GB T 27712-2011 非木浆多效蒸发系统能量平衡及能量效率计算方法.pdf

1、ICS 85-010 Y 30 喧嚣中华人民=l:I工./飞、和国国家标准GB/T 27712-20门非木浆多效蒸发系统能量平衡及能量效率计算方法Calculation method of energy equilibrium and energy efficiency in multiple effect evaporating system of non-wood pulp 2011-12-30发布2012-07-01实施量生饲防伪中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布GB/T 27712-2011 目。昌本标准按照GBjT1. 1-2009给出的规则起草。本标

2、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(SACjTC141)归口。本标准起草单位:中国制浆造纸研究院、大连工业大学、山东齐河晨鸣纸板有限公司。本标准主要起草人:刘秉锻、张清文、张楠、邱文伦。I 1 范围非木浆多效蒸发系统能量平衡及能量效率计算方法本标准规定了非木浆多效蒸发系统能量平衡及能量效率的计算方法。GB/T 27712-2011 本标准适用于制浆造纸企业非木浆碱回收黑液多效蒸发装置的能量平衡及能量效率测试与计算。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。凡是注日期的引用文件，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

3、改单)适用于本文件。GB/T 27736-2011 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 非木浆多效蒸发系统能量平衡方框图见图10Q6 Q, Qs Q4 Q. Q5 Ql Q2 Q3 图1非木浆多效蒸发系统能量平衡方框图3.2 体系边界:体系是以稀黑液、加热蒸汽进口和冷却水进口开始，至浓黑液出口、温水出口、各效冷凝水及真空泵不凝气出口为本体系的边界。3.3 图1中符号说明:Ql一一稀黑液带入热量;Q2-一新鲜蒸汽带入的热量;Q3一一-冷却水带入热量;Q4一一浓黑液带出热量;Q5一一清洁冷凝水带走的热量;Q6一各效总的污冷凝水带出的热量zQ7一一不凝气带出的热

4、量;1 GB/T 27712-2011 Qs一一温水带出热量;Q9一一散热损失的热量。图1中符号的单位为ML4 能量平衡计算(以生产1t凤干浆为基准)4. 1 输入热量4. 1. 1 稀黑液带入热量Q1按式(1)和式(2)计算:Q1=刀l C (t1 - to) C1 = (0.98一o.52b) x 4. 187 式中:m1一一送入蒸发的稀黑液量，t;C1一一稀黑液的比热，MJ/(t.C); t1一一稀黑液的温度，OC;to 基准植度，0.C; b一一黑液固形物的浓度，%。4. 1. 2 新鲜蒸汽带人的热量也按式(3)计算zQz =V2 2 (i?，一句)式中zV2一一新鲜蒸汽的流量，旷;2

5、一新鲜蒸汽的密度.kg/m3; 妇一一新鲜蒸汽的熔值.MJ/t;io F 基准;晗值，若设为o.C，则为oMJ/t。4. 1. 3 冷却水带入热量也按式(4)计算:Q3 =m3 C水(t3 -to) 式中zm3一一冷却水的流量，t;C水一一冷却水的比热，MJ/(t.C); h一一冷却水的温度，.C。4.2 输出热量4.2. 1 浓黑液带出热量Q按式(5)计算:Q4 = m4 C4 (t4 - to) 式中zm4一一出效浓黑液的量，t;C4一出效浓黑液的比热，MJ/(t.C); h 出效浓黑液的温度，.C。4.2.2 清洁冷凝水带走的热量Qs按式(6)计算:Qs =Vs Ps (is一句)式中z

6、Vs一一-清洁冷凝水的流量，m3; Ps -清洁冷凝水的密度，kg/m3; 2 、，、，-iq血，、，、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) . ( 6 ) iJ一一清洁冷凝水的熔值，MJ/t。4.2.3 各效总的污冷凝水带出的热量也按式(7)和式(8)计算:式中:mf一一各效的蒸发水量，t;D一一黑液固形物的量，t;d进一一进效固形物含量，%;白一一出效固形物含量，%;m s =D. (1/d进一l/d出)Qs =mS C水.(tS - tO) m一一各效总的污冷凝水的量，t

7、;ts 各效总的污冷凝水的温度，OC。4.2.4 不凝气带出的热量Q7按式(9)计算:Q7 =m7 (i/一句)式中zm7一一不凝气的量，t;i7FF一一不凝气的热焰，MJ/to4.2.5 温水带出热量Q8按式(10)计算:Q8 =m8 C水(t8 - tO) 式中zm8 温水的流量，t;t8 温水的温度，OCC 4.2.6 末效二次蒸汽冷凝水带出的热量也按式(11)计算zQg =mg (ig - i o) 式中zmg 末效蒸发出的二次蒸汽冷凝水的量，t。4.2.7 设备散热损失的热量QI0按式(12)计算:式中:Q输入系统输入的热量，MJ;Q输出一一系统输出的热量，MJoQ lO =Q输入-

