TCCIA 0014-2022 陶瓷燃气隧道窑能效测试与计算方法

ICS81.060.20CCSY24团体标准T/CCIA0014—2022陶瓷燃气隧道窑能效测试与计算方法Energyefficiencytestandcalculationmethodofceramicgastunnelkiln2022-07-25发布2022-08-01实施中国陶瓷工业协会发布中国标准出版社出版前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由中国陶瓷工业协会提出。本文件由中国陶瓷工业协会团体标准技术委员会归口。本文件起草单位:广东省特种设备检测研究院潮州检测院、广东省质量监督陶瓷燃气窑炉检验站(潮州)、潮州市三华陶瓷实业有限公司、潮州市索力德机电设备有限公司、潮州市粤潮节能技术咨询服务中心、韩山师范学院、广西三环陶瓷小镇发展有限公司。本文件主要起草人:陈钦鸿、陈奕波、林汕、蔡溢胳、郭喜斌、林佳、林少敏、邱钟华、邱梓翰、邱昭华、余培旭、郭喜芝、林海、杜继盛、肖光熙、杨昭、陈诚、罗统斌。ⅠT/CCIA0014—2022陶瓷燃气隧道窑能效测试与计算方法1范围本文件规定了陶瓷燃气隧道窑(以下简称隧道窑)能效测试的测试仪器设备、测定项目和测定方法,以及隧道窑能效的计算方法。本文件适用于陶瓷生产中使用气体燃料的隧道窑能效测试与计算。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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/T5000日用陶瓷名词术语GB/T23459—2009陶瓷工业窑炉热平衡、热效率测定与计算方法3术语和定义GB/T5000界定的术语和定义适用于本文件。4测试仪器设备测试所用仪器、仪表应在有效期内,经校验合格,并应满足附录A表A.1的量程及精度要求。5测定项目及测定方法5.1隧道窑至少要稳定运行一个烧成周期后,并且烧成合格品率达95%以上方可进行测定。5.2在稳定工作状态下总监测时间不少于一个烧成周期。5.3测定项目及测定方法按表1进行。表1测定项目及测定方法测定项目参数测定方法温度最高烧成温度/℃用光学测温仪通过烧成带断面观火孔对准产品或窑具测量;或在窑车的同一断面的顶部、中部、底部沿水平方向均匀放置3个测温环,共计9个测温环,分别测定温度并取平均值坯体入窑温度/℃在窑车上用温度计随机测量3个坯体,取平均值气流截面积/m2测试开始前,测量冷却带抽出余热总管道周长再计算其截面积;或按厂家设计制造图纸标注的尺寸计算其截面积风速/(m/s)在冷却带抽出余热总管道直管部位截面中心点处,用风速风量仪或微压差计测定风速,并根据冷却空气总管截面积计算冷却空气风量1T/CCIA0014—2022表1测定项目及测定方法(续)测定项目参数测定方法气流温度/℃在冷却带抽出余热总管道直管部位截面中心点处,用温度计测量动压/Pa在冷却带抽出余热总管道直管部位截面中心点处,用微压差计测量质量燃气消耗量/(m3或kg)管道天然气的燃气消耗量在入窑前燃气管道上测定,如隧道窑现场不具备测量管道天然气的条件,但隧道窑可显示燃气瞬时流量或单位小时流量,则可采用流量读数。瓶装液化天然气用磅秤测量,取两次称重时读数的差值坯体、成品质量/kg各类坯体、成品各抽取3件,用台秤测量,取平均值后再按总数和进车速度计算窑具质量/kg按品种各抽取3件,用台秤测量,取平均值后再按总数和进车速度计算其他自由水含水率/%随机抽取3件样品,用天平称得质量m1,再在电热恒温鼓风干燥箱中加热至125℃并保温30min,冷却至室温后,用天平称得质量m2,含水率γ按式(1)计算:γ=m1-m2m1×100%…………………………(1)式中:m1———湿样质量,单位为克(g);m2———干样质量,单位为克(g)结构水含水率/%用测量自由水后的绝干样品,在马弗炉中加热至600℃并保温1h,冷却至室温后,用天平称得质量m3,含水率λ按式(2)计算:λ=m2-m3m2×100%…………………………(2)式中:m3———灼烧后质量,单位为克(g)6计算方法6.1燃料燃烧热Qr=mr×QyDW…………………………(3)式中:Qr———燃料燃烧热,单位为千焦(kJ);mr———燃气消耗量,单位为立方米(m3)或千克(kg);QyDW———低位发热量,单位为千焦每立方米(kJ/m3)或千焦每千克(kJ/kg),由燃气供应商提供或按附录B表B.1对应各种燃气热值参考数据。