10工業(yè)熱處理電爐節(jié)能監(jiān)測方法

1、工業(yè)熱處理電爐節(jié)能監(jiān)測方法第一節(jié) 主題內(nèi)容與適用范圍1. 標準規(guī)定了工業(yè)熱處理電爐能源利用狀況的監(jiān)測內(nèi)容、監(jiān) 測方法和合格指標。2. 標準適用于額定功率15kW的箱式電阻爐、箱式淬火爐， 額定功率25kW的井式電阻爐，額定功率50kW(50KVA)臺車式 電阻爐和電極鹽浴爐等。3. 標準不適用于真空熱處理電爐的節(jié)能監(jiān)測。標準規(guī)定了不適用于真空熱處理電爐的節(jié)能監(jiān)測 , 這是考慮 到真空熱處理電爐有其行業(yè)特殊性，對它的節(jié)能監(jiān)測，在相關行 業(yè)標準中予以規(guī)定較為合理。還應指出，感應電熱設備也可以用于淬火、 回火、退火等熱處 理工藝，但因這類設備的工作機理與電阻爐 (和鹽浴爐)完全不同， 監(jiān)測方法和評價

2、指標也不好列在同一標準中，所以本標準不包含 感應電爐的節(jié)能監(jiān)測。第二節(jié) 工業(yè)熱處理電爐節(jié)能監(jiān)測項目標準規(guī)定了工業(yè)熱處理電爐節(jié)能監(jiān)測項目為：產(chǎn)品可比用電單 耗、爐體外表溫升。對熱處理電爐的監(jiān)測最重要的指標是什么，這是制訂本標準時 考慮的一個核心問題?？己穗姛釥t窯節(jié)能與否，最重要的主指標 是“電能利用率”或“產(chǎn)品用電單耗”，這兩這指標有相互對應的 關系。以前搞能量平衡測試 （包括電平衡測試 ） ，多數(shù)強調(diào)電能利 用率或效率，但為了使節(jié)能監(jiān)測項目更加直觀，用能單位 （ 主要是 企業(yè)）便于管理，并和其它已執(zhí)行的管理和考核標準相協(xié)調(diào)一致， 本標準規(guī)定采用“產(chǎn)品可比用電單耗”指標作為主要的監(jiān)測項目， 這也

3、是與GB10201熱處理合理用電導則中所規(guī)定的一致。因此， 在本標準中也就不再采納電能利用率或效率為監(jiān)測項目?？諣t升溫時間主要反映爐窯的蓄熱損失，在連續(xù)性生產(chǎn)時是不 予考慮，在間斷性生產(chǎn)中將直接影響單耗?？諣t損失（或功率比） 、空爐能耗主要反映爐窯的散熱損失， 這 與表面溫升的指標有內(nèi)在聯(lián)系。冷卻水重復利用率屬于節(jié)水的范疇，不在節(jié)能監(jiān)測范圍內(nèi)。1. 產(chǎn)品可比用電單耗1.1 “可比”的涵義使用電熱設備進行熱處理，因設備、產(chǎn)品（工件） 、工藝、溫度、 行業(yè)、廠家等因素的不同，要想相互比較確實有困難。為了進行 節(jié)能監(jiān)測，必須相互可比。經(jīng)過研討分析 , 標準對上述諸因素， 給出了四個系數(shù)一K1,產(chǎn)品（

4、工件）單件質(zhì)量折算系數(shù)；K2,產(chǎn)品（工 件）類別折算系數(shù)；K3熱處理溫度折算系數(shù)；K4,熱處理工藝折 算系數(shù)。一一以期求得相對合理的可比性。為了更明確“可比”的涵義，標準對“產(chǎn)品可比用電單耗”定 義如下：根據(jù)熱處理產(chǎn)品和工藝的不同，按相關規(guī)定將生產(chǎn)的合格產(chǎn)品折算成標準產(chǎn)品 （ 折合質(zhì)量） ，計算得出實際生產(chǎn)耗電量與產(chǎn)品折 合質(zhì)量的比值，稱為產(chǎn)品可比用電單耗。1.2 產(chǎn)品可比用電單耗的測算方法產(chǎn)品可比用電單耗的計算是以現(xiàn)場實測為準，還是以企業(yè)統(tǒng)計資料為準，這是在制訂標準時考慮過的一個問題。鑒于現(xiàn)場實測含有抽查的性質(zhì)，是節(jié)能監(jiān)測本身的一個屬性，標準優(yōu)先推薦現(xiàn) 場實測。標準規(guī)定，監(jiān)測應在電爐處于正常

