ICS85-010 Y30 中华人民共和国国家标准 GB/T27736—2011 制 浆造纸企业生产过程的系统能量平衡 计算方法通则 Generalcalculationmethodofthesystemenergyequilibriumin pulpandpaperproductionprocess 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前 言 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(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。 本标准主要起草人:刘秉钺、陈曦、张清文、邱文伦。 ⅠGB/T27736—2011 制浆造纸企业生产过程的系统能量平衡 计算方法通则 1 范围 本标准规定了制浆造纸企业生产过程的系统能量平衡的计算方法。 本标准适用于制浆造纸企业为掌握企业能量消耗状况,分析企业用能水平,查清企业节能潜力,明 确企业节能方向,为改进能源管理,实行节能技术改造,提高能源利用率等而进行能量平衡测试。 本标准与其他能量平衡及能量效率计算方法标准组成制浆造纸企业生产过程的系统能量平衡的系 列标准。 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/T2587 用能设备能量平衡通则 GB/T2588 设备热效率计算通则 GB/T2589 综合能耗计算通则 3 术语和定义 GB/T2589界定的术语和定义适用于本文件。 4 计算能量平衡的依据 制定制浆造纸企业生产过程的系统能量平衡计算方法的理论依据: a) 能量守恒和转换定律; b) 热力学第二定律。 5 计算能量平衡的步骤 5.1 准备 5.1.1 收集如下基础资料与数据 5.1.1.1 原始资料和数据,如设计参考、设计依据、工艺规程、操作规程、设备性能等情况。 5.1.1.2 运行资料和数据,如产品、原材料、能耗、负荷、效率等参数。 5.1.1.3 测试资料和数据,如能量的有效利用、各项损失、过程消耗、产品能耗。 5.1.1.4 理论资料与数据,如理论能耗、各种计算方法、公式和图表等。 5.1.2 制定计划 5.1.2.1 确定测试范围与对象。 1GB/T27736—2011 5.1.2.2 统一调度、人员与分工、安全措施等。 5.1.2.3 计算方法与记录表格和统计表格。 5.1.2.4 要求与进度。 5.2 测试统计 选择测量点;仪表校验和安装;按规定的体系范围进行测试和统计。注意各有关测试,应在正常生 产条件下的统一时间内进行,并将数据填入有关表格。 5.3 计算 整理取得的数据,进行计算,按以下步骤进行。 5.3.1 物料平衡计算 根据系统的特点,明确体系的边界,并加以简要的说明。整理取得的数据,绘制物料平衡方框图,首 先进行物料平衡计算。一般以单位物料(1t纸、1t浆或1锅/球浆)为计算基础。对从实际生产线获得 的、或者工艺规程获得的数据进行适当的转换、加工。 5.3.2 确定能量平衡方案 在物料平衡图的基础上,确定能量平衡方框图。补充有关能量的参数:温度、流量,查阅饱和蒸汽 表,查阅有关化学反应热等有关参数。 能量平衡方框图是在物料平衡方框图的基础上绘制的。对于那些在体系内部进行能量交换的设 备,可以将方框图合并或者省略;体系一经确定,可按GB/T2587中能量平衡模型(见图1)的规定把体 系输入能量和输出能量,逐项分别用箭头画在方框图的四周,以减少能量的漏计、重计和错计。 图1 能量平衡方框图 5.3.3 能量平衡计算 在确定了能量平衡方框图和有关参数后,进行能量平衡计算。每一个单元,按照输入能量和输出能 量分别进行计算。一般把基准温度确定为0℃;能量单位一般取吉焦(GJ)、兆焦(MJ)、千焦(kJ),质量 单位为吨(t)、千克(kg),电能单位为千瓦时(kW·h)也可以折算为吉焦(GJ)、兆焦(MJ)作为统计单位。 也可以根据制浆造纸企业内设备的特点分别采用:MJ/h,kJ/h。数据的处理一般是保留小数点后两位。 单位表示尽量使用符号,如不能用符号表示,则用文字表示。 