燃气燃烧器节能试验规则全国燃烧节能净化标准化技术委员会中国.docx

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燃气燃烧器节能试验规则全国燃烧节能净化标准化技术委员会中国

国家标准

《燃气燃烧器节能试验规则》

（送审稿）

编制说明

标准编制组

2017年8月

1任务背景和意义

1.1燃气燃烧器概述

工业生产离不开能源转换和利用，其中90%以上必须通过燃料燃烧进行热能转换实现。

燃烧器是用途最广的将各种燃料化学能转化成热能的装置，工业用燃烧器是能源形式转换、工艺加热、换热、反应等系统中用能设备的重要部件之一。

工业燃烧器可分为燃油燃烧器、燃煤燃烧器和燃气燃烧器三大类。

其中燃气燃烧器以煤气、天然气等气体为燃料，具有燃烧充分、燃烧温度高、燃烧易控制等特点。

因此，燃气燃烧器在工业窑炉方面运用十分广泛，例如钢铁行业加热炉、热处理炉、陶瓷窑炉等。

1.2工业燃气燃烧器应用广阔

燃气燃烧器以煤气、天然气等气体为燃料，具有燃烧充分、燃烧温度高、燃烧易控制等特点。

因此，燃气燃烧器在各个行业中都有广泛运用，如石油化工、建材、电力、公路、纺织、印染、钢铁、冶金、机械等。

钢铁行业中，炼钢过程中产生的高炉煤气和焦炉煤气被用于发电、热处理、化工等工艺过程；陶瓷行业中，绝大部分辊道窑、梭式窑等均使用天然气为燃料；化工行业中，由于温度控制性、温度均匀性等需求，工业燃气燃烧器也被广泛用于加热等工艺过程中；冶金、机械等行业，热处理炉也多使用天然气。

据统计，至2012年底，我国在用工业锅炉（含生活锅炉）70万多台，工业炉窑60万座，工业燃烧器数量超过1000万个，其中燃气燃烧器数量超过一半。

1.3燃烧器市场情况

国内燃烧器市场前景广阔，2010年国内仅工业锅炉燃烧器市场达到数百亿。

目前国内外燃烧器品牌众多。

国外燃烧器品牌有美国麦克森、德国威索、意大利利雅路、百得、意高、英国力威、优尼瓦斯、瑞典百通、芬兰奥林等；国内品牌有北京神雾、岳阳颜氏燃烧器、浙江百特、欧瑞特、上海凌云、华之邦、唐山金沙、无锡赛威特等。

国内燃烧器生产厂家众多（包括窑炉制造厂，燃烧器作为配套设施进行生产制造）。

至今为止，国内仅已有统计的工业窑炉生产厂家就超过1000家，其中陶瓷窑炉生产厂家666家，热处理炉生产厂家211家，玻璃窑炉生产厂家98家，粉末冶金炉生产厂家超过66家，焚烧炉生产厂家49家。

虽然燃烧器市场前景广阔，品牌与生产厂家众多，但是燃烧器市场混乱，燃烧器质量参差不齐，高能耗、高污染的燃烧器仍在使用生产。

在我国，工业窑炉（包括工业锅炉）的用能占全国总量的50%以上，而能耗水平却居高不下，其能耗水平比国际先进水平高15-25%。

影响工业窑炉能耗的主要因素有二：

一是燃烧器节能技术落后，国内燃烧器技术水平相对国外落后10-15年；二是燃烧器生产制造行业相关质量标准不足，无法有效管控燃烧器的生产使用。

1.4项目目的与意义

现在燃烧器性能要求往往以满足工艺条件为主，各行业工艺条件差别很大，对燃烧器没有统一标准要求，但从能源转换规律和节能减排要求出发，应该有统一的衡量标准和技术要求，这代表燃烧器产品发展方向，更有利于燃烧器技术创新和推动国家节能减排事业发展。

