GB T 14909-2005 能量系统用分析技术导则.pdf

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1、ICS 27.010 F 04 道昌中华人民共和国国家标准GB/T 14909一2005代替GB/T14909-1994 能量系统烟分析技术导则Technical guides for exergy analysis in energy system 2005-07-15发布2006皿01-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局也士中国国家标准化管理委员会&叩GB/T 14909-2005 目次前言.皿1 范围-2 术语和定义3 烟值的计算.4 烟平衡.25 烟分析的评价指标.6 佣分析的步骤.4 附录A(规范性附录)炯值的计算方法. 5 附录B(资料性附录)烟分析方法的计算实例I G

2、B/T 14909一2005前言本标准代替GBjT14909-1994(能量利用中的调分析方法技术导则。本标准与GBjT14909一1994相比主要变化如下:一一修改了关于本标准造用范围的表述，特别指出本标准不仅适用于一般的能量系统，也适用于产品生命周期评价等新领域;一一修改了术语和定义的表述;一一更正了烟值的计算基准。包括更正了基准态压力和环境基准态下的大气组成，调整了个别元素的基准物质，增加了一些新的基准物质，使基准物质体系的元素总数达到80种;一一完善了佣分析的评价指标，包括增加了朋平衡和调效率的多项内容p一一完善了佣分析的原则方法及结果表示中评价与分析的表述;一一简化了规范性附录中的多

3、处表述(见附录A的起始处、A.1、A.4. 1、A.4. 1. 1); -一一基于正文中的元素的基准物质体系(见3)，重新核算了全部元素的标准烟数值(见附录A的表A.3); 一一基于元素的标准烟数值(见附录A的表A.3)，重新核算了部分无机化合物的标准烟数值，其中还调整了个别物质(见附录A的表A.4);一一基于元素的标准烟数值(见附录A的表A.3)，重新核算了部分有机化合物的标准烟数值，其中还调整了个别物质(见附录A的表A.5); 一一修改了关于稳定流动体系纯物质的册和稳定流动体系多组分物质的姻的表述和计算公式(见附录A的A.4.2和A.4. 3); 一一修改了资料性附录中的炯分析方法的计算实

4、例的锅炉的调分析的表述(见附录B); 一一更换了资料性附录烟分析方法的计算实例中的示例2(见附录B)。本标准附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。本标准由全国能源基础与管理标准化技术委员会提出。本标准由全国能源基础与管理标准化技术委员会归口。本标准起草单位dt京化工大学、华北电力大学、中国科学院工程热物理所、石油工业节能节水专业标准化技术委员会、北京国电华北电力工程有限公司、中石化洛阳石化工程公司工程研究院。本标准主要起草人:郑丹星、武向红、宋之平、陈铭铮、俞伯炎、任晓东、郑战利。本标准所代替标准的以往版本发布情况为z一一-GBjT14909-19940 回GB/T 14909-2005 能

5、量系统烟分析技术导则1 范围本标准规定了能量系统烟分析的基本概念与术语、调值的计算基准、炯值的计算方法、调平衡、烟分析的原则方法及结果表示等，并给出了烟分析方法的计算实例。本标准适用于任何涉及能量利用或能量转换的过程、设备、工艺流程或系统，也适用于产品生命周期评价等环境保护方面相关问题的定量分析。2 术语和定义本标准采用下列术语和定义。2. 1 体系system根据研究目的而确定的具有明确边界的分析对象。根据同一概念，体系内部还可以分割成两个或两个以上的子体系(subsystem)。2.2 环境environment 体系边界以外称为外界。环境是外界的一部分，是一个作为烟分析基准的特定的理想外

6、界，由处于完全平衡状态下的大气、地表和海洋中的选定基准物质所组成。2.3 烟exergy体系与环境作用从所处的状态达到与环境相平衡状态的可逆过程中，对外界做出的功。2.4 烟损失exe咆yloss 由于过程不可逆性所造成的体系作功能力的减少。2.5 烟分析exergy analysis 对能量系统炯的传递、利用和损失等情况进行的分析。3 烟值的计算3. 1 烟值的计算基准烟值的计算基准是环境参考态，它是基准物质体系在规定的温度、压力下的状态。本标准规定佣的基准态温度为298.15K(250C)，基准态压力为o.1 Pa(l bar);基准物质体系规定为:大气物质所含元素的基准物质取大气中的对应

