年产20万吨非木材制浆厂碱回收分厂燃烧车间

3.1 物料平衡计算说明

以芦苇为制浆原料，用烧碱法蒽醌制浆；以1t风干浆（10%的水分）为计算基础,单位：kg；用碱量（以Na2O计）对绝干原料选为16.0，则：1t绝干木片用NaOH160kg， 粗浆得率选为40%。

1t绝干木片对应的风干浆=1000kg×40%=444.4444kg 90% 则： 180 = x

444.4444 1000 x=360.0000kg/t浆

燃烧炉物料平衡计算有关定额及工艺技术数据

编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 指标名称 蒸煮用碱量（以Na2O计） 液比 喷放冷凝液量 小放汽冷凝液量 粗浆得率 苛化度 蒸煮碱损失率 洗涤提取黑液含量 洗涤后纸浆含量 洗涤碱损失 蒸发后黑液含量 蒸发碱损失率 苛化碱损失率 燃烧碱损失率 空气湿含量 每千克干空气含氧 每千克干空气含氮 空气过剩系数 单位 kg/t浆 kg/t浆 kg/t浆 % % % % % % % % % % % % % 定额 360.0000 1:3 1150 200 40 80 1.35 10 12 0.30 45 0.80 1.25 3.00 1~3 22.8 75.9 1.15 备注 对用碱量 固形物含量 对用碱量 对用碱量 对用碱量 对用碱量 质量分数 质量分数 质量分数

3.2 蒸煮工段计算

已知条件：

用碱量（以Na2O计）=360.0000kg/t浆 液比=1:3 小放汽冷凝液量=200kg 喷放冷凝液量=1150kg 粗浆得率=40%

苛化度=80%

蒸煮碱损失率=1.35%(对用碱量) （1）蒸煮实际用碱量

NaOH=360.0000kg/t浆（以Na2O计） =464.5161kg/t浆（以NaOH计） 用碱总质量=464.5161kg/t浆

（2）蒸煮液中其他无机物含量的计算 根据苛化度的定义:

苛化度 = NaOH / （NaOH＋Na2CO3） Na2CO3 =NaOH/ 苛化度-NaOH = 360/0.8-360.0000

=90.0000kg/t浆(以Na2O计) = 153.8710kg/t浆(以Na2CO3计) 蒸煮液中无机物总质量= Na2CO3＋NaOH =153.8710+464.5161 = 618.3871kg/t浆 （3）蒸煮用绝干木片量的计算 绝干木片量 =1000×浆的干度/粗浆得率 =1000×90%/40% =2250.0000kg （4）全部蒸煮液中水分的计算

液比是指绝干木片量（kg）与蒸煮液量（L）之比，由于无机药品以分子或离子形式溶于水中，因此无机物可视为不占体积，所以： 全部蒸煮液中水分=绝干木片量×3 =2250.0000×3 =6750.0000kg （5）蒸煮碱损失量的计算 碱损失量 = 用碱量×蒸煮碱损失率

= 360.0000×1.35% =4.8600kg (以Na2O计) （6）蒸煮过程平衡计算 已知条件 :

绝干木片量 =2250.0000kg 水 =6750.0000kg 无机物量 = 618.3871kg 碱损失 =4.8600kg (以Na2O计)

小放汽冷凝液量 =200kg 喷放冷凝液量 = 1150kg 故蒸煮锅的平衡为：

无 机 木 片 水 物 有机物 喷小浆放 蒸 煮 锅

假定蒸煮不直接加热 则: 失)

液 冷凝液放汽浆液量 = (绝干木片＋水＋无机物)－(喷放冷凝液量＋小放汽冷凝液量＋碱损 = (2250.0000＋6750.0000＋618.3871)－(1150＋200＋4.8600) = 8263.5271kg 其中：

绝干纤维量 = 绝干木片量 ×粗浆得率 =2250.0000×40% = 900.0000kg

有机物 = 绝干木片量－绝干纤维量 =2250.0000－900.0000 =1350.0000kg

无机物 = 蒸煮液中无机物总量 － 蒸煮碱损失 = 618.3871－4.8600 = 613.5271kg

水分量 = 蒸煮液中全部水量 －小放汽液量 － 喷放冷凝液量 = 6750.0000－ 200 － 1150 = 5400.0000kg

3.3 洗涤工段计算

已知条件:

