多效蒸发系统能量平衡以及能量效率计算方法

A=G2/G 水 ……………………………………………(12)
注：需说明加热蒸汽的参数
5.3 蒸发单位水所消耗的电能 D（kwh/kg 水）按式（13）计算：
D=Qd/G 水……………………………………………(13) 5.4 蒸发单位水所消耗的冷却水量 M（kg/kg 水）按式（14）计算：
M=G3/G 水……………………………………………(14)
假设 III 效、IV 效、IV 效的蒸发水量相等，（即为 IV 效、V 效的污冷凝液和 V 效的二次蒸汽）
GIII=GIV= G1.7= (G1.1-G 半)/3 = (13200-4400)/3
= 2933.3(kg) ③Q1.5=(GI+ GII+ GIII+ GIV)·C1.5·△t
=(785.72+785.72+2933.3+2933.3)×4.186×(70-0)
Q2.2= G2.1·C2.1·△t2.2 =56×103×4.186×(45-0)
=10548720 (kJ) （4）污冷凝水带出的热量 Q2.3
Q2.3= G1.7·i2.3’
=2933.3×326.57
=957928 (kJ) （5）不凝气及散热损失热量 Q2.4
Q2.4= Q1.7+ Q2.1-( Q2.2+ Q2.3) =7735992+4688320-(10548720+957928)
表面Q冷1.6凝器
Q2.2
Q1.7
Q1.6
V 效蒸发器
Q1.5
II、III、IV 效蒸发器
Q1.3
Q1.2
预热器、I 效
Q1.4
Q1.1
3.1 能量平衡方框图说明 体系是以稀黑液、加热蒸汽进口和冷却水进口开始，至浓黑液出口、温水出口、各效冷凝水及
真空泵不凝气出口为本体系的边界。第一个子系统包括预热器、多效蒸发器、螺旋换热器、闪蒸罐 等设备。第二个子系统包括表面冷凝器及真空泵系统。 3.2 图中符号的意义
=1188÷42%
=2828.57(kg) Q1.3= G1.3·C1.3·△t
=2828.57×3.188×(105-0)
=946836 (kJ) （4）清洁冷凝水带走的热量 Q1.4
Q1.4= G1.2·ρ1.2·i’ =1829.2×1.9074×583.8
=2036888 (kJ) （5）II、III、IV、V 效污冷凝水带出的热量 Q1.5
0.24
稀黑液泵电机
30
0.65
0.24
半浓液泵电机
28
0.65
0.24
真空泵电机
55
0.75
0.24
污冷凝水泵电机
20
0.60
0.24
清冷凝水泵电机
13.4
0.60
0.24
温水泵电机
28
0.60
0.24
总计
用能 kwh 8.736
2.184 4.68 9.9 2.88 1.9296 4.032 4.368 38.71
A.3 能量平衡计算（设基准温度 t0=0℃）
A.3.1 Ⅰ～Ⅴ效蒸发器及预热器热量衡算
（1）稀黑液带入热量 Q1.1 Q1.1=G1.1·C1.1·△t
式中：
G1.1——进效稀黑液的量，kg； C1.1——黑液的比热，kJ/kg·℃； b1.1——黑液固形物浓度，％。 C1.1=(0.98-0.0052b)×4.186
Q1.1——稀黑液带入的热量； Q1.2——加热蒸汽带入的热量； Q1.3——浓黑液带出的热量； Q1.4——清洁冷凝水带出的热量； Q1.5——II 效至末效总的混合污冷凝水带出的热量； Q1.6——设备散热损失的热量； Q1.7——末效蒸发出的二次蒸汽带出的热量； Q2.1——冷却水带入的热量； Q2.2——温水带出的热量； Q2.3——末效二次蒸汽冷凝后污冷凝水带出的热量； Q2.4——不凝气及散热损失的热量。 3.3 图中符号的单位为 kJ。
长管升膜蒸发器。
A.1.1 进蒸发站稀黑液的有关参数：
稀黑液固形物含量 9%，稀黑液温度 70℃，稀黑液流量 13200kg/t 浆。
A.1.2 出蒸发站浓黑液的有关参数：
浓黑液固形物含量 42%，浓黑液温度 105℃。
A.1.3 出末效进Ⅱ效半浓黑液的固形物含量 27%。
A.1.4 Ⅱ～Ⅴ效总混合污冷凝水的温度 70℃。
k——需要系数；
P——装机容量，kw。
5 蒸发系统能量效率计算