7、成分，其组成如表1所示，即在上述温度和压力条件下的饱和湿空气;氢的基准物质是液态水;其他元素的基准物质取表2中所列的纯物质。表1环境参考态下的大气组成组分N2 O2 Ar CO2 Ne He H20 组成(摩尔分数0.756 1 0.202 8 0.009 1 0.0003 1. 77X 10-5 5. 08X 10-6 0.031 67 GB/T 14909-2005 表2元素的基准物质元素基准物质元素基准物质元素基准物质Ag AgCl H H20(液态)Pr PrF3 Al Ah03 He He(空气)Pt Pt Ar Ar(空气)Hf Hf02 Rb Rb2SO, As As20S Hg

8、 HgCIz Rh Rh Au Au HoCI, .6H20 Ru Ru B H3B03 S CaSO, .2H20 Ba Ba(NO, )? Sb Sb20S Be BeO . Al?O 4缸，_|咽币、Sc SC203 Bi BiO创F、飞7-YK -n觉可、11 、SeSe02 Br 宇宙Si02 C cdf有SmCI, Ca !息;、Sn主|Sn02 Cd 飞岛、SrF2 Ce Ta20 s Cl Tb02 Co Te02 Cr ThO, Cs Ti02 Cu T1Cl, Dy Tm203 Er U03 H20 Eu V20S F CaWO, Fe Y203 Ga Yb203 Gd Z

9、nSi03 Ge ZrSiO, 3.2 烟值的计算方法见附录A。4 烟平衡4. 1 烟损失1用损失按式(1)计算1 = l ;nl + l exl . ( 1 ) 式中:l-t用损失，单位为焦耳(); 2 Iint -内部烟损失，单位为焦耳(); Iext -外部烟损失，单位为焦耳()。4.2 体系输入与输出之间的烟平衡体系输入与输出之间的烟平衡按式(2)计算Ein = Eout + Iint + t:.Esys 式中zEin -穿过体系边界的输入烟，单位为焦耳(J); Eout -穿过体系边界的输出烟，单位为焦耳(); t:.Esys -烟在体系内部的积存量，对于稳定流动体系，输入与4.3

10、体系支付与收益之体系支付与收益式中:式中z式中:已-一体系的局部调损失率;Ii一一体系的局部(子体系)册损失，单位为焦耳。)。5.4 局部烟损失系数局部炯损失系数按式(8)计算。=主式中:2; 体系的局部烟损失系数。G/T 14909-2005 . ( 2 ) . ( 3 ) E ( 4 ) . ( 7 ) . ( 8 ) 3 GB/T 14909-2005 体系的局部烟损失系数与体系的目的惆效率之间关系如式(9)市。bj= 1- li ( 9 ) 5.5 单位产晶(或单位原料)的支付烟单位产品(或单位原料)的支付烟按式(10)计算瓦-M( 10 ) 式中:一一单位产品(或单位原料)的支付册，

11、单位为焦耳每千克(J kg一1); M一一总产量(或总原料量)，单位为千克(kg)。6 烟分析的步骤6. 1 确定体系事先要明确体系的边界、子体系的分割方式，以及穿过边界的所有物质和能量(例如功或热)。必要时辅以示意图说明。6.2 明确环境基准一般应采用本标准的环境参考态。若采用其他基准态应予以说明。6.3 说明计算依据说明所使用的热力学基础数据(如物质的热容、惜和摘等)的来源。列出直接应用本标准的计算公式或由本标准定义外延得到的数学关系式，并说明应用的场合。6.4 计算烟平衡建立体系的烟平衡关系，用表和图辅助表示计算结果。基于炯平衡关系，做出支付与收益、损失平衡表或做出输入与输出、损失平衡表

