GB/T 27711-2011 叠网造纸机系统能量平衡及能量效率计算方法

　　ICS 85-010 Y 30

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 27711—2011

　　叠网造纸机系统能量平衡及

　　能量效率计算方法

　　Calculation method ofenergy equilibrium and energy efficiencyin

　　horizontalgap papermachinesystem

　　2011-12-30发布 2012-07-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 27711—2011

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 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 、山东晨鸣纸业集团齐河板纸有限公司 。

　　本标准主要起草人 :刘秉钺 、陈曦 、宁玲玲 、黎的非 。

　　Ⅰ

　　GB/T 27711—2011

　　叠网造纸机系统能量平衡及

　　能量效率计算方法

　　1 范围

　　本标准规定了制浆造纸企业叠网造纸机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叠网造纸机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计算方法通则

　　3 能量平衡方框图

　　3. 1 叠网造纸机能量平衡方框图见图 1。

　　3. 2 体系边界 :从浆料进入造纸车间开始 ,至最后成纸送出车间为止 。

　　图 1 叠网造纸机系统能量平衡方框图

　　3. 3 图 1 中符号说明 :

　　Q1— 浆料带入的热量 ;

　　Q2— 加入化学药品带入的热量 ;

　　Q3— 加入清水带入的热量 ;

　　Q4— 新鲜空气带入的热量 ;

　　Q5— 通入蒸汽带入的热量 ;

　　Q6— 浆料带出的热量 ;

　　Q7— 排渣带出的热量 ;

　　1

　　GB/T 27711—2011

　　Q8— 排水带出的热量 ;

　　Q9— 冷凝水带出的热量 ;

　　Q10— 湿热空气带出的热量 ;

　　Q11— 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(以生产 1 t纸为基准)

　　4. 1 输入热量

　　4. 1. 1 浆料带入的热量 Q1 按式(1)计算 :

　　Q1 = (C纤 ·m1纤 +C水 ·m1水 ) · (t1 -t0 ) …………………………( 1 )

　　式中 :

　　C纤 — 绝干纤维的比热容 ,kJ/(kg · ℃) ;

　　C水 — 水的比热容 ,kJ/(kg · ℃) ;

　　m1纤 — 浆料中绝干纤维的量 ,kg;

　　m1水 — 浆料中含水的量 ,kg;

　　t1 — 浆料的温度 , ℃ ;

　　4. 1. 2 加入化学药品带入的热量 Q2 按式(2)计算(药品自身的热值忽略不计) :

　　t0 — 基准温度 , ℃;设基准温度 t0 =0℃ 。

　　Q2 =C水 ·m2水 · (t2 -t0 ) …………………………( 2 )

　　式中 :

　　m2水 — 化学药液的送入量 ,kg;

　　t2 — 药液送入的温度 , ℃ 。

　　4. 1. 3 加入稀释水(清水)带入的热量 Q3 按式(3)计算 :

　　Q3 =C水 ·m3水 · (t3 -t0 ) …………………………( 3 )

　　Q4 =m4 ·I入 …………………………( 4 )

　　式中 :

　　m3水 — 加入稀释水(清水)的量 ,kg;

　　t3 — 加入稀释水(清水)的温度 , ℃ 。

　　4. 1. 4 新鲜空气带入的热量 Q4 按式(4)计算 :

　　式中 :

　　m4— 新鲜空气的量 ,kg;

　　I入 — 新鲜空气的热焓值 ,kJ/kg;

　　其中 ,m4 按式(5) 、式(6)计算 :

　　D =W/(H出 - H入 ) …………………………( 6 )

　　m4 = D · (1+H入 ) …………………………( 5 )

　　式中 :

　　D — 干空气的量 ,kg;

　　W — 干燥 1 t纸所蒸发的水量 ,kg;

　　H出 — 湿热空气的含湿量 ,kg水/kg干空气 ;

　　H入 — 新鲜空气的含湿量 ,kg水/kg干空气 。

　　2

　　GB/T 27711—2011

　　4. 1. 5 通入蒸汽带入的热量 Q5 按式(7)计算 :

　　Q5 =C汽 ·m5 · (t1 -t2 ) + m5 · (i″-i′) +C水 ·m5 · (t2 -t0 ) ……………( 7 )

　　式中 :