提取黑液含量 = 10 % (固形物含量) 洗涤后浆含量 = 12 %

洗涤后碱损失率= 0.30 % (对用碱量) 洗涤纤维损失率 = 0.30% （1）洗涤段碱损失的计算

实际生产中在洗涤段提取黑液的过程中，不但有有效碱的损失，而且有Na2CO3的损失，为了计算方便起见，Na2CO3损失忽略不计。 洗涤碱损失量 = 用碱量 × 损失率 = 360.0000×0.3 % = 1.0800 kg(以Na2O计) （2）提取黑液量的计算

转入黑液中的纤维 = 绝干纤维量 × 纤维损失率 = 900.0000× 0.3% = 2.7000kg

黑液中固形物的量=有机物＋无机物＋洗涤纤维损失－碱损失 = 1350.0000＋613.5271＋ 2.7000 －1.0800 = 1965.1471kg 提取黑液量= 黑液固形物 ÷黑液含量 = 1965.1471÷ 10 % = 19651.4710kg

黑液中的水量 = 黑液量 － 固形物量 = 19651.4710-1965.1471 = 17686.3289 kg

由于黑液中有机物，无机物可看成是溶于水中的,所以每吨风干浆约提取17.7m3黑液。

（3）洗涤段出浆量的计算

洗涤后绝干纤维量 =900.0000－ 洗涤段纤维损失 =900.0000－2.7000 =897.3000kg 因为洗涤损失的碱转入浆液中，所以： 洗涤后浆料量 =绝干纤维量/浆料浓度＋碱损失 =897.3000/ 12%＋1.0800 =7478.5800kg （4）洗涤段的平衡计算

洗 涤 段 热 水 黑 液 洗 后 浆

已知条件 :

进入洗涤段浆液量 =8263.5271kg 提取黑液量 = 19651.4710kg 洗后浆料量 = 7478.5800kg

加入洗涤段的热水量= 洗后浆量＋提取黑液量－进入浆液量 = 7478.5800＋19651.4710－8263.5271 = 18866.5239kg 所以洗涤段用水量约为 17.6 m3

浆液 3.4 蒸发工段计算

已知条件: 浓黑液含量= 45%

蒸发中碱的损失率= 0.80 % (对用碱量) （1）蒸发中碱损失量的计算 碱损失量=用碱量×损失率 = 360.0000×0.8% =2.8800kg(以Na2O计) （2）浓黑液固形物量的计算

浓黑液固形物含量＝稀黑液中固形物－碱损失 ＝1965.1471－2.8800 ＝1962.2671kg （3）蒸发后浓黑液中水分量的计算

蒸发后浓黑液浓度=黑液固形物量/(黑液固形物量+浓黑液中含水量) 浓黑液中含水量= (1－浓黑液浓度)/浓黑液浓度×黑液固形物含量 =(1－45%)/45%×1962.2671 =2398.3265kg

浓黑液量= 黑液固形物含量 ＋ 浓黑液含水量 = 1962.2671＋ 2398.3265 = 4360.5936kg （4）蒸发段的平衡计算

稀黑液 蒸发水分 蒸 发 段

碱 浓 损 黑 失 液

已知条件： 碱损失 = 2.8800kg 稀黑液量 = 19651.4710kg 浓黑液量 = 4360.5936kg

蒸发水分含量= 稀黑液量－浓黑液量－碱损失 = 19651.4710－4360.5936－2.8800 = 15287.9974kg （5）浓黑液中各成分的计算

转入浓黑液中的 NaOH = 360.0000kg(以Na2O计) =464.5161kg(以NaOH计) 转入黑液中的Na2CO3 = 90.0000kg(以Na2O计) = 153.8710kg(以Na2CO3计) 转入黑液中的无机固形物= NaOH＋Na2CO3 =464.5161＋153.8710 = 618.3871kg

