GB/T 32287-2015 高炉热风炉热平衡测定与计算方法

ICS77.010

H04

中华人民共和国国彖标准

GB/T32287—2015

高炉热风炉热平衡测定与计算方法

Methodofdeterminationandcalculationofheatbalancefor

hotstoveinblastfurnace

2015-12-10发布2017-01-01实施

GB/T32287—2015

目次

刖BI

1范围1

2规范性引用文件1

3术语和定义1

4测定与计算基准1

5测定准备2

6测定内容与方法2

7测定步骤5

8计算方法5

9测定报告15

附录A（规范性附录）设备及热风炉概况16

GB/T32287—2015

■ir■■i

刖吕

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。

本标准起草单位:首钢总公司、山东慧敏科技开发有限公司、宝钢集团新疆八一钢铁有限公司、北京

首钢国际丁程技术有限公司、冶金工业信息标准研究院。

本标准主要起草人：陈冠军、王姜维、周惠敏、仇金辉、舒艺、马泽军、张绍强、王金花、竺维春、

张福明、毛庆武、单晓霞’

T

GB/T32287—2015

高炉热风炉热平衡测定与计算方法

1范围

本标准规定了炼铁高炉热风炉热平衡测定与计算基准、测定准备、测定内容与方法、测定步骤及计

算方法、测定报告。

本标准适用于高炉顶燃式、外燃式和内燃式热风炉热平衡测定与计算，其他类型热风炉热平衡测定

与计算也可参考。

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/T2587用能设备能量平衡通则

GB/T2588设备热效率计算通则

3术语和定义

GB/T2587界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

操作周期operationcycle

在高炉正常生产及热风炉工况稳定情况下，由热风炉本次燃烧期开始，至下次燃烧期开始为止的时

间，包括燃烧期、送风期和换炉时间。

4测定与计算基准

4.1基准温度

采用环境温度，取热风炉周围1m处的空气温度。

4.2燃料发热量

采用实际燃料的低（位）发热量。对于一般热风炉，采用湿煤气的低（位）发热量。

4.3热平衡测定范围

热风炉包括热风炉本体、热风管道、空气-煤气预热装置和烟道余热回收利用装置等，热平衡测定

围可分为：

a）热风炉本体：即燃烧期由燃烧器至烟道阀，送风期由冷风阀至热风阀的热风炉的本体及其内部

连接管路部分；

b）热风炉：热风炉本体加外围热风管路部分；

c）热风炉系统：除热风炉外，还包括助燃空气、煤气预热装置和烟道余热回收利用装置等部分。

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4.4测定时间和频次

热平衡测定限定连续8h内完成，测定次数不能少于2次，每次包括热风炉的一个完整的操作周

期，温度、压力和流量等测定参数在每个操作周期内测定4次〜6次，然后取平均值。

4.5计算单位

以单位体积热风的热量为计算单位，即kJ•m-\

5测定准备

5.1热风炉设备概况及近期生产运行情况

了解设备已经运行的时间和历程，熟悉热风炉及高炉等相关设备的结构、性能、操作、运行及生产T

艺等情况，并按以下要求填写热风炉设备概况和近期生产运行情况：

a）热风炉设备概况：按表A.1填写；

b）近期生产运行情况：按表A.2填写被测热风炉前一个月平均生产参数。

5.2测定方案

根据不同的测定目的及现场情况，制定测定方案,并选择能代表热风炉生产情况的测定部位和测定

点。方案中应包括测定任务、项目、步骤及手段，应包括测定人员分工，工作进度及安全措施等内容。

5.3测定人员

测定工作由专业技术人员指挥，按丁作需要对测定人员进行分工，规定相互配合方法，并进行技术

培训与安全教育"

