GBT27732-2011洗涤筛选、氧脱系统能量平衡及能量效率计算方法.pdf 16页

'ICS85—010Y30园亘中华人民共和国国家标准GB／T27732--2011洗涤筛选、氧脱系统能量平衡及能量效率计算方法Calculationmethodofenergyequilibriumandenergyefficiencyinwashing，screeningandoxygendelignificationsystem2011-12-30发布2012-07-01实施宰瞀髁鬻瓣警辫瞥霎发布中国国家标准化管理委员会促19 刖置GB／T27732--2011本标准按照GB／T1．1—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：大连工业大学、芬欧汇川(常熟)纸业有限公司、中国制浆造纸研究院、山东El照亚太森博浆纸有限公司。本标准主要起草人：刘秉钺、陈曦、张扬、黎的非。 1范围洗涤筛选、氧脱系统能量平衡及能量效率计算方法Ga／"r27732--2011本标准规定了洗涤筛选、氧脱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洗涤筛选、氧脱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／T27736--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洗涤筛选、氧脱系统能量平衡方框图见图1。口4Q5Q692Q3岛Q10图1洗涤筛选、氧脱系统能量平衡方框图3．2体系边界：从浆料进入洗涤筛选、氧脱工段开始，至浆料经过氧脱处理后，准备送去漂白工段止。3．3图1中符号说明：Q，——浆料带入的热量；Qz——送入饱和蒸汽带人的热量；Q。——洗涤液、热水送人的热量；Qt——加入药液带人的热量；Qs——氧脱木素的化学反应热；Qs——氧气带人的热量；Q，——浆料带出的热量；】 GB／T27732—2011Q。——排水带走的热量；Q。——排渣带走的热量；Q。。——散热损失的热量。图1中符号的单位为MJ。4能量平衡计算公式说明4．1输入热量4．1．1浆料带入的热量Q。按式(1)计算：Q1一(C木·m1木+C坪·优1#)·(￡1式中；C*——纤维的比热容，MJ／(t·℃)；c^——水的比热容，MJ／(t·℃)；m。*——绝干纤维的量，t；m。m——纤维中含水的量，‘；t。——浆料的温度，℃；t。——基准温度，0℃。4．1．2送人饱和蒸汽带入的热量Qz按式(2)计算：Q2一m2·(，一i：)式中：m：——通人的蒸汽的量，t；i”——饱和蒸汽的热焓值，MJ／t；i：——o℃水的热焓值，i；=0MJ／t。4．1．3洗涤液、热水送人的热量Q3按式(3)计算：Q3一C^·m3^·(“一t。)式中：优3^——送入水的量，t；t。——送入水的温度，℃。4．1．4加入药液带入的热量Q。按式(4)计算：(h一(、无机·m无“·(“一t。)+C术·mm·(“一to)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(4)式中：Cin——无机物的比热容，MJ／(t·℃)；”^m——药液中无机物的用量，t；m^——药液中水的质量，t；t。——药液送人的温度，℃。4．1．5氧脱木素的化学反应热Q5按式(5)计算：Q5一A·，，15式中：ms——加入的氧气量，kg；A——氧气的单位反应放热量，MJ／t绝于浆。4．1．6氧气带人的热量Qs按式(6)计算：Q6一Ct·”i·(￡6一to)2 式中：ci——氧气的比热容，MJ／(t·℃)；”i——氧气的用量，t；ts——氧气的温度，℃。4．2输出热量4．2．1浆料带出的热量Q，按式(7)计算：Q7一(C女·m7柬+C*·m7#)·(￡7一t。)mr#——绝于纤维的量，t；m^——纤维中含水的量，t；t，——浆料的温度，℃。4．2．2排出冷凝水(热水、污冷水)带出的热量Q。