75528 连续蒸煮器能量平衡及热效率计算方法 标准 QB T 1927.5-1993.pdf

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1、QB 中 华 人 民 共 和 国 行 业 标 准 Q B / T 1 9 2 7 , 1 9 2 8 一9 3 制浆造纸设备能量平衡及 热 效 率 计 算 方 法 1 9 9 4 一0 1 一0 6 发布 1 9 9 4 一0 8 一0 1 实施 中华人民共和国轻工业部发布 中华人民共和国行业标准 Q B / T 1 9 2 7 . 5 -9 3 连续蒸煮器能量平衡及热效率计算方法 1 主题内容与适用范围 本标准规定了连续蒸煮过程能量平衡及热效率计算方法。 本标准适用于制浆造纸企业横管式连续蒸煮器或相类似的连续蒸煮器的能量平衡和热效 率的计算和评价。 2 引用标准 Q B / T 1 9 2

2、7 . 1 制浆造纸企业设备能量平衡 计算方法通则 3 能f平衡方框图 Q , Q . Q. Q. 认Q.么Qe 3 . 1 能量平衡方框图的 边界 根据连续蒸煮器的设备和工艺划分， 从原料计量器、 蒸汽流量计、 蒸煮药液流量计至放料 器出口为止， 为被测体系。 被测体系以环境温度为基准温度。 3 . 2 能量平衡图中符号的意义 Q l蒸汽供给的热量， k J / h ; Q z蒸煮药液带人的热量， k J / h ; 中 华人民 共和国 轻工业 部1 9 9 4 - 0 1 - 0 6 批准1 9 9 4 - 0 8 - 0 1 实施 Q B / T 1 9 2 7 . 5 -9 3 Q 3

3、 加热绝千原料耗热量， k J / h ; Q , 加热原料中水分耗热量， k J / h ; Q5 加热药液耗热量， k J / h ; Q 6 喷放浆料耗热量， k J / h ; Q ,蒸煮管散热损失. k J / h ; Q ,附属设备散热损失， k J / h ; Q 9 转动轴盘根漏汽的热损失， k J / h ; Q 1 9 其他热损失， k J / h , 能 t平衡及设备 热效率 计算 能量平衡测试及计算 4 . 1 . 1 供给蒸煮总 热量Q GG, k J / h ， 按( 1 ) 式计算 Qc a =Q , +Q2 . . . . . . . . . . . . . .

4、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 ) 4 . 1 . 1 . 1 燕汽供给的热量Q k J / h ， 按( 2 ) 式计算 Q, =G 3 ( i “ -i ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 2 ) 式中: G ,汽用量， k g / h ; i 0蒸汽的热焙值， k J / h ; 1 喷放温度下水的热熔值， k J/h , 4 . 1 . 1 .

5、 2 药液带人的热量Q 2 , k j / h ， 按( 3 ) 式计算 Q : 一G C 3 ( t , - t , ) ( 3 ) 式中: G 2 -蒸煮药液用量, k g / h ; C Z 药液的比 热， k J / ( k g “ K ) ; t 2 药液温度， ; t , 环境温度， 。 注 摄氏温度 “) 之差等于热力学温度( K) 之差 4 . 1 . 2 燕煮有效耗热量Q “, k J / h ， 按( 4 ) 式计算 Q v x =Q3 +Q , +Q, +Qs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6、. . . . . . . . . . . ( 4 ) 4 . 1 - 2 . 1 加热绝干原料耗热量Q 3 , k j / h ， 按( 5 ) 式或( 6 ) 式计算 Q3 -G3. C 3 ( t 3 一t 1 ) ” ( 5 ) 或 Q 3 -G 3 ( 1 - w) C 3 ( t 3 -t l ) . . 一 一 ( 6 ) 式中: G 3 原料绝干重量， k g / h ; C 3 原料比热， k J / ( k g K) ; t 3 -蒸煮最高温度， ; w原料的水分， %。 4 . 1 . 2 . 2 加热原料水分耗热量Q k J / h ， 按( 7 ) 式或( 8 ) 式

