GB/T 27727-2011 筛选、CEHP四段漂白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 27727—2011
筛选、CEHP 四段漂白系统能量平衡及
能量效率计算方法
Calculation method ofenergy equilibrium and energy efficiency
in screening andCEHP bleachingsystem
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 27727—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 、张清文 、张扬 、邱文伦 。
Ⅰ
GB/T 27727—2011
筛选、CEHP 四段漂白系统能量平衡及
能量效率计算方法
1 范围
本标准规定了筛选 、CEHP 四段漂白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筛选 、CEHP 四段漂白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 筛选 、CEHP 四段漂白系统能量平衡方框图见图 1。
图 1 筛选、CEHP 四段漂白系统能量平衡方框图
3. 2 体系边界 :从蒸煮洗涤后浆料进入筛选 、CEHP 四段漂白车间开始 ,至最后成漂白浆为止 。
3. 3 图 1 中符号说明 :
Q1— 浆料带入的热量 ;
Q2— 通入过热蒸汽带入的热量 ;
Q3— 加入的清水 、白水带入的热量 ;
Q4— 加入漂剂 、助剂带入的热量 ;
Q5— 化学反应热的热量 ;
Q6— 浆料带出的热量 ;
Q7— 排放的废水 、溢流带走的热量 ;
1
GB/T 27727—2011
Q8— 散热损失的热量 ;
Q9— 排渣带出的热量 。
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 t漂白浆为基准)
4. 1 输入热量
4. 1. 1 浆料带入的热量 Q1 按式(1)计算 :
Q1 = (C纤 ·m1纤 +C水 ·m1水 ) · (t1 -t0 ) …………………………( 1 )
式中 :
C纤 — 浆料纤维的比热容 ,MJ/(t· ℃) ;
C水 — 水的比热容 ,MJ/(t· ℃) ;
m1纤 — 绝干纤维的量 ,t;
m1水 — 浆料中水的量 ,t;
t1 — 浆料温度 , ℃ ;
t0 — 基准温度 ,0 ℃ 。
4. 1. 2 通入的过热蒸汽带入的热量 Q2 按式(2)计算 :
Q2 = [C汽 · (tg -tb) +γb +C水 · (tb -t0 )] ·m2 ……………………( 2 )
式中 :
C汽 — 过热蒸汽的比热容 ,MJ/(t· ℃) ;
m2 — 通入蒸汽的量 ,t;
tg — 过热蒸汽的温度 , ℃ ;
tb — 相应压力饱和蒸汽的温度 , ℃ ;
γb — 相应压力下的汽化潜热,MJ/t。
4. 1. 3 加入的清水 、白水带入的热量 Q3 按式(3)计算(白水按清水计) :
Q3 =C水 ·m3水 · (t3 -t0 ) …………………………( 3 )
Q4 = (Cx ·m4a +C水 ·m4水 ) · (t4 -t0 ) …………………………( 4 )
式中 :
m3水 — 送入水的量 ,t;
t3 — 送入水的温度 , ℃ 。
4. 1. 4 加入漂剂 、助剂带入的热量 Q4 按式(4)计算 :
式中 :
Cx — 某种漂剂的比热容 ,MJ/(t· ℃) ;
m4a — 漂液中漂剂的用量 ,t;
m4水 — 漂液中水的用量 ,t;
t4 — 漂剂送入的温度 , ℃ 。
4. 1. 5 化学反应热的热量 Q5 按式(5)的计算 :
Q5 =A ·m5 …………………………( 5 )
式中 :
A — 该种化学品的单位发热量 ,MJ/kg;
m5 — 加入化学品的用量 ,kg。
2
GB/T 27727—2011
4. 2 输出热量
4. 2. 1 浆料(排渣)带出的热量 Q6 按式(6)计算 :
Q6 = (C纤 ·m6纤 +C水 ·m6水 ) · (t6 -t0 ) …………………………( 6 )
式中 :
m6纤 — 绝干纤维的量 ,t;
m6水 — 浆料中含水的量 ,t;
