GB/T 27721-2011 磨石磨木浆系统能量平衡及能量效率计算方法
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资料介绍
ICS 85-010 Y 30
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T 27721—2011
磨石磨木浆系统能量平衡及
能量效率计算方法
Calculation method ofenergy equilibrium and energy efficiencyin
stoneground wood system
2011-12-30发布 2012-07-01实施
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 27721—2011
前 言
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 、张扬 、黎的非 。
Ⅰ
GB/T 27721—2011
磨石磨木浆系统能量平衡及
能量效率计算方法
1 范围
本标准规定了磨石磨木浆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磨石磨木浆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
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 磨石磨木浆系统能量平衡方框图见图 1。
图 1 磨石磨木浆系统能量平衡方框图
3. 2 体系边界 :从原木进入磨石磨木浆车间开始 ,至磨石磨木浆漂白后为止 。
3. 3 图 1 中符号说明 :
Q1— 原木带入的热量 ;
Q2— 喷水 、清水送入的热量 ;
Q3— 磨木产生的热量 ;
Q4— 漂剂送入漂白系统的热量 ;
Q5— 通入过热蒸汽带入的热量 ;
Q6— 白水带出的热量 ;
1
GB/T 27721—2011
Q7— 浆料带出的热量 ;
Q8— 树皮 、木屑 、排渣带出的热量 ;
Q9— 备料排水带出的热量 ;
Q10— 散热损失的热量 。
图 1 中符号的单位为 MJ。
3. 4 磨石磨木浆的生产过程与季节的气温有关 ,在夏季(假设气温为 30℃) ,整个生产过程不需要输入蒸汽 ;而在冬季(假设气温为 15 ℃) ,生产过程需要输入蒸汽 。所以能量平衡计算分为夏季和冬季两种情况 。
4 能量平衡计算公式说明(以生产 1 t绝干浆为基准)
4. 1 输入热量
4. 1. 1 原木带入的热量 Q1 按式(1)计算 :
Q1 = (C纤 ·m1纤 +C水 ·m1水 ) · (t1 -t0 ) …………………………( 1 )
式中 :
C纤 — 纤维(原木)的比热容 ,MJ/(t· ℃) ;
C水 — 水的比热容 ,MJ/(t· ℃) ;
m1纤 — 绝干纤维(原木)的量 ,t;
m1水 — 纤维中含水的量 ,t;
t1 — 原木温度 , ℃ ;
4. 1. 2 喷水 、清水送入的热量 Q2 按式(2)计算 :
t0 — 基准温度 , ℃ ;t0 =0 ℃ 。
Q2 =C水 ·m2水 · (t2 -t0 ) …………………………( 2 )
式中 :
m2水 — 送入水的量 ,t;
t2 — 送入水的温度 , ℃ 。
4. 1. 3 磨木产生的热量 Q3 按式(3)计算 :
Q3 = Dm /Gw …………………………( 3 )
式中 :
Dm — 磨木机每小时转换的热能 ,kW · h;
Gw — 每台磨木机的工作能力 ,t/h。
4. 1. 4 漂剂送入漂白系统的热量 Q4 按式(4)计算 :
Q4 =C水 ·m4 · (t4 -t0 ) …………………………( 4 )
式中 :
m4— 漂剂的用量 ,t;
t4 — 漂剂送入的温度 , ℃ 。
4. 1. 5 通入过热蒸汽带入的热量 Q5 按式(5)计算 :
Q5 =C汽 ·m5 · (tg -tb ) + m5 · (i″-i′) +C水 ·m5 · (tb -t0 ) ……………( 5 )
式中 :
C汽 — 通入蒸汽的比热容 ,MJ/(t· ℃) ;
m5 — 通入的蒸汽的量 ,t;
tg — 通入的过热蒸汽的温度 , ℃ ;
2
GB/T 27721—2011
tb — 通入过热蒸汽在相应压力下的饱和温度 , ℃ ;
i″ — 通入过热蒸汽在相应压力下饱和蒸汽的热焓值 ,MJ/t;