7、计算 Q = G C ( t 。 一t l ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 7 ) Q, =G,.w . C ( t 3 -t l ) ( 8 ) 一4 0 一 Q B / T 1 9 2 7 . 5 -9 3 式中: G , 原 料水分重量， k g / h ; c 水的比 热， k J / ( k g “ K ) , 4 . 1 . 2 . 3 加热药液用热量 Q s , k j / h ， 按( 9 ) 式计算 Qs 0 G 2 ， c 2 (

8、t 3 一t , ) ” ( 9 ) 4 . 1 . 2 . 4 喷放浆料用热量Q s , k j / h ， 按( 1 0 ) 式、 ( 1 1 ) 式或( 1 2 ) 式计算 Q s =G s ( i , “ -i ) “ ( 1 0 ) 或Qs =G ; 1 0 % ( i, “ -i ) ” Q1 ) 式中: G s喷放浆料用汽量， k g / h ; i , “喷放用蒸汽的热烙值， k J / k g , Qe =( G, +G 2 +G 3 +G , ) ( 1 / 2 Xv 2 +g h ) 一1 0 0 0 X 5 ( 1 2 ) 式中: v - 浆料在喷 放锅人口 处的 速度

9、， m / s ; 9重力加速 度， m 2 / s ; h 喷放提升高度， m; 5 系数。 4 . 1 . 3 蒸煮过程热损失Q, k J / h ， 按( 1 3 ) 式计算 Qs s =Q, +Q e +Q s +Qt o ” ( 1 3 ) 4 . 1 - 3 . 1 连续蒸煮管散热损失 Q k J / h ， 按( 1 4 ) 式计算 Q, =F.K ( t , -t , )，h “ ，.( 1 4 ) 式中: F -蒸煮管外表面积, m2 ; h 单位时间， l h ; K蒸煮器的传热系数， k J / ( m h K ) ; 注: 为便于计算， 本标准的传热系数没有用“ Si”

10、 单位， 即W/ ( m, h K) 。如有要求， 按1 W=3 . 5 9 6 5 k J / h 进行计算。 传热系数K的计算如下: K-一 。 . 。 :. ( 1 5 ) a l + X , + Xa , , a 2 + a 2a 2 式中: a ,蒸煮管壁厚， m; 8 , 保温层厚度， m; X ,蒸煮管壁的导热系数， k J / ( m h K) ; k保温层的导热系数， k J / ( m h K) ; 。 ， 管内物料向管壁的换热系数， k J / ( m 2 h K) , 潘迪亚连续蒸煮器 取 2 0 0 0 0 k J / ( m h K) ; a 2 外壁对外界的传热系

11、数， k J / ( m 2 h K ) , 外壁对外界的传热系数 a : 计算如下: a , = a +a ” . ( 1 6 ) 式中a , 对流换热系数， k J / ( m 2 h K ) ; a , 辐射换热系数， k J / ( m 2 h K) , 一4 1 一 QB / T 1 9 2 7 . 5 -9 3 4 . 1 . 3 . 2 附 属设备散 热损失( 指进料器、 放料器、 传动机构、 预浸、 预压等设备。 这些设备的热 损失可分别计算， 有困 难时， 可取蒸煮管散热损失的5 0 %计。 ) Q 6 , k J / h ， 按( 1 7 ) 式 计算 Q8 =Q 7 5

12、0 % ” ( 1 7 ) 4 . 1 - 3 . 3 转动轴盘根漏汽损失的热量， Q g , k j / h ， 按( 1 8 ) 式计算 Qs =Q m 0 . 5 % ， ( 1 8 ) 或者根据测定时各盘根漏汽大小进行估算. 4 . 1 - 3 . 4 其他热损失Q , o , k j / h ， 按( 1 9 ) 式计算 Qn =Q 二一( Q3 +Q 4 +QS +Q6 +Q7 +Q8 +Q9 ) ( 1 9 ) 4 . 1 . 4 供给蒸煮实际单位耗热量Q , k j / h ， 按( 1 9 ) 式计算 Q c .a = Q G , P / 0 . 9 ( 2 0 ) 式中:

