造纸机能量平衡及能量效率计算

1、中华人民共和国国家发展和改革委员会 发布200-实施200-发布造纸机能量平衡及能量效率计算Calculation method of energy equilibrium and energy efficiency of paper machine systems QB/T 1927.12代替QB/T 19271993ICS 分类号：备案号:QB中华人民共和国轻工行业标准QB/T 1927.12前 言本标准是对QB/T 1927.121993造纸机能量平衡及热效率计算方法的修订。本标准与QB/T 1927.121993相比，主要变化如下：热效率计算改为能量效率计算，并完善相应内容；“主题内容

2、与适用范围”改为“范围”（第1章）； “引用标准”改为“规范性引用文件”（第2章）。附录A为资料性附录。本标准由中国轻工业联合会提出。本标准由全国造纸标准化中心归口。本标准起草单位：大连工业大学、山东临清银河纸业集团、中国制浆造纸研究院。本标准主要起草人：平清伟、刘秉钺、崔立国。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：QB/T 1927.12-1993。本标准自实施之日起，代替原中国轻工总会发布的轻工行业标准QB/T 1927.12-1993造纸机能量平衡及热效率计算方法。I造纸机能量平衡及能量效率计算1 范围本标准规定了制浆造纸企业造纸机（涂布机、压光机）能量平衡及能量效率的计算方法。本标准适

3、用于制浆造纸企业造纸机（涂布机、压光机）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中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。QB/T 1927.1 制浆造纸企业设备能量平衡计算方法通则3 能量平衡方框图3.1 能量平衡方框图见图1。Q1Q3Q11Q4Q5Q6Q10Q9Q8Q7Q12Q13Q2图1 能量平衡方框图3.2 能量平衡方框图说明 造纸机是以浆料进入流浆箱开始至完成整理完

4、止。此系统是以胶版印刷纸（表面施胶）为例设立的。其他纸种，可参照本标准。3.3 图中符号说明Q1实际供给纸机的总热量（含预热通风的蒸汽），kJ/kg；Q2物料（纸浆、表面施胶胶料、涂料等）进入造纸机带入的热量，kJ/kg；Q3环境温度下通风带入的热量，kJ/kg；Q4机械脱水带走的热量，kJ/kg；Q5蒸发纸页水分至规定干度耗热量，kJ/kg；Q6加热纸页至规定干燥温度耗热量，kJ/kg；Q7烘缸散热损失，kJ/kg；Q8干毯（干网）散热损失， kJ/kg； Q9冷凝水（预热通风后）排出热量，kJ/kg； Q10管道散热损失，kJ/kg；Q11排汽罩漏热损失, kJ/kg；Q12排汽（预热通风

5、后）带走的热量, kJ/kg； Q13其他散热损失，kJ/kg。4 能量平衡计算（以生产1kg纸为基准）4.1 输入热量4.1.1 实际供给造纸机单位产量总热量QGG（kJ/kg），按式（1）计算 QGG=Q1 + Q2 + Q3(1)4.1.1.1 实际供给造纸机热量Q1（kJ/kg），按式（2）计算(2)式中：G造纸机每小时产量，kg/h ；供给蒸汽的量，kg/h ；In供给蒸汽的热焓，kJ/kg；i0环境温度下水的热焓，kJ/kg；n造纸机用汽部分（包括表面施胶、压光、通气预热、干燥、涂布等），实际有几部分就按几部分计算。4.1.1.2 物料（纸浆、表面施胶胶料、涂料等）进入造纸机带入热

6、量Q2（kJ/kg），按式（3）计算 （3）式中：Tn 进入造纸机物料的浓度，%；cc物料比热，kJ/（kgK），一般按纤维比热计算，取1.42；cw水的比热， kJ/（kgK），取4.187；tn进入造纸机物料温度，；t0环境温度，。4.1.1.3 造纸机环境温度下通风带入热量Q3（kJ/kg），按式（4）计算（4）式中：Y通风量(蒸发单位重量的水需要干空气重量), kg/kg；C空气的比热，kJ/（kgk），取1；cww水的比热， kJ/（kgK），取4.187；d1环境温度下供风含湿量，kg/kg；tm排汽(排风)温度，；tf供风温度，一般tf=t0，所以Q3=0；4.2 机械脱水（浓白

