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数控角钢加工出产线邦度规范doc

角铁国标标准

  

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  PAGE 0 PAGE \* MERGEFORMAT 5 《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》国家标准 编 制 说 明 (征求意见稿) 《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》标准起草工作组 二○一四年九月 《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》国家标准 编 制 说 明 1、任务来源 根据国标委综合[2014]51号文件“国家标准委关于下达《氧化铝单位产品能源消耗限额》等122项国家标准制修订项目计划的通知”的要求,由山东慧敏科技开发有限公司和冶金工业信息标准研究院等单位负责起草《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》国家标准,项目计划T-605。 2、工作简要过程 ⑴ 根据国标委2014年8月7日下发的国家标准制修订计划要求,接到计划任务后迅速成立了标准起草工作组; ⑵2014年8月15日,标准起草工作组召开了专题会议,对《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》国家标准的起草工作进行了讨论,并明确了起草工作人员的分工; ⑶ 2014年8月20日到9月初,广泛收集国内外相关标准和技术资料与本规范认真比对,尽可能做到与有关已发布的国家标准不重复、不矛盾; = 4 \* GB2 ⑷2014年9月上旬,听取了有关企业技术人员、本行业相关专家对此测试方法应用的建议。经标准起草小组成员讨论,形成征求意见稿。 3、参加单位: 山东慧敏科技开发有限公司和冶金工业信息标准研究院等单位作为《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》国家标准主要起草单位。 4、制定标准的目的、意义及原则 4.1 目的、意义 高辐射覆层技术是一项世界首创的应用于蓄热体的高效节能新技术,已在全国60多个钢铁企业推广应用,节能效果显著。至今,高辐射覆层技术已应用于钢铁企业的370座高炉热风炉和3座焦炉。 本技术应用于高炉热风炉,可提高蓄热量10%以上,提高热风温度10℃以上,或延长送风时间10%,或降低煤气消耗5%以上,减少CO2排放2.4kg/t铁;应用于焦炉可降低煤气消耗3%以上,减少CO2排放,减少漏气率,提高焦炭质量。此外,本技术可改善耐材的各项物理性能,减缓烟气对耐材的侵蚀,延长炉窑使用寿命。 高辐射覆层技术是将高辐射率材料涂覆于高炉热风炉和焦炉的蓄热体表面,提高高温传热材料表面的辐射率,强化高温环境下固体表面与非透明介质(气体)间的辐射传热,提高了蓄热体的表面温度,加大了表里温度梯度,使蓄热量增加,从而提高热风炉吞吐热量的能力,最终达到提高热风炉热交换效率和工作效率,提高热风温度、减少热损失,节省能源之目的。 蓄热量是定义蓄热体工作状况好坏的主要指标。本标准采用将工业炉窑所用蓄热体制成涂覆覆层和不涂覆覆层的试样,在相同的热过程条件下,对两种试样进行蓄热量测定,在试验室内即可完成高辐射覆层功效的判定。 因此,制定《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》国家标准,对统一和规范高辐射覆层技术的应用效果的测试方法、推动高辐射覆层技术的进一步推广,为我国冶金行业的节能减排做出更大的贡献具有重要的意义。 本标准的起草得到了国家科技支撑计划的资助(项目编号2011BAE12B00)。 4.2 制定标准的原则 (1)标准的协调性原则 本标准涵盖的技术特征,在实用和可操作性原则等方面应与相关标准协调一致。 (2)标准的先进性与我国企业生产现状兼顾的原则 遵照我国标准化工作条例,标准的制定充分考虑了使用要求及国家的技术经济状况。