5.1 蒸发系统蒸发的水量 G 水按式（11）计算：
式中：
G 水=G1(1-b 入/b 出) ………………………………………(11)
G1——进效稀黑液的量，kg； b 入——进效稀黑液的浓度，％；
b 出——出效浓黑液的浓度，％。
5.2 蒸发单位水所消耗的加热蒸汽量 A（kg 汽/kg 水）按式（12）计算：
=256569 (kJ) A.3.2 真空泵和表面冷凝器热量衡算
（1）末效二次蒸汽输入的热量 Q1.7 Q1.7=7735992 (kJ)
（2）冷却水输入的热量 Q2.1 Q2.1=G2.1·C2.1·△t2.1 =56×103×4.186×(20-0)
=4688320 (kJ) （3）温水带出的热量 Q2.2
=9546297 (kJ) （3）浓黑液带出热量 Q1.3 的计算：
C1.3=(0.95-0.0052b1.3)×4.186 =(0.98-0.0052×42)×4.186 =3.188 (kJ/kg·℃)
进效黑液固形物 D1.1=G1.1·b1.1 =13200×9％
=1188 (kg) 出效浓黑液量 G1.3=D1.1/b1.3
Q6= G6·C6·(t6-t0) …………………………………………(6) 式中： G6——II 效至末效总的混合污冷凝水的量，kg； C6——II 效至末效总的混合污冷凝水的比热，kJ/kg·℃； t6——II 效至末效总的混合污冷凝水的温度，℃。 4.2.4 末效蒸发出的二次蒸汽带出的热量 Q7 按式（7）的计算：
2
式中：
Q9= G9·i9’ ……………………………………………(9)
G7——末效二次蒸汽的量，kg； i9’——末效二次蒸汽冷凝后污冷凝水的热焓，kJ/kg。 4.3 用电设备输入的电能 Qd 按式（10）计算：
Qd=L·k·P……………………………………………(10) 式中：
L——平衡生产吨浆该设备所工作的时间，h；
0.24
Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ效黑液泵电机 浓黑液泵电机 稀黑液泵电机 半浓液泵电机
22×3 0.65 13 0.70 0.24 30 0.65 0.24 28 0.65 0.24
污冷凝水泵电机 清冷凝水泵电机 温水泵电机
20 0.60
0.24
13.4 0.60
0.24
28 0.60
0.24
A.2 能量平衡方框图（见第 3 章）
4 能量平衡计算（以生产 1 吨风干浆为基准）
4.1 输入热量
1
4.1.1 稀黑液带入热量 Q1 按式（1）的计算： Q1=G1·C1·(t1-t0)……………………………………………(1)
式中： G1——进效稀黑液的量，kg； C1——进效稀黑液的比热，kJ/kg·℃； C=(0.98-0.0052b)×4.186； t1——进效稀黑液的温度，℃； t0——基准温度，℃；若设为 0℃，则为 0，以下的 t0 含义相同； b——黑液固形物浓度，％。 4.1.2 加热蒸汽带入的热量 Q2 按式（2）的计算：
Q7= G7·i7” …………………………………………(7) 式中： G7——末效蒸发出的二次蒸汽的量，kg； i7”——末效蒸发出的二次蒸汽的热焓，kJ/kg。 4.2.5 设备散热损失的热量 Q8 按式（8）的计算：
Q8=Q1+Q2-Q4-Q5-Q6-Q7…………………………………(8) 4.2.6 末效二次蒸汽冷凝后污冷凝水带出的热量 Q9 按式（9）的计算：
= 2179503(kJ) （6）V 效二次蒸汽带出的热量 Q1.7
Q1.7= G1.7·i” =2933.3×2637.3
=7735百度文库92(kJ)
5
（7）散热损失的热量 Q1.6 Q1.6=Q1.1+Q1.2-(Q1.3+Q1.4+Q1.5+Q1.7) =3609491+9546297-(946836+203688+2179503+7735992)
多效蒸发系统能量平衡及能量效率计算方法
1 范围 本标准规定了多效蒸发系统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碱回收黑液多效蒸发装置的能量平衡及能量效率测试与计算。
