DOC《前言》

前言本标准是对QB/T 1927.

13-1993《多效蒸发装置能量平衡及热效率计算方法》的修订. 本标准与QB/T 1927.13-1993相比,主要变化如下: ――热效率计算改为能量效率计算,并完善相应内容;

―― 主题内容与适用范围 改为 范围 (第1章);

―― 引用标准 改为 规范性引用文件 (第2章). 附录A为资料性附录. 本标准由中国轻工业联合会提出. 本标准由全国造纸标准化中心归口. 本标准起草单位:大连工业大学、山东临清银河纸业集团、中国制浆造纸研究院. 本标准主要起草人:刘秉钺、李娜、崔立国. 本标准所代替标准的历次版本发布情况为: ――QB/T 1927.13-1993. 本标准自实施之日起,代替原中国轻工总会发布的轻工行业标准QB/T 1927.13-1993《多效蒸发装置能量平衡及热效率计算方法》. 多效蒸发系统能量平衡及能量效率计算 范围 本标准规定了多效蒸发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. 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款.凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本.凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准. QB/T 1927.1 制浆造纸企业设备能量平衡计算方法通则 能量平衡方框图 3.1 能量平衡方框图说明 能量平衡方框图见图1.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.第一个子系统包括预热器、多效蒸发器、螺旋换热器、闪蒸罐等设备.第二个子系统包括表面冷凝器及真空泵系统. 图1 能量平衡方框图 3.2 图中符号的意义 Q1.1――稀黑液带入的热量;

Q1.2――加热蒸汽带入的热量;

Q1.3――浓黑液带出的热量;

Q1.4――清洁冷凝水带出的热量;

Q1.5――II效至末效总的混合污冷凝水带出的热量;

Q1.6――设备散热损失的热量;

Q1.7――末效蒸发出的二次蒸汽带出的热量;

Q2.1――冷却水带入的热量;

Q2.2――温水带出的热量;

Q2.3――末效二次蒸汽冷凝后污冷凝水带出的热量;

Q2.4――不凝气及散热损失的热量. 3.3 图中符号的单位为kJ.

4 能量平衡计算(以生产1吨风干浆为基准) 4.1 输入热量 4.1.1 稀黑液带入热量Q1按式(1)计算: Q1=G1・C1・(t1-t0)1) 式中: G1――进效稀黑液的量,kg;

C1――进效稀黑液的比热,C=(0.98-0.0052b)*4.186,kJ/kg・℃;

t1――进效稀黑液的温度,℃;

t0――基准温度,℃;

若设为0℃,则为0,以下的t0含义相同;

b――黑液固形物浓度,%. 4.1.2 加热蒸汽带入的热量Q2按式(2)计算: Q2=G2・i2 2) 式中: G2――加热蒸汽的用量,kg;

i2 ――加热蒸汽的热焓,kJ/kg. 4.1.3 冷却水带入热量Q3按式(3)计算: Q3=G3・C3・(t3-t0)3) 式中: G3―― 冷却水的流量,kg;

C3――冷却水的比热,kJ/kg・℃;

t3――冷却水的温度,℃. 4.2 输出热量 4.2.1 浓黑液带出热量Q4按式(4)计算: Q4=G4・C4・(t4-t0)4) 式中: G4――出效浓黑液的量,kg;

C4――出效浓黑液的比热,kJ/kg・℃;

t4――出效浓黑液的温度,℃. 4.2.2 清洁冷凝水带走的热量Q5按式(5)计算: Q5= G5・i5'

5) 式中: G5――加热蒸汽凝结水的量,kg;

i5'

――加热蒸汽凝结水的热焓,kJ/kg. 4.2.3 II效至末效总的混合污冷凝水带出的热量Q6按式(6)计算: Q6= G6・C6・(t6-t0)6) 式中: G6――II效至末效总的混合污冷凝水的量,kg;

C6――II效至末效总的混合污冷凝水的比热,kJ/kg・℃;

t6――II效至末效总的混合污冷凝水的温度,℃. 4.2.4 末效蒸发出的二次蒸汽带出的热量Q7按式(7)计算: Q7= G7・i7 7) 式中: G7――末效蒸发出的二次蒸汽的量,kg;

i7 ――末效蒸发出的二次蒸汽的热焓,kJ/kg. 4.2.5 设备散热损失的热量Q8按式(8)计算: Q8=Q1+Q2-Q4-Q5-Q6-Q7…8) 4.2.6 末效二次蒸汽冷凝后污冷凝水带出的热量Q9按式(9)计算: Q9= G9・i9'

9) 式中: G7――末效二次蒸汽的量,kg;

i9'

――末效二次蒸汽冷凝后污冷凝水的热焓,kJ/kg. 4.3 用电设备输入的电能 用电设备输入的电能Qd按式(10)计算 Qd=L・k・P…10) 式中: L――平衡生产吨浆该设备所工作的时间,h;

k――需要系数;

P――装机容量,kw.