标准内容充分涵盖技术特征,既做到先进性,又适合节能减排、环境保护和资源节约的国情需要,使高辐射覆层技术能在统一的标准要求下满足用户使用。 (3)标准的可操作性原则 本标准应用主体为各种耐火材料基蓄热体,试验材料取材方便,样品的制作方法和蓄热量测试简便、易控,使试验具有可操作性;计算方法为通用公式,简洁明了,保证了计算结果的准确性。 5、标准主要内容 5.1 范围的确定 本标准规定了高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法的术语和定义、方法原理、材料与试剂、仪器设备、试样制备、蓄热量的测定和计算及测定报告。 5.2 关于规范性引用文件 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,仅所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/T 7321 定形耐火制品试样制备方法 GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定 5.3 关于术语和定义 本标准采用下列定义 高辐射覆层 在蓄热体表面,涂覆一层其发射率高于基体发射率的材料。 高辐射覆层因为具有高于基体的发射率,所以涂覆于基体表面后,提高了基体的发射率。根据基尔霍夫定律,材料的吸收率与发射率相等。所以基体的吸收率也相应提高。当基体为蓄热体时,涂覆覆层后,其蓄放热能力提高,更好地起到了热交换介质的作用。 高辐射覆层材料 高发射率粉体与高温黏结剂复合制成的悬浊液。 高发射率粉体经过研磨,与高温黏结剂和水按配方配制而成的一种流体材料,在基体材料涂刷前处理液过后,涂覆于基体表面形成高辐射覆层。 高效蓄热体 涂覆高辐射覆层后可实现快速吸热与放热的蓄热体。 蓄热体涂覆高辐射覆层后,强化了辐射传热,提高了蓄热体在燃烧期的蓄热量和在送风期的放热量,提高风温,增大了热风炉和焦炉的热利用率,起到了节能效果。 蓄热量 在设定的温度和规定的时间条件下,蓄热体所吸收的热量,单位为焦耳(J)。 在本测试方法中基体的蓄热量具体是指样品在1200℃的高温炉加热3min所吸收的热量值。加热后的样品取出放入盛有水的量热器中,样品放热、温度下降,而水被样品加热、温度升高,水吸收热量与试样未放出热量之和等于蓄热体样品吸收的热量 前处理液 对应的高辐射覆层材料中所用高温黏结剂与水按一定比例的溶液。 前处理液在涂覆覆层材料前,先涂于基体表面,以降低基体表面张力,使覆层材料与基体结合牢固。 5.4 关于试样的制备方法 本标准以格子砖式蓄热体为基体制备试样,其试样按照附录A进行制作。同时,根据不同蓄热体形状引用了GB/T 7321《定形耐火制品试样制备方法》来制作试样。一组2个试样切割完成后,一个试样涂覆高辐射覆层涂料,另一个试样不涂覆作为比对样品。 5.5 关于试验方法 本标准对试样蓄热量测试的仪器设备、试验方法做了详细的描述。 关于高温炉的规定中,额定温度≥1200℃满足样品加热温度的要求。炉内均温带的温差绝对值不得超过10℃, 本标准中试验分两次进行,在第二次试验中,两个试样在高温炉中的摆放位置与第一次试验位置调换。这就避免了偶然误差,及高温炉内加热温度不均匀的影响,使试验过程更加客观真实。 试验分两次进行。两次试验过程相同,仅在第二次试验时两个试样在高温炉中的摆放位置与第一次试验位置调换。试验过程中,将高温炉的炉温升至1200℃,保温15min,可以使高温炉的炉膛内温度均匀稳定。将一组2个试样放入高温炉,两试样相隔大于100mm 5.6 关于主要试验参数的确定 关于试验中加热温度1200℃和加热时间3min的确定。此测试标准验证的是高辐射覆层技术在冶金炉窑蓄热体应用效果,而冶金炉窑的工作温度在1200 蓄热体涂覆高辐射覆层涂料后,可显著改善其传热能力。传热能力的改善体现在蓄热体的蓄热量和传热速度两个方面。所以,标准的试验同时凸显蓄热量和传热速度两个方面。当一组2个样品放入1200℃的高温炉时,在样品吸收热量未饱和时同时取出。