t6 — 浆料的温度 , ℃ 。
4. 2. 2 排放的废水 、溢流带走的热量 Q7 按式(7)计算 :
Q7 =C水 ·m7 · (t7 -t0 ) …………………………( 7 )
Q8 =Q入 -Q出 …………………………( 8 )
式中 :
m7— 排水的量 ,t;
t7 — 排水的温度 , ℃ 。
4. 2. 3 散热损失的热量 Q8 按式(8)计算 :
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 见式(9) , 即 :
P = ∑ψ ·Ki ·Pi =ψ · (K1 ·P1 +K2 ·P2 + … + Kn ·Pn) ………………( 9 )
式中 :
Ki— 用电设备的需要系数 ;
ψ — 参差系数 ,一般取 ψ=0. 8~0. 9;
Pi— 用电设备的装机容量 ,kW 。
5 筛选、CEHP 四段漂白系统有关效率的计算
5. 1 筛选 、CEHP 四段漂白系统生产 1 t漂白浆所需热能 Q(GJ/t浆) 和蒸汽量 M(t/t浆) 按式(10) 和式(11)计算 :
Q=Q2 …………………………( 10 )
5. 2 筛选 、CEHP 四段漂白系统生产 1 t漂白浆所消耗的电能 p(kW · h/t浆)按式(12)计算 :
M =m2 (附蒸汽参数) …………………………( 11 )
p= 22. 5 ·P/G …………………………( 12 )
式中 :
P — 全系统的用电负荷 ,kW ;
22. 5— 每天工作的时间 ,h;
G — 筛选 、CEHP 四段漂白系统的漂白浆产量 ,t/d。
5. 3 筛选 、CEHP 四段漂白系统生产 1 t漂白浆所需清水 H(t/t浆)按式(13)计算 :
3
GB/T 27727—2011
H =G1 +G2 +M …………………………( 13 )
式中 :
G1— 随漂白化学药品进入的清水量 ,t;
G2— 洗浆用清水量 ,t;
M — 系统使用的直接加热的低压蒸汽量 ,t。
5. 4 筛选 、CEHP 四段漂白系统生产 1 t漂白浆所排放的废水量 F(t/t浆)按式(14)计算 :
F=m7 …………………………( 14 )
注 : 筛选 、CEHP 四段漂白系统能量平衡及能量效率的具体计算实例参见附录 A。
6 能量平衡表
筛选 、CEHP 四段漂白系统能量平衡表见表 1。
表 1 筛选、CEHP 四段漂白系统能量平衡表
序号
输入能量
输出能量
项 目
数量MJ
项 目
数量MJ
1
浆料带入的热量 Q1
2
通入过热蒸汽带入的热量 Q2
3
加入的清水 、白水带入的热量 Q3
4
加入漂剂 、助剂带入的热量 Q4
5
化学反应热的热量 Q5
6
浆料带出的热量 Q6
7
排放的废水 、溢流带走的热量 Q7
8
散热损失的热量 Q8
9
排渣带出的热量 Q9
合计
合计
7 能量流向图
按照 GB/T 27736—2011中 5. 3. 5 的要求绘制筛选 、CEHP 四段漂白系统能量平衡流向图 。
4
GB/T 27727—2011
附 录 A
(资料性附录)
筛选、CEHP 四段漂白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· ℃) ,纤维的比热容 1. 423MJ/(t· ℃) ;氯气的比热容0. 482MJ/(t· ℃) ,碱的比热容 3. 915MJ/(t· ℃) ;次氯酸盐的比热容 3. 978MJ/(t· ℃) ; 过氧化氢的比热容 3. 978MJ/ (t· ℃) 。
A. 1. 2 筛选系统 :生产 1 t漂白浆用蒸煮后浆料 1. 1 t,浆料带入筛选系统的温度 30℃ ,浓度 3. 64% ;排渣率 0. 2% ,排渣浓度 4% ;加入白水的量 6. 43t, 白水的温度 30℃;送入氯化段的浆浓度为 3% ,温度30℃ 。漂白浆生产能力为 日产漂白浆(绝干)96. 46t。
.184(3)5 器,C(蒸)0(数):通(1):的(℃))。蒸,汽(压)量(力).0(5)96(M)t(P)a;通,查入0的.氯气量(5MPa)6(饱)5k(和)g/(蒸)t浆(汽表),氯(得)气:t度(15)2(0)0(℃)℃,γ;
20℃的清水 1. 2 t;氯化后浆料带出温度 34. 5 ℃ ,浓度 3% ;氯化过程中浆料损失 3. 5% 。