12、。计算出烟效率、局部炯损失率或局部烟损失系数，以及单位产品(或单位原料)的支付烟等评价指标。6.5 评价与分析根据计算结果，分析烟损失的部位、大小和原因，为改善过程的能量利用指出方向和措施。6.6 烟分析方法的计算实例参见附录B。4 附录A(规范性附录)烟值的计算方法GB/T 14909-2005 本附录是烟分析方法中涉及的基本计算问题的说明。文中所使用的物理量及符号如表A.l所示。蠢的符号ai a.b.c c, C,.m C, E e Em E,y, fG H h Hm Ah H AhL mixHm I M P Q R S s Sm T U V v Vm W 飞Xi 表A.1物理量的名称、符

13、号及单位量的名称多组分物质中i组分的活度化合物A.B.巳中的相应元素的化学计量数质量定压热容摩尔定压热容体积定压热容炯比饲摩尔烟俐在体系内部的积存标准摩尔生成吉布斯自由能烙质量熔摩尔始高热值(高发热量)低热值(低发热量)混合热饲损失产量或原料量压力热量通用气体常数为8.3145煽质量精摩尔惰热力学温度热力学能又名内能体积比体积或比容摩尔体积功混合物中i组分的质量分数混合物中i组分的摩尔分数单位J. kg-1 K-1 J mo!-l K-1 J. m-3 K-1 J kg-1 J mo!-l J J. mo!-l J J kg-1 J mo!-l J. kg-1 J. kg-1 J. mo! J

14、 kg Pa J mo!-l K- 1 J. K-1 J kg-1 K-1 J. mo!-l K-1 K 盯13m kg-1 m3 mo-l J F U GB/T 14909-2005 表A.1 (续)量的名称单位在体系的局部烟损失率可(l) 单位产品(或单位原料)的支付娴J. kg-1 。上标:。标准状态id |理想混合物Ig 理想气体液体下标g。环境基准态1.2 1某机comb 燃烧ext exh 排烟燃料g 收益，gen 普遍h 高温hex 换热混合m l输入mt |内部L |损失口l1Xl混合ooubjt | 输目的出开主st |水蒸气sys 体系w 水顶标:单位时间的物理量底标:一维

15、数组6 A.1 功和热的娴E=W 式中:E一一烟，单位为焦耳(J); W一一功、电能或机械能等，单位为焦耳(J)。传热过程中热的烟为z式中:式中:H。环50一一一环从状态H式中:EI状态E2一一状态处于一定状态式中:。环境基准态V。环境基准态下Eq = f (1一手)aQGB/T 14909一2005.( A.l ) .( A.2 ) ( A.5 ) E2 - EI = (U2 - To 52 +扩V2)一(UI- T051 +扩VI)(A.6 ) 式中:UI 状态1下体系的热力学能，单位为焦耳(J); u 状态2下体系的热力学能，单位为焦耳(J); VI -状态1下体系的体积，单位为立方米(

16、m3); V2一一状态2下体系的体积，单位为立方米(m3); 51 状态1下体系的摘，单位为焦耳每开尔文(J K -I) ; 7 GB/T 14909-2005 52 状态2下体系的脯，单位为焦耳每开尔文(J K-1)。A.3 烟损失体系的内部烟损失可通过正文中式(3)的调平衡关系导出。根据能量转换过程目的所考察的外部烟损失则是式(3)中输出惆Eou的一部分。表A.2列出了五种基本过程的调损失的计算方法，每种过程又举例说明了几种具有不同特征的情况。其中，均忽略了过程的动能、位能变化以及由于保温不良造成的热损失。表A.2五种基本过程的烟损失的计算方法过程流动过程特征或目的输出功输入功节流实际过程

17、或设备汽(气)轮机、内燃机压缩机、泵、风机节流阀图示HI.EI H2 E2 古HI. 1 H2 E2 能量平衡H=H,+W H1+W=H2 H=H2 E=E，十W十IintE +W=E2+Iint El =E2+Iint 炯平衡Ein=E Ein =E1 +W Ein=El Eout=E，十WE out =E2 Eout =E2 内部饲损失Iin，=且一E，-WIint Iint=E-E, 调效率W E2-E1 E2 EI-E:z W El 过程、传热过程特征或目的放热吸热实际过程或设备输出热的过程输入热的过程图示Hl.EI H2占2Hl.El H2 E2 能量平衡H=H,+Q Hl十Q=H2

