重有色冶金炉窑热平衡的测定与计算方法-烟化炉.docx

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1、ICS77-120CCSH01YS中华人民共和国有色金属行业标准YS/TXXXXX-XXXX代替YS/T118.6-1992重有色冶金炉窑热平衡的测定与计算方法（烟化炉）Methodsofdeterminationandcalculationofheatbalanceinmetallurgicalfurnacesforheavynon-ferrousmetals(Fumingfurnace)（讨论稿）XXXX-XX-XX实施XXXX-XX-XX发布中华人民共和国工业和信息化部重有色冶金炉窑热平衡的测定与计算方法（烟化炉）1范围本文件规定了烟化炉热平衡测定与计算基准、设备概况与生产工艺流程、热平

2、衡测定条件、热平衡测定项目与方法、物料平衡、热平衡、主要能耗指标、热平衡测定结果分析与改进建议。本文件适用于烟化炉的热平衡测定和计算。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/T2587用能设备能量平衡通则3术语和定义4热平衡测定与计算基准4.1 基准温度和压力以烟化炉区域的环境温度为基准温度。基准压力为1个标准大气压，即101325帕（Pa）。4.2 热平衡测定体系以烟化炉为热平衡测定体系，物料平衡与热平衡从入炉风、入炉物料的入口

3、至渣口、余热锅炉烟气出口为止，炉体冷却介质从冷却部件入口至出口。4.3 计算单位物料平衡与热平衡均以一炉操作周期为计算基准，计算单位分别采用kg炉和kJ/炉。5设备概况与生产工艺流程5.1 设备概况烟化炉设备概况按表1填写。表1烟化炉设备概况序号名称单位数据1炉子规格（长X宽）mm2炉床面积1123风Ii数量个4风口直径m5风口总面积m26风口比%7风口中心距m8渣口高度m9风口高度m10大修炉寿命月5.2 生产工艺流程示意图生产工艺流程如图1所示。水淬渣沉降烟尘排污水烟化y次氧化-图1烟化炉生产工艺流程示意图6热平衡测定条件6.1 测定期间生产条件测定时烟化炉生产须在正常工况条件下，各项技术

4、参数在工艺技术规定的指标范围内，炉况相对稳定，无设备故障，产量达正常生产水平。6.2 测定时间以每炉次生产操作时间为测定单元，不少于两个测定单元。6.3 测定前炉子运行技术参数按表2填写烟化炉测定前一个月运行技术参数。表2测定前一个月烟化炉运行技术参数序号项目单位数据或内容1一次风风量NmVh风压kPa2二次风风量NmVh风压kPa3氧气流量NmVh4氧气浓度%5粉煤率%6锌金属耗煤ttZn7锌回收率%8床能力t(m2d)19作业率%10炉膛温度aC11锌浸出渣加入量t/炉12火法冶炼含金属渣（热态）加入量1/炉13火法冶炼含金属渣（冷态）加入量t/炉14粉煤加入量t/炉15水淬渣产出量t/炉

5、16烟化炉次氧化锌产出量t/炉17余热锅炉出口烟气排烟量Nm7h18余热锅炉出口烟尘烟尘浓度gNm319余热锅炉蒸汽产出量t/h温度C7热平衡测定项目与方法热平衡测定项目与方法按照表3执行。表3热平衡测定项目与方法项目符号单位测定位置测定仪器测定频率取值原则测定数据、大气条环境温度及湿度温度t炉子周围温湿度计1次2h算术平均湿度%大气压力PPa室外气压计1次2h件大气温度th%温湿度计大气湿度l.C入炉物料1.火法冶炼含金属渣（冷态）质量r11kg炉冷料入口处计量秤加料时连续测累计温度tlC红外测温仪每批料一次算术平均含水量W1%水分测定仪2个混合样/炉元素成分%化学分析Pb、Zn、Ag、Ge