A. 1. 5 1# 真空洗浆机洗涤白水量 37. 65t, 白水温度 30℃;排放废水温度 30℃;带出浆料温度 30℃ ,浓度 10% 。
A. 1. 6 碱处理塔 :加入碱量 22kg/t浆 ,碱液温度 30℃;碱液浓度 100kg/t;碱处理后出浆浓度 10% ,温度 60℃;碱处理过程中浆料损失 4% 。
A. 1. 7 2# 真空洗浆机洗涤白水量 29. 46t, 白水温度 30℃;排放废水温度 37℃ ,带出浆料温度 37℃ ,浓度 5. 5% 。
A. 1. 8 次氯酸盐塔 :加入次氯酸盐量 30kg/t浆 ,漂液浓度 100kg/t,温度 25℃;次氯酸盐处理后浆料带出温度 38. 5 ℃ ,浓度 5% ;次氯酸盐处理过程中浆料损失 1. 2% 。
A. 1. 9 3# 真空洗浆机通入清水量 29. 57t,清水温度 25℃;带出浆料温度 30℃ ,浓度 11% ;送出白水的温度 30℃ 。
A. 1. 10 过氧化氢塔 :加入过氧化氢量 20kg/t浆 ,过氧化氢漂剂浓度 100kg/t,温度 25℃;过氧化氢处理后浆料带出温度 65℃ ,浓度 10% ;过氧化氢处理过程中浆料损失 0. 5% 。
A. 1. 11 4# 真空洗浆机通入清水量 37t,清水温度 22℃;带出浆料温度 30℃ ,浓度 9% ;送出白水的温度 30℃ 。
A. 1. 12 Cl2 的漂白反应热为 :每消耗 1kg Cl2 ,放出 2. 093MJ热量 ,次氯酸盐的漂白反应热为 :每消耗1kg次氯酸盐 ,放出 4. 605MJ热量 。
A. 1. 13 漂后浆池 :通入抄纸车间的白水温度 30℃;出浆池的浆料温度 30℃ ,浓度 3% 。
A. 1. 14 筛选 、CEHP 四段漂白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
筛选 、CEHP 四段漂白系统能量平衡方框图见图 A. 1。
5
GB/T 27727—2011
图 A. 1 筛选、CEHP 四段漂白系统能量平衡方框图
6
GB/T 27727—2011
图中符号说明 :
Q1. 1— 送入筛选系统的浆料带入的热量 ;
Q1. 2— 加入筛选系统的白水带入的热量 ;
Q1. 3— 排放浆渣带出的热量 ;
Q1. 4— 筛选后送出浆料带走的热量 ;
Q2. 1— 通入低压过热蒸汽带入的热量 ;
Q2. 2— 通入氯气带入的热量 ;
Q2. 3— 送入氯化塔的氯气带入的热量 ;
Q2. 4— 通入清水加入的热量 ;
Q3. 1— 氯化反应过程中产生的化学反应热 ;
Q3. 2— 经氯化处理后送出浆料带出的热量 ;
Q3. 3— 散热损失的热量 ;
Q4. 1— 1# 真空洗浆机洗浆所用白水送入的热量 ;
Q4. 2— 1# 真空洗浆机排出的洗浆废水带出的热量 ; Q4. 3— 1# 真空洗浆机热量损失的热量 ;
Q4. 4— 1# 真空洗浆机洗后浆料带出的热量 ;
Q5. 1— 碱处理塔加入碱液带入的热量 ;
Q5. 2— 碱处理后浆料带出的热量 ;
Q5. 3— 碱处理塔通蒸汽所需带入的热量 ;
Q6. 1— 2# 真空洗浆机用来洗浆的白水带入的热量 ;
Q6. 2— 2# 真空洗浆机排出的洗浆废水带出的热量 ; Q6. 3— 2# 真空洗浆机散热损失的热量 ;
Q6. 4— 2# 真空洗浆机洗后浆料带出的热量 ;
Q7. 1— 次氯酸盐漂白塔加入漂液带入的热量 ; Q7. 2— 次氯酸盐反应产生的化学反应热 ;
Q7. 3— 次氯酸盐漂白后浆料带出的热量 ;
Q7. 4— 次氯酸盐漂白塔通蒸汽所需带入的热量 ;
Q8. 1— 3# 真空洗浆机洗涤通入的清水带入的热量 ; Q8. 2— 3# 真空洗浆机洗后浆料带出的热量 ;
Q8. 3— 洗后白水送去 3# 白水池带出的热量 ; Q8. 4— 3# 真空洗浆机散热损失的热量 ;
Q9. 1— 溢流白水带出的热量 ;
Q10. 1— 过氧化氢漂白塔加入漂液带入的热量 ; Q10. 2— 过氧化氢漂白后浆料带出的热量 ;
Q10. 3— 过氧化氢漂白塔通蒸汽所需带入的热量 ;
Q11. 1—4# 真空洗浆机洗涤通入的清水带入的热量 ; Q11. 2—4# 真空洗浆机散热损失的热量 ;
Q11. 3—4# 真空洗浆机洗后浆料带出的热量 ;
Q11. 4— 洗后白水送去 4# 白水池带出的热量 ;