如何确定未饱和的时间,更能体现高辐射覆层技术在蓄热体的蓄热量和传热速度两个方面的改进效果,山东慧敏科技开发有限公司、鞍钢技术中心和首钢技术研究院做了大量的试验室试验,试验 表1 涂料对蓄热体不同加热时间下单位蓄热量的影响 测试 批次 加热时间 min 温差,℃ 质量,g 吸热量,J/g 单位蓄热量 未涂 涂 未涂 涂 未涂 涂 1 3 34.5 41.0 147.56 147.72 0.2338 0.2776 18.7 5 38.0 41.4 140.61 145.14 0.2703 0.2852 5.5 7 35.0 45.0 131.13 157.75 0.2669 0.2853 6.9 30 36.5 39.5 128.58 136.90 0.2839 0.2885 1.6 2 3 36.2 38.4 161.9 158.03 0.2236 0.2430 8.7 5 31.5 40.5 120.52 143.98 0.2614 0.2813 7.6 7 35.2 39.5 128.32 135.58 0.2743 0.2913 6.2 30 43.0 47.0 156.19 167.55 0.2753 0.2806 1.9 3 3 32.8 39.0 149.96 147.66 0.2187 0.2641 20.8 5 26.2 30.7 155.13 152.52 0.1689 0.2013 19.2 7 37.5 41.0 154.08 145.61 0.2434 0.2816 15.7 30 27.5 32.1 149.45 156.36 0.1840 0.2063 11.6 由表1可以看出,涂覆高辐射覆层涂料,可显著改善蓄热体的传热能力和传热速度。当加热时间为3min,高辐射覆层涂料对蓄热体的传热能力的改善体现的最为明显,所以我们选取3min为标准中试验的加热时间。 5.7 关于计算方法 5.7.1 单位质量蓄热体蓄热量提高的百分比计算方法的确定 由于不同蓄热体、不同厂家生产的相同材质蓄热体比热容值不尽相同,考虑到计算的易操作性,以水的吸热量来代替蓄热体试样的吸热量进行计算覆层蓄热体蓄热量提高百分比。此时,计算所得蓄热量提高百分比,蓄热体试样比热容越大,误差也越大。耐火材料蓄热体的比热容在≤100℃时其值均(见图1)。蓄热体比热取计算蓄热体蓄热量的提高百分比,并对忽略蓄热体试样未放出热量所得蓄热体提高百分比进行误差计算,计算结果见表2。 图1耐火砖的平均比热容与温度的关系曲线)忽略蓄热体未放出热量,以水的吸热量代替蓄热体试样吸热量进行蓄热量的增加值的计算: 7 表2 蓄热量试验数据及计算结果 编号 试样 质量 m (g) 初始水温 tc (℃) 终点水温 tz (℃) 温差 Δt (℃) Qs/m (J/g) 蓄热量增加值 ηs Qz/m (J/g) 蓄热量增加值 ηz 计算误差 ε 1 涂覆 230.0 26.0 80.0 54.0 981.3913 18.41% 1035.3913 18.36% 0.292% 未涂 232.0 26.0 72.0 46.0 828.7931 874.7931 2 涂覆 253.5 24.5 77.0 52.5 865.6805 11.79% 918.1805 11.85% 0.532% 未涂 251.0 24.5 71.0 46.5 774.3825 820.8825 3 涂覆 245.5 25.0 80.5 55.5 944.9695 14.21% 1000.4695 14.29% 0.542% 未涂 242.5 25.0 73.0 48.0 827.3814 875.3814 4 涂覆 263.5 25.5 87.0 61.5 975.5977 16.92% 1037.0977 17.07% 0.849% 未涂 258.0 25.0 76.5 51.5 834.3798 885.8798 5 涂覆 264.0 24.0 84.0 60.0 950.0000 15.15% 1010.0000 15.10% 0.343% 未涂 266.0 24.0 76.5 52.5 825.0000 877.5000 6 涂覆 256.0 20.0 83.7 63.7 1040.1016 24.41% 1103.8016 24.30% 