7、水、稀白水）带走的热量Q4（kJ/kg），按式（5）计算（5）式中：Tn 脱出白水的浓度，%；cc纤维的比热，kJ/（kgK），取1.423；cw水的比热， kJ/（kgK），取4.187；tn脱出白水的温度，；t0环境温度，。4.3 纸张单位产量有效耗热量Qxy（kJ/kg），按式（6）计算Qxy = Q5 + Q6（6）4.3.1 蒸发纸页水分至规定干度耗热量Q5（kJ/kg），按式（7）计算 （7）式中：Ten 某蒸发部出口纸页的干度，%；Tan 该蒸发部入口纸页的干度，%；i”a 常压下水蒸汽的热焓，kJ/kg；i0 该蒸发部入口纸页中水分的热焓，kJ/kg。注：如果含表面施胶、涂布等

8、多次干燥，也可按式（7）计算。4.3.2加热纸页至规定干燥温度耗热量Q6（kJ/kg），按式（8）计算（8）式中：Ten 某蒸发部出口纸页的干度，%；cc纤维的比热，kJ/（kgK），取1.423；cw水的比热， kJ/（kgK），取4.187；tq某干燥部纸页水分蒸发温度，取100；tnn该干燥部入口纸页温度，。4.4 纸张总损失热量Qss（kJ/kg），按式（9）计算Qss = Q7Q8Q9Q10Q11Q12Q13（9）4.4.1 烘缸散热损失Q7（kJ/kg）按式（10）计算 （10）式中：Ka烘缸散热系数，kJ/(m2hK)；Fa烘缸散热面积，m2；ta烘缸辐射面平均温度，。4.4.1

9、.1 烘缸散热系数KakJ/(m2hK)，按式（11）计算（11）式中：aa烘缸对流散热系数，kJ/(m2hK)；a烘缸辐射散热系数，kJ/(m2hK)。4.4.1.2 烘缸对流散热系数aakJ/(m2hK)，按式（12）计算（12）式中：V 烘缸平均线速，m/s。4.4.1.3 烘缸散热面积Fa（m2），按式（13）计算 （13）式中：N 烘缸只数；干毯（干网）与烘缸的接触弧度，单位为度（0）；d 烘缸直径，单位为米（m）；B 烘缸面宽，单位为米（m）。4.4.2 干毯（干网）散热损失Q8（kJ/kg），按式（14）计算 （14）式中：Kb 干毯（干网）散热系数；Fb 干毯（干网）散热面积，

10、m2；tb1 干毯（干网）表面平均温度，。4.4.2.1 干毯（干网）散热系数 KbkJ/(m2hK)，按式（15）计算（15）式中：tb 干毯（干网）表面平均温度，;ab 干毯（干网）对流散热系数，kJ/(m2hK)，参照（11）式计算；b 干毯（干网）辐射常数，kJ/(m2hK)，取16.2。4.4.2.2 干毯（干网）冷却面积Fb（m2），按式（16）计算 （16）式中：A1干毯（干网）总长度，m；B2干毯（干网）宽度，m。4.4.3 冷凝水排出热量Q9（kJ/kg），按式（17）计算 （17）式中：Dw 冷凝水排出量，kg/h；I 冷凝水的热焓，kJ/kg；i0 环境温度下水的热焓，k

11、J/kg。4.4.4 管道散热损失Q10（kJ/kg），按式（18）计算 （18）式中：L管道当量长度，m；保温材料导热系数，kJ/mk；du 保温材料外径，m；di 保温材料内径，m；保温层外表向大气的散热系数，kJ/(m2hK)，取9.2111.72；tc -管道内介质温度，。注：如果测试困难，该损失可取造纸机总有效热量（Q5+Q6）的4%6% 。4.4.5 排汽罩漏热损失Q11（kJ/kg）,按式（19）计算 （19）式中：A漏热系数，kJ/kg,开敞罩，取314，封闭罩，取62.8；W干燥部蒸发水量，kg/h。注：如果测试困难，该损失可取造纸机总有效热量（Q5+Q6）的8%8.5%（开