转入黑液中有机固形物= 固形物总量－无机固形物 = 1962.2671－618.3871 = 1343.8800kg

3.5 熔融物成分计算

已知条件：

苛化度=80%；苛化碱损失率 = 1.25% (对用碱量)

（1）苛化碱损失的计算

苛化碱损失量 = 用碱量 ×苛化碱损失率 = 360.0000×1.25 % = 4.5000(以Na2O计) （2）白液成分的分析

由于蒸煮所使用的蒸煮液即是苛化后所得到白液,因此白液成分由前面的蒸煮段计算得到,即 :

NaOH =360.0000(以 Na2O计) = 464.5161(以NaOH计) Na2CO3 = 90.0000(以Na2O计) = 153.8710(以Na2CO3计) 另外,白液中还存在少量的Ca(OH)2 ,为计算方便此处忽略不记. （3）绿液成分的分析

由于白液中NaOH全部是由绿液中的Na2CO3转化而来的,因此,有如下计算方法：绿液中的Na2CO3 = 白液中的Na2CO3 ＋ 白液中的NaOH = 90.0000＋360.0000 = 450.0000(以Na2O计) =769.3548(以Na2CO3计) （4）熔融物成分的分析

绿液中无机物可以认为是熔融物中的无机物,其各成分的质量以及元素含量如表3.2:

熔融物中各成分以及元素含量 组分 Na2CO3 总计 相对分 子质量 106 质量 /kg 769.3548 769.3548 以Na2O计/kg 450.0000 450.0000 以Na2O计/% 100.0000 100.0000 Na 333.8710 333.8710 S － － O 348.3871 348.3871 C 87.0968 87.0968 3.6 燃烧工段计算

燃 烟气

烧 黑液 熔融物 炉

空气 已知条件:

燃烧碱损失率= 3% (对用碱量) （1）燃烧碱损失 = 用碱量×损失率 = 360.0000×3% = 10.8000 (以Na2O计) Na飞失=10.8000 ×46/62=8.0129 （2）黑液固形物中各元素的计算

（3）黑液固形物中Na含量= (黑液中NaOH＋黑液中Na2CO3) ×46/62 ＋Na飞失

= (360.0000＋90.0000) ×46/62＋8.0129 = 341.8839

黑液固形物中Na的比率=固形物中Na含量÷固形物总量× 100 % = 341.8839÷1962.2671× 100 % = 17.4229 % （4）黑液固形物含元素成分的确定

根据黑液固形物的元素分析表以及Na的含量，对黑液中其他元素作如下估计：

C:H:O=39.10:4.20:33.60:0.27=9.31:1:8:0.06 9.31＋1＋8＋0.06=18.37

C+H+O=固形物总量－固形物中Na含量 =1962.2671－341.8839 =1620.3832

C=1620.3832×9.31/18.37=821.2176 H=1620.3832×1/18.37=88.2081 O=1620.3832×8/18.37=705.6650

惰性氧化物=1620.3832×0.06/18.37=5.2925 C=821.2176/1962.3832×100%=41.85% H=88.2081/1962.3832×100%=4.49% O=705.6650/1962.3832×100%=35.96% Na=17.42%

惰性氧化物=5.2925/1962.3832×100%=0.27%

黑液固形物元素含量 元素名称 含量/% 质量/% Na 17.42 341.8839 C 41.85 821.2176 H 4.49 O 35.96 惰性氧化物 0.27 5.2925 合计 100 1962.2671 88.2081 705.6650

（5）Na元素平衡计算

补充的Na = 熔融物中的Na ＋飞失Na －黑液中的Na = 333.8710＋ 8.0129 －341.8839 =0

（6）燃烧炉中其他元素的平衡计算 ① 碳（C）衡算

排烟含C量 = 固形物中C － 熔融物中C =821.2176－87.0968 = 734.1208

假设烟气中C全部以CO2 的形式排出，则： 烟气中CO2 = 734.1208×44/12 = 2691.7763 CO2 中含O = 2691.7763× 32/44 = 1957.6555 ② 氢（H）衡算