2GB/T27736—2011 5.3.4 编制能量平衡表 将分单元计算的输入和输出的能量,填在能量平衡表内(见表1),如果出现不平衡情况,要返回进 行检查:当出现缺项、漏项时,需要重新修改能量平衡方案,返工重新计算;如果是由于保留有效数字等 因数据处理而导致的能量不平衡,需要重新调整数据,使能量平衡表达到基本平衡。表1中数据应采用 统一单位。 表1 能量平衡表 序号输入能量 输出能量 项目 数量 项目 数量 1 Q1 2 Q2 3 Q3 4 Q4 5 Q5 6 Q6 7 Q7 8 Q8 9 Q9 10 Q10 合计 合计 5.3.5 绘制能流图 体系的能流图应当与能量流程方框图相对应,每个方框(设备或单元)输入和输出的能量应当完全 相等。选择适当的比例表示能量的大小,在能流图上以线条的宽度表示输入或输出能量的多少,对于能 量太小,能流图上无法以宽度表示时,就以单线条来表示。以箭头表示能量的流向,在流动过程中,能量 应当保持恒定(即能流图中的线条宽度保持不变,包括转弯的圆弧处)。能流图上能量的流动方向一般 是:从下向上,从左向右流动。 化学反应热量在反应单元绘出,放热化学反应为本单元的输入热量,吸热化学反应为本单元的输出 热量。对于供物料流送、搅拌或设备运转的电能,基本都是输入,在能流图上都不用画出。 注:目前都使用“CAD绘图软件”绘制能流图,其绘制的步骤: a) 首先要取适当的比例(即线段的宽度mm长度,代表能量的MJ数量)。 b)根据能量平衡方框图,绘制能流图的各个工艺设备单元,标注各单元名称。 c)根据能量平衡表,准确的绘制每个单元输入和输出的能量。注意输入能量与输出能量上下对齐,能量在输 送过程中保持恒定,即线条的宽度保持不变;特别在转弯时容易出现错误。对于能量数值比较小,无法用 线条宽度表示时,使用单条线表示。 d)用箭头表示能量的输入、输出方向。 e)按照能量平衡表标注每一个输入、输出能量的名称和具体数值。 f)无误后,将CAD形式转化为WORD形式,附在编制文件的后面。 5.3.6 计算效率和单产消耗 在上述物料平衡和能量平衡计算的基础上,计算设备的能量效率和单位产品的能量消耗等技术 指标。 3GB/T27736—2011 能量效率是指该体系或设备为达到目的,供给能量利用的有效程度在数量上的表示,它等于有效能 量对供给能量的百分数。 5.3.6.1 设备或系统的热效率ηR,按GB/T2588的规定进行计算,见式(1)。 ηR=QYX/QGG×100%或ηR=(1-QSS/QGG)×100%…………………(1) 式中: ηR———设备或系统热效率,%; QYX———有效热量,MJ; QGG———供给热量,MJ; QSS———损失热量,MJ。 QYX、QGG和QSS的计算方法按GB/T2588的规定,有关体系的计算细则参见本系列标准的相应 部分。 5.3.6.2 设备或系统的净热效率ηRJ按式(2)计算: ηRJ=(QYX-QZ)/QGG×100% …………………………(2) 式中: ηRJ———设备或系统的净热效率,%; QYX———有效热量,MJ; QZ———自用热量,MJ; QGG———供给热量,MJ。 5.3.6.3 设备或系统的能量效率ηN按式(3)计算: ηN=QYX/(QGG+QD)×100% …………………………(3) 式中: ηN———设备或系统的能量效率,%; QYX———有效热量,MJ; QGG———供给热量,MJ; QD———供给的电能,MJ。 5.3.6.4 设备或系统的净能量效率ηNJ按式(4)计算: ηNJ=(QYX-QZ)/(QGG+QD)×100%…………………………(4) 式中: ηNJ———设备或系统的净能量效率,%; QYX———有效热量,MJ; QZ———自用热量,MJ; QGG———供给热量,MJ; QD———供给的电能,MJ。 为了便于和本企业进行纵向比较,也便于和同类型企业进行横向比较,相应体系的能量效率应当表 示为生产单位产品(纸、纸浆、碱、石灰等)所消耗的热能(某参数的蒸汽)或标准煤、电能和/或水,以及总 能量的消耗。 5.4 结果评价 5.4.1 分析结果,找出问题,确定节能技术改造方案。 5.4.2 修订能源管理定额。 5.4.3 制定远、近期节能规划。 5.4.4 编写企业能量平衡报告。 4GB/T27736—2011