按式(8)计算：Q8一(、柬·m8·(￡8一to)ms——冷凝水(温水、污冷水)的质量，t；ts——冷凝水(温水、污冷水)的温度，℃。4．2．3散热损失的热量Q9按式(9)计算：Q9一Q^一QⅢQ^——输入的热量，MJ；Q＆——输出的热量，MJ。4．3电能计算(计算全系统的总用电负荷P)GB／T27732--2011⋯”(9)计算全系统的总用电负荷P见式(10)，即：P一∑妒·K。·P；一≯·(K1·P1+K2·P2+⋯+K。·P。)⋯⋯⋯⋯⋯⋯(10)妒——参差系数，一般取p一0．8～O．9；K：——用电设备的需要系数；P，——用电设备的装机容量，kW。5洗涤筛选、氧脱系统有关效率的计算5．1洗涤筛选、氧脱系统生产lt浆所需热能Q(GJ／t浆)和蒸汽量M(t／t浆)，按式(11)和式(12)计算：Q—Qz⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(11)M—m：(附蒸汽参数)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(12)5．2洗涤筛选、氧脱系统生产1t浆所消耗的电能p(kW·h／t浆)按式(13)计算：P一22．5·P／G⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(13)P——全系统的用电负荷，kw·h；22．5——每天工作的时间，h；G——洗涤筛选、氧脱系统的浆产量，t／a。注：洗涤筛选、氧脱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／T27732--20116能量平衡表洗涤筛选、氧脱系统能量平衡表见表1。表1洗涤筛选、氧脱系统能量平衡表输人能量输出能量序号数量项目MIMT1浆料带入的热量Q。2送人饱和蒸汽带人的热量Q23洗涤液、冷却水、污热水等送人的热量Q4加入药液带人的热量a5氧脱木素的化学反应热QI6氧气带人的热量Q。7浆料带出的热量Q，8排水带走的热量Q89排渣带走的热量Q910散热损失的热量Q-。合计7能量流向图4按照GB／T27736--2011中5．3．5的要求绘制洗涤筛选、氧脱系统能量平衡流向图。 A．1能量平衡有关数据附录A(资料性附录)洗涤筛选、氧脱系统能量平衡硬能量效率计算实例GB／T27732--201A．1．1水的比热容4．187MJ／(t·℃)，纤维的比热容1．423MJ／(t·℃)，碱的比热容为1．13MJ／(t·℃)，100℃氧气的比热容为0．92MJ／(t·℃)。110℃饱和蒸汽热焓值ino"一2693．5MJ／t。A．1．2除节机、洗节机：送入浆料的绝干量为1t，浓度为6．45％，浆料温度86℃；排渣率0．2％，排渣浓度5％，排渣温度80℃；送出浆料的浓度3．6％，送出浆料的温度80℃。A．1．3筛选系统：筛选排渣率为0．2％，排渣浓度5％，排渣温度80℃；送出浆料的浓度3％，送出浆料的温度80℃。A．1．4GFF洗浆机(即真空洗浆机)：氧脱滤液槽送来的滤液量为4．41t，温度85℃}送出浆料的浓度12％，温度82℃；排出洗涤液的温度80℃。A．1．5氧脱喂料槽、l8、28氧脱反应塔：通入的饱和蒸汽量为0．4t，温度110℃i通入的氧气量0．023t，温度为100℃；氧脱滤液槽送来的滤液量为O．8t，温度85℃；氧化白液的量为o．18t，其浓度为0．105kgNaOH／t氧化白液，温度90℃；送出浆料的浓度10％，温度100℃；氧脱过程中纤维损失率3％。A．1．6氧喷放槽、DD洗浆机(即鼓式置换洗浆机)：氧脱滤液槽送来的滤液量为0．82t，温度86℃；加入的热水量0．66t，温度75℃；漂白车间送来的滤液量为2．94t，温度70℃；送去漂白车间的浆料的浓度12％，温度86℃。A．1．7氧脱反应的化学反应热为9．4MJ／t绝干纤维。A．1．8洗涤筛选、氧脱系统每天的产量为860t。A．1．9洗涤筛选、氧脱系统电器设备的需要系数(K)和装机容量(P)见表A．1。A．2能量平衡方框图洗涤筛选、氧脱系统能量平衡方框图见图A．1。 