5、生產(chǎn)實際運行工況下進行， 測試一個生產(chǎn)周期。測試周期期內(nèi)的合格產(chǎn)品的可比用電單耗按下式計算：bk=W/Gz（kWh/kg）式中：V在測試的一個生產(chǎn)周期內(nèi)供給電爐本體加熱元件的電能量和直接用于生產(chǎn)工藝的輔助設備的耗電量合計得到的實際 消耗電能量，以KW計。G測試周期的合格產(chǎn)品的總折合質(zhì)量，以kg計?G按下式計算：Gz= Gi? K1? K2? K3 ?K4 （kg）其中：G監(jiān)測時電爐本次熱處理的各種合格產(chǎn)品（工件）的實 際質(zhì)量，以 kg 計。i 1, 2, 3,n,為產(chǎn)品（工件）品種。事實上，在應用本 標準時，n最大等于6,即按系數(shù)K區(qū)分的3種產(chǎn)品（工件）和按系 數(shù)K2區(qū)分的2種產(chǎn)品（工件）的情

6、況同時存在，這實際上不多見的式中的4個系數(shù)K1、K2、K3 K4,由產(chǎn)品（工件）和工藝確定， 按標準查表得出相應的數(shù)值。對熱處理產(chǎn)品和工藝的4個系數(shù)在 下面作進一步說明。1.3 4個折算系數(shù)根據(jù)熱處理產(chǎn)品和工藝的不同，將生產(chǎn)的合格產(chǎn)品折算成標準 產(chǎn)品（折合質(zhì)量）時，應用了 4個折算系數(shù)。K1產(chǎn)品（工件）單件質(zhì)量折算系數(shù)，它因單件產(chǎn)品（工件）質(zhì) 量的不同而有3個不同的數(shù)值，見表1：表1產(chǎn)品（工件）單件質(zhì)量折算系數(shù)單件產(chǎn)品（工件）質(zhì)量（Kg/件）> 0.30.1 0.3V 0.1K11.01.21.5K2產(chǎn)品（工件）類別折算系數(shù)，它因產(chǎn)品（工件）類別的不同 而有2個不同的數(shù)值，見表2：表2產(chǎn)

7、品（工件）類別折算系數(shù)產(chǎn)品（工件）類別工模具類一般工件類K21.21.0K3熱處理溫度折算系數(shù)，它因產(chǎn)品的熱處理工藝溫度的不 同而有5個不同的數(shù)值，見表3：表3熱處理溫度折算系數(shù)熱處理溫度CC）> 10007001000500700350500< 350K31.51.00.70.50.3K熱處理工藝折算系數(shù)，它因熱處理工藝的不同而有7個不同的數(shù)值，見表4:表4熱處理工藝折算系數(shù)熱處理工藝滲碳 滲氮鹽浴鋁合 金淬 火鋼材 淬火退火（保溫 時間> 20h）退火（保溫 時間> 10h）正火、退火（保溫時間v 10h）K42.01.51.21.11.71.31.01.4折算系數(shù)

8、的合理性本標準中計算產(chǎn)品可比用電單耗的4個折算系數(shù)，其數(shù)值是在 GB1020仲的工藝電耗定額和ZBJ01 012014中的三等爐可比單 耗指標的基礎上經(jīng)過數(shù)學歸納后得出的，其大小與熱處理電耗多 少的規(guī)律性是一致的。其中，K1、K2在ZB J01 012014中已有規(guī)定，這里只是使 之更具體化了； K3 K4在ZBJ01012014中都有體現(xiàn)，這里僅是 結合升溫，保溫和不同工藝耗電的多少使之有了更明確的規(guī)定。 而總的來看是更簡單，更便于操作了。1.5現(xiàn)規(guī)定的產(chǎn)品可比用電單耗指標的合理性標準規(guī)定，對于工業(yè)熱處理電爐一個生產(chǎn)周期測算得出的結 果，應有bkW0.600kWh/kg,這是產(chǎn)品可比用電單耗