5.4测定仪器和工具

对测定中将使用的各种仪表装置进行调试和校准，并达到标准规定的精度。

5.5测定表格

根据测定内容准备各类必要的记录，表格见表A.3-表A.18o

5.预备性测定

在正式测定之前进行预备性测定，验证测定硬件的可靠性和测定方案的完整性。

6测定内容与方法

6.1主要测定内容

按表A.19内容进行。

6.2测定方法

6.2.1煤气

6.2.1.1煤气流量

可由燃烧器前煤气管道安装的在线的计量装置读取或临时流量测定仪表进行测定。

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GB/T32287—2015

6.2.1.2煤气成分

成分取样: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。

成分分析:采用合适的煤气成分分析仪，对所取样煤气进行成分分析。

煤气饱和含水量：用吸水法或露点法测定煤气含水量，或煤气温度查表确定该值，

煤气机械水含量：可用吸收法煤气水分测定装置测定。

煤气发热量:根据煤气成分及含水量换算为湿煤气成分计算煤气的低（位）发热量。

6.2.1.3煤气压力

可由现场煤气管道上安装的测压仪表直接读取，或采用压力计临时测定。

6.2.1.4煤气温度

在线仪表测量：预热前煤气温度可从煤气预热装置前管道上安装的仪表读取，预热后煤气温度可由

煤气预热装置后或燃烧装置前安装的仪表读取。

临时测量：对应预热前和预热后煤气管道上预留测定孔采用热电偶或其他温度仪表测定，测定时应

配备煤气报警装置。

6.2.2助燃空气

6.2.2.1助燃空气压力

从现场的燃烧装置前管道上安装的仪表读取。

6.2.2.2助燃空气流量

从现场的燃烧装置前管道上安装的经过校对的流量仪表读取。若无法安装计量仪表，可利用压力

计按规定测定的动压或风速仪测定的流速，采用相关公式计算该流量。

6.2.2.3助燃空气温度

在线仪表测量：预热前助燃空气温度可从助燃空气预热装置前管道上安装的仪表读取，预热后助燃

空气温度可由助燃空气预热装置后或燃烧装置前安装的仪表读取。

临时测量：对应管道上预留测定孔采用热电偶或其他温度仪表测定预热前和预热后的助燃空气

温度。

6.2.2.4空气湿度

用干湿球温度计测定相对湿度，再换算为绝对湿度，也可用干湿球湿度计测定。

6.2.3烟气

6.2.3.1烟气成分

应在热风炉燃烧期，烟道无空气吸入的位置开孔，采用烟气分析仪或燃烧效率仪测定烟气成分，从

燃烧期开始到结束的一个周期内取样不少于4次，（或）所取烟气样则送实验室进行成分化验。

6.2.3.2烟气流量

可用压力计测定的动压或风速仪测定的流速，采用公式计算烟气流量。也可通过煤气用量、煤气成

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GB/T32287—2015

分及烟气成分计算烟气量。

6.2.3.3烟气温度

采用在线装置或临时测温仪器测定。

6.2.3.4烟气压力

从现场的烟道上安装的仪表读取。若无法计量可采用压力计测定。

6.2.4冷风

6.2.4.1冷风流量

在线流量装置或可用压力计测定的动压或风速仪测定的流速，采用公式计算冷风流量。

6.2.4.2冷风压力

在线测压装置或临时压力计测定。

6.2.4.3冷风温度

在线温度仪表读取，或冷风管道预留测定孔采用热电偶或其他温度仪表测定。

6.2.5热风

6.2.5.1热风压力

由热风管道上安装的压力仪表读取。

6.2.5.2热风温度

在线热电偶或红外温度监控仪表读取。

6.2.表面温度

6.2.6.1炉体表面温度

利用安装的炉体表面温度监控装置读取，或利用红外测温仪对炉体表面上、中和下位置，按圆周方

向均匀扫点测定。

6.2.6.2热风管道表面温度

利用红外测温仪按热风管道长度方向均匀扫点测定。

6.2.6.3冷风管道表面温度

红外测温仪按冷风管道长度方向均匀扫点测定。

6.2.6.4烟道表面温度

红外测温仪按烟道长度方向均匀扫点测定。

6.2.6.5预热装置表面温度

红外测温仪在预热装置表面均匀扫点测定。

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6.2.6.预热煤气管道表面温度

红外测温仪按预热煤气管道长度方向均匀扫点测定。

6.2.6.7预热助燃空气管道表面温度

红外测温仪按预热助燃空气管道长度方向均匀扫点测定。

6.2.7冷却水

6.2.7.1冷却水流量

在线计量装置或临时流量计（如转子、超声波流量计等）测定。

6.2.7.2冷却水入口、出口温度

采用在线或水银、数显等温度计进行冷却水入口和出口温度测定。

7测定步骤

7.1根据测定方案，在选定部位安装测定装置。

7.2按测定方案和内容进行测定与记录。

7.3采用以测定为主，现场观察及控制中心记录数据为参考，对所测数据进行分析整理，并按本规定的

计算方法进行计算。

7.4对测定结果进行分析讨论,并对测定热风炉的热效率做出结论，并提出进一步提高热效率的措施

和改进（与设备建议）意见。

8计算方法

&1热收入项目的计算

&1.1煤气燃烧的化学热量0计算

煤气燃烧的化学热量Q按式（1）计算：

Q1—BQnw（1）

式中：

Q,——煤气燃烧的化学热量，单位为千焦每立方米（kJ•m-3）;