烟气中所有固形物中的H = 固形物中H = 88.2081 若H 均以H2O的形式排入烟气中，则： 烟气中化合H2O = 88.2081× 18/2 = 793.8729 化合H2O中含O = 793.8729× 16/18 = 705.6648 ③ 氧（O）衡算

设Na是以Na2O 形式飞失的，故： 飞失的Na2O量 = 飞失Na ×62/46 = 8.0129×62/46=10.8000 飞失Na2O 中含O =飞失的Na2O ×16/62 = 10.8000×16/62=2.7871 理论耗氧（O）量

= 熔融物中O ＋飞失Na2O中含O＋CO2含O＋化合水中含O －固形物中含O

=348.3871＋2.7871 + 1957.6555+ 705.6648 －705.6650 =2308.8295 ④ 惰性氧化物的处理

固形物中惰性氧化物量为5.2925kg，设这些物质在燃烧时不起反应，直接进入熔融物中，然后在苛化中作为绿泥形式除去。 熔融物量 = Na2CO3＋惰性氧化物 = 769.3548＋5.2925

= 774.6473 （7）烟气的计算 已知条件：

进入的空气质量组成为： 水蒸气 = 1.30% 氧 = 22.8%

氮 = 75.9% 空气过剩系数 = 1.15 ①进入系统的空气量计算

进入系统的氧量 = 理论耗氧量 × 1.15 = 2308.8295× 1.15 = 2655.1539

进入系统空气量 = 进入系统的氧量 ÷ 氧气的分率 = 2655.1539÷22.8 % = 11645.4120

空气中含氮气量 = 空气量 × 氮气分率 = 11645.4120× 75.9 % = 8838.8677

空气中水蒸气含量=空气量－空气含氧量－空气含氮量 =11645.4120－2655.1539－8838.8677 = 151.3904

水中含O量 = 151.3904× 16/18 = 134.5692 水中含H量 = 151.3904× 2/18 = 16.8212 ② 烟气组成计算

烟气中的水 = 化合水 ＋黑液中水 ＋空气中水 = 793.8729＋2398.3265＋151.3904 = 3343.5898

其中 O = 3343.5898×16/18 = 2972.0798 其中 H = 3343.5898 × 2/18 =371.5100 烟气中CO2 = 2691.7763

其中 O = 2691.7763×32/44 = 1957.6555 其中 C = 2691.7763×12/44 = 734.1208 烟气中Na2O = 10.8000

其中Na = 10.8000 ×46/62 = 8.0129

其中 O = 10.8000×16/62 = 2.7871 烟气中的N2 = 8838.8677

烟气中O2 = 进入系统的氧量 －理论耗氧量 =2655.1539－2308.8295 =346.3244

烟气总量= 烟气中水＋烟气中CO2＋烟气中Na2O＋烟气中N2＋烟气中O2 = 3343.5898+2691.7763+10.8000+8838.8677+346.3244 = 15231.3582 （8）燃烧炉中总物料平衡

燃烧炉中总物料平衡 进料/kg 物料名称 黑液 空气 合计 数量 4360.5936 11645.4120 16006.0056 物料名称 熔融物 烟气 补充Na 合计 出料/kg 数量 774.6473 15231.3582 0 16006.0055

3.7 苛化工段计算

平衡计算的基准是1t风干浆。液量单位为m3,碱及其他固形物料的单位为kg。

苛化工段物料衡算有关定额及数据 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 指标名称 用碱量 生石灰纯度 石灰过量系数 石灰石纯度 绿泥量 苛化度 苛化总碱损失 绿液浓度 稀白液浓度 单位 kg/t浆 % % Kg/T浆 % % g/l g/l 定额 360.0000 80 1.10 90 10 80 1.25 100 20 备注 对用碱量 总碱以Na2O计 总碱以Na2O计 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 24 25 26 绿泥浓度 绿泥碱损失 石灰渣含量 一段白泥碱损失 二段白泥碱损失 白泥洗涤器碱损失 滴漏碱损失 白泥浓度 石灰渣碱损失 消化、蒸发液体损失 稀绿液浓度 滤液浓度 过滤机系统滴漏液量损失 出白泥含量 过滤机加水 沉渣搅拌槽加水 m3水/T泥 % % % % % % m3水/T泥 % % g/l g/l m3水/T浆 % m3水/T浆 m3水/T浆 30 10 65 95 80 75 10 1.8 4 2 28 1.8 0.005 60 0.5 1.5 对苛化碱损失 对苛化碱损失 对苛化碱损失 对苛化碱损失 对苛化碱损失 白泥澄清器排 对苛化碱损失 占绿液体积 固形物含量