Q13. 1— 漂后浆池补加抄纸车间白水带入的热量 ; Q13. 2— 送往抄纸车间的浆料带出的热量 。
图中符号的单位为 MJ。
7
GB/T 27727—2011
A. 3 能量平衡计算(以生产 1 t绝干漂白浆为基准 ,基准温度为 0 ℃ )
A. 3. 1 筛选系统能量平衡计算
A. 3. 1. 1 送入浆料带入的热量 Q1. 1
m1. 1水 = 1. 1÷3. 64%-1. 1= 29. 120(t)
= (1. 423× 1. 1+4. 187× 29. 120) × (30-0)= 3704. 72(MJ)
Q1. 1=(C纤 ·m1. 1纤 +C水 ·m1. 1水 ) ·(t1. 1 -t0 )
A. 3. 1. 2 加入白水带入的热量 Q1. 2
=4. 187× 6. 43× (30-0)= 807. 65(MJ)
Q1. 2=C水 ·m1. 2 · (t1. 2 -t0 )
m1. 3水 =0. 002 2÷4%-0. 002 2=0. 0528(t)
A. 3. 1. 3 排放浆渣带出的热量 Q1. 3 m1. 3纤 = 1. 1× 0. 2%=0. 0022(t)
Q1. 3=(C纤 ·m1. 3纤 +C水 ·m1. 3水 ) · (t1. 3 -t0 )
= (1. 423× 0. 002 2+4. 187× 0. 0528) × (30-0)= 6. 73(MJ)
A. 3. 1. 4 筛选后送出浆料带走的热量 Q1. 4 m1. 4纤 = 1. 1× (1-0. 2%) = 1. 0978(t)
Q1. 4=(C纤 ·m1. 4纤 +C水 ·m1. 4水 ) · (t1. 4 -t0 )
m1. 4水 = 1. 0978÷3%-1. 0978= 35. 498(t)
= (1. 423× 1. 0978+4. 187× 35. 498) × (30-0)=4505. 52(MJ)
A. 3. 2 汽化器系统能量平衡计算
A. 3. 2. 1 通入低压过热蒸汽带入的热量 Q2. 1
= 2. 001× (230-150) +2118. 5+4. 187× (180-0)= 3032. 24(MJ/t· ℃)
A. 3. 2. 1. 1 低压过热蒸汽的焓值i低 (0. 5 MPa,230℃) i低 =C汽 · (t230 -t150) +γ150 +C水 · (t150 -t0 )
A. 3. 2. 1. 2 通入过热蒸汽带入的热量 Q2. 1
A. 3. 2. 2 通入氯气带入的热量 Q2. 2 Q2. 2=C氯 气 ·m2. 2 · (t2. 2 -t0 )
Q2. 1 =m2. 1 ·i低 =0. 096× 3032. 24= 291. 10(MJ)
=0. 482× 0. 065× (20-0)=0. 63(MJ)
A. 3. 2. 3 加入清水带入的热量 Q2. 4 Q2. 4=C水 ·m2. 4 · (t2. 4 -t0 )
A. 3. 2. 4 加热后送入氯化塔的氯气带出的热量 Q2. 3
=4. 187× 1. 2× (20-0)= 100. 49(MJ)
Q2. 3=Q2. 1 +Q2. 2 +Q2. 4
= 291. 10+0. 63+100. 49= 392. 22(MJ)
A. 3. 3 浆氯混合器、氯化塔系统能量平衡计算
A. 3. 3. 1 由筛选系统送入的浆料带入的热量 Q1. 4 =4505. 52(MJ)
A. 3. 3. 2 加热后的氯气带入的热量 Q2. 3 = 392. 22(MJ)
8
GB/T 27727—2011
A. 3. 3. 3 氯化反应过程中产生的化学反应热 Q3. 1
A. 3. 3(Q)3.4(1)=经(m)2氯.2 化·处理(A氯 气)送(65)料(093)出(1)3的(6). 热(0)Q(MJ)3)2
m3. 2纤 =m1. 4纤 × (1-3. 5%) = 1. 0978× (1-3. 5%) = 1. 0594(t)
Q3. 2=(C纤 ×m3. 2纤 +C水 ×m3. 2水 ) · (t3. 2 -t0 )
m3. 2水 = 1. 0594÷3%-1. 0594= 34. 254(t)
= (1. 423× 1. 0594+4. 187× 34. 254) × (34. 5-0)=4999. 76(MJ)
A. 3. 3. 5 散热损失的热量 Q3. 3
Q3. 3=Q1. 4 +Q2. 3 +Q3. 1 -Q3. 2