12、敞罩）,2.0%（密闭罩）。4.4.6 排汽（预热通风后）带走的热量Q12（kJ/kg）,按（20）式计算（20）式中：Y通风量(蒸发单位重量的水需要干空气重量), kg/kg；C空气的比热容，kJ/（kgk），取1；cw水的比热， kJ/（kgK），取4.187；d2排汽(排风)含湿量，kg/kg；tm排汽(排风)温度，；t0环境温度，。4.4.5 其它散热损失Q13（kJ/kg）,按式（21）计算（21）5 造纸机热效率计算造纸机热效率，按式（22）计算（22）6 电机消耗能量计算电机消耗能量的计算，按式（23）计算 （23）式中：Pi用电设备装机容量, kw；L折算吨浆耗时，h；Ki需要

13、系数。7 造纸机能量计算造纸机能量Q（kJ/kg），按式（24）计算 Q=K+Q1+Q2+Q3（24）8 造纸机能量平衡表 造纸机能量平衡见表A.3。9 能量流向图造纸机能量流向见图2。图2 造纸机能量流向图附 录 A（资料性附录）造纸机能量平衡及热效率计算实例A.1 计算依据参数A.1.1 造纸机能量平衡计算工艺参数（测试数据）见表A.1。表A.1 造纸机能量平衡计算工艺参数（测试数据）序号测试项目符号单位数据数据来源1造纸机产量Gkg/h4444.44称重法2蒸发水量Wkg/h1711.363供给蒸汽量Dnkg/h14500.00流量计4供给饱和蒸汽压力PdMpa0.27压力表5蒸汽干度X

14、%96.00实测6供给饱和蒸汽的焓(160)inkJ/kg2762.90查表7供给蒸汽中水的焓(160)inkJ/kg675.75查表8常压下水蒸汽的焓i”akJ/kg2677.2查表9环境温度下水的焓(3)i0kJ/kg146.55查表10环境温度t035温度计11进入造纸机纸浆温度t140温度计12进入造纸机纸浆浓度T1%0.7313纤维比热cckJ/(kgK)1.42查表14水的比热cwkJ/(kgK)4.19查表15机外白水池浓白水的温度t336温度计16机外白水池浓白水的浓度T3%0.2617压榨部压榨水的温度t436温度计18压榨部压榨水的浓度T4%0.00忽略浓度19干燥部1（表

15、面施胶前）入口纸页干度Ta1%40.00水分测试法20纸页进入干燥部1（表面施胶前）的温度tn135温度计21纸页出干燥部1（表面施胶前）的温度M190温度计22干燥部1（表面施胶前）出口纸页干度Te1%93.00水分测试法23淀粉胶液温度t262温度计24淀粉胶液的浓度T2%9.0025纸页施胶后（表面施胶后）的温度tn260温度计26纸页最终出干燥部的温度M270温度计27干燥部2（表面施胶后）入口纸页干度Ta2%70.00水分测试法28干燥部2（表面施胶后）出口纸页干度Te2%93.50水分测试法29烘缸辐射面平均温度ta90温度计30对流换热常数kJ/(m2hK)10.00查表31烘缸

16、辐射常数akJ/(m2hK)14.00查表32干毯辐射常数bkJ/(m2hK)16.20查表33干毯表面平均温度tb160点温计34烘缸只数N只5235烘缸直径dm1.5036烘缸面宽Bm3.1537烘缸与干毯的接触弧度()23538干毯宽B2m3.00表A.1（续）序号测试项目符号单位数据数据来源39干毯总长A1m492.0040冷凝水温度M395温度计41冷凝水的焓（95）ikJ/kg397.75查表42供风温度tb3543排汽(排风)温度tm4044通风量(蒸发单位重量的水需要干空气重量)Ykg/kg3745供风含湿量d1kg/kg0.028查表46排汽(排风)含湿量d2kg/kg0.0

17、39查表47造纸机车速vm/s3.4248纸机所有电机总功率Kkw1167.50A.1.2 造纸机电器设备的需要系数、装机容量和换算系数 造纸机电器设备的需要系数、装机容量和换算系数见表A.2。表A.2 造纸机电器设备的需要系数、装机容量和换算系数用电设备装机容量P/KW数量需要系数K折算吨浆耗时L/h网部附件0.8（换网）0.75（吊网）0.700.225真空伏辊1000.750.225伏损池40.500.225张紧辊0.370.50.225校正辊0.370.50.225引纸辊7.50.600.225压光机4.4（提升机）100（传动）0.600.225底辊刮刀0.370.500.225总冷