0.461% 未涂 260.0 20.0 72.0 52.0 836.0000 888.0000 7 涂覆 264.0 26.0 91.0 65.0 1029.1667 30.98% 1094.1667 30.93% 0.191% 未涂 266.0 26.0 76.0 50.0 785.7143 835.7143 8 涂覆 266.0 20.0 80.0 60.0 942.8571 20.68% 1002.8571 20.64% 0.197% 未涂 267.5 20.0 70.0 50.0 781.3084 831.3084 9 涂覆 151.5 24.0 62.0 38.0 1048.4488 14.61% 1086.4488 14.69% 0.541% 未涂 148.5 24.0 56.5 32.5 914.8148 947.3184 10 涂覆 177.0 19.5 63.5 44.0 1039.0960 13.32% 1083.0960 13.36% 0.292% 未涂 175.5 19.5 58.0 38.5 916.9801 955.4801 11 涂覆 207.5 20.0 71.0 51.0 1027.3735 10.88% 1078.3735 10.99% 1.036% 未涂 203.0 20.0 65.0 45.0 926.6010 971.6010 12 涂覆 232.5 21.0 77.0 56.0 1006.7957 19.93% 1062.7957 19.79% 0.686% 未涂 237.5 21.3 69.0 47.7 839.5200 887.2200 13 涂覆 289.0 21.5 84.5 63.0 911.2111 20.00% 974.2111 20.30% 1.459% 未涂 278.0 21.0 71.5 50.5 759.3165 809.8165 平均 - - - - - - - - - 0.571% 注:1200℃,加热3min,量热器中水1000g PAGE \* MERGEFORMAT 10 7 式中: ——以水的吸热量代替蓄热体的吸热量计算所得蓄热量的增加值; ——涂覆覆层的水的吸热量,J; ——未涂覆层的水的吸热量,J; ——涂覆覆层试样的质量,g; ——涂覆覆层试样的质量,g; ——水的比热容,此处取; ——量热器中水的质量,g; ——涂覆覆层的水的温差,℃; ——涂覆覆层的水的温差,℃; (2)覆层蓄热体试样蓄热量增加值计算如下: 式中: ——覆层蓄热体试样蓄热量提高的增加值,%; ——涂覆覆层的蓄热体试样未放出的热量,J; ——未涂覆覆层的蓄热体试样未放出的热量,J; ——蓄热体试样的比热容,此处取最大值 。 (3)的计算误差计算公式如下: 由表2可以看出,忽略蓄热体试样未放出热量,而以水的吸热量代替蓄热体试样吸热量计算所得蓄热量增加值误差平均值为0.571%,最大值为1.459%,小于2%。所以,忽略试样未放出热量计算所得蓄热量增加值是可靠的。 因此,本标准以水的吸热量代替高辐射覆层节能蓄热体蓄热量计算覆层蓄热体试样蓄热量的增加值。 5.7.2本标准对计算公式及参数作了详细说明。 5.8测定报告 本标准规定了测定报告应包括的内容: 测定机构名称; 委托单位名称; 执行标准; 试样名称及编号; 测定结果的单值及平均值; 测定人员; 测定日期。 6、该标准的试验验证 鞍山钢铁集团公司技术中心为了在新建和大修高炉上应用高辐射覆层技术,最早于2005年6月对高辐射覆层应用该标准测试方法进行了节能率分析研究,结果为单位质量节能率18.30%。 首钢技术研究院为将该技术引进首钢京唐钢铁联合有限责任公司(曹妃甸),于2007年5月对高辐射覆层技术应用该标准方法进行了大量的蓄热量测试研究。 山东慧敏科技开发有限公司在高辐射覆层技术推广过程中,按照此标准的方法,由首钢技术研究院、有关钢铁企业用户和山东慧敏科技开发有限公司对格子砖式和蓄热球式蓄热体应用该技术进行了蓄热量测试。