连续蒸煮系统能量平衡及能量效率计算方法.pdf

1连续蒸煮系统能量平衡及能量效率计算方法 1 范围 本标准规定了连续蒸煮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横管式连续蒸煮系统的能量平衡及能量效率测试与计算 2 规范性引用文件 GB/T1927.1 制浆造纸企业设备能量平衡计算方法通则 3 能量平衡方框图 3.1 能量平衡方框图说明 连续蒸煮系统是以草料片送入水力碎草机开始，至喷放锅排出为本体系的边界 包括水力碎草机、斜螺旋脱水机、喂料螺旋、蒸煮管、立式卸料器、喷放锅此系统是以碱法 草浆潘迪亚横管连续蒸煮系统为准设立的 被测体系以环境温度为基准温度 3.2 能量平衡图中符号的意义 Q0——料片及其所含水分带入热量，当其等于环境温度时 Q0＝0,kJ/h； Q1——蒸汽供给的热量，kJ/h； Q2——蒸煮药液带入的热量，kJ/h； Q3——加热绝干原料耗热量，kJ/h； Q4——加热绝干原料中水分耗热量，kJ/h； Q5——加热药液耗热量，kJ/h； Q6——蒸煮管散热损失，kJ/h； Q7——附属设备散热损失，kJ/h； Q8——转动轴盘根漏气的热损失，kJ/h； Q9——蒸煮及卸料其他热损失，kJ/h； Q10——卸料冷黑液带入卸料器的热量，kJ/h； Q11——卸料器出口浆料带出的热量，kJ/h； Q12——活化能耗，kJ/h。

Q13——进入喷放锅冷黑液带入的热量，kJ/h； Q14——喷放锅体等损失的热量，kJ/h； Q15——出喷放锅浆料带入的热量，kJ/h 24 能量平衡计算（以 1h 的流量为基准） 4.1 输入热量 4.1.1 蒸汽供给的热量 Q1（kJ/h）的计算 Q1=G1（i″－i） 式中：G1——蒸汽流量，kg/h； i″——蒸汽的热焓，kJ/h； i——蒸煮最高温度下水的热焓 4.1.2 蒸煮药液带入的热量 Q2（kJ/h）的计算 Q2=G2·C2(t2-t1) 式中：G2——蒸煮药液流量，kg/h； C2——药液的比热，kJ/（kg·K） ； t2——药液温度，℃； t1——环境温度，℃； 注：摄氏温度之差 t（℃）等于热力学温度（K）之差 4.1.3 卸料冷黑液带入卸料器的热量 Q10（kJ/h）的计算 Q10= G10·C10(t4-t1) 式中：G10——卸料冷黑液流量，kg/h； C10——黑液的比热，kJ/（kg·K） ； t4——卸料冷黑液温度，℃ ； 4.1.4 进入喷放锅冷黑液带入的热量 Q13（kJ/h）的计算 Q13=G13·C10(t4-t1) 式中：G13——进入喷放锅冷黑液流量，kg/h； C10——黑液的比热，kJ/（kg·K） ； 4.2 输出热量 4.2.1 加热绝干原料耗热量 Q3（kJ/h）的计算 Q3=G3·C3(t3－t1) 式中：G3——绝干原料流量，kg/h； C3——绝干原料的比热，kJ/（kg·K） ； t3——蒸煮最高温度，℃。

； 4.2.2 加热原料中水分耗热量 Q4（kJ/h）的计算 Q4= G4·C(t3－t1) 式中：G4——原料中水分的质量，kg/h； C——水的比热，kJ/（kg·K） 4.2.3 加热药液耗热量 Q5（kJ/h）的计算 Q5=G2·C2(t3－t1) 4.2.4 蒸煮过程热损失 QSS（kJ/h）的计算 QSS= Q6+Q7+Q8+Q9 4.2.4.1 连续蒸煮管散热损失 Q6（kJ/h）的计算 Q6= F·K（t3－t1） ·h 式中：F——蒸煮器的外表面积，m2； h——单位时间，1h； K——蒸煮器的传热系数，kJ/（m2·h·K） ； 3222111111αλδ λδ α+++=K 式中：δ1——蒸煮管壁厚，m； δ2——保温层厚度，m； λ1——蒸煮管壁的导热系数，kJ/（m·h·K） ； λ2——保温层的导热系数，kJ/（m·h·K） ； α1——管内物料向管壁的换热系数，kJ/（m2·h·K） ，潘迪亚连续蒸煮器取 20000 kJ/（m2·h·K） ； α2——外壁对外界的换热系数，kJ/（m2·h·K） ； α2=αc+αr 式中：αc——对流换热系数，kJ/（m2·h·K） ； αr——辐射换热系数，kJ/（m2·h·K） 。