18、EI =E, +Eq+lint El +Eq=E，十Iint1用平衡Ein=El Ein=E十EqEout=E2+Eq Eout=E, 内部烟损失Iint=瓦-E2-EqIint=E1 +Eq-E2 饲效率一一一Eq一一E2 -E1 E-E2 Eq 8 GB/T 14909-2005 表A.2(续)过程化学反应过程特征或目的绝热反应放热反应吸热反应电解实际过程或设备绝热反应器有冷却的反应器有加热的反应器电解槽图示口;H,.E, H,. E, H,. H, H,. E, H,.E, H, .且2能量平衡H,=H, H，=H，十QH,+Q=H, H ,+W=H, E, =E,+Iin E, =E，

19、+Eq十IintE, +Eq=E,+Iin E, +W=E,+Iint 烟平衡Ein=E, Ein=E, Ein=E，十EqEin=E, +W Eout=E, E。川=E，+EqEout=E, Eout=E, 内部饲损失Iint Iint Iint=Et +Eq-E, Iint=E, +W-E, 娴效率E, 一一一s_一E,-E, E2 EI E1 E,-E, Eq W 过程混合过程分离过程特征或目的绝热混合放热混合输入热的分离输入功的分离实际过程或设备绝热混合器有冷却的混合器蒸馆釜微分过滤、反渗透H,. E, H,. , 工D百万;H,.E, 己H,. , 图示H,.E, H3. E3 H3

20、. E3 f马E, 能量平衡H,+H,=H3 H,+H,=H3+Q H t +Q=H,+H3 H,+W=H,+H3 E，+E，=E3十lintE, +E, =E3+Eq+lint E, +Eq=E，十E3+IintE，十W= E, + E3 + Iint 规平衡Ein=E, +E, Ein=E,+E, Ein=E, +Eq Ein=E，十WEout=E3 Eout=E3+Eq Eout=E,+E3 Eoot =E，十E3内部册损失Iint=E, +E, -E3 Iiot=E, +E, -E3 -Eq Iint=E, +Eq-E, -E3 Iint=E，十W-E，-E3佣效率E3 Eq土E王(E

21、,+E3)-E, (E，十E3)-E，E1 +E2 Et十E，Eq W A.4 物质的烟A. 4.1 物质的标准烟处于环境基准态温度和基准态压力下纯物质的烟称为该物质的标准烟，记作EB0该值通常取摩尔量。A. 4. 1. 1 化学元素的标准烟化学元素的标准炯见表A.3 0 9 GB/T 14909-2005 表A.3元素的标准惘Pr 标准烟kJ. mo! - I 978. 061 元素标准娴元素Ag(s) A! -oOE7 m-5 -。U-H 标准炯kJ. mo! - I 117.575 元素788. 186 He 30.224 Pt 。386. 137 Ho 967.432 Rb Rh 35

22、4. 722 Ar 11. 665 Hf 1057. 105 As 。Au 。Hg 134. 692 Ru 。F B 609.882 S Sb 60 1. 063 420. 522 Ba Be 906. 734 Bi 167.570 Br 850. 529 C 879.773 Ca 516. 023 Ce 740.743 Cd 95 0. 578 C! 909.227 Co 265. 629 Cr 1164.813 Cs 885. 498 Cu 171. 925 Dy 894. 284 Er 1152.058 Eu 704. 556 795. 441 Fe 905. 356 Ga 860.43

23、4 Gd 323.059 Ge 499. 780 Zr 1062.802 A. 4.1.2 化合物的标准惆a) 化合物的标准烟化合物CAaBbC)的标准烟为:E(AaBbCc) = llfG(AaBbC)十aE(A)十bE(B) + cE (C) ( A.7 ) 式中:今fG(AaBbCc)一一化合物AaBbCc的标准摩尔生成吉布斯自由能，单位为千焦耳每摩尔(kJ mol-1) ; a一-A元素的化学计量数;b-B元素的化学计量数;10 GB/T 14909一2005C一-c元素的化学计量数;E(A)一-A元素的标准烟，单位为千焦耳每摩尔(kJ mol-1) ; E(B)-B元素的标准烟，单位