5 蒸发系统能量效率计算 5.1 蒸发系统蒸发的水量G水(kg)按式(11)计算: G水=G1(1-b入/b出) 式中: G1――进效稀黑液的量,kg;

b入――进效稀黑液的浓度,%;

b出――出效浓黑液的浓度,%. 5.2 蒸发单位水所消耗的加热蒸汽量A(kg汽/kg水)按式(12)计算: A=G2/G水(需注明加热蒸汽的参数)…………(12) 5.3 蒸发单位水所消耗的电能D(kwh/kg水)按式(13)计算: D=Qd/G水…13) 5.4 蒸发单位水所消耗的冷却水量M(kg/kg水)按式(14)计算: M=G3/G水…14)

6 能量平衡表(见表A.3)

7 能量流向图 多效蒸发系统能量流向见图2. 图2 多效蒸发系统能量流向图 附录A(资料性附录) 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 以生产1t风干浆为计算基准,基准温度设为0℃.实例计算的是V效蒸发系统,蒸发麦草浆黑液,黑液的流向为:效为板式降膜蒸发器,Ⅲ~Ⅴ效为长管升膜蒸发器. A.1.1 进蒸发站稀黑液的有关参数:稀黑液固形物含量9%,稀黑液温度70℃,稀黑液流量13200kg/t浆. A.1.2 出蒸发站浓黑液的有关参数:浓黑液固形物含量42%,浓黑液温度105℃. A.1.3 出末效进Ⅱ效半浓黑液的固形物含量27%. A.1.4 Ⅱ~Ⅴ效总混合污冷凝水的温度70℃. A.1.5 加热蒸汽的有关参数(饱和蒸汽):压力0.35MPa,温度138℃,流量1829.2m3,密度ρ=1.9074kg/ m3,蒸汽焓i =2736.1kJ/kg,水的焓i'

=583.8 kJ/kg. A.1.6 Ⅴ效二次蒸汽的温度78℃,蒸汽焓i =2637.3kJ/kg,水的焓i'

=326.57 kJ/kg. A.1.7 冷却水的有关参数:入口温度20℃,出口温度45℃,流量56m3/t浆. A.1.8 蒸发系统电器设备的需要系数(K)、装机容量(P)和换算系数(折算吨浆耗时L)见表A.1. 表A.1 多效蒸发系统电器设备需要系数、装机容量和换算系数 用电设备 P(kw) K L(h) Ⅰ、Ⅱ效黑液泵电机 28*2 0.65 0.24 Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ效黑液泵电机 22*3 0.65 浓黑液泵电机

13 0.70 0.24 稀黑液泵电机

30 0.65 0.24 半浓液泵电机

28 0.65 0.24 真空泵电机

55 0.75 0.24 污冷凝水泵电机

20 0.60 0.24 清冷凝水泵电机 13.4 0.60 0.24 温水泵电机

28 0.60 0.24 A.2 能量平衡方框图(见第3章) A.3 能量平衡计算(设基准温度t0=0℃) A.3.1 Ⅰ~Ⅴ效蒸发器及预热器热量衡算 A.3.1.1 稀黑液带入热量Q1.1 Q1.1=G1.1・C1.1・t =13200*3.906*(70-0) =3609491(kJ) G1.1――进效稀黑液的量,kg;

C1.1――黑液的比热,C=(0.98-0.0052b)*4.186,kJ/kg・℃;

b1.1――黑液固形物浓度,%. C1.1=(0.98-0.0052b)*4.186 =(0.98-0.0052*9)*4.186 =3.906 (kJ/kg・℃) A.3.1.2 加热蒸汽带入的热量Q1.2 Q1.2=G1.2・ρ1.2・i =1829.2*1.9074*2736.1 =9546297 (kJ) G1.2――加热蒸汽的流量,m3;

ρ1.2――加热蒸汽的密度,kg/ m3;

A.3.1.3 浓黑液带出热量Q1.3 Q1.3= G1.3・C1.3・t =2828.57*3.188*(105-0) =946836 (kJ) C1.3=(0.95-0.0052b1.3)*4.186 =(0.98-0.0052*42)*4.186 =3.188 (kJ/kg・℃) 进效黑液固形物D1.1=G1.1・b1.1 =13200*9% =1188 (kg) 出效浓黑液量G1.3=D1.1/b1.3 =1188÷42% =2828.57(kg) A.3.1.4 清洁冷凝水带走的热量Q1.4 Q1.4= G1.2・ρ1.2・i'