6、Sio八CaOxFe等物相成分%物相分析仪2.火法冶炼含金属渣（热态）质量11hkg炉渣包吊车秤加料时测计量温度t2r红外测温仪1次/包算术平均元素成分%熔渣溜槽处化学分析2个混合样/炉Pb、Zn、Ag、GeSio2、CaOxFe等物相成分%物相分析仪3.锌浸出渣质量11hkg炉冷料入口处计量秤加料时连续测累il温度t3r红外测温仪每批料一次算术平均含水量W2%水分测定仪2个混合样/炉元素成分%化学分析Pb、Zn、Ag、Ge、SiO八CaOxFe,S等物相成分%物相分析仪4.其他质量mkg炉按统计数据或计量温度t.C红外测温仪每批料一次算术平均、入炉燃料质量mskg炉给煤机处计量秤加料时连续测

7、累计温度ts热电偶连续测算术平均含水量Wi%粉煤仓水分测定仪2个混合样/炉算术平均元素成分%工业分析仪A、V、CxS、IbO等粉煤低位发热量Q,DWkj/kg量热仪四入炉气体1.一、二次风鼓入一、二次风体积VkNInS/炉计算一次风体积VuNInS/炉一、二次风管道流量计连续测累计一次风压力PPa压力表连续测算术平均二次风体积VNin炉流量计连续测累计二次风压力P2kPa压力表连续测算术平均一、二次风温度tkC温度计连续测一、二次风含水量W1%露点仪2个混合样/炉2.三次风三次风体积,Nn?/炉测算三次风温度t3ktC温度计1次/h算术平均三次风含水量W%露点仪2个混合样/炉3.氧气体积VoN

8、mS/炉氧气管道流量计连续测累计压力RPa压力表连续测算术平均温度to温度计连续测浓度o%氧含量分析仪连续测表3热平衡测定项目与方法（续1）项目符号单位测定位置测定仪器测定频率取值原则测定数据五、出炉物料1.水淬渣水淬渣质量m1,kg炉水淬渣池地中衡出渣时计量水淬渣含水量W6%水分测定仪2个混合样/炉算术平均废渣温度tC废渣出口红外测温仪1次/炉废渣元素成分%化学分析2个混合样/炉Pb、ZnXSiO2、CaO、Fe、Ag等废渣物相成分%物相分析仪六烟气与烟尘1.烟化炉出口（余热锅炉进口）烟气体积VtNm3/炉余热锅炉进口气体分析仪3次/炉测算温度t,C算术平均含水量Wt%干烟气成分%CO2、S

9、O2、N2、。2等2.余热锅炉出口烟气体积Vt,NmS/炉余热锅炉出口气体分析仪3次/炉测算温度t/C算术平均含水量w/%干烟气成分%CO2、SO2、N2、等3.余热锅炉沉降烟尘质量11h,kg炉余热锅炉下灰口地中衡1次/炉计量温度t2zC热电偶连续测算术平均元素成分%化学分析2个混合样/炉Zn、PbxGe、Cd、As、Cl、AgxSiO八Fe、F、Mg、S等物相成分%物相分析4.余热锅炉出口烟气带走烟尘含尘浓度&gNm3余热锅炉出口烟尘平行采样仪3次/炉算术平均温度t3zC热电偶连续测元素成分%布袋下灰化学分析2个混合样/炉Zn、PbGe、Cd、As、CKAg、SiO2、Fe、F、Mg、S等

10、物相成分%物相分析仪表3热平衡测定项目与方法（续2）项目符号小位测定位置测定仪器测定频率取值原则测定数据七表面散热及冷却1.烟化炉表面散热炉壁表面积A1m?查图纸/实测炉壁表面温度thleC炉壁红外测温仪3次/炉区域平均2.余热锅炉表面散热表面积A2m2查图纸/实测表面温度5eC余热锅炉上升烟道、下降烟道、水平烟道红外测温仪3次/炉区域平均3.冷却水进水量叫kg炉进水管流量计连续测累计进水温度*C温度计算术平均出水温度t2出水管八、余热锅炉1.余热锅炉给水给水质量kg炉给水管流量计连续测累计给水温度tC温度计算术平均给水压力P,MPa压力表2.蒸汽质量11lltkg炉蒸汽管流量计连续测累计温度

