酸法蒸煮锅热量平衡计算

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制浆造纸工业计算手册下册》第413页（7406字）

1．能量平衡方框图

［说明］该体系从进入蒸煮的蒸汽流量表开始至放锅止。方框图中所标明的各项热量系根据一般蒸煮锅设备(无喷放锅)及生产工艺划分确定。如被测对象与上述情况有异，则其各项热量的划分应按实际情况进行。能量平衡方框图如下：

图中 Q₁——加热绝干原料所用热量(kJ／锅)

Q_、——加热原料中水分所用热量(kJ／锅)

Q₁——加热蒸煮液用的热量(kJ／锅)

Q₄——从蒸煮锅内移出作次锅蒸煮回用蒸煮液带出的热量(kJ／锅)

Q₅——大放汽回收的热量(kJ／锅)

Q₆——直接加热蒸煮液供给的热量(kJ／锅)

Q₇——间接加热蒸煮液供给的热量(kJ／kg)

Q₈——蒸煮液带入蒸煮锅内的热量(kJ／锅)

Q₉——放锅温水带入蒸煮锅内热量(kJ／锅)

Q₁₀——蒸煮锅体加热损失热量(kJ／锅)

Q₁₁——蒸煮锅体散热损失的热量(kJ／锅)

Q₁₂——蒸煮锅管道及附属设备损失的热量(kJ／锅)

Q₁₃——蒸汽冷凝水热损失(kJ／锅)

Q₁₄——大放汽热损失(kJ／锅)

Q₁₅——蒸煮锅其它热损失(kJ／锅)

2．蒸煮有效耗热总量的计算

［公式］ Q=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅ (4－1－105)

式中 Q——蒸煮有效耗热总量(kJ／锅)

其它同上

①加热绝干原料用热量Q₁的计算

［公式］ Q1=G₁C₁(t₆－t)(kJ／锅) (4－1－106)

式中 G₁——绝干原料重量(kg／锅)

C₁——原料的比热容［kJ／(kg·℃)］

t6——蒸煮最高温度(℃)

t——周围环境温度(℃)

②加热原料中水分所用热量Q₂

［公式］ Q₂=G₂C₂(t₆－t)(kJ／锅) (4－1－107)

式中 G₇——原料所含水分重量(kg／锅)

C₂——水的比热容［4．1868kJ／(kg·℃)］

其它同上

③加热蒸煮液用的热量Q₃

式中 G₃——蒸煮液总重量(kg／锅)

C₃——蒸煮液的比热容［kJ／(kg·℃)］，对于亚硫酸盐蒸煮液C₃取4．187kJ／(kg·℃)；对于硫酸盐蒸煮液，C₃取3．77kJ／(kg·℃)

t₅——从蒸煮锅移出的蒸煮液平均温度(℃)

t₂——蒸煮开始温度(℃)

G′₃——从蒸煮锅中移出作次锅蒸煮回用的蒸煮液的重量(kg／锅)

其它同上

④从蒸煮锅移出作次锅蒸煮回用蒸煮液带出的热量Q₄

式中 t₃——回用蒸煮液的实际温度(℃)

其它同上

⑤大放汽回收的热量Q₅

式中 t₄——蒸煮液回收大放汽热后的实际温度(℃)

t₁——蒸煮液回收大放汽热前的实际温度(℃)

其它同上

3．蒸煮有效单位耗热量的计算

式中 Q_m——蒸煮有效单位耗热量(kJ／kg风干浆)

m——蒸煮得率(%)

其它同上

4．蒸煮实际供给总热量的计算

式中 Q′——蒸煮实际供给总热量(kJ／锅)

其它同平衡方框图

①直接加热蒸煮液供给热量Q₆

式中 D₁——直接加热蒸煮液所耗用蒸汽量(kg／锅)

i″——蒸汽的比能(焓值)(kJ／kg)

i′——环境温度下凝结水比能(kJ／kg)

②间接加热蒸煮液供给热量Q₇

式中 D₂——间接加热蒸煮液所耗蒸汽量(kg／锅)

其它同上

③蒸煮液带入蒸煮锅内热量Q₈

式中 t₄——进蒸煮锅蒸煮液的实际温度(℃)

t——周围环境温度(℃)

G₃、C₃——同式4－1－108

④放锅温水带入蒸煮锅内的热量Q₉

式中 G₄——放锅温水的重量(kg锅)

t′——放锅温水的温度(C)

C₂——水的比热容［4．1868kJ(kg·C)］

t——同上

5．供给蒸煮实际单位耗热量的计算

式中 Q′_m——供给蒸煮实际单位耗热量(kJ／kg风干浆)

Q′——同式4－1－112

G₁、m——同式4－1－111

其它同式4－1－112

6．蒸煮锅热效率计算

式中 η——蒸煮锅热效率(%)

其它同上

7．蒸煮过程重复利用热量的计算

式中 Q_t——重复利用热量(kJ／锅)