　　C汽 — 通入蒸汽的比热容 ,kJ/(kg · ℃) ;

　　m5 — 通入的蒸汽的量 ,kg;

　　i″ —t2 ℃时饱和蒸汽的热焓值 ,kJ/kg;

　　i′ —t2 ℃时饱和水的热焓值 ,kJ/kg。

　　4. 2 输出热量

　　4. 2. 1 浆料带出的热量 Q6 按式(8)计算 :

　　Q6 = (C纤 ·m6纤 +C水 ·m6水 ) · (t6 -t0 ) …………………………( 8 )

　　式中 :

　　m6纤 — 绝干纤维的量 ,kg;

　　m6水 — 纤维(成纸)中含水的量 ,kg;

　　t6 — 浆料温度 , ℃ 。

　　4. 2. 2 排渣带出的热量 Q7 按式(9)计算 :

　　Q7 = (C纤 ·m7固 +C水 ·m7水 ) · (t7 -t0 ) …………………………( 9 )

　　式中 :

　　m7固 — 排渣中绝干固体的量 ,kg;

　　m7水 — 排渣中含水的量 ,kg;

　　t7 — 排渣温度 , ℃ 。

　　4. 2. 3 排水带出的热量 Q8 按式(10)计算 :

　　Q8 =C水 ·m8水 · (t8 -t0 ) …………………………( 10 )

　　Q9 =m9 · (it(′)- i0(′)) …………………………( 11 )

　　式中 :

　　m8水 — 排水的量 ,kg;

　　t8 — 排水的温度 , ℃ 。

　　4. 2. 4 冷凝水带出的热量 Q9 按式(11)计算 :

　　式中 :

　　m9— 冷凝水的量 ,kg;

　　it(′) —t℃时冷凝水的热焓值 ,kJ/kg;

　　i0(′) —0 ℃时水的热焓值 ,kJ/kg。

　　4. 2. 5 湿热空气带出的热量 Q10按式(12)计算 :

　　Q10 =m10 ·I出 …………………………( 12 )

　　m10 = D · (1+H出 ) …………………………( 13 )

　　式中 :

　　m10— 湿热空气的量 ,kg;

　　I出 — 湿热空气的热焓值 ,kJ/kg;

　　其中 ,m10按式(13)计算 :

　　式中 :

　　D — 干空气的量 ,kg;

　　H出 — 湿热空气的含湿量 ,kg水/kg干空气 。

　　4. 2. 6 散热损失的热量 Q11按式(14)计算 :

　　3

　　GB/T 27711—2011

　　式中 :

　　Q入 — 输入的热量 ,MJ;

　　Q出 — 输出的热量 ,MJ。

　　Q11 =Q入 -Q出 …………………………( 14 )

　　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(15)即 :

　　P = ∑ψ ·Ki ·Pi =ψ · (K1P1 +K2P2 + … +KnPn) ………………( 15 )

　　式中 :

　　Ki — 用电设备的需要系数 ;

　　ψ — 参差系数 ,一般取 ψ=0. 8~0. 9;

　　Pi — 用电设备的装机容量 ,kW 。

　　5 叠网造纸机系统有关效率的计算

　　5. 1 叠网造纸机生产 1 t纸所需热能 Q(GJ/t纸)和蒸汽量 M(t/t纸)按式(16) 、式(17)计算 :

　　Q= Q5 …………………………( 16 )

　　M =m5 (附蒸汽参数) …………………………( 17 )

　　5. 2 叠网造纸机生产 1 t纸所消耗的电能 p(kW · h/t纸)按式(18)计算 :

　　p= 22. 5P/G …………………………( 18 )

　　式中 :

　　22. 5— 每天工作的时间 ,h;

　　P — 全系统的用电负荷 ,kW ;

　　G — 日产量 ,t/d。

　　5. 3 叠网造纸机生产 1 t纸消耗的清水量 M(t/t纸)

　　5. 4 叠网造纸机的热效率 η( %)按式(19) ~式(21)计算 :

　　η=Q有 效 /Q供 给 × 100% ( 19 )

　　Q有 效 =Qa +Qb = (C水 ·m水 +C纤 ·m纤 ) · (t2 -t1 ) +W · (i3(″)- i1(′)) ( 20 )

　　式中 :

　　Q供 给 =Q5 -Q9 …………………………( 21 )