11、tgl,c温度计算术平均压力PjMPa压力表3.排污水质量me2,kg炉排污水口计算1次/炉累计温度te2,eC温度计3次/炉算术平均九时间总操作时间Th计时器连续累计8物料平衡8.1 物料平衡计算8.1.1 烟化炉物料平衡计算按表4规定进行烟化炉物料平衡计算。表4烟化炉物料平衡计算序号项目符号单位依据或计算式数值一、收入项1入炉物料质量11kkg炉m.=m+112+11h+m火法冶炼含金属渣（冷态）m1kg炉实测数据火法冶炼含金属渣（热态）Hhkg炉实测数据锌浸出渣Hhkg炉实测数据其他物料mkg炉实测数据2入炉燃料质量mkg炉实测数据3入炉气体质量kg炉ul=mti+m+m一、二次风质量叫

12、kg炉IDk=(V+Va)Pk一次风体积V1KNInV炉实测数据二次风体积VaiNaMfl实测数据一、二次风密度PkkgNm,查表氧气质量nkg炉11b=VnP0氧气体积VoNd/炉实测数据氧气密度PokgNms查表漏风质量11kg炉m=Vfpr漏风体积VkNini7炉测算漏风密度PFkgNms查表4收入项之和mkg炉m=m+ma+m1二、支出项1废渣质量mkg炉mJ=mj-mJW6水淬渣质量m,kg炉实测数据水淬渣含水量W6%实测数据2烟化炉出口烟气质量mrkg炉m=mi烟气中i成分重量m1kg炉m1=Py.Va,1烟气中i成分含量ayi%实测数据烟气中i成分密度PHkgNm,查表出口烟气体

13、积VrIw/炉测算3烟尘质量mekg炉InyC=(112,+IDj沉降烟尘质量111.,kg炉实测数据余热锅炉出口烟尘质量11vkg炉m3,=Vy/du1000余热锅炉出口烟气体积vNln3/炉实测数据余热锅炉出口烟尘浓度dugNm3实测数据4差值mkg炉m=m-m,-m,-叫C5支出项之和m,kg炉Em=mJ+m+m,c+m8.1.2 余热锅炉物料平衡计算按表5规定进行余热锅炉物料平衡计算。表5余热锅炉物料平衡计算序号项目符号单位依据或计算式数值一、收入项1余热锅炉进口烟气质量m,kg炉m,=mi烟气中i成分重量mikg炉mi=PYiVay烟气中i成分含量%实测数据烟气中i成分密度Pyikg

14、Nm3查表余热锅炉进口烟气体积VtNm3/炉测穿2余热锅炉进口烟尘质量(11ckg炉DbC=11fe+11h3余热锅炉给水质量11vkg炉实测数据4漏风质量11hfkg炉测算5三次风质量Whxkg炉Hh=Y霓P3-三次风体积V3kNm：/炉测算三次风密度P3-KkgNm3查表6收入项之和mkg炉m=m,+11w+mt+(11a=+(Djk二、支出项1余热锅炉出口烟气质量IDykg炉m=EmJ烟气中i成分重量InJkg炉m=P,1,V,.a烟气中i成分含量ay%实测数据烟气中i成分密度PyikgNm3查表余热锅炉出口烟气体积VJNm/炉实测数据2沉降烟尘质量nbkg炉实测数据IO3锅炉出口烟气带

15、走烟尘质量kg炉m=Vv,.du10004蒸汽质量Ef叫kg炉实测数据5排污水质量kg炉实测数据6差值m,kg炉m,=Em-(m+Ilkz+111J11)c+11)7支出项之和m,kg炉m,=Inj+m/+11h+mC5(t5-tc)粉煤质量11hkg炉实测值粉煤温度ts,C实测值粉煤比热CikJ/(kg-C)查表3燃料燃烧热QskJ/炉Qs=11kQDW粉煤质量11hkg炉实测数据粉煤低位发热量QyDWkj/kg实测数据4入炉气体带入物理热Q1kJ/炉Qt=11ikCk(t-t)+mt,C0(t0-te)+11VG(tI1.te)一、二次风质量Ohkg炉计算数据一、二次风温度tkC实测数据一