B——单位体积热风的煤气用量，单位为立方米每立方米（n?•m^）；

Q爲——湿煤气的成分低（位）发热量，单位为千焦每立方米（kJ«m3）0

&1.1.1煤气用量B计算

单位体积热风的煤气用量23按式（2）计算：

V.TSVni-rr\

3=答」或(2)

v：-•T\另Vf•"丿

式中：

B——单位体积热风的煤气用量，单位为立方米每立方米（m；•m-3）

rr座热风炉燃烧期时间，单位为小时（h）；

rf座热风炉送风期时间，单位为小时（h）；

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Vm座热风炉平均煤气流量,单位为立方米每小时（n?•h-1）；

Vf座热风炉实际风流量，单位为立方米每小时（nV；•h

&1.1.2热风炉实际热风流量匕计算

热风炉实际热风流量匕按式（3）计算：

Vf=/?fVfl（l-Zf）（3）

式中：

座热风炉实际热风流量,单位为立方米每小时（n?•h'1）；

——冷风点处测得的平均冷风流量,单位为立方米每小时（n?•hJ；

必一一被测热风炉的风量综合校正系数；

仃——被测热风炉系统漏风率。

&1.1.3煤气低（位）发热量计算

煤气低（位）发热量Q爲按式（4）计算：

Q爲=126COS+1O8H^+358CHJ+598C„,H》+234H2SS（4）

式中：

C（）s、比、CH沢C,”比.H2Ss——湿煤气各成分的含量（体积分数），％，可按式（5）计算：

100

Zs=Z$X100%(5)

100+0.124g

式中：

zs及ze——湿煤气中任意成分及对应的干煤气成分体积含量，％;

小”一一干煤气的含水量（不包括机械水），单位为克每立方米（g•m-3）0

&1.2煤气带入的物理热量计算

煤气带入的物理热量©2按式（6）计算：

Q,（Cmtm—Cme/e）（6）

式中：

Q2——煤气带入的物理热量，单位为千焦每立方米（kJ•m-3）;

B——单位体积热风的煤气用量，单位为立方米每立方米（n?•m^）；

4——环境温度，单位为摄氏度（°C）；

g——煤气的平均温度，单位为摄氏度（°C）；

Cm及Cme—一煤气在0〜°C及/°°C间的平均定压比热容，单位为千焦每立方米摄氏度

（kJ-nr：'•°CT）。

&1.2.1平均定压比热容Cm或Cme计算

平均定压比热容或C”*按式（7）计算：

（:m或Cme=CqC（）?+（'CO2CO2+（'巴H]+）（7）

式中：

Cco>Cco2>CII2……一一湿煤气中C（）、C（）2、H2……等成分的平均定压比热容，单位为千焦每立

方米摄氏度（kJ•m"•XT】）。

&1.2.2煤气中水分的含量（体积分数）H2OS计算

煤气中水分的含量（体积分数）H2（）s按式（8）计算:

6

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3+(8)

式中:

h2os-一湿煤气中水分的含量（体积分数），％;