i′ — 通入过热蒸汽在相应压力下饱和水的热焓值 ,MJ/t。
4. 2 输出热量
4. 2. 1 浆料经浓缩后 , 白水带出的热量 Q6 按式(6)计算 :
Q6 =C水 ·m6 · (t6 -t0 ) …………………………( 6 )
式中 :
m6— 带出白水的量 ,t;
t6 — 带出白水的温度 , ℃ 。
4. 2. 2 浆料(木段)带出的热量 Q7 按式(7)计算 :
Q7 = (C水 ·m7水 +C纤 ·m7纤 ) · (t7 -t0 ) …………………………( 7 )
式中 :
m7纤 — 带走浆料(木段)的量 ,t;
m7水 — 带走浆料(木段)含水的量 ,t;
t7 — 带走浆料的温度 , ℃ 。
4. 2. 3 散热损失的热量 Q8 按式(8)计算 :
Q8 =Q入 -Q出 …………………………( 8 )
式中 :
Q入 — 输入的热量 ,MJ;
Q出 — 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(9) , 即 :
P = ∑ψ ·Ki ·Pi =ψ · (K1 ·P1 +K2 ·P2 + … + Kn ·Pn) ………………( 9 )
式中 :
Ki — 表示用电设备的需要系数 ;
ψ — 表示参差系数 ,一般取 ψ=0. 8~0. 9;
Pi — 表示用电设备的装机容量 ,kW 。
5 磨石磨木浆有关效率的计算
5. 1 磨石磨木浆生产 1 t绝干浆需热能 Q(GJ/t浆)按式(10)计算 :
Q=Q5 (附蒸汽参数) ( 10 )
5. 2 磨石磨木浆系统生产 1 t绝干浆所消耗的电能 p(kW · h/t浆)按式(11)计算 :
p= 22. 5 ·P/G ( 11 )
式中 :
P — 全系统的用电负荷 ,kW ;
22. 5— 每天工作的时间 ,h;
G — 磨石磨木浆系统的浆产量 ,t/d。
注 : 磨石磨木浆系统能量平衡及能量效率的具体计算实例参见附录 A。
3
GB/T 27721—2011
6 能量平衡表
磨石磨木浆系统能量平衡见表 1。
表 1 磨石磨木浆系统能量平衡表
序号
输入能量
输出能量
项 目
数量MJ
项 目
数量MJ
1
原木 、浆料带入的热量 Q1
2
白水 、清水送入的热量 Q2
3
磨木产生的热量 Q3
4
漂剂送入漂白系统的热量 Q4
5
通入过热蒸汽带入的热量 Q5
6
白水带出的热量 Q6
7
浆料带出的热量 Q7
8
树皮 、木屑 、排渣带出的热量 Q8
9
备料排水带出的热量 Q9
10
散热损失的热量 Q10
合计
合计
7 能量流向图
按照 GB/T 27736—2011中 5. 3. 5 的要求绘制磨石磨木浆系统能量平衡流向图 。
4
GB/T 27721—2011
附 录 A
(资料性附录)
磨石磨木浆系统能量平衡及能量效率计算实例
A. 1 能量平衡的有关数据
A. 1. 1 浆的得率为 95. 7% ,原木含水 40% ,原木夏季温度 30 ℃ ,冬季 15 ℃ 。
A. 1. 2 水的比热容 4. 187MJ/(t· ℃) ,纤维(原木)的比热容 1. 465 MJ/(t· ℃) 。
A. 1. 3 圆锯的锯屑量 为 1. 2% , 剥 皮 机 去 除 树 皮 量 为 1. 1% , 水 抽 出 物 为 2%(均 是 对 进 入 系 统 的 原木) 。
A. 1. 4 滚筒剥皮机的用水量 13. 60 t/t浆 ,水温 30 ℃ ,树皮含水 40% 。
A. 1. 5 筛选净化浆浓 0. 9% ,加入白水量 55. 6 t水/t浆 , 白水的温度 74 ℃ 。
A. 1. 6 磨木机加白水量 55. 6 t水/t浆 ,加白水温度 74 ℃;磨木浆坑浆浓 1. 8% ,浆坑温度 87 ℃ 。磨木机电机的装机容量为 630 kW ,磨木过程 70%转化为热能 ,磨木机的工作能力 10 t/d。
A. 1. 7 进脱水机的浆浓 0. 9% ,温度 79 ℃;出双网浓缩机的浆浓 20% ,温度 79 ℃ 。
A. 1. 8 漂剂用量 : H2 O2 10% ,浓度 20 kg/t浆 ,30 ℃ ;NaOH · Na2SiO3 10% ,浓度 16kg/t浆 ,30 ℃ 。 A. 1. 9 出漂白塔的浆浓 8% ; 白水池每吨浆补加清水 20 t,温度 30 ℃ 。
A. 1. 10 加热蒸汽的有关参数 :冬天通蒸汽 0. 270t/t浆 ,230℃ ,0. 5 MPa;查饱和蒸汽表得 :0. 5 MPa,