Q₄、Q₅——同式4－1－109和式4－1－110

8．蒸煮锅体加热损失的热量Q₁₁

式中 Q_10a——锅体钢板加热损失的热量(kJ／锅)

Q_10b——锅体保温层加热损失的热量(kJ／锅)

Q_c——锅体砖衬加热损失的热量(kJ锅)

①锅体钢板加热损失的热量Q_10a

式中 G₅——锅体钢板的总重量(kg／锅)

C_、——钢板的比热容［kJ(kg·C)］，取0．48

t钢——钢板在蒸煮过程中达到的最高温度(℃)

t_钢——蒸煮开始钢板温度(C)

②锅体保温层加热损失的热量Q_10b

式中 G_t——锅体保温层总重量(kg／锅)

C₀——保温层材料的比热容［kJ(kg·C)］，取0．754

t＃——保温层在蒸煮过程中的最高温度(C)

t_层——保温层在蒸煮过程中的最低温度(℃)

③锅体砖衬加热损失的热量Q_10c

式中 G₇——锅体砖衬的总重量(kg／锅)

C₇——砖衬材料的比热容［kJ／(kg·℃)］，取1．0

t砖——砖衬在蒸煮过程中达到的最高温度(℃)

t_砖——砖衬在蒸煮过程中达到的最低温度(℃)

9．蒸煮锅体散热损失热量Q₁₁

式中 Q_11a、Q_11b、Q_11c——含义见下

①蒸煮升温阶段锅体散热损失Q_11a

式中 F——锅体总表面积(m²)

t₆——蒸煮最高温度(℃)

t₇——蒸煮开始温度(℃)

t——周围环境温度(℃)

Z_a——蒸煮升温时间(h)

K——传热系数［kJ／(m²·h·℃)］

a₁——锅内蒸煮物对锅内壁的给热系数［kJ／(m²·h·℃)］，取20934

a₂——锅外壁对外界的给热系数［kJ／(kg·℃)］

x₀——对流给热系数［kJ／(kg·℃)］

t_m——锅外壁的平均温度(℃)

t——周围环境温度(℃)

a′——辐射给热系数［kJ／(kg·℃)

a′=4．18CC′ (4－1－129)

C——温度系数

C′——辐射系数

C₁——无光泽铁板的辐射系数，一般取4．4

C₂——砖衬的辐射系数，一般取4．3

C₃——完全黑体辐射系数，一般取4．7

δ_砖、δ_钢、δ_层——分别表示锅体砖衬、锅体钢板及锅体保温层的厚度(m)

λ_钢——锅体钢板的导热系数［kJ／(m·h·℃)1一般取209．3

λ_层——锅体保温层的导热系数［kJ／(m·h·C)］．一般取0．628

λ_砖——锅体砖衬的导热系数［kJ／(m·h·C)］．一般取1．51

②蒸煮保温阶段锅体散热损失Q_11b

式中 Z_b——蒸煮最高温度保温时间(h)

③保温后放锅阶段锅体散热损失Q_11c

式中 Z_c——保温后放锅阶段时间(h)

其它同上

10．蒸煮锅管道及附属设备热损失Q17

［说明］蒸煮锅管道及附属设备(如循环泵、加热泵、预热器等)热损失亦包括加热损失和散热损失两部分，可分别进行计算。计算比较困难时，可取该项热损失(最大值)为蒸煮有效耗热总量的10%进行估算。

式中符号含义及单位同式4－1－105

11．蒸汽凝结水热损失Q₁₃

式中 Q_13a——直接加热蒸煮液蒸汽凝结水热损失(kJ／锅)

D₁——直接加热蒸煮液所耗用蒸汽量(kg／锅)

C₂——水的比热容［4．1868kJ／(kg·℃)］

t₆、t₂、t——同式4－1－125

Q_13b——间接加热蒸煮液蒸汽凝结水热损失(kJ／锅)

D₂——间接加热蒸煮液所耗用的蒸汽量(kg／锅)

其它同上

［注意］热量Q_13b在企业中通常是加以利用的，但在蒸煮锅能量平衡系统中仍视为热损失。计算公式中的是特定通汽方式下的蒸汽平均温度，使用时应注意。

12．大放汽热损失Q₁₄

式中 Q'₅——大放汽放出的总热量(kJ／锅)

W——大放汽的总蒸汽量(kg／锅)

i7——大放汽蒸汽在平均温度下的比能(kJ／kg)

i1——环境温度、常压下水的比能(kJ／kg)

Q5——同式4－1－110

13．蒸煮锅其它热损失Q₁₅

［说明］Q₁₅包括蒸汽的泄漏损失、容器的开口散热损失、放锅热水的热交换损失、蒸煮液移出热损失等等，可视具体情况进行计算和估算，亦可用反算法求算。

式中 Q′——蒸煮实际供给总热量(kJ／锅)，见式4－1－112

Q——蒸煮有效耗热总量(kJ／锅)，见式4－1－105

其它同上

14．蒸煮锅总热损失Q_总

式中符号含义及单位均同上

［公式］ Q=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅ (4－1－105)