一干煤气的含水量（不包括机械水），单位为克每立方米（g•m^）。

8.1.3助燃空气带入的物理热量©计算

助燃空气带入的物理热量Q：＜按式（9）计算：

Q：＜=%Z4（Ck/k—Cke/e）（9）

式中：

Q：；——助燃空气带入的物理热量,单位为千焦每立方米（kJ•nTj；

B——单位体积热风的煤气用量，单位为立方米每立方米（n?•mJ；

a空气过剩系数；

U一一理论湿空气量，单位为立方米每立方米（H?•m^）；

九一一空气温度，单位为摄氏度（°C）；

fe——环境温度，单位为摄氏度（°C）；

Ck、Ce——空气在0〜几°C及-°C间的平均定压比热容，单位为千焦每立方米摄氏度

（kJ•m"•°CT）。

&1.3.1理论湿空气量y计算

理论湿空气量按式（10）计算：

Ls,-L^（l+0.00124^m）（10）

式中：

H——理论湿空气量，单位为立方米每立方米（n?•mV）；

比——理论干空气量，单位为立方米每立方米（n?•mV）；

—一干煤气的含水量（不包括机械水），单位为克每立方米（g•m^）。

&1.3.2空气过剩系数a计算

空气过剩系数a按式（11）计算：

—（）『一0.5C（）g‘一0.5H?—2CH『

21—79

.N^（C（）y+C（W+CHf+SO,）

'f—+C（）s+CHj+mC,”H》+H2S$

式中：

a空气过剩系数；

m炷分子式CH”中的碳原子数；

（）y、C（）g'、C（）＜、H＜、S（）＜、CH/及N!/——干烟气中各成分的含量（体积分数），％;

C（）LCOS、CH沢C”,H：.H2Ss——湿煤气各成分的含量（体积分数），％O

8.1.3.3理论干空气量I寫计算

理论干空气量雷按式（12）计算:

7

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27

=0.0238（HS+C（）S）+0.0952CH了+0.047（m+〒）C,”比+

4

0.0714H2Ss-0.04760^（12）

式中：

——理论干空气量，单位为立方米每立方米（n?•m-3）;

m——炷分子式C,”H,,中的碳原子数；

«——炷分子式C,”H”中的氢原子数；

C（）s、CH沢C,”比、巴S55、比及（为一一湿煤气各成分的含量（体积分数），％o

8.1.4冷风带入的物理热量0计算

冷风带入的物理热量Q。按式（13）计算：

Qj—Cfe/e（13）

式中：

Q4——冷风带入的物理热量，单位为千焦每立方米（kJ•m-3）；

h——冷风平均温度，单位为摄氏度（°C）；

I.——环境温度，单位为摄氏度（°0；

Cfl——鼓风在0〜心°C的平均定压比热容,单位为千焦每立方米摄氏度（kJ•m3•°CT）；

Cfe——鼓风在0〜4°C的平均定压比热容,单位为千焦每立方米摄氏度（kJ•m1•°C^）0

&1.5收入热量总和se计算

收入热量总和SQ按式（14）计算：

SQ=Q+Q>+Q<+Qi（14）

式中：

SQ——收入热量总和，单位为千焦每立方米（町•m^）；

Q.一一煤气燃烧的化学热量，单位为千焦每立方米（kJ•nTO；

Q?—一煤气带入的物理热量，单位为千焦每立方米（kJ•nTj；

Q；；一一助燃空气带入的物理热量,单位为千焦每立方米（kJ•m3）;

Q4一一冷风带入的物理热量，单位为千焦每立方米（kJ•nTO。

&2热支出项目的计算

&2.1热风带出的物理热量计算

热风带出的物理热量Q：按式（15）计算：

QI=（'住/乜—Cfe/e（15）

式中：

Q；——热风带出的物理热量，单位为千焦每立方米（kJ•m-3）；

4——热风的平均温度.单位为摄氏度（°C）；

te.——环境温度，单位为摄氏度（°C）；

C{2——鼓风在0〜山°C的平均定压比热容,单位为千焦每立方米摄氏度（kJ•m-1.°C-1）；

。耗一一鼓风在0〜①°C的平均定压比热容,单位为千焦每立方米摄氏度（kJ••°C-】）。

&2.2烟气带出的物理热量0；计算

烟气带出的物理热量按式（16）计算：

Q；・（Cy2/y2—Cye/e）（16）

式中：

Q；——烟气带出的物理热量，单位为千焦每立方米（kJ•m-3）;

8

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B——单位体积热风的煤气用量，单位为立方米每立方米（n?•m^）；

V：——完全燃烧时的实际湿烟气量，单位为立方米每立方米（n?•nTj；

»——环境温度，单位为摄氏度（°C）；

fy2——出炉烟气的平均温度，单位为摄氏度（°C）；

Cy2及一一烟气在0〜心9及鼻9间的平均定压比热容，单位为千焦每立方米摄氏度（kJ•

m".D；

b——不完全燃烧时烟气修正系数。

当过剩系数d>1时，不完全燃烧时烟气修正系数/，按式（17）计算；当过剩系数a<1时，不完全燃

烧时烟气修正系数〃按式（18）计算：

—100—0.5CO"—O.5H#'

式中：

b