6.2坯体脱水耗热坯体脱水耗热包含:自由水汽化耗热、结构水脱水耗热。Qsf=Qa+Qb…………………………(4)Qa=mp×γ×(iy-i0)…………………………(5)Qb=m2×λ×(qb-i0)…………………………(6)式中:Qsf———坯体脱水耗热,单位为千焦(kJ);2T/CCIA0014—2022Qa———自由水汽化耗热,单位为千焦(kJ);Qb———结构水脱水耗热,单位为千焦(kJ);mp———入窑坯体质量,单位为千克(kg);γ———自由水含水率,单位为百分比(%);iy———大气压力下过热水蒸气的焓,3022.2kJ/kg;i0———水焓值,123.51kJ/kg;λ———结构水含水率,单位为百分比(%);qb———1kg结构水脱水耗热,6700kJ/kg。6.3坯体烧成过程物理化学反应耗热Qwh=mp×(1-γ)×Q'wh…………………………(7)式中:Qwh———坯体烧成物理化学反应耗热,单位为千焦(kJ);mp———入窑坯体质量,单位为千克(kg);γ———自由水含水率,单位为百分比(%);Q'wh———单位物理化学反应耗热,单位为千焦每千克(kJ/kg),按表2对应陶瓷坯体烧成过程单位物理化学反应耗热。表2常见陶瓷坯体烧成过程单位物理化学反应耗热坯体类型骨质瓷镁质瓷长石质瓷陶器卫生瓷单位物理化学反应耗热/(kJ/kg)9108304706304706.4坯体烧成过程生成玻璃相耗热Qbl=347×Wx×m'p…………………………(8)式中:Qbl———坯体烧成过程生成玻璃相耗热,单位为千焦(kJ);347———产品中生成每千克玻璃相耗热,单位为千焦每千克(kJ/kg);Wx———玻璃相含量,单位为百分比(%),按表3对应陶瓷坯体玻璃相含量;m'p———出窑成品质量,单位为千克(kg)。表3常见陶瓷坯体玻璃相含量坯体类型骨质瓷镁质瓷长石质瓷细瓷普瓷炻瓷陶器卫生瓷玻璃相含量/%183560504025456.5冷却带抽出热风带出显热Qyr=Vnhyr×Cyr×(tyr-20℃)1000…………………………(9)Vnhyr=Vhyr×101.325+p101.25×273.15273.5+tyr…………………………(10)3T/CCIA0014—2022Vhyr=v×A×3600…………………………(11)式中:Qyr———冷却带抽出热风带出显热,单位为千焦(kJ);Vnhyr———气体小时标态流量,单位为立方标米每小时(Nm3/h);Cyr———气体平均比热容,单位为千焦每立方米每摄氏度(kJ/(m3×℃)),按GB/T23459—2009附录A表A.1执行;tyr———流量测点温度,单位为摄氏度(℃);Vhyr———气体小时流量,单位为立方米每小时(m3/h);p———气体动压,单位为帕(Pa);v———气体截面平均流速,单位为米每秒(m/s);A———气体流量测点截面积,单位为平方米(m2)。6.6坯体焙烧至最高烧成温度时耗热Qzg=m'pczgtzg-mpc0t0…………………………(12)式中:Qzg———坯体焙烧至最高烧成温度时耗热,单位为千焦(kJ);m'p———出窑成品质量,单位为千克(kg);czg———最高烧成温度下比热容,单位为千焦每千克每摄氏度(kJ/(kg×℃)),按GB/T23459—2009表A.2执行;tzg———最高烧成温度,单位为摄氏度(℃);mp———入窑坯体质量,单位为千克(kg);c0———坯体入窑时温度下比热容,单位为千焦每千克每摄氏度(kJ/(kg×℃)),按GB/T23459—2009表A.2执行;t0———坯体入窑时的温度,单位为摄氏度(℃)。