24、为千焦耳每摩尔CkJ mol-1) ; E!CC)-C元素的标准烟，单位为千焦耳每摩尔CkJ mol一1)。由此计算，表A.4列出了部分常见无机化合物的标准烟数值，表A.5列出了部分常见有机化合物的标准烟数值。同时，表A.4和表A.5还列出了作为计算基础的该化合物的标准摩尔生成吉布斯自由能数值。表A.4部分无机化合物的标准烟数值化合物聚集态l:.fG A1Cl3 Al, (50)3 BaO S s 5 BaCl, 5 Ba50, s BaC03 CaO Ca(OH)2 CaCl, CO CO, Cu,O Cu50, . H,O FeAl,0 , Fe(OH)3 Fe2 5iO, H2 HBr

25、HCl HF HgO HgCl2 Hg50, HI M-MEW-陆KCl K,C03 KCN gb-gb一bs s s g g 1. 594 228.547 -1123.654 -33.320 -689.940 -380.213 408.578 1065.356 102. 051 s l:.fG kJ. mol -I 一314.111-260.882 -813.013 -625.412 -300.080 37 1. 068 257.114 320.491 -369.394 -868.741 标准饲kJ. mol -I 101. 022 49.875 68. 620 21. 027 22. 22

26、3 78. 336 51. 264 116.404 0.693 100.578 37. 619 60.576 89.824 56. 526 64. 792 336. 703 88.912 55. 559 3. 955 234.305 201. 374 154.294 212.763 217.921 212.996 304.939 235.927 260.886 4. 545 0.110 63.291 5 s 11 PbC03 s 8. 580 100. 670 802. 893 154. 183 34.055 3.070 127.943 697.237 s 50, 503 g g E 5nO

27、ZnO ZnCl2 Zn50, s 8 s s GB/T 14909一2005襄A.5部分有机化合物的标准烟鼓值化合物聚集态IllG kJ mol-1 CH, g 一50.840C2H, g 一32.930 C3 H8 g 一23.470C, H10 g 一17.150C5H12 g -8.370 C, H14 g 一0.250C, H14 一3.800C7 Hl g 7.990 C2H, g 68. 120 C3 H, g 62. 720 CH2=CHC2H5 g 71. 300 C2H2 g 209.200 C5 HlO C环戊烧)36.400 C, H12 C环己烧)26. 700 C,

28、 H, 124.500 CH3C, H5 113.800 CH30H 一166.600C2H50H 一174.800C3H70H 一170.600C，日，OH一162.500C5HlIOH g 一149.750C, H50H g 一32.890HCOOH -361. 400 CH3COOH 389.900 C3H,COOH 一377.700 C1sH31COOH s 一274C, H5COOH s 一210.41b) 燃料标准佣的估算气体燃料的比标准惆为:式中:标准炯化合物kJ mol 829.974 HCOOCH3 1493.549 CH3COOC2H, 2148.674 CCH3)20 2

29、800. 658 CC2H, )20 3455. 103 HCHO 4108.888 CH3CHO 4105.338 CCH3)2CO 4762.792 CH3Cl 1359.449 CH2Cb 1999.714 CHC13 2653.959 CC1, 1265.380 CH3Br 3264. 723 CH31 3900.688 CF, 3293.039 C, H5 F 3928.004 C, H5Cl 716. 192 C6 H5Br 1353. 656 C, H51 2003.521 CH3NH2 2657. 286 CH3CN 3315.702 COCNH2)2 3137.627 C,

30、H5N02 288.219 C, H5NH2 905.384 C, H120，仰自葡萄糖)2208.914 C2 H220 ll Cj;W，糖)10060.594 C5H5N 3372. 599 C, H, N eB : O. 950 X t:.h l-一一燃料的比标准烟，单位为千焦耳每千克(kJ kg-l); t:.h 燃料的标准高热值，单位为千焦耳每千克(kJ kg-l)。液体燃料的比标准烟为te6埠。.975X t:.h 12 聚集态g g g g g E E E E g g g E g s s s IllG 标准炯kJ mol-1 kJ mol-1 -297.190 998.094 -