9、合格的指標。 該數(shù)值與GB1020中工藝電耗的規(guī)定，與ZBJ01012014的規(guī)定， 是相近的。國內(nèi)各類熱處理電爐能耗調(diào)查數(shù)據(jù)匯總表KWh/t類型先進水平平均先進水平平均水平箱式爐320390630臺車式爐362407664中溫井式加熱爐363412801高溫回火井式爐204230605低溫回火井式爐108172442井式氣體滲碳爐7028201239高溫浴爐7188571164中溫浴爐5706791073低溫浴爐373419576將上述實際產(chǎn)品能耗調(diào)查數(shù)據(jù)結合本標準給出4個折算系數(shù) 加以考慮，可以看到對于大多數(shù)工業(yè)熱處理電爐是能夠達到本標 準規(guī)定的產(chǎn)品可比用電單耗指標的。2. 爐體外表面溫升

10、2.1爐體外表面溫升的測定方法a. 用溫度測量儀表測量電爐最高工作溫度下的熱穩(wěn)定狀態(tài) 時爐體外表面任意測量點的溫度與特定環(huán)境溫度之差，即表面溫 升B,C。b. 爐外表溫度測量點應分別在爐殼（指側壁和爐頂）、爐門 （或爐蓋）任選35點，但不得在距爐口（指爐門、爐蓋口、加熱 元件和熱電偶引出孔等）和穿爐襯的緊固件的周圍30cm范圍之內(nèi)。測得的各組表面溫升值取其最大值為監(jiān)測結果。c. 特定環(huán)境溫度指距電爐外壁中心1m處，并采取隔熱措施 使溫度計不直接受電爐及其它熱源影響時，測得的環(huán)境溫度。在以上的測試中實際上有兩組數(shù)據(jù)，一組是爐殼的外表溫升 值，另一組是爐門（或爐蓋）的表面溫升值。在兩組數(shù)據(jù)中分別取

11、 其最大值為監(jiān)測結果。這個意圖就是找出爐體保溫最薄弱的環(huán)節(jié)， 以此處的外表面溫升是否合格去進行評價。2.2爐體外表面溫升的監(jiān)測合格指標a.對于在額定溫度工作的電爐表面溫升應符合下式要求： e<e n式中：AB 測得的表面溫升，C； e n在額定溫度下最大允許表面溫升，c,其數(shù)值見表5。表5表面溫升規(guī)定值爐型額定溫度（C）表面溫升厶e n（ C）爐殼爐門、爐蓋75050509505080箱式電阻爐1200801001350801001500100100臺車式電阻爐95050100井式電阻爐95050100120080130低溫井式回火爐65050100井式氣體滲碳爐95050100電級鹽浴

12、爐< 85060130090b. 對于不是在額定溫度下工作的電爐表面溫升應符合下式要求：BWAB n式中：AB n'不是在額定溫度下工作時的最大允許表面溫升，C，其數(shù)值按下式計算： e n'= :（ e -20）/（ e n-20）y?e n（ C）式中：B測試時的工作溫度，C；e n電爐的額定工作溫度，c,見表5。第三節(jié) 工業(yè)熱處理電爐節(jié)能監(jiān)測方法1. 監(jiān)測應在電爐處于正常生產(chǎn)實際運行工況下進行，測試一 個生產(chǎn)周期。2. 監(jiān)測所用的儀表應能滿足監(jiān)測項目的要求，儀表必須完好，并應在檢定合格周期內(nèi)，其準確度應符合GB10066.1的有關 規(guī)定。3. 產(chǎn)品可比用電單耗的測試與