13、Q c c蒸煮实际单位耗热量， k J / t ( 风干浆) ; p -蒸煮得率。 4 . 1 . 5 蒸煮单位有效耗热量Q m Q， 二二 Q r x G ., P / 0 . 9 ( 2 1 ) 式中: Q m蒸煮单位有效耗热量， k J / t ( 风干浆) 。 4 . 1 . 连续蒸煮器热效率 正平衡热效率n iF , %， 按( 2 2 ) 式计算 刀 正 = 反平衡热效率t lr, , e o ， 按( 2 3 ) 式计算 Q- ._ _ _ n 矛 不 一 入 i u u 羚 , x0 二 ( 2 2 ) 、 一 (卜 歇 ) x ioo % ( 2 3 ) 一4 2 一 QB/

14、 T 1 9 2 7 . 5 -9 3 5 能f平衡表 序 号 输入能量一输出能量 项目 整 sk J 写项目 数 量 k J % 1 蒸汽供热 2 药液供热 3 加热原料 4 加热水分 5 加热药液 6喷放用汽 7 蒸煮横管散热 8 附属设备散热 9 漏汽散热 1 0 其他热损失 合计合计 能t流向图 Q . Q .QsQ . Q，仇Q.甄升 . ，尸. ，尸 ， ， ， 当 Q s 一4 3 一 QB/ T 1 9 2 7 . 5 -9 3 附录A 连续燕煮器能，平衡及热效率计算实 例 ( 参考件) A 1 连续燕煮 器热平衡测试数据 A l . 1 每小时供给蒸汽重量G , = 8 0

15、0 0 k g / h ; A l . 2 蒸汽的热烙值i“ =2 7 7 7 . 5 k J / k g ; A l . 3 喷放温度下水的热熔 值i = 6 7 9 . 7 3 k J / k g ; A l . 4 燕煮药液重量G 2 =2 4 0 0 0 k g / h ; A l . 5 药液的比热c z =3 . 8 0 5 k j / ( k g “ K) ; A l . 6 药液温度t 2 =7 0 0C; A l . 7 环境温度t , =1 7 C; A l . 8 原料重量G , = 9 4 1 2 k g / h ; A l . ， 原料纤维比热c , = 1 . 4

16、2 3 k j / ( k g K ) ; A l . 1 0 蒸煮最高温度t , = 1 6 1 0C ; A l . 1 1 原料水分W=1 5 %; A l . 1 2 水的比 热。 = 4 . 1 8 7 k j / ( k g - K ) ; A l . 1 3 喷放浆料用 汽量G 一8 0 0 k g / h ; A l . 1 4 蒸煮管外表面 积F 二 1 3 4 m 2 , F “ =1 8 m 2 ; Al . 1 5 蒸煮管壁厚8 1 =0 . 0 1 2 m; Al . 1 保温层厚度5 2 =0 . 1 5 m; Al . 1 7 蒸煮管壁的导热系数X , =1 3

17、6 . 8 k J / ( m h K) ; Al . 1 8 保温层的导热系数a 2 =0 . 5 0 k j / ( m h K ) ; A l . 1 ， 管内 物料向管 壁的 换热系数a , = 2 0 0 0 0 k j / ( m 2 h K ) ; A l . 2 0 燕煮得率P =5 0 %; A l . 2 1 保温层外壁 对外界的 传热系 数% =2 0 . W / ( m h K ) ; Al . 2 2 无保温层外壁对外界的传热系数a,0= 3 7 k J / ( m h K) ; A 2 热 平 衡 计 算 A 2 . 1 实际供给热量的计算 A 2 . 1 . 1

18、蒸汽供给的热量 Q, =8 0 0 0 X ( 2 7 7 7 . 5 一6 7 9 . 7 3 ) =1 6 7 8 2 1 6 0 k J / h A 2 . 1 - 2 药液带人的 热量 Qz =2 4 0 0 0 X 3 . 8 0 5 X ( 7 0 -1 7 ) =4 8 3 9 9 6 0 k J / h A 2 . 1 - 3 总供热量 Qe c =1 6 7 8 2 1 6 0 +4 8 3 9 9 6 0 =2 1 6 2 2 1 2 0 k J / h A 2 . 2 蒸煮有效耗热量Q r x 的计算 A 2 . 2 . 1 加热绝干原料用热量 一4 4 Q B / T

