GB T 27721-2011 磨石磨木浆系统能量平衡及能量效率计算方法.pdf
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1、ICS 85-010 Y 30 道雪中华人民圭七/、和国国家标准GB/T 27721-20门磨石磨木浆系统能量平衡及能量效率计算方法Calculation method of energy equilibrium and energy efficiency in stone ground wood system 2011-12-30发布2012-07-01实施数码防伪中华人民共和国国家质量监督检验检痊总局中国国家标准化管理委员会发布G/T 27721-2011 目lJ1=1 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(
2、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:刘秉铺、陈陆、张扬、黎的非。I 1 范围磨石磨木浆系统能量平衡及能量效率计算方法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。G/T 27721-2011 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
3、计算方法通则3 能量平衡方框圄3. 1 磨石磨木浆系统能量平衡方框图见图1。Q6 Q7 Qa Q. Q5 Ql Q2 Q3 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:QI一一原木带入的热量;Q2 喷水、清水送入的热量;Q3一一磨木产生的热量;Q4一一一漂剂送入漂白系统的热量;Qs一一通入过热蒸汽带入的热量zQs一一白水带出的热量;Q9 Ql0 GB/T 27721-2011 Q7一一浆料带出的热量;Q8-树皮、木屑、排渣带出的热量;Q9一备料排水带出的热量;Q10一一散热损失的热量。图1中符号的单位为ML3.
4、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.C) ,整个生产过程不需要输入蒸汽;而在冬季(假设气温为15.C),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1t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 - to) ( 1 ) 式中zC纤一一纤维(原木)的比热容,MJ/(t.C); c水水的比热容,MJ/Ct.C); m1纤一一绝干纤维(原木)的量,t;m1水一一纤维中含水的量,t;t1 一一原木温度:C;t。一一基准温度,.C;to =0 .
5、C。4.1.2 喷水、清水送入的热量也按式(2)计算:Q2二C卓m2J! (t2 - to) 式中zm2j一一送入水的量,t;t2 送入水的温度,.C。4. 1.3 磨木产生的热量Q3按式(3)计算:Q3 =Dm/Gw 式中zDm一一一磨木机每小时转换的热能,kWh; Gw一一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Q按式(4)计算:Q4 =C水m4 (t4 - to) 式中zm4一一漂剂的用量,t;h一一漂剂送入的温度,.C。4.1.5 通入过热蒸汽带人的热量Qs按式(5)计算: ( 2 ) . ( 3 ) ( 4 ) Qs =C汽ms(tg-tb)+mS (i-
6、i)+C水.ms (tb - to) ( 5 ) 2 式中zc汽一一一通入蒸汽的比热容,MJ/(t.C); m一一通入的蒸汽的量,t; tg 通入的过热蒸汽的温度:C;tb一一通入过热蒸汽在相应压力下的饱和温度,.C;ZFF一一通人过热蒸汽在相应压力下饱和蒸汽的热焰值,MJ/t;J一一通入过热蒸汽在相应压力下饱和水的热始值,MJ/t.4.2 输出热量4.2. 1 浆料经浓缩后,白水带出的热量也按式(6)计算:Q6=C水m6 (t6 - to) 式中:m6一一带出白水的量,t;t6 带出自水的温度,.C。4.2.2 浆料(木段)带出的热量Q7按式(7)计算:GB/T 27721-2011 . (
7、 6 ) Q7=(C水m7水+C纤m7纤) (t7 - to) ( 7 ) 式中:m7纤一一带走浆料(木段)的量,t;m7水一一带走浆料(木段)含水的量,t;t7 一一带走浆料的温度,.C。4.2.3 散热损失的热量Qs按式(8)计算:式中:Q入一一输入的热量,MJ;Q出一一输出的热量,MJ.Qs =Q人-Q出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:. ( 8 ) P=2:,. Ki. Pi= . (Kj Pj +K2 P2十+Kn Pn) ( 9 ) 式中z功一一表示参差系数,一般取二O.80. 9; Ki一表示用电设备的需要系数;Pi一一-表示用