16、、二次风比热GkJ/(kg4O查表氧气质量m：,kg炉计算数据氧气温度tkg炉计算烟气温度1.C实测数据烟气比热CykJ/(kgC)计算3烟尘带走热QjkJ/炉Q=m,cCJ(ty-te)烟尘质量InyCkg炉实测数据烟尘温度tyeC实测数据烟尘比热CrJkJ/(kgC)测试或计算4水分蒸发吸热QJkJ/炉Q，=mi(H-Hi)炉料、燃料、一、二次风含水质量m.kg炉计算数据入炉水的热培Hikj/kg查表出口水蒸气的热培Hskj/kg查表5炉壁散热损失QJkJ/炉Qj=KAT(thi-t.)炉壁表面温度thlC实测数据炉壁表面积A1mz实测数据炉壁表面积综合换热系数K1kJ/(ra2h*C)计

17、算散热时间Th实测数据6冷却水带走热QkJ/炉Qj=m.C,Ct,2t,1)冷却水质量m.kg炉实测数据进口温度t,1实测数据出口温度t,2C实测数据冷却水比热C.kJ/(kg-O查表7烟化炉出口烟气中化学不完全燃烧热QjkJ/炉Q,=Hk,mki烟气中可燃气体ki成分重量11ikikg炉11iki=PriVva,i烟气中可燃气体ki成分含量加%实测数据烟气中可燃气体ki成分密度PmkgNm3查表出口烟气体积VyNm3/炉测算烟气中可燃气体ki成分单位反应热Hklkj/kg查表8机械不完全燃烧热0，kJ/炉Qx,=(mat11h,a2+na3)QDW沉降烟尘质量11kg炉实测数据沉降烟尘含碳量

18、31%实测值余热锅炉出Il烟尘质量kg炉计算余热锅炉出口烟尘含碳量a2%实测值废渣质量m/kg炉计算废渣含碳量a3%实测值9锌浸出渣中硫酸锌分解吸热0/kJ/炉QJ=m1aH锌浸出渣质量11)3kg炉实测值硫酸锌含量a.%实测值硫酸锌单位反应热H6kj/kg查表10锌浸出渣中铁酸锌与一氧化碳还原分解反应吸热QljkJ/炉Qio,=ma5H7锌浸出渣质量n)3kg炉实测值铁酸锌含量a5%实测值铁酸锌与一氧化碳单位反应热l7kj/kg查表11氧化锌还原反应吸热Ql,kJ/炉QiJ=(m+m2)ao,+Qu+Q12,+Q1.J+Q,8.1.2 余热锅炉热平衡计算按表9规定内容与方法进行余热锅炉热平衡

19、计算。表9余热锅炉热平衡计算表序号项目符号单位依据或计算式数值一、热收入项1进口烟气带入热q2,kJ/炉QJ=myC,(ty14.)烟气质量mykg炉计算烟气温度tyC实测数据烟气比热CykJ/(kgD计算2进11烟尘带入热QjkJ/炉Qj=IDwCJ(ty-U)烟尘质量kg炉实测数据烟尘温度tyC实测数据烟尘比热CikJ/(kg,C)测试或计算3给水带入热QakJ/炉Qll=mtl给水质量叫kg炉实测数据给水温度teC实测数据给水热熔Hgkj/kg查表4漏风带入热Qll-kJ/炉Q*=nhhC2(t2F-ta)漏风质量叱1：kg炉测算数据漏风温度t2FeC实测数据漏风比热CzfkJ/(kg)

