解讀燒結墻體材料窯爐熱平衡測試計算

        因此，國家及時出臺能源限額標準，這在很大程度上促進了能源節藥和利用的技術進步。對能源的全面科學管理起到指導作用，全面科學管理不僅包括對能耗指標的限定，同時也應含蓋能耗管理的原則與方法方面的內容。如計算、測試、鑒定、運行等。
        1. 燒結墻體材料制品工業窯爐熱平衡測試計算
針對能耗測試與計算，較科學并普遍采用的方法是熱平衡測定工業窯爐性能。這種方法也是評估燒結墻材企業能耗水平的重要依據。熱平衡測試，它是建立在一個熱量平衡，收支平衡的基礎上來進行的數據測驗定、計算和分析的一個過程。
        1.1 熱量收入部分
我們先來談熱量收入方面，熱量收入是指針對測試窯體而言一切供能單位帶入窯爐的能量，不同的窯型其相應的熱量收入也不同。比如現在國家大力倡導的連續式隧道窯，其熱量收入大多都包含如下幾項：1、內燃料帶入反應熱：在我國內燃燒制墻材十分普遍，在坯體生產過程中，在原料中經常會使用例如煤矸石、粉煤灰、爐渣等一些含有熱值的物質，根據這些含有的物質發熱量的具體情況再摻入其它例如粘土、頁巖等一起。組成發熱量合適的混合料配體。利用發熱量較為合適的原料一起來內燃燒制墻材在我國占墻材生產工藝很得要一部分，那么內燃燒制墻材代入的熱量怎么計算呢？對于燒結磚瓦窯爐來說，我們先將干燥的坯體均勻的按產量多少多次取出，破碎后充分混合均勻，取出用于發熱量測試適量的一部分，并且多次進行發熱量測試，平均后即可得出公斤制品的發熱量，接下來就是計算有多少公斤了，在熱平衡計算中，最終得出的數據是噸成品消耗的標煤，我們可以計算在一小時之間，窯車推進窯體了幾輛，（不是一輛的用分數表示），再計算出一窯車有多少塊制品，以及平均一塊制品的重量，就可以計算出一小時內，由內燃料燃燒帶入窯爐的能量，這樣，熱量收入最重要的一個環節就清楚了。 

2、外燃料帶入顯熱，一些窯爐為了余熱利用或者提高產量，適當的對外燃料進行加熱，這樣，外燃料加入窯爐中是高于環境溫度的，無形中就帶入的熱量，這部分熱量也要記為帶入熱。3、計算外燃料帶入顯然就要計算外燃燒燃放熱，通過統計一小時內投入外燃料的數量以及外燃料的發熱量就可以計算出一小時內外燃料燃燒放熱。4、在一些現代窯爐中，磚坯通常先經過干燥室干燥，這樣可以提高效率，縮短燒成時間，從干燥室出來的磚坯有八十度甚至更高，這時磚坯被窯車推入窯中就帶入了大量的熱，這部分熱也要計算入帶入顯熱。5、窯車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，一部分是由鋼鐵構成的窯車金屬部分，它們在經過干燥后，溫度也異常高，尤其是金屬部分，因此窯車帶入熱必須計算，通過查表得到相應材料的比熱，再通過窯車與環境的溫度差來計算窯車帶入熱量，計算也是按一小時內帶入熱量來進行。需要注意的是，若是生產工藝中沒有人工干燥，而是采用自然晾曬工藝，磚坯和窯車和環境溫度相同，則這兩項帶入熱為零。
        關于熱平衡中的熱量收入計算則基本上按以上幾項加和進行計算，各別地方還有其它熱量收入的也應按小時內帶入顯熱來計算。這樣就計算出一小時內帶入窯爐的總熱量，再通過計算每小時出多少成品磚，既用一小時內窯體收入熱量除以一小時內產多少成品磚質量，即可計算出窯爐燒制每噸產品收入多少熱量。
        1.2 熱量支出部分 