=1829.2*1.9074*583.8 =2036888 (kJ) A.3.1.5 II、III、IV、V效污冷凝水带出的热量Q1.5 A.3.1.5.1 半浓黑液的流量G半=D1.1/b半=1188÷27% =4400(kg) A.3.1.5.2 I效、II效的蒸发水量GI、GII 假设I效、II效的蒸发水量相等(即为II效、III效的污冷凝液) GI=GII=(G半-G1.3)/2 = (4400-2828.57)/2 = 785.72 (kg) A.3.1.5.3 III效、IV效、V效的蒸发水量GIII、GIV、G1.7 假设III效、IV效、IV效的蒸发水量相等,(即为IV效、V效的污冷凝液和V效的二次蒸汽) GIII=GIV= G1.7= (G1.1-G半)/3 = (13200-4400)/3= 2933.3(kg) A.3.1.5.4 II、III、IV、V效污冷凝水带出的热量Q1.5 Q1.5=(GI+ GII+ GIII+ GIV)・C1.5・t =(785.72+785.72+2933.3+2933.3)*4.186*(70-0) = 2179503(kJ) A.3.1.6 V效二次蒸汽带出的热量Q1.7 Q1.7= G1.7・i =2933.3*2637.3 =7735992(kJ) A.3.1.7 散热损失的热量Q1.6 Q1.6=Q1.1+Q1.2-(Q1.3+Q1.4+Q1.5+Q1.7) =3609491+9546297-(946836+203688+2179503+7735992) =256569 (kJ) A.3.2 真空泵和表面冷凝器热量衡算 A.3.2.1 末效二次蒸汽输入的热量Q1.7 Q1.7=7735992 (kJ) A.3.2.2 冷却水输入的热量Q2.1 Q2.1=G2.1・C2.1・t2.1 =56*103*4.186*(20-0) =4688320 (kJ) A.3.2.3 温水带出的热量Q2.2 Q2.2= G2.1・C2.1・t2.2 =56*103*4.186*(45-0) =10548720 (kJ) A.3.2.4 污冷凝水带出的热量Q2.3 Q2.3= G1.7・i2.3'

=2933.3*326.57 =957928 (kJ) A.3.2.5 不凝气及散热损失热量Q2.4 Q2.4= Q1.7+ Q2.1-( Q2.2+ Q2.3) =7735992+4688320-(10548720+957928) =917664 (kJ) A.3.3 各部消耗电能计算 各用电设备消耗明细见表A.2(Qd=L・k・P,1kwh=3596kJ). 表A.2 各用电设备的装机容量及需要系数 用电设备 装机容量(P)/kw 需要系数(K) 折算吨浆耗时(L)/h 用能/kwh 用能/kJ I、II效黑液泵电机 28*2 0.65 0.24 8.736

31415 III、IV、V效黑液泵电机 22*3 0.65 浓黑液泵电机

13 0.70 0.24 2.184

7854 稀黑液泵电机

30 0.65 0.24 4.68

16829 半浓液泵电机

28 0.65 0.24 9.9

35600 真空泵电机

55 0.75 0.24 2.88

10356 污冷凝水泵电机

20 0.60 0.24 1.9296

6939 清冷凝水泵电机 13.4 0.60 0.24 4.032

14499 温水泵电机

28 0.60 0.24 4.368

15707 总计38.71

139198 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G水 G水=G1.1 (1-b入/b出) =13200*(1-9%/12%) =10371 (kg) A.4.2 蒸发单位水所消耗的加热蒸汽量A A=G1.2/G水 (蒸汽参数:0.35MPa饱和蒸汽) =1829.2*1.9074÷10371 =0.3364(kg汽/kg水) =0.3364*2736.1 =920.42(kJ) =0.92(MJ) A.4.3 蒸发单位水所消耗的电能D D=Qd/G水=38.71÷10371 =3.7325(kwh电/t水) =13422kJ/t水A.4.4 蒸发单位水所消耗的冷却水量M M=G2.1/G水=56000÷10371 =5.400(kg水/kg水) A.5 能量平衡表 多效蒸发系统能量平衡表见表A.3. 表A.3 DIP系统能量平衡表 序号 项目输入能量(MJ) 输出能量(MJ)

1 I~V效蒸发器及预热器 Q1.1 稀黑液带入的热量 3609491kJ Q1.2 加热蒸汽带入的热量 9546297kJ Q1.3 浓黑液带出的热量

946836 kJ Q1.4 清洁冷凝水带出的热量

2036888 kJ Q1.5 II、III、IV、V效污冷凝水带出的热量

2179503 kJ Q1.6 设........