nèi)水分消耗熱和化學(xué)反應(yīng)熱稱(chēng)為有效熱量，評(píng)價(jià)一個(gè)窯爐的熱效率則看有效熱占總收入熱量的比值,，最后轉(zhuǎn)化為百分比單位既可,，對(duì)于窯體熱耗指標(biāo)評(píng)價(jià)則用單位時(shí)間內(nèi)熱量總收入除以單位時(shí)間內(nèi)燒制成品磚質(zhì)量即可求得單位產(chǎn)品能源消耗值（kgce/t）。
        最后,，附上一張窯體熱平衡熱效率計(jì)算結(jié)果匯總表,，來(lái)直觀反應(yīng)各項(xiàng)熱量收入，支出所占的比重,，方便對(duì)窯體進(jìn)行技改,，以及檢查維修,。 

2. 熱平衡、熱效率計(jì)算結(jié)果匯總表