　　Qa — 把压榨部湿纸页的温度加热到成纸的温度所需要的热量 ,kJ;

　　Qb — 把湿纸页中的水分由进干燥部的温度蒸发为烘缸罩水蒸气所需要的热量 ,kJ;

　　m水 — 进入纸机干燥部的水的量 ,kg;

　　m纤 — 进入纸机干燥部的纤维的量 ,kg;

　　t1 — 纸料进入纸机干燥部的温度 , ℃ ;

　　t2 — 纸料离开纸机干燥部的温度 , ℃ ;

　　t3 — 烘缸罩内排出的湿热空气的温度 , ℃ ;

　　W — 干燥 1 t纸所蒸发的水量 ,kg;

　　i3(″) — 烘缸罩湿热空气中的水蒸气在 t3 ℃时的热焓值 ,kJ/kg;

　　i1(′) — 湿纸页中的水分在 t1 ℃时的热焓值 ,kJ/kg。

　　注 : 叠网造纸机系统能量平衡及能量效率的具体计算实例参见附录 A。

　　4

　　GB/T 27711—2011

　　6 能量平衡表

　　叠网造纸机系统能量平衡表见表 1。

　　表 1 叠网造纸机系统能量平衡表

　　序号

　　输入能量

　　输出能量

　　项 目

　　数量MJ

　　项 目

　　数量MJ

　　1

　　浆料带入的热量 Q1

　　2

　　加入化学药品带入的热量 Q2

　　3

　　加入清水带入的热量 Q3

　　4

　　新鲜空气带入的热量 Q4

　　5

　　通入过热蒸汽带入的热量 Q5

　　6

　　浆料带出的热量 Q6

　　7

　　排渣带出的热量 Q7

　　8

　　排水带出的热量 Q8

　　9

　　冷凝水带出的热量 Q9

　　10

　　湿热空气带出的热量 Q10

　　11

　　散热损失的热量 Q11

　　合计

　　合计

　　7 能量流向图

　　按照 GB/T 27736—2011中 5. 3. 5 的要求绘制叠网造纸机系统能量平衡流向图 。

　　5

　　GB/T 27711—2011

　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　叠网造纸机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

　　A. 1. 1 商品针叶木化学浆板用量 127. 33kg(干度 90%) , 温度 25 ℃;废 纸 绝 干 浆 用 量 815kg,温 度25℃;纸板的 日产量 560t/d。

　　A. 1. 2 水的比热容 4. 187kJ/(kg · ℃) ,纤维的比热容 1. 423kJ/(kg · ℃) 。

　　A. 1. 3 浆料制备系统加入的化学药品:填料 、脱气剂等化学药品用量很少忽略不计 。 中性胶 8 kg,浓度 0. 5% ,温度 25℃;助留剂 0. 5kg,浓度 0. 5% ,温度 25℃;内部施胶淀粉 6kg,浓度 8% ,温度 100℃ 。 A. 1. 4 浆料上网浓度 0. 4% ,温度 25℃;网部喷淋淀粉 6 kg,浓度 8% ,温度 100℃;网部洗涤水 10t,温度 25℃;网部排水温度 25℃ 。

　　A. 1. 5 损 纸 浆 浓 度 3% , 温 度 25 ℃;抄 造 率 为 96% , 网 部 湿 损 纸 率 2% , 温 度 25 ℃;压 榨 部 损 纸 率0. 5% ,温度 25℃;压光部干损纸率 1. 5% ,温度 50℃ 。

　　A. 1. 6 除渣率相当于成纸的 0. 8% ,除渣浓度 1. 2% 。

　　A. 1. 7 浆料进入压榨部的浓度 19% ,温度 25℃;洗毛布用清水 2t,温度 25℃;压榨部排水温度 25℃ 。

　　A. 1. 8 浆料进入干燥部的浓度 45% ,温度 25℃;表面施胶淀粉 16kg,浓度 8% ,温度 100℃ 。

　　A. 1. 9 进入压光部的浆料干度 95% ,温度 50℃;成纸的干度 95% ,温度 50℃ 。

　　A. 1. 10 需糊化的淀粉共 28kg,温度 25℃;糊化后胶液浓度 8% ,温度 100℃ 。

　　A. 1. 12 干燥部的蒸汽参数 :蒸汽量为 1. 75t,压力 0. 25MPa,温度 210℃ ,查 0. 25MPa饱和水蒸汽表

　　A. 1. 11 淀 粉 糊 化 的 蒸 汽 参 数 : 蒸 汽 量 为 0. 05t, 温 度 240 ℃ , 压 力 0. 8 MPa,查 饱 和 蒸 汽 表 得 : 温 度170℃时 i″= 2773. 7kJ/kg,i′= 720. 96kJ/kg;蒸汽比热 1. 926kJ/(kg · ℃) 。