31、332.700 2253.914 一112.930 1415. 526 一5l.830 2532.806 一109.910 537.732 133.300 1160.007 一153.0501785.921 -62.890 723. 572 68.870 623.239 73.700 524.056 一62.600440.803 一28.160760. 922 15.650 814. 380 -888.430 368.011 -69.040 3193.406 89.200 3163.386 126.000 3202.807 187. 78 3274.235 32.260 1030. 996 8

32、6. 500 1260. 601 一196.800686.685 146.200 320 l. 466 149. 200 3435.661 -910.400 2975.452 一1544.7005989.878 190.21 283 l. 010 293. 5 481 l. 506 . ( A.8 ) .( A.9 ) G/T 14909-2005 固体燃料的比标准惆为2eO : t:.ht十2438X w .( A. 10 ) 式中zt:.ht-燃料的标准低热值，单位为千焦耳每千克(kJ kg-1); 2 438一一水的汽化潜热，单位为千焦耳每千克(kJ kg-1); w一一固体燃料中水的质

33、量分数(%)。A.4.2 稳定流动体系纯物质的烟可利用式(A.3)求取稳定流动体系纯物质的烟。例如，对于任意温度T和压力下某种纯物质的摩尔烟为:Em(T,p) = E + Hm(T，) -H(To，户。)J-ToSm(T，)-S(To，扩)J(A. 11 ) 式中zEL-纯物质的标准烟，单位为千焦耳每摩尔(kJ.mol-1); S (To，旷)一一-环境基准态温度T。与基准态压力扩下纯物质的摩尔惰，单位为千焦耳每摩尔开尔文(kJ mol-1 K-1); Sm(T，)一一任意温度T和压力下纯物质的摩尔摘，单位为千焦耳每摩尔开尔文(k.J mol-1 K-1); H(To ，旷)一一环境基准态温度

34、T。与基准态压力扩下纯物质的摩尔焰，单位为千焦耳每摩尔(kJ mol-1) ; Hm(T，) 任意温度T和压力下纯物质的摩尔焰，单位为千焦耳每摩尔(kJ mol-1)。式(A.11)中的始与情可以借助热力学性质模型计算，也可以从适宜的热力学性质图或表查取。任意温度T和压力下某种理想气体的摩尔册为zE!(T，) = E + rT (1 - )C.mdT + RToln乓). . . ( A. 12 ) J To飞TJ.m飞pOJ 式中zEL-纯物质的标准烟，环境基准态下该物质为气态，单位为千焦耳每摩尔(kJ mol-1); CEm-理想气体的摩尔定压热容，单位为千焦耳每摩尔开尔文(kJ mol-

35、1 K一1); R一一气体常数，为8.3145 X 10-3 kJ mol-1 K-1。任意温度T和压力下某种纯液体的摩尔烟为:。rr1, To 、tEm(T，)=E+I 11一一一lC.mdT( A. 13 ) J To飞TJ.m式中:EL-纯物质的标准俐，环境基准态下该物质为液态，单位为千焦耳每摩尔(kJ.mol-1); C.m 液体的摩尔定压热容，单位为千焦耳每摩尔开尔文(kJ mol一1 K 1)。A.4.3 稳定流动体系多组分物质的烟对于任意温度为T，压力为和一定组成的多组分稳定流动体系，其摩尔烟为:Em(T,p ,:!:) = 2:x，Em.，(T，)十RTo2:x，ln;+ (1

36、一手)t:. m x H m ( A. 14 ) -式中zx，二一体系中i组分的摩尔分数;Em.;(T，)一-体系温度T与压力p下组分i的摩尔册，单位为千焦耳每摩尔(kJ.moll)，可利用式(A.11)算出;a，体系中i组分的活度，可以借助热力学性质模型计算等方法获取;t:.mixHm一一体系的混合热，可以借助热力学性质模型计算等方法获取，单位为千焦耳每摩尔(kJ mol-1 )。13 GB/T 14909-2005 14 理想混合物的摩尔炯为:F;i(T，p，主)= x;Em.;(T，) +RToxilnX; ( A. 15 ) 式中zEm.;(T，)一体系温度T与压力下液体组分i的摩尔册

