1、ICS 77180H 92中华人民 共和 国有色金YS属行业标准电解铝生产专用设备热平衡测定与计算方法铝液保持炉Methods for determinanation and calculation of heat balance2007-11-14发布of special equipments for aluminium production-Aluminium holding furnace2008-05-0 1实施国家发展和改革委员会 发布刖 茜YST 663-2007本标准由全国有色金属标准化技术委员会提出并归口。本标准由中国铝业股份有限公司贵州分公司负责起草。本标准主要起草人：裴天毅
2、、刘贵生、项阳、曾垂新、刘四清、崔鲁川、狄贵华、任剑、蔡亦侠、黄燕、张志红。本标准由全国有色金属标准化技术委员会负责解释。电解铝生产专用设备热平衡测定与计算方法铝液保持炉YST 663-20071范围本标准规定了电解铝生产铝液保持炉的热平衡测定与计算基准、设备状况、热平衡测定条件、测定项目和方法、热平衡计算、热效率及主要技术指标及热平衡测定分析与改进建议。本标准适用于电解铝生产中以重油、煤气、天然气为供给能的铝液保持炉的热平衡测定与计算。2热平衡测定与计算基准21 基准温度采用环境温度。22基准压力采用lol325 Pa。23燃料的发热量按应用基低(位)发热量计算；卡与焦耳的换算。采用1 ca
3、l=41868 J。24铝液保持炉热平衡测定和计算体系取整个炉体为体系即燃料(重油、煤气、天然气)管进入炉体到烟气离开炉体烟道，以炉墙作为体系分界线。3设备状况31在热平衡测定报告中写明设备的新旧程度、特点及存在的问题，建成投产或上次大修后投产的日期。32设备及生产概况填写测试前三个月内某月的平均值，内容以及报告格式见表l。表1厂名： 车间： 机组号：项 目 单 位 数值或内容炉型 燃料方式 进铝量 t班出铝量 t班炉膛容积 mj炉膛尺寸 m炉膛控制温度 建成日期 最后一次大修日期 4热平衡测定条件41 被测设备和工艺要求铝液保持炉热平衡测定，应在设备投产或上次大修后的中期进行，测定时期保持炉
4、生产工艺必须稳lYST 663-2007定正常。42时间要求测定应为一个连续工班，每次测定不能少于三个工班。43测定用仪器仪表计量器具的要求测定用仪器仪表计量器具的要求应在检定周期之内。5测定项目和方法铝液保持炉测定和方法以及报告格式见表2。表2项目 符号 单位 测定位置 测定仪表与方法 测定频率 取值原则 测定数据燃料量 j kgh 燃料管道上 流量计 2小时1次 算术平均值燃燃料发热值 掣 kJkg按燃料材质进行料 分析和计算燃料温度 ty 燃料管道上 温度计 2小时1次 算术平均值CO。体积分数 P(c叫) cO体积分数 (C05) 02体积分数 P(噬) 排烟管道上 烟气分析仪 2小时
5、1次 算术平均值CH。体积分数 P(CH：) H：体积分数 P(H；) 烟N：体积分数 驴(N；) 气烟气中水分的体积分数Xsw 干湿球温度计 2小时1次 算术平均值烟气流量 VR Nm3h 排烟管道上 测定后计算烟气温度 5 数字式温度计 2小时1次 算术平均值烟道面积 m2 现场测定人炉铝水量 Mm kgh 电子秤铝水人炉 按实际进铝入炉铝水温度 fm 数字式温度计 算术平均值溜槽 次数测定出炉铝水量 M0 kgh 电子秤铝水出炉 按实际出铝出炉铝水温度 f0 数字式温度计 算术平均值溜槽 次数测定加入冷材量 MI kgh 电子秤 按实际次数 算术平均值人炉前冷材温度 九 数字式温度计 按
6、实际次数 算术平均值除渣量 Mz kgh 电子秤 按实际次数 算术平均值除渣温度 fz 数字式温度计 按实际次数 算术平均值炉门开启时间 H。 h 秒表炉门开启面积 n， 对应区域炉门辐射温度 数字式温度计 2小时1次 算术平均值2表2(续)YST 663-2007项 目 符号 单位 测定位置 测定仪表与方法 测定频率 取值原则 测定数据进铝溜槽小孔面积 m2 进铝溜槽 对应区域炉门上端小空“ 炉门上端 红外测温仪 2小时1次 算术平均值辐射温度炉门上端小孔面积 m2 炉门上端 对应区域体 炉体表面温度 tbl 红外测温仪 2小时1次 算术平均值系 环境风速 Fh ms 热球式测风仪 2小时1
7、次 算术平均值炉体表面散 炉体表面面积 rll2 对应区域热平均表面热流 k丁(m2h) 测定后计算大气压力 P Pa 大气压力表 2小时1次 算术平均值系统环境环境温度 “ 水银温度计 2小时1次 算术平均值位置空气相对湿度 干湿球温度计 2小时1次 算术平均值6热平衡计算61热收入的计算6I1燃料供给热a) 液体燃料供给热(Q。)按公式(1)计算：Q。一MyQ品(一m，81w(C)+264w(H7)+26w(O)一w(SV)6W)式中：Q品。，液体燃料的低位发热值，单位为千焦每千克(kJkg)；w(C)、”(I-1r)、w(O，)、w(S)液体燃料中碳、氢、氧、硫的质量分数，数值以表示；w