GB／T27732--201Qts图A．1洗涤筛选、氧脱系统能量平衡方框图图中符号说明：Q11——浆料带人的热量；Q”——除节机排渣带出的热量；Q”——除节后的浆料带出的热量；Q1t——筛选滤液槽送入的滤液带入的热量；Q“——散热损失的热量；Q：，——筛选后排渣带出的热量； Q：：——筛选后浆料带出的热量；Q2。——筛选滤液槽送入的滤液带人的热量；Q”——氧脱滤液槽送人的滤液带人的热量；Q3z—GFF洗浆机排出的洗涤滤液带出热量Q。一一洗后浆料带出的热量；Q3；——GFF洗浆机散热损失的热量；Q4z——氧脱滤液槽送人的滤液带人的热量；Q”——通人的饱和蒸汽带人的热量；q。一通入的氧气带入的热量；Q4。一加入的氧化白液带人的热量；Q。一氧脱反应过程中产生的化学反应热；q。一氧脱处理后浆料带出的热量；Q4，——氧脱反应过程中散热损失的热量；Q。一一氧脱滤液槽送入的滤液带人的热量；Q5：——加入的清洁热水带人的热量；Q。一双辊滤液槽送人的滤液带人的热量；Qs。——洗浆后的排放滤液带出的热量；Q一一一从DD洗浆机出来的浆料带出的热量Q5。——DD洗浆机散热损失的热量；Q、t一一氧脱滤液槽散热损失的热量；Q，，一筛选滤液槽散热损失的热量。图中符号的单位为M3。A．3能量平衡计算(以进入1t绝干浆为基准，基准温度为0℃)GB／T27732—2011A．3．1除节机、洗节机能量平衡计算A．3．1．1由喷放锅来的浆料带人的热量Q1。Q1h—C扦·m¨。·(f11一t。)一1．423×1×(86一O)一122．38(MJ)ml1b=l÷6．45％一1—14．50(0Q11b—Cm·mllb·(fll—t。)一4．187×14．50×(86—0)一5222．58(MJ)Q11一Q11。+Q11b=122．38+5222．58=5344．96(MJ)A．3．1．2除节机排渣带走的热量Q。QⅥ。一(珞·帆Ⅵ。·(“2一to)一1．423×(1x0．2％)x(80—0)=o．23(MJ)m。zb=(1×0．z％)÷5％一(1xo．2％)=o．038(t)Q1zb—Cm·mIzb·(t12一to)一4．187×O．038×(80—O)一12．73(MJ)Q12一Ql2。+Q12b；o．23+12．73—12．96(MJ)A．3．1．3送到筛选的浆料带出的热量Q。。Q13。一C纤-ml。。·(￡13一to)=1．423×1×(1一O．2％)×(80-0)一113．61(Mj)m13b=l×(1—0．2％)÷3．6％一1×(1—0．2％)一26．72(t)Q1铀一C术·m13b·(￡13一to)：4．187x26．72×(80一0)一8950．13(MJ)QI3一Q13。+Q13b；113．61+8950．13=9063．74(MJ)A．3．1．4通人的洗涤液带人的热量Q，。 GB／T27732--2011Q¨一CI水·ml4·(fl4一to)一4．187×(mI3b+m12b—mllb)×(80—O)一4．187×(o．038+26．72—14．50)×(80—0)一4105．94(MJ)A．3．1．5除节机、洗节机散热损失的热量Q，。Q15一(Q11+Q¨)一(Q12+Q13)=(5344．96+4105．94)一(12．96+9063．74)一374．20(Mr)A．3．2三段筛选的能量平衡计算A．3．2．1由除节机来的浆料带人的热量Q。Q13—9063．74(MJ)A．3．2．2排渣带走的热量Q。Qzh—C鲆·优21。·(￡z1一to)一1．423×1×0．2％×(80～o)一0．23(MJ)m：。b一1×0．2％÷5％一(1×0．2％)=0．038(t)Qzlb—C^·m叭b·(fzl一岛)一4．187×0．038×(80—0)一12．73(MJ)Q21一Q2I。+Q¨b—o．23+12．73—12．96(MJ)A．3．2．3送GFF洗浆机浆料带出的热量Q。：m22。一1—1×0．2％一1×0．2％一0．996(t)Q22。一C#·m2z。·(t22一to)一1．423×0．996×(80一0)一113．39(MJ)mz2b—m¨。