13、計算。3.1 在測試期內(nèi)，測算以下參數(shù)：a. 實際生產(chǎn)耗電量在一個生產(chǎn)周期內(nèi)供給該電爐本體加熱元件的電能量和直接 用于生產(chǎn)工藝的輔助設備的耗電量合計為實際消耗電能量 W， kWh。b. 產(chǎn)品的實際質(zhì)量該電爐本次熱處理的各種合格產(chǎn)品 （工件）的實際質(zhì)量 Gi， kg； 其中i 1, 2, 3,n,為產(chǎn)品（工件）品種。3.2測試周期的總折質(zhì)量G按公式（1）計算：GZ= G? K1? K2? K3? K4 （kg）式中：K1產(chǎn)品（工件）單件質(zhì)量折算系數(shù)，按表1確定;KP產(chǎn)品（工件）類別折算系數(shù)，按表2確定；K3-熱處理溫度折算系數(shù)，按表3確定；K4熱處理工藝折算系數(shù)，按表4確定。表1產(chǎn)品（工件）單件

14、質(zhì)量折算系數(shù)單件產(chǎn)品（工件）質(zhì)量（kg/件）> 0.31-0.3V 0.1K11.01.21 .5表2產(chǎn)品（工件）類別折算系數(shù)產(chǎn)品（工件）類別工模具類一般工件類K21.21.0表3熱處理溫度折算系數(shù)熱處理溫度C）> 1000700-1000500-700350 500< 350K31.51.00.70.50.3表4熱處理工藝折算系數(shù)熱處 理工滲碳 滲氮鹽浴鋁合金 淬火鋼材 淬火退火（保溫 時間20h）退火（保溫 時間10-20h）正火、退火 （保溫時間V10hK42.01.51.21.11.71.31.03.3測試周期內(nèi)的合格產(chǎn)品的可比用電單耗bk按公式計bk=W/Gz （k

15、Wh/kg ） （2）4. 爐體外表面溫升的測定4.1 用溫度測量儀表測量電爐最高工作溫度下的熱穩(wěn)定狀態(tài) 時爐體外表面任意測量點的溫度與特定環(huán)境溫度之差，即表面溫 升B°C。4.2 爐體外表面溫度測量點應分別在爐殼 （指側壁和爐頂 ）、 爐門（或爐蓋）任選 35點，但不得在距爐口（指爐門口、爐蓋口、 加熱元件和熱電偶引出孔等）和穿透爐襯的緊固件的周圍 30 厘米 范圍之內(nèi)。測得的各組表面溫升值取其最大值為監(jiān)測結果。4.3特定環(huán)境溫度指距電爐外壁中心1m處，并采取隔熱措施 使溫度計不直接受電爐及其它熱源影響時，測得的環(huán)境溫度。第四節(jié) 工業(yè)熱處理電爐節(jié)能監(jiān)測合格指標1. 產(chǎn)品可比用電單耗

16、應符合以下要求：對于一個生產(chǎn)周期， 按標準 5.2.1 5.2.3 的規(guī)定測試和計算得出 的結果，應有bW 0.600K Wh/kg2. 爐體外表面溫升應符合以下要求：2.1 對于在額定溫度下工作的電爐，表面溫升應符合表 5 的 要求。表5表面溫升規(guī)定值爐型額定溫度（C）表面溫升厶e n（ C）爐殼爐門或爐蓋750< 50< 50950< 50< 80箱式電阻爐1200< 80< 1001350< 80< 1001500< 100< 100臺車式電阻爐950< 50< 100井式電阻爐950< 50< 1001

17、200< 80< 130低溫井式回火爐650< 50< 100井式氣體滲碳爐950< 50< 100電極鹽浴爐< 850< 60< 1300< 902.2對于不是在額定溫度下工作的電爐，應按公式（3）計算后 與表5比較，看是否符合要求： e：（ e 20）/（ e n20）y?e n（ c）（3）式上：Ae 測得的表面溫升，c；e測量時的工作溫度，c；e n電爐的額定溫度，c； e n在額定溫度下的最大允許表面溫升（見表5） , co第五節(jié)工業(yè)熱處理電爐節(jié)能監(jiān)測結果評價監(jiān)測結果應以節(jié)能監(jiān)測報告的形式出現(xiàn)，必須明確作出監(jiān)測合 格或不合格的評價結論，對監(jiān)測不合格的還應進一步分析和提出 意見。這在標準中作了如下規(guī)定：1. 標準規(guī)定的工業(yè)熱處理電爐監(jiān)測指標是監(jiān)測合格的最低標