4.7.1 无机物的平衡计算

绿液补充石灰石 绿泥 苛 化

石碱石 灰损灰飞 渣失失

（1）白液成分计算

按燃烧工段物料平衡计算中白液成分的计算方法，得计算结果如下： NaOH = 360.0000(以 Na2O计) = 464.5161kg(以NaOH计) Na2CO3 = 90.0000(以Na2O计) = 153.8710kg(以Na2CO3计) （2）取绿泥量 = 10.0000kg

（3）苛化总碱损失 = 用碱量 ×苛化碱损失率 = 360.0000×1.25 % = 4.5000kg(以Na2O计)

损失NaOH量=464.5161×1.25% = 5.8065= 4.5000 kg(以Na2O计)

（4）熔融物成分计算

熔融物中的成分可认为是绿液中成分，因此：

熔融物Na2CO3 =白液中Na2CO3＋白液NaOH +苛化损失NaOH = 90.0000＋ 360.0000＋ 4.5000 = 454.5000kg(以Na2O计) = 777.0484kg（以Na2CO3计） 杂质 = 绿泥量 = 10.0000 kg （5）石灰消耗量计算

苛化所产生的NaOH应是白液中的NaOH和苛化损失的NaOH之和，即为464.5161＋5.8065=470.3226kg

苛化反应方程式：Na2CO3 ＋CaO ＋H2O = 2NaOH ＋ CaCO3 56 2×40 100 X 470.3226 Y X = 56×470.3226 /80 = 329.2258kg Y = 100×470.3226/ 80 =587.9033kg

实际石灰用量 = 理论消耗量(X) × 过量系数÷ 纯度% = 329.2258 × 1.1 ÷ 80 % = 452.6855kg

假定过量的CaO 经苛化后变成Ca(OH)2 进入白泥，则： 过量CaO = 329.2258×10 % = 32.9226kg 按反应式 CaO ＋H2O = Ca(OH)2 56 18 74

Ca(OH)2量 = 74/56 ×过量的CaO量 = 43.5049kg 水 = 18/56 ×过量的CaO量 = 10.5823kg 石灰带入的杂质= 实际石灰用量 ×（1－石灰纯度） = 452.6855×（1－80 % ） = 90.5371kg 进入白泥的杂质 = Y ×10/90 = 587.9033×10/90 = 65.3226kg

白泥产量 = Y ＋ 进入白泥杂质 ＋ Ca(OH)2 = 587.9033 ＋65.3226＋43.5049 = 696.7308kg

（6）石灰消化提渣器排除石灰渣量的计算

石灰渣 = 石灰带入杂质 － 进入白泥的杂质 = 90.5371－65.3226

= 25.2145kg （7）补充石灰石的计算

按反应方程式： CaCO3→CaO＋CO2↑ 100 56 石灰飞失量 = 实际石灰量 ×石灰飞失率 = 452.6855× 10 % = 45.2686kg 飞失CaO量=飞失量 ×石灰纯度 = 45.2686×80 % = 36.2149kg 理论补充CaCO3 = 100/56 ×飞失CaO量 = 64.6695kg 实际补充石灰石= 理论补充CaCO3 ÷石灰石纯度 = 64.6695 ÷90 % = 71.8550kg 4.7.2 液体及碱平衡计算