151. 7 ℃(过热蒸汽) ,i″= 2 752. 8 MJ/t,i′= 639. 59MJ/t,蒸汽的比热容为 1. 926 MJ/(t· ℃) ,水的比热容 4. 187MJ/(t· ℃) 。
A. 1. 11 磨石磨木浆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
磨石磨木浆系统能量平衡方框图见图 A. 1。
5
GB/T 27721—2011
6
图中符号说明 :
Q1. 1 — 原木带入的热量 ;
Q1. 2 — 木屑带出的热量 ;
Q1. 3 — 送入滚筒剥皮机的热量 ;
Q2. 1 — 滚筒剥皮机喷水送入的热量 ;
Q2. 2 — 滚筒剥皮机排水带出的热量 ; Q2. 3 — 排出树皮带出的热量 ;
Q2. 4— 进入磨木机木段带入的热量 ; Q3. 1 — 磨木白水带入的热量 ;
Q3. 2 — 磨木产生的热量 ;
Q3. 3 — 蒸发等散热损失的热量 ; Q3. 4— 送出浆料带走的热量 ;
Q4. 1 — 白水池白水带入的热量 ;
Q4. 2 — 送往脱水机浆料带走的热量 ; Q4. 3 — 排渣及散热损失热量 ;
Q5. 1 — 送往漂白系统浆料带走的热量 ; Q5. 2 — 送入白水池白水带走的热量 ;
Q6. 1 — 漂剂送入漂白系统的热量 ;
Q6. 2 — 稀释浆料白水带入的热量 ;
Q6. 3 — 出漂白系统浆料所带走的热量 ; Q7. 1 — 补加清水带入的热量 ;
Q7. 2 — 散热损失的热量 ;
Q7. 3 — 通蒸汽带入的热量 。
图中符号的单位为 MJ。
图 A. 1 磨石磨木浆系统能量平衡方框图
A. 3 能量平衡计算(以生产 1 t绝干磨石磨木浆为基准 ,设基准温度 t0 =0 ℃ )
夏季 :
GB/T 27721—2011
A. 3. 1 圆锯能量平衡计算
A. 3. 1. 1 原木带入的热量 Q1. 1
m1. 1水 = 1. 044 9÷60%-1. 044 9= 0. 696 6(t)
需要原木的量m1. 1纤 = 1÷95. 7%= 1. 044 9(t)
Q1. 1=(C纤 ·m1. 1纤 +C水 ·m1. 1水 ) · (t1 -t0 )
A. 3. 1. 2 木屑带出的热量 Q1. 2
= (1. 465× 1. 044 9+4. 187× 0. 696 6) × (30-0)= 133. 42(MJ)
假设锯屑的含水与原木相同 ,温度与原木相同 ,则
Q1. 2 = 1. 2% ·Q1. 1
A. 3. 1. 3 送入滚筒剥皮机的热量 Q1. 3
= 133. 42× 1. 2%= 1. 60(MJ)
Q1. 3=Q1. 1 -Q1. 2
= 133. 42-1. 60= 131. 82(MJ)
A. 3. 2 滚筒剥皮机能量平衡计算
A. 3. 2. 1 木段送入的热量 Q1. 3 为 131. 82(MJ)
A. 3. 2. 2 滚筒剥皮机喷水送入的热量 Q2. 1
= 4. 187× 13. 60× (30-0)= 1 708. 30(MJ)
Q2. 1=C水 ·m2. 1水 · (t2 -t0 )
A. 3. 2. 3 滚筒剥皮机排水带出的热量 Q2. 2
假设滚筒剥皮机进水与排水的温度相同 ,水量相同 ,则
A. 3. 2. 4 排出树皮带出的热量 Q2. 3
Q2. 2=Q2. 1 = 1 708. 30(MJ)
树皮的含水与原木相同 ,温度也与原木相同 ,则
Q2. 3 = 1. 1% ·Q1. 1
A. 3. 2. 5 进入磨木机木段带入的热量 Q2. 4
= 1. 1% × 133. 42= 1. 47(MJ)
Q2. 4=Q1. 3 +Q2. 1 -Q2. 2 -Q2. 3
= 131. 82+1 708. 30-1 708. 30-1. 47= 130. 35(MJ)
A. 3. 3 磨木机及浆坑能量平衡计算
A. 3. 3. 2 磨木白水带入的热量 Q3. 1 Q3. 1=C水 ·m3. 1 · (t3. 1 -0)
A. 3. 3. 1 送入木段带入的热量 Q2. 4 = 130. 35(MJ)
A. 3. 3. 3 磨木产生的热量 Q3. 2
= 4. 187× 55. 6× (74-0)= 17226. 99(MJ)
已知磨木机工作能力 10 t/d, 电机容量为 630 kW ,在磨木工作过程中 70%转化为热能 , 每台磨木
折算为吨浆磨木产生的热量
机每每小时转换(小时的产量)的:1热能为(0÷22).560(0)×.70(444)%(4)4(/)4(h)1kW(kW) ··h(h)= 3. 596(MJ) ;
