解读烧结墙体材料窑炉热平衡测试计算

        因此，国家及时出台能源限额标准，这在很大程度上促进了能源节药和利用的技术进步。对能源的全面科学管理起到指导作用，全面科学管理不仅包括对能耗指标的限定，同时也应含盖能耗管理的原则与方法方面的内容。如计算、测试、鉴定、运行等。
        1. 烧结墙体材料制品工业窑炉热平衡测试计算
针对能耗测试与计算，较科学并普遍采用的方法是热平衡测定工业窑炉性能。这种方法也是评估烧结墙材企业能耗水平的重要依据。热平衡测试，它是建立在一个热量平衡，收支平衡的基础上来进行的数据测验定、计算和分析的一个过程。
        1.1 热量收入部分
我们先来谈热量收入方面，热量收入是指针对测试窑体而言一切供能单位带入窑炉的能量，不同的窑型其相应的热量收入也不同。比如现在国家大力倡导的连续式隧道窑，其热量收入大多都包含如下几项：1、内燃料带入反应热：在我国内燃烧制墙材十分普遍，在坯体生产过程中，在原料中经常会使用例如煤矸石、粉煤灰、炉渣等一些含有热值的物质，根据这些含有的物质发热量的具体情况再掺入其它例如粘土、页岩等一起。组成发热量合适的混合料配体。利用发热量较为合适的原料一起来内燃烧制墙材在我国占墙材生产工艺很得要一部分，那么内燃烧制墙材代入的热量怎么计算呢？对于烧结砖瓦窑炉来说，我们先将干燥的坯体均匀的按产量多少多次取出，破碎后充分混合均匀，取出用于发热量测试适量的一部分，并且多次进行发热量测试，平均后即可得出公斤制品的发热量，接下来就是计算有多少公斤了，在热平衡计算中，最终得出的数据是吨成品消耗的标煤，我们可以计算在一小时之间，窑车推进窑体了几辆，（不是一辆的用分数表示），再计算出一窑车有多少块制品，以及平均一块制品的重量，就可以计算出一小时内，由内燃料燃烧带入窑炉的能量，这样，热量收入最重要的一个环节就清楚了。 

2、外燃料带入显热，一些窑炉为了余热利用或者提高产量，适当的对外燃料进行加热，这样，外燃料加入窑炉中是高于环境温度的，无形中就带入的热量，这部分热量也要记为带入热。3、计算外燃料带入显然就要计算外燃烧燃放热，通过统计一小时内投入外燃料的数量以及外燃料的发热量就可以计算出一小时内外燃料燃烧放热。4、在一些现代窑炉中，砖坯通常先经过干燥室干燥，这样可以提高效率，缩短烧成时间，从干燥室出来的砖坯有八十度甚至更高，这时砖坯被窑车推入窑中就带入了大量的热，这部分热也要计算入带入显热。5、窑车在窑炉中是很重要的一部份，其大多都由两部分组成，一部分是耐火材料，一部分是由钢铁构成的窑车金属部分，它们在经过干燥后，温度也异常高，尤其是金属部分，因此窑车带入热必须计算，通过查表得到相应材料的比热，再通过窑车与环境的温度差来计算窑车带入热量，计算也是按一小时内带入热量来进行。需要注意的是，若是生产工艺中没有人工干燥，而是采用自然晾晒工艺，砖坯和窑车和环境温度相同，则这两项带入热为零。
        关于热平衡中的热量收入计算则基本上按以上几项加和进行计算，各别地方还有其它热量收入的也应按小时内带入显热来计算。这样就计算出一小时内带入窑炉的总热量，再通过计算每小时出多少成品砖，既用一小时内窑体收入热量除以一小时内产多少成品砖质量，即可计算出窑炉烧制每吨产品收入多少热量。
        1.2 热量支出部分 

        热量支出部分，对于一般隧道窑来说，主要包含如下几个方面。1、蒸发砖坯水分消耗的汽化潜热：水分为固态，液态及气态，在由液态变为气态时是一个吸热反应，砖坯由于要达到优秀的物理性能或根据原料种类性能不同，坯体或多或少都会含有水分，坯体在进入窑炉加温过程中，这些水分由液态转为气态，排除出去，在这个过程中消耗热量是必要的，它属于热量支出重要的一部分，在水分蒸发过程中用热即称为蒸发砖坯水分消耗热。2、砖坯培烧反应热，无机非金属材料的烧结过程是一个很复杂的过程，其包括晶型转变、晶粒生长，材料致密化，坚硬化等等过程，这些过程大多都需要吸收大量的热量，一般砖坯在高温时培烧反应热以仪测测试为准，条件不具备时按照砖坯原料中氧化铝含量来估算。3、输出热风的显热：在产品焙烧过程中，会产生大量的高温烟气，烟气大部分进入干燥室，用于烘干砖坯，这部分能量虽然属于有益的热量再循环利用，但对于窑体来说，属于热量支出部分，计算时应当分别计算。4、烟气出窑热损失：烟气最终通过循环利用排入室外，烟气被排出过程中，温度还是高于环境温度许多的，此时排出的烟气带走的显热属于热量支出部分，这部分损失的热量被称为烟气出窑热损失。 