本标准的目的为工业燃气燃烧器节能等级提供评价与测试依据。

通过对工业燃气燃烧器的节能等级评价，达到提高先进节能工业燃气燃烧器市场占有率，淘汰落后产品，提高国内工业燃气燃烧器领域整体技术水平，促进企业自主创新，推动国家节能事业发展的目的。

2任务来源

本标准经国家标准化管理委员会综合[2015]52号文批准立项，项目计划号为20151849-T-469，由全国燃烧节能净化标准化技术委员会（TC441）归口管理。

3工作简况

3.1前期研究——燃气燃烧器节能认证技术研究项目

本标准来源于中国质量认证中心和华中科技大学共同执行的课题《燃气燃烧器节能认证技术研究》，课题编号2014CQC06-WH。

在标准立项之前，就已经完成大量调研与分析工作，并行成了标准草案。

详细内容见附件1《燃烧器节能认证市场调研报告》。

3.2标准编写

根据工作计划，在安徽省质量技术监督局的指导下，我们成立了标准起草、编制小组。

在标准起草工作组的统筹安排下，我们对已经行成的标准草案展开了研讨与意见征询。

2015年8月16日，标准编写工作组成立，明确了分工。

工作组成员如下：

（1）组长：

陈卫斌中国质量认证中心武汉分中心

（2）副组长：

靳世平华中科技大学

林其钊中国科学技术大学

（3）成员：

周月桂上海交通大学

陈向东合肥通用机械研究院

杨必应安徽省特种设备检测院

丁昌东安徽省标准化研究院

程文强安徽省产品质量监督检验研究院

张正东绍兴市金帝电器有限公司

高杰安徽省凤形耐磨材料股份有限公司

程钧湖北谁与争锋节能灶具股份有限公司

张其林博瑞特热能设备股份有限公司

张家顺合肥顺昌分布式能源综合应用技术有限公司

陈卫斌中国质量认证中心武汉分中心

陈远新中国质量认证中心武汉分中心

朱齐艳中国质量认证中心武汉分中心

周凯中国质量认证中心武汉分中心

郑文红中认武汉华中创新技术服务有限公司

龙妍华中科技大学

杜一庆华中科技大学

姚斌华中科技大学

（4）秘书组：

裴青龙华中科技大学

王小禹中国质量认证中心武汉分中心

徐咏梅全国燃烧节能净化标准化技术委员会

2016年5月14号，标准起草工作组于合肥召开第一次工作会议。

会上介绍了标准编制前期工作及研究成果，讨论了标准编写的主要工作内容及关键技术难点。

2016年7月18日，标准起草工作组与舟山召开第二次工作会议。

会上对标准草案进行了进一步的讨论与修改。

2016年11月8日至2016年12月8日由全国燃烧节能净化标准化技术委员会在网上公布广泛征求意见。

2017年5月19日由标准起草工作组联合中国燃烧器网在北京组织了标准技术讨论会。

3.3国内外相关标准情况

3.3.1国内工业燃烧器标准情况

国内关于工业燃烧器方面的标准主要有：

（1）GB/T19839－2005工业燃油燃气燃烧器通用技术条件

（2）CB/T4222－2013船用转杯式燃烧器

（3）CB1385－2005舰船锅炉燃烧器规范

（4）CB/T3752－2005船用机械压力式燃烧器

（5）CB/T3967－2013船用蒸汽雾化式燃烧器

（6）SH/T3113－2016石油化工管式炉燃烧器工程技术条件

（7）CB/T3863－2015船用辅锅炉燃烧器性能试验方法

（8）YB/T160－1999冶金工业炉燃烧器性能试验方法

（9）GB/T10180－2003工业锅炉热工性能试验规程

（10）GB/T15317－2009燃煤工业锅炉节能监测

（11）GB/T17954－2007工业锅炉经济运行

（12）GB/T15319－1994火焰加热炉节能监测方法

（13）SY/T6381－2008加热炉热工测定

除了有关家用燃气器具的国家标准外,关于燃油/气燃烧器的国家标准目前仅有GB/T19839—2005《工业燃油燃气燃烧器通用技术条件》一部,但内容不够全面,覆盖性不够广。