19、1 9 2 7 . 5 -9 3 Q 3 = 8 0 0 0 X1 . 4 2 3 X( 1 6 1 一1 7 ) 二1 6 3 9 2 9 6 k J / h A 2 . 2 . 2 加热原料水分用热量 Qe =9 4 1 2 X1 5 %X4 . 1 8 7 X( 1 6 1 一1 7 ) =8 5 1 2 1 4 k J / h A 2 . 2 . 3 加热药液用热量 Q, = 2 4 0 0 0 X 3 . 8 0 5 X ( 1 6 1 一1 7 ) 二1 3 1 5 0 0 8 0 k J / h A 2 . 2 - 4 喷放浆料用热量 Q, =8 0 0 0 X 1 0 % o

20、X ( 2 7 7 7 . 5 一6 7 9 . 7 3 ) 二1 6 7 8 2 1 6 k J / h A 2 . 2 . 5 蒸煮有效耗热量 Qn c =1 6 3 9 2 9 6 +8 5 1 2 1 4 +1 3 1 5 0 0 8 0 +1 6 7 8 2 1 6 二1 7 3 1 8 8 0 6 k J / h ; A 2 . 3 蒸煮过程热损失计算 A 2 . 3 . 1 连续蒸煮管散热损失 Q , =Q, +Q, “ ; 有保温层散热损失 Q , = F r K ( t 3 -t i ) h 一一丁一兀蔽而一 不 厂西 下下丁=2 . 8 6 4 k J / ( m h K

21、) 二 下下 下 二 二 十 下 二-下 十 万- 不 又 卞 不 厂丁 Q, =1 3 4 X2 . 8 6 4 X ( 1 6 1 一1 7 ) X1 二5 5 2 6 4 1 k J / h 无保温层散热损失 Q 7 “ = F “ K “ ( t , -t , ) h K“ =一=3 6 . 8 1 2 k J / ( m hK) 1.0 . 0 1 2 1- - - - - 一 一 “ 又泞二 +子 去 畏 二 长+- 2 0 0 0 0 1 3 6 . 8 3 7 Q7 “ =1 8 X3 6 . 8 1 2 X( 1 6 1 一1 7 ) X 1 =9 5 4 1 7 k J /

22、 h 散热总和 Q, =Q, +Q, “ =5 5 2 6 4 +9 5 4 1 7 =1 5 0 6 8 1 k J / h A 2 . 3 . 2 附属 设备散热损失 Q B =5 0 0 o Q , =5 0 0 o X 1 5 0 6 8 1 二7 5 3 4 0 k J / h A 2 . 3 - 3 转动轴盘根漏汽损失的热量 Q ， 二0 . 5 %Qz x =O . 5 % X 1 7 3 1 8 8 0 6 =8 6 5 9 4 k J / h A 2 . 3 . 4 活化能耗Q , k J / h 估算 纤维原料脱木素活化能6 0 - 1 5 0 k J / m o l ，

23、纤维素降解活化能1 4 6 k j / m o l , 聚葡萄糖甘露糖 剥 皮反应活化能1 0 2 . 5 k J / m o l , 聚 半乳糖 葡萄 搪甘露糖剥皮反应活化能8 4 . 5 2 k J / m o l , 计算蒸煮综合活化能为l O O k J / m o l ; 总分子量用消耗的活性碱分子数计算: 用碱量: 1 8 %( 以N a , O计)蒸煮残碱: 1 2 g / L 蒸煮后黑液总量: 8 0 0 O X 9 0 0 o +9 4 1 2 X 1 5 0 o +2 4 0 0 0 一3 2 6 1 1 . 8 k g 蒸煮 残碱量: 1 2 g / L X 3 2 6

