砂型乾燥爐

砂型乾燥爐在機械行業廣泛使用,但是對於其能耗狀況的監測卻缺少行之有效的方法。中國船舶工業總公司於1994年下達了制定“船舶工業行業節能監測標準”的文件,其中包括“砂型乾燥爐節能監測標準”。砂型或型芯中的有機物，如木屑等，也在加熱過程中被燒去，從而使砂型的透氣性增加。型芯中的一些粘接劑，如油類和瀝青等，經過加熱才具有粘接能力，從而使型芯的強度增加。現對該標準中的監測項目、監測方法以及監測合格指標的規定作簡要分析介紹 ^[1]  。

乾燥温度取決於砂型或型芯的物料組成，砂型的乾燥温度為400～500℃，型芯的乾燥温度為200～350℃。爐子多為火焰爐，要求爐內有良好的氣流循環條件。爐室寬度大於2米時兩側應設火道,中間設排煙道。爐室寬度小於2米時可一側設火道,另一側設排煙道。砂型和型芯乾燥爐一般做成帶有爐門的室狀爐膛。砂型或型芯裝在台車上，沿軌道送入爐內加熱（乾燥）。砂型在爐內的乾燥時間，依裝載量多少、砂型大小和物料組成情況而定。當砂型或型芯的品種同一、批量很大時，則採用連續式乾燥爐，用輸送鏈條或活動小車將砂型或型芯連續地通過劃分有温度區段的爐內進行乾燥，爐型的乾燥效率高。

砂型乾燥爐是鑄造工藝過程的主要設備之一,也是耗能較大的設備,不少鑄造車間都建有砂型乾燥爐。它使用的能源有煤炭、焦炭、重油、可燃氣或其它燃料,我國船舶行業主要採用煤或可燃氣作能源。本標準能適用各種燃料的砂型乾燥爐。

砂型乾燥爐的能耗高低是指烘乾一定量的砂型所消耗的能量的多少。一般熱設備的節能監測,可以通過測算其能源利用率來判別其設備節能效果如何,而對於砂型乾燥爐,就很難實現。主要是因為砂型乾燥爐比較特殊,對它的“有效能”和“無效能”的測算比較困難。砂型乾燥爐的“有效能” ,是砂型在烘乾過程中,內部水分蒸發所消耗的能量以及砂型內某些物料在此過程中可能發生的化學反應所吸收的能量總和。這裏,因蒸發水分而消耗的能量與加熱温度以及温度的變化狀況; 砂型的品質和含水量的大小;爐膛容積的大小以及煙氣在爐內流動狀況;砂型的形態、大小、在爐內的堆置方式等有關。這些狀態因素的影響導致難以用既科學又實用並且簡便的方法測試其“有效能”。而對於“無效能” ,即除了“有效能”之外的其它能耗,應包括爐表散熱損失、排煙熱損失、物理不完全燃燒熱損失、化學不完全燃燒熱損失等等,由於一般烘模爐的建造不象鍋爐等其它爐窯那樣規範化設計,建造砌築質量往往比較粗糙,漏煙現象普遍存在,因而若要用“反平衡法”測算其效率更是難以做到。因此,我們只能放棄測算其能源利用率而採用較為實用方便的辦法來衡量砂型乾燥爐的節能水平。

作為一項節能監測標準,必須既能科學合理地評判該設備節能的性能水平,又要使監測操作方便、實用、可行,還要讓各設備互相之間有可比性。為此,我們採用可比單耗的測定,作為砂型乾燥爐的節能監測“測試項目”。同時,將爐體外觀檢查及輔助設備運行狀況檢查作為監測“檢查項目”對待 ^[2]  。

GB213　煤的發熱量測定的方法

GB474　煤樣縮制方法

GB475　商品煤樣採取方法

GB8201　製氧站節能監測方法 ^[2] 

1. 監測方法的重要性

為了獲得準確可靠,能反應爐子實際情況的參數,但又不能過分複雜,監測時間也不能過長,監測方法的規定就特別重要。我們規定: 監測測試應在正常生產工況下進行,監測週期為1爐全過程。在起草時,我們也考慮為了有較高的準確性,監測週期定為3爐, 但經過徵求意見, 認為砂型烘乾時間比較長,而且3爐產品的爐量在短時間內也往往不易達到,而監測一般則是現場測試,不可能花很長時間等待,因此還是1爐作為監測週期比較切合實際。

2. 儀器選擇與使用

檢測儀表必須在檢定的有效期內,並標有CMC標誌。稱重儀精度在1. 5級以上,每次稱重必須在量程的75% ～ 95% 之間;對於流體燃料,採用流量計測試,由於流量計的精度比較低,因此選定其流量計精度在2. 5級以上,乾燥爐工作時最大燃料流量應為流量計最大瞬時流量的75% ～ 95%之間。

3. 測定方法

1)燃料低位發熱量Qydw

固體燃料按GB213實測,取樣和樣品製備按GB475及GB474進行,其它燃料發熱量按燃料供應方提供的數據。

2)燃料消耗量

(1)固體燃料及液體燃料消耗量用稱重法測量;

(2)氣體燃料消耗量用流量計測量;

(3)合格產品重量,以實測為準。即用稱重儀稱出乾燥後砂型的實際淨重量。但考慮到有些環境下,不具備稱重的條件, 所以在標準中加上“確有困難的可用其它切實可行的方法求出”。“其它方法”所得結果的精度必須不低於用稱重法所得到結果的精度 ^[3]  。

合格指標的確定對於用能單位比較敏感,它需要有科學性、合理性,又要有實際可操作性。如果指標定得過低,本來能耗較高的爐子也可能合格,則節能監測就不可能起到監督、促進節能的目的。相反,如果指標定得過高,許多企業都達不到合格指標,使得本來相對較好的企業失去信心,也不能起到鼓勵節能和引導推進節能的作用。所以,根據目前船舶行業實際情況,我們對實測的結果的分析並參考有關行業的實測經驗,把可比單耗合格指定為80千克標煤/噸合格產品 ^[2]  。

《砂型乾燥爐節能監測方法》這一行業標準,已於1995年5月在中國船舶工業總公司系統頒佈實施,經過一年多來的實際應用,證明這一方法基本是合理的、現實的和可操作的。為了進一步完善節能監測的法規,我們還要做進一步的驗證和總結,在適當時候作出更科學的修訂 ^[3]  。