20、查表5进口烟气中可燃气体ki燃烧带入热QJkJ/炉QJ=Ukim,kg炉实测数据蒸汽温度t/,C实测数据蒸汽压力PJMPa实测数据蒸汽热熔HJkj/kg查表5排污水带走热QIkJ/炉QJ=mJHJ排污水质量IBbZrkg炉计算排污水温度端C实测数据排污水热给H/kj/kg查表6表面散热损失0/kJ/炉QJ=KlAlT(th2-t)炉体表面温度th2炉体表面积也m2炉体表面积综合换热系数K2kJ/(mh,C)计算散热时间Th实测数据7差值Q,kJ/炉Qf=ZQ-(QJ+Qc2,+Q+Q+QJ+QJ)8热支出合计Q,kJ/炉XQ=Qy+Q+Q+QJ+QJ+Q+Q,8.2 热平衡表9. 2.1烟化炉

21、热平衡表将烟化炉比热平衡计算结果按表10要求填写。表10烟化炉热平衡表收入支出符号项目数值符号项目数值kJ/炉%kJ/炉%Q1炉料带入物理热Q/废渣带走热Q燃料带入物理热QJ出口烟气带走热Q1燃料燃烧热Q/烟尘带走热Q.入炉气体带入物理热Q/水分蒸发吸热Q锌浸出渣中硫化锌反应放热Q炉壁散热损失G锌蒸气氧化放热QJ冷却水带走热Q；铅蒸气氧化放热QJ出炉烟气中化学不完全燃烧热QJ机械不完全燃烧热Q锌浸出渣中硫酸锌分解吸热Qln,锌浸出渣中铁酸锌与一氧化碳还原分解反应吸热Q/氧化锌还原反应吸热Q./火法冶炼含金属渣中氧化铅还原反应吸热其他热损失Q差值Q合计Q,合计9.2.2余热锅炉热平衡表表11余热

22、锅炉热平衡表收入支出符项目数值符号项目数值kJ/炉%kJ/炉%q2,进口烟气带入热Qy，出口烟气带走热QJ进口烟尘带入热Qc2,沉降烟尘带走热Q1给水带入热Ql出口烟尘带走热Qa=漏风带入热QJ蒸汽走带热QJ进口烟气中可燃气体ki燃烧带入热Q)排污水带走热Qjk三次风带入热Qj表面散热损失Q差值Q合计Q,合计9.3热效率计算9. 3.1烟化炉热效率1.XQ1+Q9Qio+QIl+Q12100%烟化炉热效率按（1）计算:TJtv=Qi+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7QJQJQiJQi/QiJ式中:一废渣带走热，单位为kJ/炉一锌浸出渣中硫酸锌分解吸热，单位为kJ/炉一锌浸出渣中铁酸锌与一氧化

23、碳还原分解反应吸热，单位为kJ/炉一氧化锌还原反应吸热，单位为kJ/炉一火法冶炼含金属渣中氧化铅还原反应吸热，单位为kJ/炉Q1一炉料带入物理热，单位为kJ/炉Qz燃料带入物理热，单位为kJ/炉Q：；一燃料燃烧热，单位为kJ/炉QI一入炉气体带入物理热，单位为kJ/炉Qs一锌浸出渣中硫化锌反应放热，单位为kJ/炉Qe一锌蒸气氧化放热，单位为kJ/炉Q7铅蒸气氧化放热，单位为kJ/炉9. 3.2余热回收率yr余热回收率按（2）计算：Tlyr=F100%QgiQ2+Q3+Qg+Q2F+Q7+Q3k式中：Qj一蒸汽走带热，单位为kJ/炉Qz一进口烟气带入热，单位为kJ/炉Q3一进口烟尘带入热，单位为kJ/炉Qu-给水带入热，单位为kJ/炉Q?f-漏风带入热，单位为kJ/炉Q一进口烟气中可燃气体ki燃烧带入热，单位为kJ/炉Q3k三次风带入热，单位为kJ/炉9. 3.3烟化炉系统热效率xt烟化炉系统热效率按（3）计算：Ql+9+Qio+Qu+Q12+QginnozTIYt=100%Ql+Qz（?3+Qs+（?6（?7QgQzf+（?3k式中符号意义见式（1）和式（2）O10主要能耗指标