（1）溶解槽平衡

熔

融 物 溶 解 槽 稀白液 绿液缓冲槽

按其液体平衡关系得：

绿液量=（总碱 ＋稀白液碱）/绿液浓度= 稀白液量 稀白液量 = 稀白液碱 / 稀白液浓度 所以：

稀白液碱=总碱 × 稀白液浓度÷（绿液浓度－稀白液浓度）454.5000×20 ÷（100－20） = 113.6250kg

稀白液量= 稀白液碱 ÷ 稀白液浓度 = 113.6250 ÷20 =5.6813 m3

绿液量 = 稀白液量= 5.6813m3

进入绿液缓冲槽中的碱 = 总碱 ＋ 稀白液碱 =454.5000＋113.6250

= = 568.1250kg

（2）绿液澄清器及绿泥洗涤器平衡

绿 液 缓 冲 槽 绿 液 澄 清 器 绿 液 绿 液 贮 存 槽 石灰消化提渣机

热水 绿泥 绿 泥 洗 涤 器 绿泥

连 续 苛 化 器 对绿液澄清器

绿泥量为10.0000 kg=0.0100m3 绿泥浓度为30 m3水/T泥

出绿液澄清器的绿泥带液量=绿泥量 ×绿泥浓度 = 0.0100 ×30=0.3000m3 出绿液澄清器的绿泥带碱=绿泥含绿液×绿液碱浓度 =0.3000×100=30.0000kg 进入消化提渣机的绿液=5.6813－0.3000=5.3813m3 进入消化提渣机的碱=568.1250－30.0000=538.1250kg 对绿泥洗涤器

随绿泥碱损失=苛化碱损失×损失率 =4.5000×10% =0.4500kg

进入连续苛化器的碱=绿泥带入碱－随绿泥损失碱 =30.0000－0.4500 =29.5500kg 绿泥带走液量=绿泥量×绿泥浓度 = 0.01 ×30=0.3000m3 稀绿液量=稀绿液碱量/稀绿液浓度 =29.5500/28 =1.0554m3

即进入连续苛化器的稀绿液量为1.0554m3

热水量=稀绿液量＋绿泥带走液－绿泥带入液 =1.0554＋0.3000－0.3000=1.0554m3 （3）石灰消化提渣机平衡

绿 液 澄 清 器

石灰消化蒸发水量=绿液×2%=5.3813×2%=0.1076m3 石灰渣带走碱=苛化碱损失×4% =4.5000×4%

=0.18kg（以Na2O计） 石灰渣带走液量=石灰渣重×35÷65 =25.2145×35÷65 =13.5770=0.0136m3

假设进入石灰不带水，则进入苛化器的液量应为 进入绿液量－消化蒸发水－石灰渣带走液 =5.3813＋1.0554-0.1076－0.0136=6.3155m3 进入苛化器的碱=绿液带来碱－石灰渣带走碱 =538.1250＋29.5500－0.1800 =567.4950 （4）白液澄清器平衡

连续苛化器

白液 送蒸煮

白液澄清器 白液贮存槽

过滤机系统

白 液 澄 清 器

蒸发 石灰消化提渣机 石灰

石灰消化乳液缓冲槽 渣连 续 苛 化 器 绿液

白液含总碱=NaOH＋Na2CO3=360.0000+90.0000=450.0000kg（以Na2O计） 送入过滤机系统中的碱量=苛化器送来的碱－白液中的碱 =567.4950－450.0000 =117.4950kg（以Na2O计） 送入过滤机系统中的液量=白泥量×白泥浓度 =0.6967×1.8=1.2541m3 送蒸煮白液液量=苛化器送来液量－白泥带走液量 =6.3155－1.2541=5.0614m3 白液浓度=白液碱量/白液量