　　得 :温度 127℃时 i″= 2719. 7 kJ/kg,i′= 5′(3)4. 39kJ/kg;蒸 汽 比 热 1. 926kJ/(kg · ℃) ; 冷 凝 水 的 压 力

　　A. 1. 13 进 入 干 燥 部 的 新 鲜 空 气 平 均 温 度 25 ℃ , 相 对 湿 度 55% , 查 湿 空 气 焓 湿 图 表 得 : 含 湿 量

　　0. 05MPa,温度 80℃ ,查饱和水蒸汽表得 :i = 339. 8kJ/kg。

　　0. 011kg水/kg干空气,热焓值 52. 98kJ/kg;排出干燥部的湿热空气温度 70 ℃ , 相对湿度 65% ,查表得 :含湿量 0. 156kg水/kg干空气,热焓值 479. 80kJ/kg。

　　A. 1. 14 查饱和水蒸汽表得 ,i7(″)0 = 2587. 6kJ/kg;i2(′)5 = 104. 68kJ/kg。

　　A. 1. 15 叠网造纸机系统电机设备的需要系数(K)和装机容量(P)见表 A. 1。

　　A. 2 能量平衡方框图

　　叠网造纸机系统能量平衡方框图见图 A. 1。

　　6

　　GB/T 27711—2011

　　图 A. 1 叠网造纸机能量平衡方框图

　　图中符号说明浆料制备系统 :

　　Q1. 1— 废纸浆带入的热量 ;

　　Q1. 2— 针叶木浆带入的热量 ;

　　Q1. 3— 中性胶和助留剂带入的热量 ;

　　Q1. 4— 损纸浆带入的热量 ;

　　Q1. 5— 内部施胶剂带入的热量 ;

　　Q1. 6— 排渣带出的热量 ;

　　Q1. 7— 浆料带出的热量 ;

　　Q1. 8— 稀释水带入的热量 ;

　　Q1. 9— 散热损失的热量 。

　　网部 :

　　Q1. 7— 浆料带入的热量 ;

　　Q2. 1— 损纸带出的热量 ;

　　Q2. 2— 喷淋淀粉带入的热量 ;

　　Q2. 3— 洗涤水带入的热量 ;

　　Q2. 4— 浆料带出的热量 ;

　　Q2. 5— 排水带出的热量 ;

　　7

　　GB/T 27711—2011

　　Q2. 6— 散热损失的热量 。

　　压榨部 :

　　Q2. 4— 浆料带入的热量 ;

　　Q3. 1— 洗毛布的清水带入的热量 ;

　　Q3. 2— 损纸带出的热量 ;

　　Q3. 3— 浆料带出的热量 ;

　　Q3. 4— 排水带出的热量 。

　　干燥部 :

　　Q3. 3— 浆料带入的热量 ;

　　Q4. 1— 表面施胶剂带入的热量 ;

　　Q4. 2— 新鲜空气带入的热量 ;

　　Q4. 3— 蒸汽带入的热量 ;

　　Q4. 4— 湿热空气带出的热量 ;

　　Q4. 5— 冷凝水带出的热量 ;

　　Q4. 6— 浆料带出的热量 ;

　　Q4. 7— 散热损失的热量 。

　　压光 、卷曲 、复卷部 :

　　Q4. 6— 浆料带入的热量 ;

　　Q5. 1— 损纸带出的热量 ;

　　Q5. 2— 成纸带出的热量 。

　　损纸系统 :

　　Q2. 1— 网部损纸带入的热量 ;

　　Q3. 2— 压榨部损纸带入的热量 ;

　　Q5. 1— 复卷部损纸带入的热量 ;

　　Q6. 1— 稀释水带入的热量 ;

　　Q1. 4— 损纸浆带出的热量 ;

　　Q6. 2— 散热损失的热量 。

　　水处理系统 :