=4505. 52+392. 22+136. 05-4999. 76= 34. 03(MJ)
A. 3. 4 1# 真空洗浆机系统能量平衡计算
A. 3. 4. 2 洗浆所用白水送入的热量 Q4. 1 Q4. 1=C水 ·m4. 1 · (t4. 1 -t0 )
A. 3. 4. 1 氯化塔送来浆料的热量 Q3. 2 =4999. 76(MJ)
=4. 187× 37. 65× (30-0)=4729. 22(MJ)
A. 3. 4. 3 洗后浆料带出的热量 Q4. 4
m4. 4水 = 1. 0594÷10%-1. 0597= 9. 535(t)
m4. 2纤 =m3. 2纤 = 1. 0594(t)
Q4. 4=(C纤 ·m4. 4纤 +C水 ·m4. 4水 ) · (t4. 4 -t0 )
= (1. 423× 1. 0594+4. 187× 9. 535) × (30-0)= 1242. 92(MJ)
A. 3. 4. 4 排出的洗浆废水带出的热量 Q4. 2
Q4. 2=C水 ·m4. 2 · (t4. 2 -t0 )
m4. 2=m3. 2水 +m4. 1 -m4. 4水 = 34. 254+37. 65-9. 535= 62. 369(t)
=4. 187× 62. 369× (30-0)= 7834. 17(MJ)
A. 3. 4. 5 散热损失的热量 Q4. 3
Q4. 3=(Q3. 2 +Q4. 1 ) -(Q4. 2 +Q4. 4 )
= (4999. 76+4729. 22) -(7834. 17+1242. 92)= 651. 89(MJ)
A. 3. 5 1# 双辊混合器、碱处理塔系统能量平衡计算
A. 3. 5. 2 加入碱液带入的热量 Q5. 1
A. 3. 5. 1 1# 真空洗浆机送来浆料带入的热量 Q4. 4 = 1242. 92(MJ)
Q5. 1=(C碱 m5. 1碱 +C水 m5. 1水 ) · (t5. 1 -t0 )
m5. 1水 = 22÷100=0. 22(t)
A. 3. 5. 3=碱(1处.4理后浆(23×0). 料带出(022+4).的(1)热量(87×)5(2)2(2)) × (30-0)= 30. 22(MJ)
m5. 2水 = 1. 0170÷10%-1. 0170= 9. 153(t)
m5. 2纤 =m4. 4纤 · (1-4%)= 1. 0594×(1-4%)= 1. 0170(t)
Q5. 2=(C纤 ·m5. 2a+C水 ·m5. 2水 ) · (t5. 2 -t0 )
= (1. 423× 1. 0170+4. 187× 9. 153) × (60-0)= 2386. 25(MJ)
A. 3. 5. 4 通蒸汽所需带入的热量 Q5. 3
= 2386. 25-1242. 92-30. 22= 1113. 11(MJ)
Q5. 3=Q5. 2 -Q4. 4 -Q5. 1
9
GB/T 27727—2011
m5. 3=Q5. 3/i低
= 1113. 09÷3032. 24=0. 367(t)
A. 3. 6 2# 真空洗浆机系统能量平衡计算
A. 3. 6. 2 用来洗浆的白水带入的热量 Q6. 1 Q6. 1=C水 ·m6. 1 · (t6. 1 -t0 )
A. 3. 6. 1 碱处理后送来浆料带入的热量 Q5. 2 = 2386. 25(MJ)
A. 3. 6. 3 洗后浆料带出的热量 Q6. 4
=4. 187× 29. 46× (30-0)= 3700. 47(MJ)
m6. 4水 = 1. 0170÷5. 5%-1. 0170= 17. 474(t)
m6. 4纤 =m5. 2纤 = 1. 0170(t)
Q6. 4=(C纤 ·m6. 4纤 +C水 ·m6. 4水 ) · (t6. 4 -t0 )
= (1. 423× 1. 0170+4. 187× 17. 474) × (37-0)= 2760. 60(MJ)
A. 3. 6. 4 排出的洗浆废水带出的热量 Q6. 2
Q6. 2=C水 m6. 2 (t6. 2 -t0 )
m6. 2 =m5. 2水 +m6·.1 -m6. 4水 = 9. 153= 29. 46-17. 474= 21. 139(t)
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