试验数据见表3: 表3 蓄热量检测数据汇总 序号 委托单位 检测单位 蓄热体材质 测试时间 蓄热量提高率(%) 1 沙钢集团有限公司 首钢技术研究院钢研所 5800m3高炉热风炉硅质格子砖 2009-7-6 13.0 13.7 2 张店钢铁总厂 首钢技术研究院钢研所 1350m3高炉热风炉硅质格子砖 2009-11-10 16.0 19.6 3 承德钢铁公司 首钢技术研究院钢研所 1260m3高炉热风炉硅质格子砖 2010-2-26 11.9 4 济南钢铁股份有限公司 首钢技术研究院钢研所 3200m3高炉热风炉硅质格子砖 2010-3-16 10.6 5 宣化钢铁股份有限公司炼铁厂 首钢技术研究院钢研所 2500m3高炉热风炉硅质格子砖 2010-6-24 11.3 6 山东东阿金华钢铁有限公司 首钢技术研究院钢研所 1080m3高炉热风炉硅质格子砖 2010-8-6 19.5 24.7 7 陕西钢铁有限责任公司 首钢技术研究院钢研所 1800m3高炉热风炉硅质格子砖 2010-7-23 10.5 8 天津天钢联钢钢铁有限公司 首钢技术研究院钢研所 1080m3高炉热风炉硅质格子砖 2010-8-11 19.6 18.3 9 日照钢铁 山东慧敏科技开发有限公司 2#、7#、8#高炉高铝蓄热球 2011-6-28 20.5 10 陕钢集团汉中钢铁有限责任公司 首钢技术研究院钢研所 2280m3高炉热风炉硅质格子砖 2011-9-26 14.5 11 沙钢集团有限公司 首钢技术研究院钢研所 1080m3高炉热风炉硅质格子砖 2012-7-3 18.3 16.6 18.8 2012-8-23 16.3 15.1 13.4 12 包钢万腾钢铁公司 山东慧敏科技开发有限公司 1080m3高炉热风炉硅质格子砖 2011-11-15 14.9 13 五矿营钢 山东慧敏科技开发有限公司 2300m3高炉热风炉硅质格子砖 2011-10-19 22.35 14 重庆钢铁股份有限公司 首钢技术研究院钢研所 1350m3高炉热风炉格子砖 2013-3-15 16.21 15 山西新金山特钢有限公司 山东慧敏科技开发有限公司 高炉热风炉高铝蓄热球 2013-4-15 24.54 由于高辐射覆层技术在国内外冶金行业的不断推广应用,采用原来用工业炉窑数据对比的方式来确定其应用节能效果,工作量大,且必须要有工况相同的对比对象,严重阻碍了此技术的进一步推广。因此,国内很多钢铁企业采用本标准方法对高辐射覆层蓄热量进行测定,以科学、直观、简单的确定覆层效果。本标准提出的测定方法得到了普遍的认可。 本标准具有实用性和可操作性,符合高辐射覆层技术在国内外发展的需要。 7、对该标准作为强制性标准或推荐性标准的建议; 建议该标准为推荐性标准。 8、标准水平建议,预期的社会经济效果; 钢铁工业是我国国民经济的重要基础产业和实现工业化的支柱产业,同时也是能源消耗和大气污染物排放大户,是我国节能减排工作的重点。高辐射覆层技术是钢铁冶金行业一项重要的节能减排新技术,对我国钢铁冶金行业的节能减排做出了重要贡献。本标准创造性的对高辐射覆层技术的工业应用效果做出科学的评价。建议本标准为国内先进水平。 《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》国家标准可科学、简单、可控、直观的评价高辐射覆层技术的工业应用效果。本标准的制定将利于该技术在我国及至世界钢铁冶金行业得到更为广泛的认可和接受,对该技术的推广应用产生积极的推动作用。高辐射覆层技术更广泛的应用会更大的降低我国钢铁冶金行业的总体能源消耗、减少大气污染、延长工业炉窑寿命,降低企业生产成本,推动钢铁冶金行业的技术发展。从而,提高我国钢铁冶金技术水平和国际市场竞争力,加速我国产业结构调整,提高经济和社会效益。 因此,本标准的实施体现了节能、减排、增效的综合效果,具有十分明显的社会经济效益。 9、贯彻标准的要求和措施建议(包括组织措施、技术措施、过渡办法等内容),根据国家经济、技术政策需要和该标准涉及的产品的技术改造难度等因素提出标准的实施日期的建议; 随着高辐射覆层技术在国内外的不断推广应用,钢铁企业用户亟需统一的方法来确定其应用效果,希望国家有关部门尽快对本标准进行审查、发布和实施,尽快在钢铁行业内推广应用。

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