2 引用标准 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
Q2.4
真空泵
Q2.3
Q2.1
Q4=G4·C4·(t4-t0) ………………………………………(4) 式中： G4——出效浓黑液的量，kg； C4——出效浓黑液的比热，kJ/kg·℃； t4——出效浓黑液的温度，℃。 4.2.2 清洁冷凝水带走的热量 Q5 按式（5）的计算：
Q5= G5·i5’ …………………………………………(5) 式中： G5——加热蒸汽凝结水的量，kg； i5’——加热蒸汽凝结水的热焓，kJ/kg。 4.2.3 II 效至末效总的混合污冷凝水带出的热量 Q6 按式（6）的计算：
A.1.5 加热蒸汽的有关参数（饱和蒸汽）：
压力 0.35MPa，温度 138℃，流量 1829.2m3，密度 ρ=1.9074kg/ m3，蒸汽焓 i”=2736.1kJ/kg，水的焓
i’=583.8 kJ/kg。
A.1.6 Ⅴ效二次蒸汽的温度 78℃，蒸汽焓 i”=2637.3kJ/kg，水的焓 i’=326.57 kJ/kg。
Q2=G2·i2” ……………………………………………(2) 式中： G2——加热蒸汽的用量，kg； i2”——加热蒸汽的热焓，kJ/kg。 4.1.3 冷却水带入热量 Q3 按式（3）的计算：
Q3=G3·C3·(t3-t0) ………………………………………(3) 式中： G3—— 冷却水的流量，kg； C3——冷却水的比热，kJ/kg·℃； t3——冷却水的温度，℃。 4.2 输出热量 4.2.1 浓黑液带出热量 Q4 按式（4）的计算：
6 能量平衡表（见附件能量平衡表）
7 能量流向图（见附件能量流向图）略
3
附录A 多效蒸发系统能量平衡及能量效率计算实例（参考件）
A.1 能量平衡有关数据
以生产 1t 风干浆为计算基准，基准温度设为 0℃。实例计算的是 V 效蒸发系统，蒸发麦草浆黑
液，黑液的流向为： III IV V
II I。Ⅰ、Ⅱ 效为板式降膜蒸发器，Ⅲ～Ⅴ效为
A.1.7 冷却水的有关参数
入口温度 20℃，出口温度 45℃，流量 56m3/t 浆。
A.1.8 蒸发系统电器设备的需要系数(K)、装机容量(P)和换算系数(折算吨浆耗时 L)
用电设备
P
L
K
(kw)
(h)
用电设备
P
L
K
(kw)
(h)
Ⅰ、Ⅱ效黑液泵电机
28×2 0.65 0.24
真空泵电机
55 0.75
半浓黑液的流量 G 半=D1.1/b 半 =1188÷27%
=4400(kg) ①I 效、II 效的蒸发水量 GI、GII
假设 I 效、II 效的蒸发水量相等（即为 II 效、III 效的污冷凝液） GI=GII=（G 半-G1.3）/2
= (4400-2828.57)/2
= 785.72 (kg) ②III 效、IV 效、V 效的蒸发水量 GIII、GIV、G1.7
=(0.98-0.0052×9)×4.186
C=(0.98-0.0052b)×4.186；
=3.906 (kJ/kg·℃)
Q1.1=13200×3.906×(70-0)
=3609491(kJ)
4
（2）加热蒸汽带入的热量 Q1.2 Q1.2=G1.2·ρ1.2·i”
式中： G1.2——加热蒸汽的流量，m3； ρ1.2——加热蒸汽的密度，kg/ m3； Q1.2=1829.2×1.9074×2736.1
=917664 (kJ) A.3.3 各部消耗电能计算
Qd=L·k·P
1kwh=3596kJ 表 A.1 各用电设备消耗明细
用电设备
装机容量 （P）kw
需要系数 （K）
折算吨浆耗 时（L）h
I、II 效黑液泵电机
28×2
0.65
0.24
III、IV、V 效黑液泵电机
22×3
0.65
浓黑液泵电机
13
0.70
A.4 蒸发系统能量效率的计算
A.4.1 蒸发系统蒸发的水量 G 水 G 水=G1.1 (1-b 入/b 出) =13200×(1-9%/12%) =10371 (kg)
6
用能 kJ
31415
7854 16829 35600 10356 6939 14499 15707 139198