8、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1t绝干浆需热能Q(GJ/t浆)按式(10)计算:Q=Qs(附蒸汽参数). ( 10 ) 5.2 磨石磨木浆系统生产1t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10表1磨石磨木浆系统能量平衡表输入能量输出能量序号数盐数量项目项目M
9、J MJ 1 原木、浆料带人的热量Ql2 白水、清水送人的热量Q,3 磨木产生的热量也4 漂剂送入漂白系统的热量G5 通入过热蒸汽带人的热量Qs6 白水带出的热量Q67 浆料带出的热量Q,8 树皮、木屑、排渣带出的热量Q,9 备料排水带出的热量也10 散热损失的热量QIO合计合计7 能量流向图按照GBjT27736-2011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30OC,冬季15oc。A. 1.2
10、 水的比热容4.187MJ/(t OC),纤维(原木)的比热容1.465 MJ/(t OC)。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13.60t/t浆,水温30oC,树皮含水40%。A. 1.5 筛选净化浆浓0.9%,加入白水量55.6t水/t浆,白水的温度740C。A. 1.6 磨木机加白水量55.6t水/t浆,加白水温度74oC;磨木浆坑浆浓1.8%,浆坑温度87oC。磨木机电机的装机容量为630kW,磨木过程70%转化为热能,磨木机的工作能力10t/d。A. 1.7 进脱水机的浆浓0.9%
11、,温度79oC;出双网浓缩机的浆浓20%,温度79oC。A. 1.8 漂剂用量:HzOz10%,浓度20kg/t浆,30oC ;NaOH NazSi03 10%,浓度16kg/t浆,30oC。A. 1. 9 出漂白塔的浆浓8%;白水池每吨浆补加清水20t,温度300C。A. 1. 10 加热蒸汽的有关参数:冬天通蒸汽0.270t/t浆,230oC ,0. 5 MPa;查饱和蒸汽表得:0.5MPa, 15 1. 7 oC (过热蒸汽),i =2 752.8 MJ/t,i =639.59 MJ/t,蒸汽的比热容为1.926 MJ/(t OC),水的比热容4.187MJ/(t OC)。A. 1. 1
12、1 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.10 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.105 GB/T 27721-2011 Q2.t Q3.2 Q4.3 Q6.t 图中符号说明zQ1.t一一原木带入的热量;Q1.2木屑带出的热量;Q1. 3 送入滚筒剥皮机的热量;Qz.t 滚筒剥皮机喷水送人的热量pQ2.2一一滚筒剥皮机排水带出的热量;Q2.3-一-排出树皮带出的热量;Q2.4 进入磨木机木段带人的热量;Q3.t一一磨木白水带人的热盐;Q3.2一一磨木产生的热量;Q,.3一一蒸发等散热损失的热量pQ,.4一一送出浆料带走的热盐;图中符号的单位为MJ
13、.Q,.t Q,.t 白水池白水带人的热量;Q.2 送往脱水机浆料带走的热量;Q.3 排渣及散热损失热量pQs.t一一送往漂白系统浆料带走的热量zQS.2 送入白水池白水带走的热量;Q6.t 漂剂送入漂白系统的热量;Q6.2一一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;Q,.t-补加清水带人的热量;Q.2一一散热损失的热量;Q.3一一通蒸汽带入的热量。圄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1t绝干磨石磨木浆为基准,设基准温度to= 0 C) 夏季z6 .3.1 圄锯能量平衡计算. 3.1.1 原木带人的热量Ql.l需要原木的量ml.l纤=17 95
14、. 7 % = 1. 044 9 (t) ml.l水=1.0449760%-1. 0449=0.696 6(t) Ql.l二(C纤.ml.l纤十C水.ml.l水).(t1-tO) =(1. 465X 1. 0449十4.187 X 0.696 6) X (30一0)= 133. 42(MJ) . 3. 1. 2 木屑带出的热量Q1.2假设锯屑的含水与原木相同,温度与原木相同,则Q1.2 = 1. 2 % . Ql.l = 133.42 X 1. 2% = 1. 60(MJ) . 3.1.3 送入滚筒剥皮机的热量QI.3QI. 3=Ql. l-QI. 2 =133.42-1. 60=131. 8