标准

（2）-（6）为燃烧器相关的设计制造标准，它们是针对不同行业，不用应用场景而制定的标准。

这些标准覆盖行业少，其他行业只能进行参考引用。

标准（7）-（13）是针对配置燃烧器的不同加热设备,如锅炉、加热炉等，一些与燃烧有关的、涉及能效、环保的技术和管理标准。

这些标准虽然有涉及能效、环保方面内容，但是均基于燃烧器的配备主体，如锅炉、加热炉等，而不是燃烧器本体。

3.3.2欧洲工业燃烧器标准情况

欧洲已建立了完善的工业燃烧器标准体系，主要体现于以下两个方面：

法规方面：

欧洲工业燃烧器只有经过CE认证，获得CE指令标志，才可进入市场。

CE指令主要规定工业燃烧器的安全性要求。

标准方面：

由于德国在燃烧器研发、制造、使用和管理上世界领先,因此,目前的燃烧器相关欧洲标准基本上采用原德国标准（DIN）。

DIN相关标注主要有：

EN267,1999强制鼓风燃油燃烧器

EN676,2002全自动强制鼓风燃气燃烧器

EN230,1990整体式燃油燃烧器

EN298,1994全自动燃气燃烧器控制系统

EN12953,Part7锅壳锅炉

EN12952,Part8水管锅炉及辅助设备

EN746）2,Part2工业热加工设备

在这些标准中，不仅规定了工业燃烧器的设计制造技术条件，还规定了针对工业燃烧器专门的检测装置和检测方法，建立了各个方面的多层次的判定准则（包括节能与环保准则）。

综合以上情况可知，作为一个以燃烧为目的的通用设备，国内工业燃烧器方面的法规、标准十分不完善，特别是如何对燃烧器进行节能环保评价方面的标准还未建立，与欧洲等国相比具有较大差距。

而能效评价标准在家用电器方面已经十分成熟。

鉴于此，本项目从能源转换规律和节能减排要求出发，以工业燃气燃烧器为切入点，研究工业燃气燃烧器统一的衡量标准和技术要求，开发工业燃气燃烧器节能评价技术，拟定工业燃气燃烧器节能评价标准。

3.4工业燃气燃烧器应用场景及分类方法

燃气燃烧器在各个行业中都有广泛运用，如石油化工、建材、电力、公路、纺织、印染、钢铁、冶金、机械等。

钢铁行业中，炼钢过程中产生的高炉煤气和焦炉煤气被用于发电、热处理、化工等工艺过程；陶瓷行业中，绝大部分辊道窑、梭式窑等均使用天然气为燃料；化工行业中，由于温度控制性、温度均匀性等需求，工业燃气燃烧器也被广泛用于加热等工艺过程中；冶金、机械等行业，热处理炉也多使用天然气。