8、Q输出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(13)，即zGB/T 27712-2011 ( 7 ) . ( 8 ) . ( 9 ) . ( 10 ) .( 11 ) ( 12 ) P=. K . Pi = c. (K1 P1十K2.P2+Kn. Pn) ( 13 ) 式中z一一参差系数，一般取=0.80. 9; Ki一一用电设备的需要系数;Pi一一用电设备的装机容量，kWo5 蒸发系统能量效率计算5. 1 蒸发系统蒸发的水量m水按式(14)计算zm水=m黑.(1- blL /b出( 14 ) 3 GB/T 27712-2011 式中:m黑一一进I效稀黑液的量

9、，t;b进-一进I效稀黑液的浓度，%;h 出末效浓黑液的浓度，%。5.2 蒸发单位水所消耗的加热蒸汽量A按式(15)计算:A=m汽1m水(需注明加热蒸汽的参数). . . . . . . ., ( 15 ) 式中zm汽一-新鲜蒸汽的量，t。5.3 蒸发单位水所消耗的电能D按式(16)计算D=1m水., ( 16 ) 式中zp一一处理吨浆产生的黑液所消耗的电能，kW.h。5.4 蒸发单位水所消辑的冷却水量M按式(17)计算:具tf=m冷1m水.( 17 ) 式中zm玲一一冷却水的量，t。注:非木浆多效蒸发系统能量平衡及能量效率的具体计算实例参见附录Ao6 能量平衡衰非木浆多效蒸发系统能量平衡表见

10、表1。表1非木浆多效蒸发系统能量平衡表输入能量输出能量序号数量数2项目项目M M 1 稀黑液带入热量Q12 新鲜蒸汽带入的热量Q23 冷却水带入热量也4 浓黑液带出热量Q，5 清洁冷凝水带走的热量Q56 各效总的污冷凝水带出的热量也7 不凝气带出的热量Q，8 温水带出热量Qg9 散热损失的热量也合计合计7 能量流向圄按照GB/T27736-2011中5.3. 5的要求绘制非木浆多效蒸发系统能量流向图。4 GB/T 27712-2011 附录A(资料性附录)非木浆多效蒸发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(以草浆多效蒸发系统为例)以生产1t风干浆为计算基准，基准温度设为ooC

11、。实例计算的是五效蒸发系统，蒸发麦草浆黑液。黑液的流向为:一凹效(小室)一V效一凹效(大室)一皿效-E效一I效A. 1. 1 由黑液提取送入蒸发的稀黑液参数:稀黑液量12.8t/t浆，稀黑液固形物含量12%，稀黑液温度700C。A. 1.2 出I效蒸发器的浓黑液的参数:浓黑液固形物含量45%，浓黑液温度1l0C。A.1.3 II效V效总的污冷凝水的温度65oC。A. 1.4新鲜蒸汽饱和蒸汽)的参数:温度130C，压力0.27MPa，流量1800 m3/t浆，密度阳=1. 494 kg/m3 ，蒸汽熔i=2 723.9 MJ/t，水的结i=546.38 MJ/t, A. 1.5 出V效二次蒸汽的

12、参数:温度50oC，蒸汽熔=2587.6MJ/t，水的熔i=209.34MJ/to A. 1.6 冷却水的有关参数:人口温度20oC，出口温度40oC，流量56旷/t浆。A. 1. 7 各效黑液固形物含量z进V效:17%，进凹效(小室):22%，进皿效:27%，进E效:32%，进I效:38%。A. 1. 8 多效蒸发系统电器设备的需要系数CK)、装机容量CP)见表A.10 A.2 能量平衡方框图草浆多效蒸发系统能量平衡方框图见图A.1。5 GB/T 27712-2011 Q1.3 Q1. 2 田、E、I效蒸发器Q1.4 Q1. 1 W效蒸发器Q1.5 V效蒸发器Q1. 7 Q1.6 量器 白.