15、2(M) .3.2 滚筒剥皮机能量平衡计算. 3. 2.1 木段送入的热量QI.3为131.82(MJ) .3.2.2 滚筒剥皮机喷水送人的热量Q2.1Q2.1=C水m2.1水(t2 - to) =4.187 X 13.60 X (30一0)=1 708. 30(MJ) . 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Q2.2 =Q2.1 =1 708.30(MJ) .3.2.4 排出树皮带出的热量Q2.3树皮的含水与原木相同,温度也与原木相同,则Q 2.3 = 1. 1 % Ql.l = 1. 1 % X 133.42 = 1. 47 (M
16、J) . 3. 2. 5 进入磨木机木段带入的热量Q2.4Q2.4 =Qu +Q2.1 -Q2.2 -Q2.3 =131. 82十1708.30-1708.30-1.47=130.35(MJ). 3. 3 磨木机及浆坑能量平衡计算. 3. 3.1 送人木段带入的热量Q2.4= 130. 35 (MJ) . 3. 3.2 磨木白水带入的热量Q3.1Q3.1=C水.m3.1 (t31一0)=4.187X55.6X(74一0)=17226.99(MJ).3.3.3 磨木产生的热量Q3.2GB/T 27721-20门已知磨木机工作能力10t/d,电机容量为630kW,在磨木工作过程中70%转化为热能,
17、每台磨木机每小时的产量:10722.5=0.4444t/h, l kW. h=3. 596(MJ); 每小时转换的热能为630X70%=441kW. h 折算为吨浆磨木产生的热量Q3.2 =441 X 3.59670.444 4=3 568. 49(MJ) 7 GB/T 27721-2011 A. 3. 3. 4 送出浆料带走的热量Q3.4m3.4纤=m1.1纤(1一锯屑损失率一树皮损失率)=1.0499X (1-1. 2%-1. 1%)=1. 020 9(t) 原木带水m3.4水=1.0209-;-60%-1.0209二0.6808(t)Q3.4 = (C水m3.4水十C纤m3.4纤).(t
18、3.4-to)= 4. 187 X (55.6十O.680 6)十1.020 9 X 1. 465J X (87一0)=20 63 1. 40(MJ) A. 3. 3. 5 散热损失Q3.3Q3.3 =Q2.4十Q3.1+Q3,2 -Q3.4 =130.35+17 226.99+3 568.49-20631. 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人的热量Q3.4=20 63 1. 40(MJ) A. 3. 4. 2 白水池白水带入的热量Q4.1Q4.1=C水m4. 1 (t4. 1一0)=4.187X55. 6X (74一0)二1
19、7226. 99 (MJ) A.3.4.3 送往脱水机浆料带走的热量Q4.2m4.2水=1-;-0.9%-1=110. 11(t) Q4.2 = (C水m4.2水十C纤m4.2纤) (t4.2 - to ) = (4.187 X 110.11 + 1. 465 X 1. 0) X (79一0)=36 537. 15(MJ) A. 3. 4. 4 排渣及散热损失热量Q4.3Q4.3 =Q3.4 +Q4.1-Q4.2 =20631. 40+17 226.99-36 537.15=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.
20、2=36 537. 15(MJ) A. 3. 5. 2 送往漂白系统浆料带走热量Q丘1m5.1串=1.0-;-20%-1=4. O(t) Q5.1 = (C水m5.1水十C纤m纤) (t5.1 -to) =(4.187X4.0+1.465X1)X(79一0)=1438.83(MJ)A.3.5.3 送往白水池的水带走的热量Q5.2Q5.2 =Q4.2 -Q5.1 =36 537.15-1 438.83=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也.1m6.1水
21、=0.020-;-10%+0.016-;-.10% =0. 36(t) Q6.1=C水m6.1水.(t6.1 - to) =4.187XO. 36X (30一0)=45. 22(MJ) A. 3. 6. 3 稀释浆料白水带人的热量Q6.28 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) =4.187X7. 5X (74一0)=2 323. 79(MJ) A.3.6.4 出漂白系统浆料所带走的热量Q6.3Q6.3=QS.1 +Q6.1十Q6.2=1 438.83+45.22+2 323.79=3 807. 84
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