工业燃烧器作为工业窑炉的配套设备，其按应用设备分类情况如下：

代码

工业炉窑类别

代码

工业炉窑类别

       010

熔炼炉

071

 电石炉

011

 高炉

072

 煅烧炉

012

 炼钢炉混铁炉

073

 沸腾炉

013

 铁合金熔炼炉

079

 其他化工炉

014

 有色金属熔炼炉

      080

烧成窑

       020

熔化炉

081

 水泥窑

021

 钢佚熔化炉

082

 石灰窑

022

 有色金属熔化炉

083

 耐火材料用炉

023

 非金属熔化炉、冶炼炉

084

 日用陶瓷窑

024

 冲天炉

085

 建筑卫生陶瓷窑

       030

加热炉

086

 砖瓦窑

031

 钢铁连续加热炉

087

 搪瓷烧成窑

032

 有色金属加热炉

088

 其他烧成窑

033

 钢铁间隙加热炉

      090

干燥炉（窑）

034

 均热炉

091

 铸造干燥炉（窑）

035

 非金属加热炉

092

 水泥干燥炉（窑）

039

 其他加热、保温炉

099

 其他干燥炉（窑）

       040

石化用炉

      100

熔煅烧炉（窑）

041

 管式炉

      110

电弧炉

042

 接触反应炉

      120

感应炉（高温冶炼）

043

 裂解炉

      130

炼焦炉

049

 其他石化炉

131

 煤炼焦炉

       050

热处理炉（<1000℃）

132

  油炼焦炉

051

 钢铁热处理炉

      140

焚烧炉

052

 有色金属热处理炉

141

 固废焚烧炉

053

 非金属热处理炉

142

 碱回收炉

054

 其他热处理炉

143

 焚尸炉

       060

烧结炉（黑色冶金）

144

 医院废物焚烧炉

061

 烧结机

145

 气体焚烧炉

062

 球团竖炉、带式球团

149

 其他焚烧炉

       070

化工作炉

      190

其他工业炉窑

3.5测试方法可行性验证

（1）标准工作组通过与宝钢工业炉公司、武钢研究院会谈交流及现场考察，确定测试方法可行，测试要求完善。

（2）另外，标准工作组还通过现场测试方法，验证了测试方法的可行性。

本项目共进行了三次现场测试，测试对象分别为锅炉燃气燃烧器、管式炉燃气燃烧器、梭式窑燃气燃烧器。

其中锅炉燃气燃烧器采用天然气为燃料，生产单位为无锡格林博特能源设备有限公司，使用单位为黄石市中心医院洗涤中心；管式炉燃气燃烧器采用焦炉煤气为燃料，生产单位为武汉安和节能新技术有限公司，使用单位为宝化万辰；梭式窑燃气燃烧器采用天然气为燃料，使用单位为舞阳市冠军瓷业有限责任公司。