6.7隧道窑烧成热效率有效热包含4部分:坯体水分蒸发并加热所需热量、坯体烧成过程物理化学反应耗热、坯体烧成过程生成玻璃相耗热、焙烧至最高烧成温度时的耗热。η1=QyxQr=Qsf+Qwh+Qbl+QzgQr×100%…………………………(13)式中:η1———隧道窑烧成热效率,单位为百分比(%);Qyx———有效热,单位为千焦(kJ);Qr———燃料燃烧热,单位为千焦(kJ);Qsf———坯体水分蒸发并加热所需热量,单位为千焦(kJ);Qwh———坯体烧成过程物理化学反应耗热,单位为千焦(kJ);Qbl———坯体烧成过程生成玻璃相耗热,单位为千焦(kJ);Qzg———焙烧至最高烧成温度时的耗热,单位为千焦(kJ)。6.8隧道窑综合热效率4T/CCIA0014—2022η2=Qyx+QyrQr=Qsf+Qwh+Qbl+Qzg+QyrQr×100%…………………(14)式中:η2———隧道窑综合热效率,单位为百分比(%);Qyx———有效热,单位为千焦(kJ);Qyr———隧道窑冷却带抽出热风回收余热,单位为千焦(kJ);Qr———燃料燃烧热,单位为千焦(kJ);Qsf———坯体水分蒸发并加热所需热量,单位为千焦(kJ);Qwh———坯体烧成过程物理化学反应耗热,单位为千焦(kJ);Qbl———坯体烧成过程生成玻璃相耗热,单位为千焦(kJ);Qzg———焙烧至最高烧成温度时的耗热,单位为千焦(kJ)。6.9单位产品烧成能耗Qd=Qrm'p=mr×QyDWm'p…………………………(15)式中:Qd———单位产品烧成能耗,单位为千焦每千克(kJ/kg);Qr———燃料燃烧热,单位为千焦(kJ);m'p———出窑成品质量,单位为千克(kg);mr———燃气消耗量,单位为立方米(m3)或千克(kg);QyDW———低位发热量,单位为千焦每立方米(kJ/m3)或千焦每千克(kJ/kg),由燃气供应商提供或按附录B表B.1对应各种燃气热值参考数据。6.10单位物料烧成能耗Q'd=Qrm'p+mj=mr×QyDWm'p+mj…………………………(16)式中:Q'd———单位物料烧成能耗,单位为千焦每千克(kJ/kg);Qr———燃料燃烧热,单位为千焦(kJ);m'p———出窑成品质量,单位为千克(kg);mj———窑具质量,单位为千克(kg);mr———燃气消耗量,单位为立方米(m3)或千克(kg);QyDW———低位发热量,单位为千焦每立方米(kJ/m3)或千焦每千克(kJ/kg),由燃气供应商提供或按附录B表B.1对应各种燃气热值参考数据。6.11余热利用率η'=QyrQr×100%…………………………(17)式中:η'———余热利用率,单位为百分比(%);Qyr———隧道窑冷却带抽出热风回收余热,单位为千焦(kJ);Qr———燃料燃烧热,单位为千焦(kJ)。5T/CCIA0014—2022附录A(规范性)测试仪器设备量程及精度要求各种测试仪器设备量程及精度要求见表A.1。表A.1各种测试仪器设备量程及精度要求用途仪器名称量程精度温度测量光学测温仪400℃~2000℃1℃测温环1000℃~1450℃3℃温度计0~500℃1℃风速测量风速风量仪1.0m/s~30.0m/s0.1m/s风压测量微压差计0~3000Pa1Pa质量测量磅秤0~100kg0.1kg台秤0~50kg0.01kg天平0~1kg0.01g6T/CCIA0014—2022附录B(资料性)各种燃气热值参考数据各种燃气热值参考数据见表B.1。表B.1各种燃气热值参考数据燃气名称平均低位发热量燃气名称平均低位发热量液化石油气50179kJ/kg发生炉煤气5227kJ/m3油田天然气38931kJ/m3重油催化裂解煤气19235kJ/m3气田天然气35544kJ/m3重油热裂解煤