Q3. 2 = 441× 3. 596÷0. 4444= 3 568. 49(MJ)
7
GB/T 27721—2011
A. 3. 3. 4 送出浆料带走的热量 Q3. 4
m3. 4纤 =m1. 1纤 (1-锯屑损失率 -树皮损失率)= 1. 049 9× (1-1. 2%-1. 1%)= 1. 020 9(t)
原木带水 m3. 4水 = 1. 020 9÷60%-1. 020 9= 0. 680 8(t)
Q3. 4=(C水 ·m3. 4水 +C纤 ·m3. 4纤 ) · (t3. 4 -t0 )
A. 3. 3. 5 散热损失 Q3. 3
= [4. 187× (55. 6+0. 680 6) +1. 020 9× 1. 465] × (87-0)= 20 631. 40(MJ)
Q3. 3=Q2. 4 +Q3. 1 +Q3. 2 -Q3. 4
= 130. 35+17226. 99+3 568. 49-20 631. 40= 294. 43(MJ)
A. 3. 4 筛选净化能量平衡计算
A. 3. 4. 1 由磨木机送入浆料带入的热量 Q3. 4 = 20 631. 40(MJ)
A. 3. 4. 2 白水池白水带入的热量 Q4. 1 Q4. 1=C水 ·m4. 1 · (t4. 1 -0)
A. 3. 4. 3 送往脱水机浆料带走的热量 Q4. 2
= 4. 187× 55. 6× (74-0)= 17226. 99(MJ)
Q4. 2=(C水 ·m4. 2水 +C纤 ·m4. 2纤 ) · (t4. 2 -t0 )
m4. 2水 = 1÷0. 9%-1= 110. 11(t)
= (4. 187× 110. 11+1. 465× 1. 0) × (79-0)= 36 537. 15(MJ)
A. 3. 4. 4 排渣及散热损失热量 Q4. 3
Q4. 3=Q3. 4 +Q4. 1 -Q4. 2
= 20 631. 40+17226. 99-36 537. 15= 1 321. 24(MJ)
A. 3. 5 脱水机及双网浓缩机能量平衡计算
A. 3. 5. 1 筛选净化送入浆料带入热量 Q4. 2 = 36 537. 15(MJ)
A. 3. 5. 2 送往漂白系统浆料带走热量 Q5. 1
m5. 1水 = 1. 0÷20%-1= 4. 0(t)
Q5. 1=(C水 ·m5. 1水 +C纤 ·m纤 ) · (t5. 1 -t0 )
A. 3. 5. 3 送往白水池的水带走的热量 Q5. 2
= (4. 187× 4. 0+1. 465×1) × (79-0)= 1438. 83(MJ)
Q5. 2=Q4. 2 -Q5. 1
= 36 537. 15-1438. 83= 35098. 32(MJ)
A. 3. 6 漂白塔能量平衡计算
A. 3. 6. 1 双网浓缩机送入浆料带入的热量 Q5. 1 = 1438. 83(MJ)
A. 3. 6. 2 漂剂送入漂白系统的热量 Q6. 1
m6. 1水 = 0. 020÷10%+0. 016÷10%= 0. 36(t)
Q6. 1=C水 ·m6. 1水 · (t6. 1 -t0 )
A. 3. 6. 3 稀释浆料白水带入的热量 Q6. 2
= 4. 187× 0. 36× (30-0)= 45. 22(MJ)
m6. 2水 =m6. 3水 -m5. 1水 = (1÷8%-1) -4. 0= 7. 5(t)
Q6. 2=C水 ·m6. 2水 · (t6. 2 -0)
8
= 4. 187× 7. 5× (74-0)= 2 323. 79(MJ)
GB/T 27721—2011
A. 3. 6. 4 出漂白系统浆料所带走的热量 Q6. 3
= 1438. 83+45. 22+2 323. 79= 3 807. 84(MJ)
Q6. 3=Q5. 1 +Q6. 1 +Q6. 2
A. 3. 7 白水池能量平衡计算
A. 3. 7. 1 送往磨木机白水热量 Q3. 1 = 17226. 99(MJ)
. . 74热(量).1 3.33(9)0(J(J(J)
= 4. 187× 20× (30-0)= 2 512. 20(MJ)
Q7. 1=C水 ·m7. 1 · (t7. 1 -t0 )
A. 3. 7. 6 散热损失热量 Q7. 2
Q7. 2=Q5. 2 +Q7. 1 -Q3. 1 -Q4. 1 -Q6. 2