24、1 1 . 8 k g = 1 . 0 0 k g / L =3 9 1 3 4 1 . 6 g 燕煮用碱: 1 8 % o X 8 0 0 0 = 1 4 4 0 k g =1 4 4 0 0 0 0 g 一4 5 一 OB/ T 1 9 2 7 . 5 -9 3 蒸煮消耗: 1 4 4 0 0 0 0 - 3 9 1 3 4 1 . 6 =1 0 4 8 6 5 8 . 4 g 反 应总 分子量: 1 0 4 8 6 5 8 . 4 g = 3 1 g / m o 1 =3 3 8 2 7 . 7 0 m o 1 活化能耗: 1 0 0 k J / mo l X 3 3 8 2 7 . 7

25、 ma ! 二3 3 8 2 7 7 0 k J / h A 2 . 3 . 5 其他热损失 Qio =Q。一( QB +Q , +Q5 +Qe +Q 7 +QB +QB +Qn ) = 2 1 6 2 2 1 2 0 - ( 1 6 3 9 2 9 6 +8 5 1 2 1 4 +1 3 1 5 0 0 8 0 +1 6 7 8 2 1 6 +1 5 0 6 8 1 十7 5 3 4 0 +8 6 5 9 4 +3 3 8 2 7 7 0 ) =6 0 7 9 2 9 k J / h A 2 . 3 . 蒸煮过程热损失 Q 9 9 =Q 7 +QB +Q9 +Q70 =1 5 0 6 8 1

26、 十7 5 3 4 0 +8 6 5 9 4 +6 0 7 9 2 9 =9 2 0 5 4 4 k J / h A 2 . 4 供给蒸煮实际单位耗热量 _，Q- 2 1 6 2 2 1 2 0 W 一 G 不P / 0 . 9 一 8 0 0 0 X 5 0 % / 0 . 9 一 4 2fb b K J / h A 2 . 5 蒸煮单位有效耗热量 Q 八，Qm 1 7 3 1 8 8 0 6 W Y X 一 G .不 P 而 . 9 一 9 -0 - 0 o x 5 丽0 1 0 . 9 一 “ “ ” “ / ” 八1 7 3 1 8 8 0 6 +3 3 8 2 7 7 0 W . m

27、 一 8 0 0 0 贾而碗 灭而= v o o o K i l n A 2 . 6 连续蒸煮器热效率 A 3 ，一 瓮 X 10 0 % 一 173 18 80 6 X 10 021 622 12 0 % 一 8 0. 。 % 、 一 1 7 3 1 8 8 0 6 + 3 3 8 2 7 7 0 X 1 0 02 1 6 2 2 1 2 0% 一 9 5 . ， % ，一 ( 卜 欲 ) X 1 00 % 一 (卜 2 黯 恙) X 10 0 % 一 。5 . 7 能t平衡表 序 号 输人能量输出能量 项目数量 k J % 项目数量 k J写 1 蒸汽供热 16 7 8 21 6 07 7

28、 . 6 2 药液供热4 8 3 9 9 6 0 2 2 . 4 3 加热原料 1 6 3 9 2 9 67 . 6 4 加热水分 8 5 1 2 1 43 . 9 5 加热药液 1 3 1 5 0 0 8 06 0 . 8 6 喷放用汽1 6 7 8 2 1 6 7 . 8 7横管散热1 5 0 6 8 1 0 . 7 8附属散热 7 5 3 400 . 3 一4 6 一 QB/ T 1 9 2 7 . 5 一l. 续表 序 号 翰人能量输出能量 项目数量 k J写项目 数量k J % 9 漏汽损失 8 6 5 9 40 . 4 1 0 其他热损失 6 0 7 9 292 . 8 1 1 活化能耗 3 3 8 27 7 01 5 . 7 合计21 6 2 21 2 01 0 0 合计 2 1 6 2 21 201 0 0 注: 从计算结果看， 不算活化能差异大。另外喷放用汽的计算不一定准确， 有待进一步解决侧定手段。故 凡计算活化能的项均加脚标“ 砂. A 4 能f流向图 2 Q 2 2 . 4 % Q . 7 7 . 6肠 附加说明: 本标准由轻工业部造纸工业司提出。 本标准由全国造纸标准化中心归口。 本标准由柳江造纸厂、 轻工业部造纸工业科学研究所负责起草。 本标准主要起草人: 刘善明、 杨毅、 谢秋英、 刘江毅、 张少玲。 一4 7 一