8、，液体燃料中水分的质量分数，数值以表示。b)气体燃料供给热(Q，)按公式(2)计算：Q-一V瞄，一V(KQDw)483碍20 式中：V气体燃料的流量，单位为立方米每小时(m3h)；Qj。气体燃料的低位发热值，单位为千焦每立方米(kJm3)；K某种可燃气体的体积分数，数值以表示；QD。某种可燃气体的低位发热值，单位为千焦每立方米(”m3)；v售。气体中水分的体积分数，数值以表示。612燃料带入物理热燃料带人物理热(Q。)按公式(3)计算：QlM，C，(yth) 式中：C，燃料在tn，之间的平均比热容，单位为千焦每千克摄氏度kJ(kg)。613入炉铝水带入热入炉铝水带人热(Q。)按公式(4)计算：
9、Q3一M1Cl(fAlth) -)12343(、sfT 663-2007式中：ct铝水在t“之间的平均比热容，单位为千焦每千克摄氏度kJ(kg)。62热支出计算621出炉铝水带走热出炉铝水带走热(Q)按公式(5)计算：Q 71一M7AlCz(f 7Alth) (5)式中：c2铝水在thf二之间的平均比热容，单位为千焦每千克摄氏度EkJ(kg)。622排烟带走热排烟带走热(Q；)按公式(6)计算：Q2一(yRpo)C；(f。一th) (6)式中：P。烟气在t，下的密度，单位为千克每立方米(kgm3)；CR烟气在tn，之间的平均比热容，单位为千焦每千克摄氏度kJ(kg)。623化学未完全燃烧热化学
10、未完全燃烧热Q；按公式(7)计算：Q3一(VRP0)(P(CO。)12 630+垆(H；)10 790+声(CH：)35 840) (7)式中：(c02)、(H；)、(cH：)烟气中一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体的体积分数，数值以表示；12 630、10 790、35 840一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体的燃烧热，单位为千焦每立方米(1【Jm3)。624冷材熔化热冷材熔化热Q：按公式(8)计算：Q4一QAl(目)+QA】(*)+QAl(*)一lML(f2一tL)+CMLA+A2ML(屯一t2) (8)式中：C铝的熔化热，(c一949 kcalkg)；A。铝在20*(2-658C之间的平均比热容
11、(A。一o232 kcal(kg)；A。一一液体铝熔以上的平均比热容(zo257 7 kcal(kg)；t：铝的熔融温度，单位为摄氏度()；t。铝在保持炉内的平均温度，单位为摄氏度()；A为4186 8 J。625除渣带走热除渣带走热(Q：)按公式(9)计算：Qt5一Mzc3(f：一th) (9)式中：C。铝渣在“：之间的平均比热容，单位为千焦每千克摄氏度kJ(kg)。626炉门辐射热炉门辐射热(Q：)按公式(10)计算：Q 7。一ECo尘(。100)4一(“100)4m。A(10)式中：e辐射面的黑度系数；C。绝对黑体的辐射系数，c。一496 kcal(m2K4)；4YST 663-2007
12、尘一一角度系数；A为4186 8 J。627炉门上端小孔辐射热炉门上端小孔辐射热(Q；)按公式(11)计算：Q，一e-Co皿E(tk100)4一(“100)4mkA(11)式中：e一一辐射面的黑度系数；Co绝对黑体的辐射系数，EC。-496 kcal(m2K4)；妒一角度系数；A一一为4186 8 J。628炉体表面散热炉体表面散热(Q；)按公式(12)计算：Q8一qb-mb62。9其他热损失其他热损失主要是指不能测定出或无法现场测定的项目。及炉门上方小孔及铝水入炉小孔火焰烟气溢流热等项。63铝液保持炉热平衡表631 铝液保持炉热平衡表及报告格式见表3。表3(12)如：炉底蓄热、炉门开启时火焰
13、溢流热以收 入 支 出数 值 数 值符号 项目名称 符号 项目名称kJh kJh “01 燃料供给热 Q： 出炉铝水带走热Q2 燃料带人物理显热 Q； 排烟带走热Q3 人炉铝水带入热 Q； 化学未完全燃烧热Q： 冷材熔化热Q； 除渣带走热Q： 炉门辐射热Q； 炉门上端小孔辐射热Q； 炉体表面散热Q 其他热损失Q 合计 100 Q 合计 10064热平衡允许误差热平衡允许相对误差为5，即lQQI1005。7热效率及主要技术指标71 铝液保持炉的热效率(7)按公式(13)计算，结果以表示。可一(Q 7，+Qa)(Q-+Q：+Q)100(13)YST 663-2007式中：Q：一出炉铝水带走热，单位为千焦每小时(kJh)；Q：冷材熔化热，单位为千焦每小时(kJh)；Q，燃料供给热，单位为千焦每小时(kJh)；Q2燃料带人物理显热，单位为千焦每小时(kJh)Q3入炉铝水带人热，单位为千焦每小时(kJh)。72主要技术指标及报告格式见表4。表4序号 名称 符号或算式 单位 数值1 炉产能 M t班2 吨铝耗燃料量 W kgt A13 烟气过剩空气系数4 烟气可燃物成分体积分数 9(co)+尹(H!)+尹(cH：) 5 烟气温度 t5 8热平衡测定分析及改进建议81对设备结构、操作及工艺制度的分析。82对热效率及主要技术指标的评价。83提出节能途径及改进建议。