        熱量支出部分，對于一般隧道窯來說，主要包含如下幾個方面。1、蒸發磚坯水分消耗的汽化潛熱：水分為固態，液態及氣態，在由液態變為氣態時是一個吸熱反應，磚坯由于要達到優秀的物理性能或根據原料種類性能不同，坯體或多或少都會含有水分，坯體在進入窯爐加溫過程中，這些水分由液態轉為氣態，排除出去，在這個過程中消耗熱量是必要的，它屬于熱量支出重要的一部分，在水分蒸發過程中用熱即稱為蒸發磚坯水分消耗熱。2、磚坯培燒反應熱，無機非金屬材料的燒結過程是一個很復雜的過程，其包括晶型轉變、晶粒生長，材料致密化，堅硬化等等過程，這些過程大多都需要吸收大量的熱量，一般磚坯在高溫時培燒反應熱以儀測測試為準，條件不具備時按照磚坯原料中氧化鋁含量來估算。3、輸出熱風的顯熱：在產品焙燒過程中，會產生大量的高溫煙氣，煙氣大部分進入干燥室，用于烘干磚坯，這部分能量雖然屬于有益的熱量再循環利用，但對于窯體來說，屬于熱量支出部分，計算時應當分別計算。4、煙氣出窯熱損失：煙氣最終通過循環利用排入室外，煙氣被排出過程中，溫度還是高于環境溫度許多的，此時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為煙氣出窯熱損失。 

        5、磚出窯熱損失：國內現在普遍燒制墻體材料的工業用窯爐長度普遍在百米之內，由于需要保持高產量，推車速度平均在45分鐘左右每車，這樣導致出窯磚溫度普遍過高，有些個別窯爐出窯磚溫度達到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、窯車出窯熱損失：窯車是連同制品一起出窯的，在制品帶出大量熱量的同時，窯車也由于溫度過高，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：在制品燒制過程中，由于工藝和設備控制等問題，可能會導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掉了，因此要計算這部分熱支出，將燒成的制品隨機抽取后進行破碎，通過發熱量測試儀來測定制品中殘余不完全燃燒制品的發熱量，灰渣也按相同方法進行測定。8、氣體不完全燃燒熱損失：在制品燒制過程中，可能會存在供氧不足情況，這樣，一部分碳無法充分氧化生成二氧化碳，而是氧化成為2價碳生成一氧化碳，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性能指標是保溫性能，一個保溫性能優良的窯爐在窯體蓄熱、穩定性指標上達到先進水平，這樣由窯體側墻和窯頂散去的熱量會保持在一個較低的值，從而達到節能降耗的目的，對于窯體散熱的統計測量基本上以兩側的窯墻，窯頂和窯門窯尾放熱損失為主。具體操作方法有兩種：熱流計法和溫差法，熱流計法是通過測定單位面積內熱流量的損失來加和計算，從而求得整個窯體的表面散熱。熱流計法在實際操作中會遇到窯體某些部位測試人員不方便到達等弊端，因此在實際應用中，我們主要是使用溫差法進行測定，溫度通過紅外測溫器可以很方便測得整個窯體各個部分的點溫度，選取溫差穩定的一片區域作為一個計算單位（通常溫差在3-5度左右為宜），通過測試表面溫度與環境溫度的差值，再通過查表資料等獲得相應處材料的比熱，就可計算出該區域的散熱損失，再將各個區域散熱值相加即可求得整體窯體散熱損失。10、送排風機散熱損失：熱風的輸送以及煙氣的排除是通過風機輔助完成的熱風在通過風機的同時會通過傳導傳熱將熱量傳遞給給風機，通常風機是由金屬構成的，金屬的傳熱能力是很強的，因此單位時間內散發損失的熱量也是不容小視的，計算這部分熱損失需要查出風機型號，計算其表面積，再通過風機表面材料的比熱及溫度來計算其熱損失。 

11、其它熱損失：由于設備及人為因素，在熱平衡測試中，多少會有誤差，并且存在一部分不可探測的熱損失，我們把這部分熱損失稱為其它散熱損失，其計算方法是用部熱量輸入減去熱量支出的可探測計算部分，減后剩余的既為其它散熱損失，通常這部分熱量應占到總支出熱量的5%左右，最大不得超過10%，如果計算結果顯示其它散熱損失量占總熱量收入超過10%，那么在熱量支出計算環節可能存在遺漏或者計算錯誤的情況，應重新檢查核對。
        1.3熱平衡綜合匯總情況
        在燒結墻材制品熱平衡測試中，我們把熱量支出部分的磚坯內水分消耗熱和化學反應熱稱為有效熱量，評價一個窯爐的熱效率則看有效熱占總收入熱量的比值，最后轉化為百分比單位既可，對于窯體熱耗指標評價則用單位時間內熱量總收入除以單位時間內燒制成品磚質量即可求得單位產品能源消耗值（kgce/t）。
        最后，附上一張窯體熱平衡熱效率計算結果匯總表，來直觀反應各項熱量收入，支出所占的比重，方便對窯體進行技改，以及檢查維修。 

2. 熱平衡、熱效率計算結果匯總表