37、，单位为千焦耳每摩尔(kJ mol-勺，可利用式(A.13)算出。理想气体混合物的摩尔烟为zE(T，p，:) = xiE.汀，)+RTox;ln(主).( A. 16 ) 飞/式中zE:.;(T，p)一体系温度T与压力下理想气体组分i的摩尔烟，单位为千焦耳每摩尔(kJ mol-1) ，可利用式(A.12)算出pp;一-混合物中的z组分的分压，单位为帕斯卡(Pa)。附录B(资料性附录)娴分析方法的计算实例本附录是烟分析方法的基本计算实例的说明。B. 1 锅炉的烟分析B. 1. 1 锅炉概况和原始数据燃煤蒸汽锅炉图B.1的蒸发为813.15 KC5400C);给水量分数w为5.54%;煤(1 60

38、00C);每千克燃料容Cp取为常量，折合为燃煤发热量B. 1. 2 环境基准本例未采用本标293. 15 KC200C)，因而B. 1.3 计算依据的说明本例计算所用物性数据bles in SI-Units) CGrigull U ,Stra B. 1. 4 锅炉的烟平衡和烟效率B. 1. 4.1 备物流的烟的计算GB/T 14909-2005 参数是:压力p为9.81MPa，温度T44. 5 X 103 kg . h-1;煤中水的质最高温度Th为1873. 15 K 1320C) ;排烟气体积定压热和排渣、散热等损失qL囱出口。Grigull U等编著的SteamTa in: Springe

39、r-Verlag，1990)。根据本标准的式CA.10)，由己知煤的热值数据可估算出其比标准烟为:ef = t,ht + 2 438w = 25 523 + 2 438 X O. 055 4 = 25 . 658 CMJ / kg) 则锅炉输入燃料的化学册为:f = ef Mf = 25.658 X 44. 5 X 103 = 1 14l. 781 CGJ / h) 不计排烟与环境的化学成分不平衡，仅考虑其热不平衡且视排烟为纯物质，因为p=户。，e6=0，所以排烟的烟损失可按式CA.12)计算:15 GB/T 14909-2005 I时=叫=帆j:cp(1一手)dT=归v巳一To)Toln(去

40、)J=44.5 X 103 X 9阴X1. 387 3 X (405.15 - 293.15) -293山(发去)J= 10. 558(GJ h-1) 设炉膛内燃烧产物，即烟气的最高温度为T=l600十273.15=1873.15 K，其惆为zETh=M叫:cp(1一号)dT=MrVgcp (Th一To)-To叫去)J=44.5 X 103 X 9. 975 X 1. 387 3 X r (1 873.15一293.15)一293.151n旦旦.15门l飞293.15J I =638. 175(GJ h-1) 基于工程分析所要求的精度，进入锅炉燃料的物理调与排渣的物理调可不予考虑。由水蒸气表查

41、取的数据得到给水的熔为z自w= Mw(hw - ho) = 410 X 103 X (943.37 - 83. 83) = 352.411 (GJ/h) 根据式(A.3)给水的烟为zw =Mw(hw -ho)一To(sw - so) J =410 X 103 X (943.37 -83.83)一293.15X (2.5172-0.296 3)J = 85.478 (GJ/h) 仿此，水蒸气在锅炉出口的熔和烟分别为:Hst =Mw(h - ho) = 410 X 103 X (3 476.1 - 83.83) = 1 390.831 (GJ h-1) st =Mw(h - ho) - To (s