4.2.4.2 附属设备散热损失 Q7（kJ/h）的计算 附属设备包括螺旋喂料器、立式卸料器、传动机构等设备这些设备可分别计算，也可按蒸煮 管散热损失的 50%来计算 Q7 = Q6·50% 4.2.4.3 转动轴盘根漏气的热损失 Q8（kJ/h）的计算 Q8= QYX·A 式中：A 值可根据测定时各盘根漏气程度的大小进行估算，一般取 0.5%左右 4.2.4.4 蒸煮及卸料其他热损失 Q9（kJ/h）的计算 Q9=QGG －（QYX+Q6+Q7+Q8+Q12） 4.2.3 活化能耗 Q12（kJ/h）的计算 Q12=B·D 式中：B——蒸煮综合活化能，kJ/mol； D——反应摩尔数，mol 4.2.4 卸料器出口喷放浆料带出的热量 Q11（kJ/h）的计算 Q11= Q3+Q4+Q5+Q10 4.2.5 喷放锅锅体损失热 Q14（kJ/h）的计算 Q15=E Q11 式中：E——热损失的百分率，%；一般取进入喷放锅浆料热量的 5%～10% 4.2.6 喷放锅出口浆料带出热 Q15（kJ/h）的计算 Q15= Q11+ Q13－Q15 4.3 用电设备输入的能量 Qd（kwh/h、kJ/h）的计算 Qd= L·P·K 式中：P——用电设备的装机容量，kw； K——需要系数, L——设备工作时间。

1 kWh =3596 kJ 5 横管连续蒸煮系统能量效率计算 5.1 连续蒸煮系统的粗浆产量 M[kg（风干浆）/h]的计算 M=G3·Y/0.9 式中：Y——蒸煮得率，% 45.2 蒸煮单位粗浆消耗蒸汽量（Z, t 蒸汽/t 风干浆）和热能（R， kJ/ t 风干浆）的计算 Z=G1/M R=1000（Q1＋Q2）/M 5.3 蒸煮单位粗浆消耗电能（D, kwh/t 风干浆）和总能耗（Z′， kJ/ t 风干浆）的计算 D= 1000Qd/M Z′=1000（Q1＋Q2＋Qd）/M 6 能量平衡表 输入能量 输出能量 序号 项 目 /kJ·h－1 % /kJ·h－1 % 蒸汽供热 Q1 药液供热 Q2 加热绝干原料热量 Q3 加热原料中水分热量 Q4 加热药液热量 Q5 蒸煮管散热 Q6 附属设备散热 Q7 转动轴盘根漏气热损失 Q8 活化能耗 Q12 蒸煮及卸料其他热损失 Q9 1 蒸煮管 合计 卸料冷黑液带入的热量 Q10 加热绝干原料热量 Q3 加热原料中水分热量 Q4 加热药液热量 Q5 喷放浆料带出的热量 Q11 2 卸料管 合计 来自卸料器浆料的热量 Q11 进入冷黑液带入的热量 Q13 喷放锅锅体热损失 Q14 出喷放锅浆料热量 Q15 3 喷放锅 合计 7 能量流向图（见附件能量流程图） 5附录 A 连续蒸煮器能量平衡及能量效率计算实例 A.1 连续蒸煮器能量平衡有关数据 A.1.1 每小时供给的蒸汽流量 G1=12826 kg/h； A.1.2 蒸汽的参数：压力 1.1MPa，温度 180.2℃，热焓值 i″=2785.5 kJ/kg； A.1.3 最高温度下的水的热焓值 i=639.6 kJ/kg； A.1.4 蒸煮药液流量 G2=12700 kg/h； A.1.5 蒸煮药液的比热 C2=3.805 kJ/kg.K； A.1.6 蒸煮药液温度 t2=75℃； A.1.7 环境温度 t0=17℃； A.1.8 原料流量 G3=11707 kg/h； A.1.9 原料纤维比热 C3=1.423 kJ/（kg·K） ； A.1.10 蒸煮最高温度 t3=152℃； A.1.11 原料含水量 W=10%； A.1.12 水的比热 C=4.187kJ/（kg·K） ； A.1.13 蒸煮管外表面积 F′=143.104 ㎡，F″=11.054 ㎡； A.1.14 蒸煮管壁厚 δ1=0.012m； A.1.15 保温层厚度 δ2=0.15m； A.1.16 蒸煮管壁的导热系数 λ1 =136.8 kJ/（m·h·K） ； A.1.17 保温层的导热系数 λ2=0.5 kJ/（m·h·K） ； A.1.18 管内物料向管壁的换热系数 α1 =20000 kJ/（m2·h·K） ； A.1.19 蒸煮得率 Y=41%； A.1.20 保温层外壁对外界传热系数 α2′=20.4 kJ/（m2·h·K） ； A.1.21 无保温层对外界的传热系数 α2″=37 kJ/（m2·h·K） ； A.1.22 卸料冷黑液的流量 G10=65000 kg/h； A.1.23 黑液的比热 C10=4.1 kJ/kg.K。

A.1.24 去卸料器及喷放锅的冷黑液温度 t4=60℃； A.1.25 出卸料器浆料的温度 t5=95℃； A.1.26 出喷放锅浆料的温度 t6=75℃； A.1.27 连续蒸煮系统各部电机的装机容量（P）和需要系数（K） 用 电 设 备 P/ KW K 用 电 设 备 P/ KW K 水力碎草机电机 250 0.70 细格栅电机 2.2 0.6 草料泵电机 55 0.65 卸料器电机 7.5 0.6 草料泵电机 90 0.65 销鼓计量器电机 7.5 0.6 斜脱水螺旋电机/2 台 11 0.65 喷放锅电机 37 0.65 回料螺旋电机 11 0.60 药液泵电机/6 台 7.5 0.65 预蒸螺旋电机 15 0.60 稀白液泵电机 37 0.65 螺旋喂料器（饥饿型）电机 130 0.75 清水泵电机/2 台 30 0.60 蒸煮管螺旋电机/3 根 7.5 0.50 黑液泵电机/2 台 75 0.65 杂物分离器电。