GB/T 27718-2011 间歇蒸煮(立锅)系统能量平衡及能量效率计算方法

ICS85-010

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囝雪

中华人民共和国国家标准

GB／T

间歇蒸煮(立锅)系统能量平衡及能量效率

计算方法

Calculationmethodofandinbatch

energyequilibriumenergyefficiencycooking

(vertical

digester)system

201

1-12-30发布

宰瞀鹘鬻瓣警矬瞥星发布中国国家标准化管理委员会况111

27718—2011

GB／T

甘IJ昌

本标准按照GB／T

1．1—2009给出的规则起草。

本标准由中国轻工业联合会提出。

本标准由全国造纸工业标准化技术委员会(sAc／Tc141)归口。

本标准起草单位：中国制浆造纸研究院、大连工业大学、湖南泰格林纸集团有限责任公司。

本标准主要起草人：刘秉钺、陈曦、尉志苹、黎的非。

27718—2011

GB／T

间歇蒸煮(立锅)系统能量平衡及能量效率

计算方法

1范围

本标准规定了间歇蒸煮(立锅)系统能量平衡及能量效率的计算方法。

本标准适用于制浆造纸企业间歇蒸煮(立锅)系统的能量平衡及能量效率的测试与计算。

2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。凡是注目期的引用文件，仅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。

27736

GB／T2011制浆造纸企业生产过程的系统能量平衡计算方法通则

3能量平衡方框图

3．1间歇蒸煮(立锅)系统能量平衡方框图见图1。

口607Q8Qg

凸Qt．

。59ll

Q·凸凸

图1间歇蒸煮(立锅)系统能量平衡方框图

3．2体系边界：从纤维原料进人蒸煮车间开始，经蒸煮、喷放至浆料除节、洗涤后，黑液送碱回收系统

浆料送筛选、漂白系统止；包括小放汽后回收松节油和喷放汽的热回收。

3．3图1中符号说明：

Q，——纤维原料带人的热量；

Q2——通人的过热蒸汽带人的热量；

Q3——加入的洗涤水、冷却水、温水带人的热量；

Q——加入蒸煮药剂带人的热量；

Qs——蒸煮反应热的热量；

Q。——浆料(排渣)带出的热量；

Q，——回收松节油带出的热量；

GB／T27718—2011

Q。——加热蒸煮锅体(保温层)消耗的热量；

Q，——排出冷凝水(温水、污冷水)带出的热量

Q。。——排出黑液带出的热量；

Q。——散热损失的热量。

图1中符号的单位为MJ。

4能量平衡计算公式说明(以生产1锅化学浆为基准)

4．1输入热量

4．1．1纤维原料(浆料)带人的热量Q1按式(1)计算：

Q1一(C圩·仇1#+C$·m1永)-(‘1～to)

式中：

C*——纤维原料的比热容，MJ／(t·℃)；

c女——一水的比热容，MJ／(t·℃)；

m。*——绝干纤维的量，t；

m，^——纤维原料中含水的量，t；

t。——纤维原料的温度，℃；

t。——基准温度，t。=0℃。

4．1．2通入的过热蒸汽带人的热量Q2按式(2)计算：

Q2一[c^·(￡。一“)+7h+c采·(“一

式中：

C^——过热蒸汽的比热容，MJ／(t·℃)；

，，l：——通人的蒸汽的量，t；

t。——过热蒸汽的温度，℃；

t。——相应压力饱和蒸汽的温度，℃；

h——相应压力下的汽化潜热，MJ／t。

4．1．3加人的洗涤水、冷却水、温水带入的热量Q。按式(3)计算：

Q3一C$·”3承·(岛一to)