冬季=: 35098. 32+2 512. 20-17226. 99-17226. 99-2 323. 79= 832. 75(MJ)
A. 3. 8 圆锯能量平衡计算
A. 3. 8. 1 原木带入的热量 Q1. 1
Q1. 1=(C纤 ·m1. 1纤 +C水 ·m1. 1水 ) · (t1 -t0 )
A. 3. 8. 2=木(1屑.4带出的(65×1). 热量(044)9Q(+)1.2(4). 187× 0. 696 6) × (15-0)= 66. 71(MJ)
假设锯屑的含水与原木相同 ,温度与原木相同 ,则
= 66. 71× 1. 2%= 0. 80(MJ)
Q1. 2 = 1. 2% ·Q1. 1
A. 3. 8. 3 送入滚筒剥皮机的热量 Q1. 3
Q1. 3=Q1. 1 -Q1. 2
A. 3. 8. 4 滚筒剥皮机能量平衡计算
= 66. 71-0. 80= 65. 91(MJ)
A(A).. 3(3).. 8(8).. 6 滚筒剥皮机喷水送(5 木段送入的热量 Q)1入.3 热(65).量(9)M21J)
= 4. 187× 13. 60× (15-0)= 854. 15(MJ)
Q2. 1=C水 ·m2. 1水 · (t2 -t0 )
A. 3. 8. 7 滚筒剥皮机排水带出的热量 Q2. 2
假设滚筒剥皮机进水与排水的温度相同 ,水量相同 ,则
A. 3. 8. 8 排出树皮带出的热量 Q2. 3
Q2. 2=Q2. 1 = 854. 15(MJ)
树皮的含水与原木相同 ,温度也与原木相同 ,则
Q2. 3 = 1. 1% ·Q1. 1
A. 3. 8. 9= 进(1). 入磨木机(1%×66). 木(71)带(0). 入(73)的(热(MJ) Q2. 4
= 65. 91+854. 15-854. 15-0. 73= 65. 18(MJ)
Q2. 4=Q1. 3 +Q2. 1 -Q2. 2 -Q2. 3
9
GB/T 27721—2011
A. 3. 9 磨木机及浆坑能量平衡计算
A. 3. 9. 1 送入木段带入的热量 Q2. 4 = 65. 18(MJ)
. 30(7)43(2)(((MJ(MJ)))
= 65. 18+17226. 99+3 568. 49-20 631. 40= 299. 26(MJ)
Q3. 3=Q2. 4 +Q3. 1 +Q3. 2 -Q3. 4
A. 3. 10 筛选净化能量平衡计算
A. 3. 10. 1 由磨木机送入浆料带入的热量 Q3. 4 = 20 631. 40(MJ)
... 4热(Q)344(1)(5(J))(MJ)
A. 3. 11 脱水机及双网浓缩机能量平衡计算
A. 3. 11. 1 筛选净化送入浆料带入热量 Q4. 2 = 36 537. 15(MJ)
A(A).. 3(3).. 11(11).. 3 送往白水池的水带走的热量 Q5(2 送往漂白系统浆料带走热量 Q5)..2(1)3(1)5409(38)8.83(3)2(M()
A. 3. 12 漂白塔能量平衡计算
A. 3. 12. 2 漂剂送入漂白系统的热量 Q6. 1 Q6. 1=C水 ·m6. 1水 · (t6. 1 -t0 )
A. 3. 12. 1 双网浓缩机送入浆料带入的热量 Q5. 1 = 1438. 83(MJ)
A(A).. 3(3).. 12(12).. 4稀.出(1)料(带)(1走(热))6量(6)2(1)=3)23. 79(MJ)
Q6. 3=Q5. 1 +Q6. 1 +Q6. 2
= 1438. 83+22. 61+2 323. 79= 3 785. 23(MJ)
A. 3. 13 白水池能量平衡计算
A. 3. 13. 1 送往磨木机白水热量 Q3. 1 = 17226. 99(MJ)
. 74热(量).1 3.33(9)0(J(J(J)
Q7. 1=C水 ·m7. 1 · (t7. 1 -t0 )
Q7. 3=C汽 m (t230 -t152) +m (i″-i′) +C水 ·m · (t152 -t0 )
A. 3. 13. 4通.1蒸汽加入(87×20×)的(1热量(5-0)3(1)(m(25)2(1)7(0)0(kg(MJ)))
= [1. 926× (230-152) +(2 752. 8-639. 59) +4. 187×(152-0)] × 0. 27
= [150. 228+2 113. 21+636. 424] × 0. 27= 782. 96(MJ)
10
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