／3％一m¨。一0996÷3％一0996—32．204(t)Q2zb—C柬·m22b·(￡2z—t。)一4．187×32．204×(80—0)一10787．05(MJ)Qz2一Q22。+Q22b=113．39+lO787．05—10900．44(MJ)A．3．2．4加入的洗涤液带入的热量Q2。Qz3一Cm·mz3·(tz3一to)一4．187×(m2lb+m22b—ml3b)×(80—0)一4．187×(O．038+32．204—26．72)×80=1849．65(M：J)A．3．3GFF洗浆机能量平衡计算A．3．3．1由三段筛选来的浆料带人的热量Q2。QⅢ一10900．44(MJ)A．3．3．2通入的洗涤液带人的热量Q”Gi一[k·m川·(岛i一岛)一4．187×4．41x(85一O)；1569．50(MJ)A．3．3．3送人氧脱喂料槽的浆料带出的热量Q3。Q33。=C*·m33。·(屯3一t。)一1．423×0．996×(82一O)一116．22(MJ)m33b一0．996÷12％一0．996—7．304Q33b—C^·m33b·(￡33一to)一4．187×7．304×(82—0)=2507．71(MJ)Q33一Q33。+Q33b一116．22+2507．71—2623，93(MJ)A．3．3．4洗涤液带走的热量Q。Q3z—Cm·m32·(岛1一t。)一4．187×(mzzb+m31一m33b)×(80--0)一4．187×(32．204+4．41—7．304)×(80～0)=9817．68(MJ)A．3．3．5GFF洗浆机散热损失的热量Q。Q¨一(Q2z+Q31)一(Q32+Q33)一10900．44+1569．50一(9817．68+2623．93)=28．33(MJ)A．3．4氧脱喂料槽、14氧脱、20氧脱反应塔能量平衡计算A．3．4．1由GFF洗浆机来的浆料带人的热量Q。Q33—2623．93(MJ)8 GB／T27732m2011A．3．4．2洗涤液带人的热量Q4。Q4l=Cm·m4l·(t41～t。)一4．187×0．8×(85—0)一284．72(MJ)A．3．4．3通入的饱和蒸汽带人的热量Q。Q42一m¨·(i11。”一ii)=0．4×(2693．5—0)一1077．40(MJ)A．3．4．4氧气带人的热量Q。Q3=C。·m43·(flo。一t。)一o．92×o．023×(100一O)一2．12(MJ)A．3．4．5氧化白液带入的热量Q。A．3．4．5．1无机物带人的热量Q¨。=Cin·优i“·(￡44一to)一1．13×0．18×0．105x(90～0)一1．92(MJ)A．3．4．5．2无机物中的水带人的热量Q4拈=C盘·m水·(￡44～to)一4．187×(O．18—0．18×0．105)×(90—0)一60．71(MJ)Q4=Q“。+q¨一1．92+60．71—62．63(MJ)A．3．4．6氧脱反应的化学反应热带入的热量Q4；Q45=m45·A一0．996×9．4；9．36(MJ)A．3．4．7送人氧喷放槽的浆料带出的热量Q。m¨。一0．996×(1—3％)一o．966(t)m¨b一0．966÷10％--0．966—8．694(t)Q4e。=C*·m“。·(t46一￡o)一1．423×O．966×(100--0)一137．48(MDQ4曲一Cm·m46b·(￡45一to)一4．187×8．694×(100—O)一3640．18(MJ)Q¨=q6。+Q46b一137．48+3640．18—3777．66(MJ)A．3．4．8其他散热损失Q。，Q¨一(Q圳+Q¨+Qt2+Qt3+Qtt+Qs)一Q¨=(2623．93+284．72+1077．40+2．12+62．63+9．36)一3777．66—282．50(MJ)A．3．5氧喷放槽、DD洗浆机能量平衡计算A．3．5．1氧脱处理后的浆料带人的热量Q。Q¨=3777．66(MJ)A．3．5．2洗涤液带人的热量Q。Q51=C^·m51·(‘51～to)一4．187x0．82×(85一O)一291．