式中；

m3^——送人水的量，t；

t。——送人水的温度，℃。

4．1．4加入蒸煮药剂带人的热量Q按式(4)计算：

Q4=(C无机·m无机+C术·仇4木)·(^

式中：

Cin——无机物的比热容，MJ／(t·℃)；

”in——蒸煮液中无机物的用量，t；

m。^——蒸煮液中水的用量，t；

t。——一送人蒸煮液的温度，℃。

4．1．5蒸煮反应热的热量Q；按式(5)的计算：

Q5一A·％

式中：

m；——加入原料的量，kg；

2

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GB／T

A——蒸煮反应的单位发热量，MJ／kg。

4．2输出热量

4．2．1浆料(排渣)带出的热量Q。按式(6)计算：

Q6一(C开·m6#+C术·优6永)·(f6

式中：

me*——绝干纤维的量，t；

m。^——浆料中含水的量，t；

t。——浆料的温度，℃。

4．2．2回收松节油带出的热量Q7按式(7)计算：

Q7一A*·m7∞

式中：

m7*——回收松节油的量，t；

AⅫ——松节油的蒸发热，MJ／t。

4．2．3加热蒸煮锅体(保温层)消耗的热量Qe按式(8)计算：

Qs=C8·”8·(‘8一t。)

式中：

cs——蒸煮锅体(保温层)的比热容，MJ／(t·℃)；

ms——蒸煮锅(保温层)的质量，t；

ts——蒸煮锅(保温层)的温度，℃。

4．2．4排出冷凝水(温水、污冷水)带出的热量Q，按式(9)计算：

Q9一C^·m9·(岛一to)

式中：

m，——冷凝水(温水、污冷水)的质量，t；

f，——冷凝水(温水、污冷水)的温度，℃。

4．2．5排出黑液带出的热量Q，。按式(10)计算：

Q10=(、黑·mlo·(￡10—to)

式中：

C_——黑液的比热容，MJ／(t·℃)；

m，。——黑液的质量，t；

t。。——黑液的温度，℃。

4．2．6散热损失的热量Q。，按式(11)计算；

Q11一Q人一Qm

式中：

Q■——输入的热量，MJ；

Qm——输出的热量，MJ。

4．3电能计算(计算全系统的总用电负荷P)

计算全系统的总用电负荷P见式(12)，即：

P=∑≯·K．·P。；≯·(K-P，+K2P2+…+K。P。)

式中：

妒——参差系数，一般取妒一o．8～0．9；

K『_一用电设备的需要系数；

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GB／T

Pr一用电设备的装机容量，kW。

5间歇蒸煮(立锅)系统有关效率的计算

5．1间歇蒸煮(立锅)系统生产1

计算：

Q—Qz／G…………(13)

M—m。／G(附蒸汽参数)…………(14)

式中：

G一每锅的绝干浆产量，t。

5．2间歇蒸煮(立锅)系统生产1t浆所消耗的电能p(kW·h／t浆)按式(15)计算：

P一22．5·P／(G·b·n)…………(15)