　　Q1. 8— 去浆料制备系统的稀释水带出的热量 ; Q6. 1— 去损纸系统的稀释水带出的热量 ;

　　Q2. 3— 去网部洗涤水带出的热量 ;

　　Q2. 5— 网部排水带入的热量 ;

　　Q3. 4— 压榨部排水带入的热量 ;

　　Q7. 1— 送脱墨车间的水带出的热量 。

　　淀粉糊化 :

　　Q8. 1— 淀粉带入的热量 ;

　　Q8. 2— 蒸汽带入的热量 ;

　　Q8. 3— 清水带入的热量 ; Q8. 4— 散热损失的热量

　　Q1. 5— 内部施胶剂带出的热量 ;

　　Q2. 2— 喷淋淀粉带出的热量 ;

　　Q4. 1— 表面施胶剂带出的热量 。

　　8

　　GB/T 27711—2011

　　A. 3 能量平衡计算(以生产 1 t纸为基准 ,基准温度为 0 ℃ )

　　A. 3. 1 浆料制备系统能量平衡计算

　　A. 3. 1. 1 废纸浆带入的热量 Q1. 1

　　mQ1.1(1)1(纤)C(81)纤5(. 1纤 · (t1. 1 - t0 )

　　= 1. 423× 815× (25- 0) = 28993. 63(kJ) = 28. 99(MJ)

　　A. 3. 1. 2 针叶木浆带入的热量 Q1. 2

　　m1. 2纤 = 127. 33× 90% = 114. 60(kg)

　　mQ1.1(2)2(水)1(C(27)水. 3m(3)12水(-11)C(6)12(3)纤(k)g(1. 2 - t0 )

　　= (4. 187× 12. 73+ 1. 423× 114. 60) × (25- 0) = 5409. 41(kJ) = 5. 41(MJ)

　　A. 3. 1. 3 中性胶和助留剂带入的热量 Q1. 3 (中性胶为乳液 ,助留剂易溶于水其比热按水的比热计算)

　　= 4. 187× 1700× (25- 0) = 177947. 50(kJ) = 177. 95(MJ)

　　mQ1.1(3)3(水)C水(8÷) 510·.5(t(÷)135-‰t)1600+ 100= 1700(kg)

　　A. 3. 1. 4 内部施胶剂带入的热量 Q1. 5 (内部施胶用淀粉数量较少 , 比照纤维来计算)

　　m1. 5纤 = 6. 00(kg)

　　= (4. 187× 69. 00+ 1. 423× 6. 00) × (100- 0) = 29744. 1(kJ) = 29. 74(MJ)

　　mQ1.1(5)5(水)6(C.水 m(00÷8)1%5水C.纤(0)0195.纤0((t15(kg))- t0 )

　　A. 3. 1. 5 损纸浆带入的热量 Q1. 4

　　m3. 2纤 = 抄造量 ÷抄造率 × 压榨部湿损纸率 = 950÷ 96% × 0. 5% = 4. 95(kg)

　　m2. 1纤 = 抄造量 ÷抄造率 × 网部湿损纸率 = 950÷ 96% × 2% = 19. 79(kg)

　　m5. 1纤 = 抄造量 ÷抄造率 × 复卷部干损纸率 = 950÷ 96% × 1. 5% = 14. 84(kg)

　　m1. 4纤 =m2. 1纤 + m3. 2纤 + m5. 1纤 = 19. 79+ 4. 95+ 14. 84= 39. 58(kg)

　　mQ1.1(4)4(水)m(C1.水(4)纤·1(3)4水(%) C纤(m1).4纤 134纤(9). )58÷(t134%-03)9. 58= 1279. 75(kg)

　　= (4. 187× 1279. 75+ 1. 423× 39. 58) × (25- 0) = 135365. 89(kJ) = 135. 37(MJ)

　　A. 3. 1. 6 排渣带出的热量 Q1. 6

　　m1. 6固 = 950× 0. 8% = 7. 60(kg)

　　= (4. 187× 633. 33+ 1. 423× 7. 60) × (25- 0) = 66564. 19(kJ) = 66. 56(MJ)

　　mQ1.1(6)6(水)7(C.水 m(60÷1)1.. 6水(2)%+33. m(3)固(k)g)) · (t1. 6 - t0 )