83(MJ)A．3．5．3热水带入的热量Q。：Q52=C^·m52·(￡52～t。)一4．187×o．66×(75一O)一207．26(MJ)A．3．5．4漂白部分的送人的滤液带入的热量Q。Q53=C^·m53-(￡53～t。)一4．187×2．94×(70一O)一861．68(MJ)A．3．5．5送人漂白工段的浆料带出的热量Q。Q5；。一C*·m55。·(￡55一to)一1．423×o．966x(86—0)一118．22(MJ)m5jb一0．966÷12％一0．966—7．084Q5铀一C^·m55b·(f5s—to)一4．187×7．084×(86一O)一2550．82(MJ)Q55一Q55。+Q55b一118．22+2550．82—2669．04(MJ)A．3．5．6洗涤液带走的热量Q“Q54=C^·／7554·(屯4一t。)一4．187x(m45b+m51+m52+m53一m55b)×(86—0)=4．187×(8．694+0．82+0．66+2．94—7．084)×(86～0)一2171．29(M[J)A．3．5．7其他散热损失Q。Qss=(Q¨十Qs·+Qsz+Qs。)一(Q5t+Qss)9 GB／T27732--201一(3777．66+291．83+207．26+861．68)一(2171．29+2669．29)一298．10(MJ)A．3．6氧脱滤液槽能量平衡计算A．3．6．1由氧喷放槽、DD洗浆机送来的滤液带入的热量Q5。Q54—2171．29(MJ)A．3．6．2送入氧喷放槽、DD洗浆机的滤液带出的热量Qs-Q51—291．83(MJ)A．3．6．3送人GFF洗浆机的滤液带出的热量Q。Q3l一1569．50(M：J)A．3．6．4送人18、23氧脱反应塔的滤液带出的热量Q“Q4l一284．72(MJ)A．3．6．5氧脱滤液槽散热损失的热量Q。。Q51一Qs4～Q51一Q31一Q41—2171．29—291．83一l569。50—284．72—25．24(MJ)A．3．7筛选滤液槽能量平衡计算A．3．7．1GFF洗浆机送人的滤液带人的热量Q。Q32—9817．68(MJ)A．3．7．2送人除节机、洗节机的滤液带出的热量Q。tQ14—4105．94(MJ)A．3．7．3送人三段筛选的滤液带出的热量Q：。Q：。一1849．65(MJ)A．3．7．4送人喷放锅的滤液带出的热量Q，。Q71一Q3z—Q，4一Q23—9817．68—4105．94—1849．65—3862．09(MJ)A．3．8各部消耗电能计算按式(9)计算出各用电设备的用电负荷，见表A．1(计算中p取0．85)。表A．1洗涤筛选、氧脱系统各用电设备的装机容量(P)、需要系数(K)爰用电负荷(p)装机容量(P)用电负荷(声)序号电机编号和名称需要系数(K)kW1常压扩散洗涤器电机750．60452喷放锅搅拌器电机550．60333压力除节机电机45o．7533．754一段压力筛电机2500．75187．55二段压力筛电机1320．6079．26三段压力筛电机450．7533．757浆渣洗涤器电机220．601328真空洗涤浓缩机电机300．6018914电动机1．10．750．82510卸料螺旋电机220．7516．510 表A．1(续)GB／T27732--2011装机容量(P)用电负荷(p)序号电机编号和名称需要系数(K)kW11筛选放空槽搅拌器电机110．758．2512黑液冷却器电机750．7556．2513浆料运送电动机0．45×20．750．67514浆料旋转电动机1600．8012815常压扩散洗涤器电机75O．806016液压油加热器电机60．603．617液压油泵电机0750．600．4518补充蒸煮液泵电机3150．6018919冷喷放黑液泵电机2500．6015020顶部循环泵电机2000．6012021术片溜槽循环泵电机132O．6079．222蒸煮循环泵电机75O．604523洗涤循环泵电机55o．603324闪蒸液泵电机750．604525污冷凝水泵电机5．5o．703．8526清洁冷凝水泵电机40．