13、2Q2.1 真空泵Q2.3 Q2.4 图A.1草浆多效蒸发系统能量平衡方框圄图中符号说明:Ql.l一稀黑液带人的热量;Q1.2-新鲜蒸汽带人的热量;Q1.3一一浓黑液带出的热量;Q1.4一清洁冷凝水带出的热量;Q1.5一-1I效至V效总的污冷凝水带出的热量zQ1.6V效蒸发出的二次蒸汽带出的热量;Q1.7一一设备的散热损失;Q2.1-一冷却水带人的热量;Q2.2一一温水带出的热量;Q2.3一一V效二次蒸汽冷凝水带出的热量;Q2.4-一不凝气带出的热量及散热损失。图中符号的单位为MLA.3 能量平衡计算(以生产1t凤干浆为基准，基准温度为ot) A.3.1 1效-v效蒸发器能量平衡计算A. 3.

14、 1. 1 稀黑液带入的热量Ql.l6 C1.1 =(0.98一o.52b) X 4. 187 =(0.98一O.52X12%) X4.187=3. 842MJ/(t. .C) Ql.l =ml.l Cl.l. (tl.l -to) = 12. 8 X 3.842 X (70一0)=3442.43(MJ)GB/T 27712-2011 A. 3. 1. 2 新鲜蒸汽带人的热量Q1.2Q1. 2 =V1.2 p1.2 (il.z -io) =1 800X 1. 494X 10-3 X (2 723.9一0)= 7 325.11 (MJ) A. 3.1.3 浓黑液带出热量Q1.3Cu =(0.98

15、一O.52b1.3) X 4. 187 = (0.98一O.52X45%) X4.187=3.124MJ/(t. .C) 进效黑液固形物量Dl.l=ml.1.bl.l =12. 8X12%=1. 536(t) 出效浓黑液量mu=Dl.l/bu =1. 536-;.-45% =3.413 3(t) Q1. 3 =m1. 3 C1. 3 (tu -to) =3.4133X3.124X(110一0)=1172.95(MJ)A. 3. 1. 4 清洁冷凝水带出的热量Ql.4Q1. 4=V1. 2 pj.2 (il./一句)=180OX1.494X1川O一3X (546. 38一O)二1469. 33盯

16、(MJ) A. 3.1.5 n效至V效总的污冷凝水带出的热量Q也1.mF二Dl.l (1/ d进一l/d出)A. 3. 1. 5. 1 凹效(小室)蒸发水量mN效(小窒)=1.536X (1 -;.-12%-1-;.-17%)=3. 76(t) A. 3.1.5.2 V效蒸发水量mv效=1. 536 X (1 -;-17 % -1-;- 22 %) = 2.05 (t) A. 3. 1. 5. 3 凹效(大室)蒸发水量mw效(大室)=1. 536X (1 -;-22%-1-;-27%)= 1. 29(t) A. 3. 1.5.4 皿放蒸发水量mlll效=1.536 X (1-;-.27 % -

17、1-;-32 %) =0. 89(t) A. 3. 1. 5. 5 n效蒸发水量mrr效=1.536X (1 -;-32%-1-;-38%) =0. 76(t) A. 3. 1. 5. 6 1放蒸发水量mr效=1. 536 X (1 -;-38% -1-;-45 %) =0. 63(t) I效、E效、皿效、凹效的蒸发水量等于E效、E效、N效、V效的污冷凝水量，V效的蒸发水量等于V效的二次蒸汽量。所以，Q1.5 = (mr效+mrr效+mm效+mw效。l、窒十mfj妓f大室) C1.5 t,t 1.5 = (0.63十O.76十O.四十3.76+1.29) X4.187X (65一0)=1994

18、. 90(MJ) A.3.1.6 V效蒸发出的二次蒸汽带出的热量QI.SQI.S=mv效(iL6一句)=2.05 X (2 587.6一0)=5 304. 58CMJ) A. 3. 1. 7 设备散热损失的热量Q1.7Q1.7 = Ql.l + Q1.2一(Q1.3+Q1. 4 +Q1. 5 +Ql. s) =3 442.43+7 325.11一(1172.95十1469.33+ 1 994.90十5304.58) =825. 798(MJ) A.3.2 真空泵和表面冷凝器能量平衡计算A. 3. 2.1 冷却水带入的热量Q2.1Q2.1 =V2.1 P2.1 C2.1 (t2.1-tO) =5

19、6 X 103 X4. 187 X 10-3 X (20一0)=4 689. 44(MJ) A.3.2.2 温水带出的热量Q2.27 GB/T 27712-2011 Qz.z=Vz.z pz.z Cz.z (tz.z-to) =56X103 X4.187X (40一0)=9378880 (kJ) =9 378. 88(MJ) A. 3. 2. 3 V效二次蒸汽冷凝水带出的热量QZ.3QZ.3=mV效(i2.3-io) =2053.48X(209.34一0)=429 875. 50(kJ) =429. 88(MJ) A. 3. 2. 4 不凝气带出的热量及散热损失QZ.4QZ.4 = Q l.