锅炉燃气燃烧器

本项目对黄石市中心医院洗涤中心的一台3t/h的天然气锅炉进行了检测，该锅炉（包括燃烧器）由无锡格林博特能源设备有限公司制造。

（1）受检设备基本情况

该锅炉额定蒸发量为3t/h，额定工作压力1.25MPa，额定蒸汽温度193.4℃，给水温度20℃，为典型的小型蒸汽锅炉，具体锅炉外形及参数如下：

锅炉外形图锅炉参数

该锅炉所采用燃烧器为典型的一体化燃烧机，如下：

燃烧器

（2）检测内容与方法

本次检测主要内容包括：

（a）采用便携式烟气分析仪对锅炉排烟进行现场检测；

（b）对天然气和烟气进行取样，并采用气相分析仪对其成分进行了检测；

（c）对天然气与烟气检测结果进行分析，确定其过剩空气系数与燃烧效率。

现场烟气检测

（3）取样点选取及取样方法

（a）天然气压力为10kPa，选取天然气管道上压力表处，采用气袋直接取样。

天然气取样

（b）选取烟道上温度计安装位置为烟气取样点。

烟气压力较低，采用流量采样予处理器抽取烟气进行采样。

烟气取样点流量采样予处理器

（4）测试结果

采用气相分析仪对天然气与烟气进行检测。

天然气成分如下：

成分

成分/%

甲烷

87.24723

乙烷

1.14397

氮气

7.37269

二氧化碳

1.1767

氧气

1.28703

其他

1.77238

烟气成分如下：

烟气1档（60-61m³/h）

烟气2档（190m³/h）

成分

比例（%）

比例（%）

甲烷

0.04

2.22

氮气

72.50

68.76

氧气

7.56

1.38

二氧化碳

7.57

9.49

其他

0.29

0.39

水蒸气

12.16

17.76

注：

该锅炉可调节1档和2档两个档位，1档天然流量为60m³/h（负荷30%左右），2档天然气流量为190m³/h（负荷100%）。

根据上表测试结构，计算得出1档（负荷）和2档（负荷100%）过剩空气系数和燃烧效率如下：

烟气1档（60-61m³/h）

烟气2档（190m³/h）

过剩空气系数

1.62

1.08

燃烧效率

99.32%

75.06%

从上表可以看出，30%负荷时，过剩空气系数为1.62情况下，燃烧效率为99.32%；100%负荷时，过剩空气系数为1.08情况下，燃烧效率仅为75.06%。

依照《燃气锅炉燃烧器节能等级评价标准草案》规定，根据该燃烧器测试情况判断，该燃烧器节能等级3-6级区间。

管式炉燃气燃烧器

该管式炉热负荷为3000kW，其燃烧器由武汉安和节能新技术有限公司生产，用户为宝化万辰，用于化工行业。

该燃烧器采用焦炉煤气作为燃料，其成分如下：

成分

mol%

H2

58

N2

4.5

CO

6.2

CO2

2.2

CH4

26

C2H2

2.5

O2

0.6

该管式炉空气与燃料比例采用固定比例进行进行调节，理论空气与燃料比例为4.36，过剩空气系数为1.15，实际空气与燃料比例为5.014。

实测空气调节如下表：

负荷率

燃料流量（Nm³/h）

空气流量（Nm³/h）

实际空气与燃料比

过剩空气系数

30%

220

1152

5.19

1.19

40%

300

1522

5.14

1.18

50%

370

1831

4.95

1.14

60%

440

2254

5.08

1.16

70%

520

2524

4.87

1.12

80%

590

2958

5.00

1.15

90%

670

3293

4.94

1.13

100%

740

3754

5.07

1.16

本次测试对其负荷率100%（燃料流量740Nm³/h）情况进行了测试，获得烟气中平均CO含量为情况如下：

时间

（2014年8月5日）

CO（ppm）

10:

09

2

10:

39

3

11:

09

1

14:

40

1

15:

10

1

平均值

1.6

从以上测试结果可看出，负荷率100%情况下，该管式炉燃烧器烟气CO含量为1.6ppm，燃烧效率达到99.9%。

依照《燃气锅炉燃烧器节能等级评价标准草案》规定，该燃烧器节能等级至少为4级水平，可达到3级或更高水平。

梭式窑燃气燃烧器

该陶瓷梭式窑为40m³梭式窑，燃料采用天然气，使用单位为舞阳市冠军瓷业有限责任公司，用于生产卫生陶瓷。

选择4个点（前后门上下各2个点）进行烟气监测：

第一点（前门上部）、第二点（前门下部）、第三点（后门上部）、第四点（后门下部）。

测试数据如下：

O2含量

CO含量（ppm）

CO含量%

测点一

6.60%

1889

1.511

测点二

6.50%

1612

1.290

测点三

6.40%

1911

1.529

测点四

6.60%

1663

1.330

平均值

6.53%

1768.7

1.415

根据以上测试情况，计算分析其燃烧效率和过剩空气系数如下：

过剩空气系数

燃烧效率

测点一

1.46

75.76%

测点二

1.45

79.46%

测点三

1.44

75.81%

测点四

1.46

78.66%

平均值

1.45

77.42%

从以上测试结果可看出，在过剩空气系数1.45情况下，该燃烧器燃烧效率为77.42%。

根据《燃气锅炉燃烧器节能等级评价标准草案》，该燃烧器节能等级为6级水平。

4标准送审稿制定的依据与编制原则

4.1依据GB/T1.1—2009《标准化工作导则第1部分：

标准的结构和编制》的规定要求，确定标准的结构和组成要素；

4.2以国家现行的节能减排政策、法规为依据；

4.3与其他节能标准相协调；

4.4坚持科学性原则，即标准模式与理论基础及标准要求之间应具有清晰的逻辑关系，即理论-模式-标准要求，逐层转化，作到结构合理，层次清晰，体现科学性原则；

4.5坚持先进性和实用性相结合的原则，即在充分吸收和借鉴先进经验的基础上，确保标准适用于我国燃烧节能管理的现状和水平；

4.6坚持可操作性原则，即标准应在具有广泛的适用性的基础上，有较高的可操作性。

5标准送审稿内容说明

5.1关于标准的内容

本标准作为对《燃气燃烧器节能等级评价方法》标准的测试依据，规定了测试燃料要求、测试环境与系统要求、测试炉的要求、测试测点要求、测量仪器精度要求、测试内容与方法，并提出了测试报告模板。