18、凝水泵130.500.225卷纸辊启动器7.50.500.225刮刀0.370.500.225流浆箱0.370.500.225真空吸移辊220.600.225真空压榨辊750.600.225压光冷却风机300.600.225输送机1.6（胶管）5.5（破碎螺旋）0.500.225电机冷却风机5.50.600.225纸机排气轴流风机1540.700.225热风幕风机4.00.600.225新鲜空气送风机4.00.700.225空气压缩机1300.750.225天棚通风机1.1100.500.225仪表用空压机400.750.225毛布张紧2.20.500.225烘缸750.900.225机下水力

19、碎浆机900.500.225油泵5.50.750.225表A.2（续）用电设备装机容量P/KW数量需要系数K折算吨浆耗时L/h分油器40.750.225水针泵40.600.225水针游动0.180.500.225白水泵5537300.600.225网部清洗泵550.500.225毛布清洗泵550.500.225湿损纸浆泵18.50.500.225喷纸边高压水泵750.225冷凝水泵130.500.225卷纸机25350.700.225干损纸泵18.50.500.225一压真空泵18.50.750.225吸水箱真空泵550.750.225真空伏辊低室真空泵1150.900.225真空伏辊高室真空

20、泵1850.900.225真空引纸辊真空泵1150.900.225传递压榨真空泵1150.900.225上毛布吸水箱真空泵1150.900.225第一、二毛布吸水箱真空泵550.900.225真空压真空泵1850.750.225冷凝器真空泵130.600.225真空泵950.750.225高压往复式喷水管0.750.500.225操作区通风机300.600.225包卷机30.600.225上胶机0.60.50.225自动印制切纸机7.52.20.600.225液压打包机110.500.225平板切纸机5.50.500.225胶带输送机7.50.700.225复卷机（各部分合计）1520.700

21、.225起重设备（合计）41.20.500.225A.2 能量平衡计算（设基准温度t0为35）A.2.1 实际供给造纸机热量Q1的计算（含通风预热蒸汽） = =8538.62（kJ/kg）A.2.2 物料进入造纸机带入热量Q2的计算 =+ =0.00731.42+（1-0.0073）4.19（40-35）+0.091.42+（1-0.09）4.19（62-35） =127.25(kJ/kg)A.2.3 造纸机环境温度下通风带入的热量Q3的计算 =37135+（35-35）0.0284.19（35-35） =0.00(kJ/kg)A.2.4 机械脱水（浓白水、稀白水）带走的热量Q4的计算 =+

22、=0.00261.42+（1-0.0026）4.19（36-35）+14.19（36-35） =8.37（kJ/kg）A.2.5 蒸发纸页水分至规定干度耗热量Q5的计算 =+=4167.51 （kJ/kg）A.2.6 加热纸页至规定干燥温度耗热量Q6的计算=+=0.934.23+（1-0.93）4.19（100-30）+0.9354.23+（1-0.935）4.19（100-60） =424.24（kJ/kg）A.2.7 烘缸散热损失Q7的计算A.2.7.1 烘缸对流散热系数aa的计算 = 22.9+15.073.42=74.44kJ/(m2hk)A.2.7.2 烘缸散热系数Ka的计算 =95

23、.73（kJ/(m2hk)）A.2.7.3 烘缸散热面积Fa的计算 = =451.57（m2）A.2.7.4 烘缸散热损失Q7的计算 = =518.70（kJ/kg）A.2.8 干毯散热损失Q8的计算 A.2.8.1 干毯对流散热系数ab的计算 = 22.9+15.073.42=74.44kJ/(m2hk)A.2.8.2 干毯散热系数Kb的计算 =95.80（kJ/(m2hk)） A.2.8.3 干毯散热面积Fb的计算 =2448.38（m2）A.2.8.4 干毯散热损失Q8的计算 =1319.37（kJ/kg）A.2.9 冷凝水排出热量Q9的计算 =819.54（kJ/kg）A.2.10 管道散热损失Q10的计算 =0.06（4167.51+424.24）=275.50（kJ/kg） A.2.11 排汽罩漏热Q11的计算 =0.08（4167.51+424.24） =367.33（kJ/kg）A.2.12 排汽（预热通风后）带走的热量Q12的计算 =371（40-35）+ 370.0394.19（40 -35） =215.23（kJ/kg）A.2.13 其他