803．227消除过热冷凝水泵电机750．80602818、2。密封水泵电机75×20．609029清水加压泵电机30O．802430热水泵电机1100．606631送苛化热水泵电机90o．807932压力腺节机供料泵电机900．605433滤液泵电机750．604534扩散洗涤器液压油泵电机18．5×20．6022．235液压油加热器电机0．750．600．45合计1819．85A．4洗涤筛选、氧脱系统能量效率的计算A．4．1洗涤筛选、氧脱系统生产1t浆所需热能Q(GJ／t浆)和蒸汽量M(t／t浆)A．4．1．1Q42—1077．40(MJ)，此时生产的是0．966t浆料；折算成1t浆为1115．32MJ，相当于1．115GJ／t浆。A．4．1．2m。一O．4t蒸汽参数：110℃的饱和蒸汽。A．4．2洗涤筛选、氧脱系统生产1t浆所消耗的电能p(kW·h／t浆) GB／T27732--201用电负荷P一∑驴·K。·P，一驴·(K。P。+K。P。+⋯+K。P。)一0．85×1819．85—1546．87(kW)本计算过程以进入1t蒸煮后的绝干浆为计算基础，生产出0．966t洗筛氧脱后的绝干浆料；折算为单位产品(1t洗筛氧脱后的绝于浆料)的用电量，即p一(22．5·P／o．966)／G一22．5×1546．87-F0．966÷860—41．89(kW·h／t浆)A．5能量平衡表洗涤筛选、氧脱系统能量平衡表见表A．2。表A．2洗涤筛选、氯脱系统能量平衡表输入能量输出能量序号项目MJQ¨由喷放锅来的浆料带人的热量5344．96Q。：除节机排渣带走的热量12．96除节机、Q¨送到筛选的浆料带出的热量9063．741洗节机Q。t通人的洗涤液带人的热量410594Q¨除节机、洗节机散热损失的热量374．20合计9450909450．90Q¨由除节机来的浆料带人的热量9063．74Qz。除砂器排渣带走的热量12962三段筛选皂z送GFF洗浆机浆料带出的热量10900．44Q2。加入的洗涤液带人的热量1849．65合计10913．401091340Qz由三段筛选来的浆料带人的热量10900．44Q。通人的洗涤液带人的热量1569．50Q。洗涤液带走的热量9817．683GFF洗浆机Q。送人氧脱喂料槽的浆料带出的热量2623．93QtGFF洗浆机散热损失的热量28．33合计12469．9412469．94Q¨由GFF洗浆机来的浆料带人的热量2623．93Q¨洗涤液带入的热量284．72Q¨通人的饱和蒸汽带人的热量1077．40氧脱喂料槽、a。氧气带人的热量2．1214氧脱、4Q‘t氧化白液带人的热量62．3328氧脱反应塔qs氧脱反应的化学反应热带人的热量9．36Qs送人氧喷放槽的浆料带出的热量3777．66Q，其他散热损失282．50合计4060．164060．1612 表A．2(续)GB／T27732--201输入能量输出能量序号项目MJMjQ4s氧脱处理后的浆料带人的热量3777．66龟，洗涤液带人的热量291．83Qs。热水带人的热量207．26氧喷放槽、Qs。漂白部分的送人的滤液带人的热量861．685DD洗浆机q。洗涤液带走的热量2171．29Q5s送人漂白工段的浆料带出的热量2669．04Q。其他散热损失298．10合计5138．43Q5．由DD洗浆机送来的滤液带人的热量2171．29Qs，送人氧喷放槽、DD洗浆机滤液带出的热量291．83Q¨送人GFF洗浆机的滤液带出的热量1569．506氧脱滤液槽Q¨送入18、28氧脱反应塔的滤液带出的热量284．72Q¨氧脱滤液槽散热损失的热量25．24合计2171．29Q3zGFF洗浆机送人的滤液带人的热量9817．68Q¨送人除节机、洗节机的滤液带出的热量4105．947筛选滤液槽Q。送入三段筛选的滤液带出的热量1849．65Q。送人喷放锅的滤液带出的热量3882．09合计9817．68981768A．6能量流向图洗涤筛选、氧脱系统能量平衡流向图见图A．2。13 GB／T27732--20114图A．2洗涤筛选、氧脱系统能量平衡流向图'