42、 - so)J =410 X 103 X (3476.1- 83.83) - 293.15 X (6.734 7 - 0.296 3)J =616.990 (GJ h-1) 锅炉的不完全燃烧和向环境的散热所造成的烟损失q，是外部烟损失的一部分，它可由相应的燃料损失求得:q = QI = Mf t:.ht IL = 44.5 X 103 X 25 523 X O. 027 4 = 31. 120 GJ h-1) B. 1.4.2 输入与输出的烟平衡按进入册的总和减去离开烟的总和的方式列出的平衡关系可求出内部册损失儿。内部惆损失是无形的，往往不易察觉，而在不少热工设备中，内部烟损失又往往构成册损失

43、的主体。因此，这种形式的调平衡式很重要。由以上计算结果可有表B.1。表B.1输入输出的烟平衡表单位为吉焦每时输入饲Ein输出炯Eo川内部调损失tntE Ew E 1 14 1. 781 85.478 616.990 10.558 31. 120 568.591 表中的内部佣损失由两项构成，一是由烟气向工质传热的烟损失hex它等于烟气提供的烟与水工质接受的烟之差再减去不完全燃烧和向环境的散热所造成的调损失q，即t.x = (Th -.x一(st- w) q = (638.157 -10. 558)一(619.990- 85. 478) - 31. 120 = 64. 968(GJ h-1) 16

44、 GB/T 14909-2005 另一项内部调损失是燃料燃烧的烟损失comb其值为燃料惆与温度最高时烟气调之差zImb=Ef-ETh = 1 141. 781 - 638.157 = 503. 624(GJ h-1) 总的烟损失I应当是内部烟损失int和外部烟损失text之和，即 =tnt + .xt =tnt + (叫+q) =568.591 + (10. 558 + 31. 120) = 610.269 (GJ h-1) B. 1.4.3 支付与收益的烟平衡通过支付与收益的烟平衡式可求得烟效率和局部烟损失率。在本例中支付册为zp = f = 1 141. 78 (GJ. h-1) 收益烟为

45、zg = .t - w = 616.990 - 85. 478 = 53 1. 512 (GJ h一1) 烟损失为z= f一(.t- w) = 1 141. 781- 53 1. 512 = 610.269 (GJ h-1) 根据以上计算，可得出锅炉的第一定律效率(简称热效率均以及第二定律效率币e(即烟效率)女日下z甲=缸二寺1肌肌-352. 411 = 91. 428% .ht Mf 25. 523 X 44. 5 弘一旦=(.t-w)=旦旦.51主=46.551% 一Epf 1 141. 781 根据本标准式(的，锅炉中的各个局部烟损失系数如下z排烟局部佣损失系数z。= # = . :0:

46、.5. = 0.925% 呻=E;=e;=百万81= v. ;:1t.川不完全燃烧及散热的烟损失系数zt t 31_120 oqrt=tI司汪古=2.725% 与燃料燃烧和炉内传热相应的局部调损失系数z。IIntImt568.591Anmn% int=E;=百=口百万81= 4 ;:1. 1 ;:1;:1 70 锅炉的目的调效率和它的局部烟损失系数之间的关系为:可lobj= 1 - a, = 1一(0.925%十2.725%十49.799%)= 46.551% B. 1.5 评价与分析通过以上分析可以看出，尽管锅炉的热效率很高，达到91.428%，然而它的调效率并不高，而且与热效率的数值相差很

47、大，仅为46.551%。这后一数据真实地反映了锅炉的能量有效利用率。因为在热效率中没有能反映出巨大的内部调损失所造成的影响。本例中内部调损失率高达49.799%，其他烟损失，如排烟损失、不完全燃烧及散热等外部调损失，相对来说所占比重并不大。所以，要大幅度地提高锅炉佣效率就必须减少由燃料燃烧和炉内传热所构成的内部炯损失，这就需要把锅炉作为能量利用的一个环节与动力生产相结合，采用诸如超临界机组、整体煤气化联合循环、燃料电池联合循环等先进技术来降低这两项不可逆性，并参照需求侧的实际需要以热电联产的方式提供相应品位的热能。B.2 苯加氢制取环己蝇工艺的烟分析B.2.1 对象体系及其流程通过图B.2所示流程，苯与氢反应生成环己炕。系统中的主要设备包括加氢反应器、冷凝器、高压GB/T 14909-2005 闪蒸罐、低压闪蒸