        5、砖出窑热损失：国内现在普遍烧制墙体材料的工业用窑炉长度普遍在百米之内，由于需要保持高产量，推车速度平均在45分钟左右每车，这样导致出窑砖温度普遍过高，有些个别窑炉出窑砖温度达到400度，这些砖体暴露在空气中，造成大量的热损失，因此，出窑砖散热损失占热量支出很大一部分。6、窑车出窑热损失：窑车是连同制品一起出窑的，在制品带出大量热量的同时，窑车也由于温度过高，带出大量热量，这部分热量也损失在空气中，造成热损失，因此窑车出窑热损失也属于热量支出一部分。7、固体不完全燃烧热损失：在制品烧制过程中，由于工艺和设备控制等问题，可能会导致制品生烧或者外投燃料燃烧不充分，这样这部分能源就被白白浪费掉了，因此要计算这部分热支出，将烧成的制品随机抽取后进行破碎，通过发热量测试仪来测定制品中残余不完全燃烧制品的发热量，灰渣也按相同方法进行测定。8、气体不完全燃烧热损失：在制品烧制过程中，可能会存在供氧不足情况，这样，一部分碳无法充分氧化生成二氧化碳，而是氧化成为2价碳生成一氧化碳，这部分一氧化碳随着烟气排除窑外，带走部分热值，这部分未充分燃烧的碳带走的热值即为气体不完全燃烧热损失。9、窑体表面散热：窑炉非常重要的一个性能指标是保温性能，一个保温性能优良的窑炉在窑体蓄热、稳定性指标上达到先进水平，这样由窑体侧墙和窑顶散去的热量会保持在一个较低的值，从而达到节能降耗的目的，对于窑体散热的统计测量基本上以两侧的窑墙，窑顶和窑门窑尾放热损失为主。具体操作方法有两种：热流计法和温差法，热流计法是通过测定单位面积内热流量的损失来加和计算，从而求得整个窑体的表面散热。热流计法在实际操作中会遇到窑体某些部位测试人员不方便到达等弊端，因此在实际应用中，我们主要是使用温差法进行测定，温度通过红外测温器可以很方便测得整个窑体各个部分的点温度，选取温差稳定的一片区域作为一个计算单位（通常温差在3-5度左右为宜），通过测试表面温度与环境温度的差值，再通过查表资料等获得相应处材料的比热，就可计算出该区域的散热损失，再将各个区域散热值相加即可求得整体窑体散热损失。10、送排风机散热损失：热风的输送以及烟气的排除是通过风机辅助完成的热风在通过风机的同时会通过传导传热将热量传递给给风机，通常风机是由金属构成的，金属的传热能力是很强的，因此单位时间内散发损失的热量也是不容小视的，计算这部分热损失需要查出风机型号，计算其表面积，再通过风机表面材料的比热及温度来计算其热损失。 

11、其它热损失：由于设备及人为因素，在热平衡测试中，多少会有误差，并且存在一部分不可探测的热损失，我们把这部分热损失称为其它散热损失，其计算方法是用部热量输入减去热量支出的可探测计算部分，减后剩余的既为其它散热损失，通常这部分热量应占到总支出热量的5%左右，最大不得超过10%，如果计算结果显示其它散热损失量占总热量收入超过10%，那么在热量支出计算环节可能存在遗漏或者计算错误的情况，应重新检查核对。
        1.3热平衡综合汇总情况
        在烧结墙材制品热平衡测试中，我们把热量支出部分的砖坯内水分消耗热和化学反应热称为有效热量，评价一个窑炉的热效率则看有效热占总收入热量的比值，最后转化为百分比单位既可，对于窑体热耗指标评价则用单位时间内热量总收入除以单位时间内烧制成品砖质量即可求得单位产品能源消耗值（kgce/t）。
        最后，附上一张窑体热平衡热效率计算结果汇总表，来直观反应各项热量收入，支出所占的比重，方便对窑体进行技改，以及检查维修。 

2. 热平衡、热效率计算结果汇总表