20、6 + QZ. 1一(Qz.z+QZ. 3) =5 304.58+4689.44一(9378.88十429.88)= 185.26 (MJ) A.3.3 各部消耗电能计算按式(13)计算各部消耗的电能，见表A.lC计算中取0.8日。表A.1草浆蒸发系统电器设备的需要系数(K)、装机窑量(p)和用电负荷(p)序号电机编号和名称1 I效蒸发器2 E效蒸发器3 皿、N、V效蒸发器4 I效循环泵5 E效循环泵6 皿、町、V效循环泵7 稀黑液泵电机8 I效出液泵9 E效出液泵10 真空泵11 元冷凝水泵12 清洁冷凝水泵13 水封池泵合计A.4 蒸发系统能量效率的计算A. 4.1 蒸发系统蒸发的水量m水

21、m水=ml.l(1-b人/b出)=12. 8X (1 -12% -;.-45%)=9. 39(t) A.4.2 蒸发单位水所消耗的新鲜蒸汽量A装机容量CP)kW 55X3 110 75X3 55 110 90X3 22 22 15 22 15 11 5.5 A =m1.2/m水(蒸汽参数:0.27MPa饱和蒸汽)=1 800X l. 494-;.-9. 39=286. 39Ckg汽/t水)=286.39 X 10-3 X 2 723. 9=780.10(MJ/t水)需要系数CK)0.60 O. 75 0.65 0.60 O. 75 O. 70 0.65 0.65 0.65 0.75 0.60

22、0.60 0.60 A.4.3 蒸发系统处理1t浆所产生的黑液所消耗的电能(kW.h/t浆)用电负荷(kW 99 82.5 146.25 33 82.5 189 14.3 14.3 9.75 16.5 9 6.6 3.3 706 GB/T 27712-2011 用电负荷P=i.K;. P; =i. (KjPj十KzPz+KnPn)=0.85 X 706二600.10(kW)折算为单位产品(1t浆)的用电量，即=22.5 P/G(G为每天产浆量)=22. 5X600.10-;.-130=103. 86(kW. h/t浆)=373. 48(MJ/t浆)A.4.4 蒸发单位水所消耗的电能DD=/m水

23、=373.48-;-9. 39=39. 77(MJ/t水)A.4.5 蒸发单位水所消耗的冷却水量MM=mz.j/m水=56X103-;.-9. 39-;-103=5. 96(kg/kg) A.5 能量平衡表草浆碱回收多效蒸发系统能量平衡见表A.2。表A.2草浆多效蒸发系统能量平衡表序号项目Ql.l稀黑液带入的热量Q1.2新鲜蒸汽带入的热量Q1.3浓黑液带出的热量Q1.4清洁冷凝水带出的热盐1 I效-v效蒸发器Q I.5 n效-v效总的污冷凝水带出的热量Q1.6V效蒸发出的二次蒸汽带出的热量Q1.7散热损失合计Q1.6V效蒸发出的二次蒸汽带出的热量Q2.1冷却水带入的热量2 真空泵和毡.2温水带

24、出的热量表面冷凝器.3 V效二次蒸汽冷凝水带出的热量Q2.，不凝气带出的热量及散热损失合计A.6 能量平衡流向图草浆碱回收多效蒸发系统能量流向图见图A.2o输入能量MJ 3 442.43 7 325.11 10 767.54 5 304.58 4 689.44 9 994.02 输出能量MJ 1 172.95 1 469.33 I 1 994.90 5 304.58 825. 78 10 767.54 9 378.88 429.88 185.26 9 994.02 9 GB/T 27712-2011 10 温水9378.88真空泵及表面冷凝器I效-v效蒸发器新鲜蒸汽7325.11不凝汽及散热1

25、85.26污冷凝水429.88冷却水4689.44不凝汽及散热损失825.78 比例L_l:1 500 MJ 图A.2草浆多效蒸发系统能量平衡流向图-EN|NFhhNH阁。华人民共和国家标准非木浆多效蒸发系统能量平衡及能量效率计算方法GB/T 27712-2011 国中蜂中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013)北京市西城区三里河北街16号(100045)网址总编室:(010)64275323发行中心:(010)51780235读者服务部:(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销 开本880X12301/16 印张1字数21千字2012年6月第一版2012年6月第一次印刷唔书号:155066. 1-44758 18.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68510107定价GB/T 27712-2011 打印H期:2012年7月6日F002