式中：

P——全系统的用电负荷，kW；

22．5——每天工作的时间，h；

b——同时运行蒸煮锅的数量；

n——每天蒸煮次数。

5．3间歇蒸煮(立锅)系统的热效率口按式(16)计算：

叩一(Q**一Q#^)／Q供精×lOO％

式中：

Q**——提供给系统的热量，MJ；

Qm*——系统损失的热量，MJ。

提供给系统的热量Q**按式(17)计算：

Q*持一Q，+Qz+Q。+Qt+Q5

式中：

Q，——纤维原料带入的热量，MJ；

Q：——通入的过热蒸汽带入的热量，MJ；

Q3——加入的洗涤水带人的热量，MJ；

Q——加入蒸煮药液带入的热量，MJ；

Qs——蒸煮反应热的热量，MJ。

系统损失的热量Q女^按式(18)计算：

Q女*一Q6+Q8+Q9+Q11

式中：

Q。——排渣带出的热量，MJ；

Q。——加热蒸煮锅体(保温层)消耗的热量，MJ；

Q，——排出污冷水带出的热量，MJ；

Q，广散热损失的热量，MJ。

5．4间歇蒸煮(立锅)系统的能量效率柏按式(19)计算：

覃％一(Q供簟+Q自一Q捆夫)／(Q**+Q电)×100％

式中：

Q自——提供给系统的电能，MJ。

注：间歇蒸煮(sZ锅)系统能量平衡及能量效率的具体计算实例参见附录A。

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6能量平衡表

间歇蒸煮(立锅)系统能量平衡表见表1。

表1间歇蒸煮(立锅)系统能量平衡表

输入能量输出能量

序

数量数量

号项目项目

MJMJ

1纤维原料带入的热量Q1

2通人的过热蒸汽带人的热量Q2

3加人的洗涤水、冷却水、温水带人的热量Q

4加入蒸煮药剂带人的热量Q‘

5蒸煮反应热的热量Q5

6浆料(排渣)带出的热量Q。

7回收松节油带出的热量o

8加热蒸煮锅体(保温层)消耗的热量G

9排出冷凝水(温水、污冷水)带出的热量Q，

10排出黑液带出的热量Q，。

11散热损失的热量Q，-

合计合计

7能量流向图

按照GB／T27736--2011中5．3．5的要求绘制间歇蒸煮(立锅)系统能量平衡流向图。

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附录A

(资料性附录)

间歇蒸煮(立锅)系统能量平衡及能量效率计算实例

A．1能量平衡有关数据

A．1．1水的比热容4．187MJ／(t·℃)，纤维(木片)的比热容1．423MJ／(t·℃)。无机物的比热容

1．13

MJ／(t·℃)，黑液的比热容3．108MJ／(t·℃)。蒸煮锅体的比热容0．5MJ／(t·℃)，锅体保温层

的比热容0．52MJ／(t·℃)。

A．1．2生产每锅化学浆用绝干木片13．1t，木片温度25℃，干度50％；液比1：3．6。蒸煮得率45％，

用碱量20％(NaOH计)，硫化度24％，蒸煮药液温度为80℃。

A．1．3加热的(中压)过热蒸汽的参数：温度270℃，压力1．0MPa，查1．0MPa饱和蒸汽的汽化热表

019．3782．6

得：f一180℃，718。一2MJ／t，180℃时的蒸汽焓值i”180—2MJ／t；C^一2．001MJ／(t·℃)。

蒸煮1锅浆用中压蒸汽9．37t。

A．1．4小放汽的放汽量0．18t汽／t浆(绝干)，粗松节油o．02t／t浆，粗松节油的蒸发热287MJ／t；小

716．5

放汽的温度125℃，查表得i”-：s一2MJ／t。喷放时的温度为180℃，浆料的放汽量1．1t汽／t浆

(绝干)。喷放锅送出浆料的温度为lOO℃。

ooo

A．1．5蒸煮化学反应热占原料总发热量的1．2％，松木燃烧热19MJ／t(绝干)。

A．1．6蒸煮锅体的质量50t，蒸煮锅保温层的质量6．5t；蒸煮锅体升温起始温度115℃，结束温度

175℃；保温层起始温度80℃，结束温度140℃。

A．1．7列管换热器排出冷凝水的温度180℃。

A．1．8螺旋换热器：通入冷水的量为每锅72t，人口温度20℃，换热后排出温水的温度40℃，送出黑

液的温度45℃。

A．1．9除节机：送人黑液温度75℃，带出浆料和渣浆的温度78℃，渣浆率10％，浆浓3％。

A．1．10水平带式洗浆机：送人浆料的浆浓3％，送出浆料的浆浓aN；加入热水的量15t／t浆，温度

70℃，送出浆料的温度75℃。

A．1．11喷射冷凝器：加入污冷水量为每锅70t，温度40℃，换热后排出污热水温度90℃。

A．1．12板式换热器：加入冷却水的量为每锅72t，人口温度20℃，换热后排出热水温度70℃。

A．1．13清热水槽：来自化学车间送入的热水温度45℃。清洁冷凝水的入口温度180℃，出口温度为

155℃。

A．1．14间歇蒸煮车间有5口蒸煮锅，每天蒸煮4次。

A．1．15间歇蒸煮(立锅)系统电器设备的需要系数(K)和装机容量(P)见表A．1。

A．2能量平衡方框图

间歇蒸煮(立锅)系统能量平衡方框图见图A．1。

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