5.2关于测试燃料要求

采用燃气燃烧器所对应的燃料种类，可应对不同燃料种类燃烧器。

5.3测试环境与系统要求

规定了测试的通风条件、温度条件、空气条件、测试系统条件、电气条件，详见情况如下：

（1）燃烧器必须安装在通风良好的空间，适宜的室内环境温度为5～35℃；

（2）测试过程中，实验室内空气中的CO含量应该小于0.002％，CO2含量应该小于0.2％，同时，测试现场不得有影响燃烧的气流；

（3）燃烧器系统连接，要求安全、牢固、密封性能好，严格按照燃烧器制造单位提供的阀组、管路、电气元件的布线图和连接图等警示文件施工，法兰及相关部件的连接应该按照相关标准进行，确保测试工作安全顺利进行；

（4）测试实验室应当提供燃烧器所需的稳定额定电压和额定频率的电源。

5.4关于测试炉的要求

规定了测试炉的结构要求、冷却条件要求、调节性要求，详见情况如下：

（1）结构要求

a.测试台装设的火焰测试炉，其本体的设计应可根据燃烧器的输出热功率、容积热强度、燃烧器火焰直径以及火焰长度来调节其炉膛大小；

b.测试炉的燃烧室出口或者烟道内，应安装可以改变燃烧室压力的调节挡板，以调节燃烧室的压力；

c.测试炉炉墙除前墙以外，都应该被冷却；

d.测试炉上应该有密封的观察孔，能够观察火焰；

e.测试炉上应当布置一定数量的测压点，能够测量燃烧室内压力；

f.在负压条件下工作的燃烧器的测试，应该在测试炉系统中的下游安装引风机，通过手动调节装置或者自动压力控制系统来调节燃烧室的压力；

g.如果燃烧器的输出热功率（热负荷）大于或者等于4500kW（kJ/h），可以在与之匹配的供热装置上进行测试。

（2）冷却条件要求

燃烧器在进行热态测试过程中，测试炉冷却介质的温度以40℃至80℃之间为宜，并且系统应当维持热平衡。

（3）调节性要求

测试炉须具备精确调节和稳定燃料流量、空气流量的功能，流量调节精度1%以内，流量波动1%以内。

5.5关于测试测点的要求

规定了燃料管道测点、空气管道测点、烟气管道测点要求，规定了测点布置位置要求。

其中：

（1）燃料管道有流量、温度、压力三个测点；

（2）空气管道有流量、温度、压力三个测点；

（3）烟气管道有流量、温度、压力、烟气成分四个测点。

5.6关于测量仪器精度要求

如下表：

序号

测试仪器

精度

1

燃料热值

±0.5％

2

密度

±0.5％

3

质量（重量）

±0.5％

4

压力

±10Pa

5

压力传感器

±1％满量程

6

测温仪器

±1℃

7

流量测量仪器

±1％满量程

8

长度测量仪器

±1％满量程

9

CO含量

±5ppm

10

O2含量

±0.1％满量程

5.7关于测试内容与方法

测试内容与《燃气燃烧器节能等级评价方法》要求一致。

测试方法中规定了相应测试步骤。

6标准性质的建议说明

待标准通过审查将建议《燃气燃烧器节能试验规则》作为推荐性国家标准

7贯彻本标准的实施要求和措施建议

本标准报批通过发布后，应组织相关的燃烧器制造厂家、使用用户对标准进行宣贯，使之有效的提高燃气燃烧器节能等级，减少污染排放，更好的构建低碳型和谐社会。