=450.0000/5.0614=88.9082g/l （5）过滤机系统平衡

白泥碱损失=苛化碱损失×损失率

=360.000×1.25%×75%=3.3750kg 假设滴漏碱损失在真空过滤机处

则过滤机系统滴漏总碱损失=苛化碱损失×损失率

=360.0000×1.25%×10%=0.4500kg 白泥带走液量=白泥/排泥含量

=696.7308/60%=1.1612m3 白泥带入液量=送过滤机系统液量=1.2541m3

加水量=送稀白液槽的液量＋滴漏液量＋白泥带出液量－白泥带入液 =5.6813＋0.005＋1.1612－1.2541=5.5934m3

白液澄清器 热水 真空过滤机系统 稀白液

白泥滴漏 编设项号 备 目 液体/m3 碱（以Na2O计）/kg 绿泥/kg 白泥/kg 收 熔融物 溶解槽 绿液去 支 苛化系统物料平衡明细表 收 支 收 支 收 支 454.5000 10.0000 1 稀白5.6813 液 113.6250 5.6813 568.1250 10.0000 合5.6813 5.6813 568.1250 568.1250 10.0000 10.0000 计 绿液5.6813 来 去消化 绿泥 568.1250 10.0000 2 绿液澄清器 5.3813 538.1250 0.3000 30.0000 10.0000 合5.6813 5.6813 568.1250 568.1250 10.0000 10.0000 计 排泥 去苛化器 0.3000 0.4500 10.0000 3 1.0554 绿泥洗绿涤0.3000 泥 器 水 1.0554 29.5500 30.0000 30.0000 30.0000 10.0000 合1.3554 1.3554 计

10.0000 10.0000 4 消化提蒸发 排 0.1076 0.0136 0.1800 25.2145 渣渣 机 绿5.3813 液 去苛化 进入石灰 538.1250 5.2601 537.9450 696.7308 25.2145 696.7308 合5.3813 5.3813 538.1250 538.1250 25.2145 25.2145 696.7308 696.7308 计 洗涤来1.0554 绿液 消化来5.2601 绿液 29.5500 5 连续苛化去器 白液澄清器 537.9450 6.3155 567.4950 合6.3155 6.3155 567.4950 567.4950 计 白液澄清器

白液 过滤机系统 5.0614 450.0000 6 1.2541 117.4950 696.7308 连 6.3155 567.4950 696.7308 续 苛 化 合6.3155 6.3155 567.4950 567.4950 计 加5.5934 水 白泥1.2541 来 白泥 去 滤 液 滴 漏 696.7308 696.7308 7 真空过滤机系统 117.4950 696.7308 1.1612 3.3750 696.7308 5.6813 0.0050 113.6250 0.4500 合6.8475 6.8475 117.4950 117.4500 计

696.7308 696.7308 苛化系统液体、碱平衡总表 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

项目 熔融物 白液（送蒸煮） 绿泥 白泥 滴漏 蒸发 排渣 绿泥洗涤器加水 过滤机系统加水 合计 液体/m 收 1.0554 5.5934 6.6488 支 5.0614 0.3000 1.1612 0.0050 0.1076 0.0136 6.6488 3碱（以Na2O计）/kg 收 454.5000 454.5000 支 450.0000 0.4500 3.3750 0.4500 0.1800 454.4550 第四章 热量平衡计算

4.燃烧炉热量衡算

计算是以生产1t风干粗浆为基准，计算所使用的热量单位为kJ。

4.1 收入热量的计算

① 固形物发热量 Q1

Q1 = 固形物质量 × 固形物发热量

固形物质量为1899.2434kg，取黑液固形物的发热量为13775kJ/kg Q1 = 1962.2671× 13775 = 27030229kJ ② 黑液带入显热 Q2

Q2 = 黑液质量 × 黑液比热容 × 入炉黑液温度 黑液入炉温度为110 ℃。

黑液的比热容=4.103－1.047×10%=3.9983 kJ/(kg·℃) Q2 =4360.5936×3.9983×110 = 1917845kJ ③ 入炉空气显热 Q3

Q3 = 空气总重 ×空气比热容 ×入炉温度

干空气重为（11645.4120－151.3904）kg，水蒸汽重 151.3904kg，干空气的比热容1.005 kJ/(kg·℃) ，水蒸汽的比热容取1.926 kJ/(kg·℃)，入炉温度 130 ℃。 Q3 =[（11645.4120-151.3904）×1.005+151.3904×1.926]× 130 = 1539599kJ

④ 进入燃烧炉总热量 Q进 Q进 = Q1 ＋ Q2 ＋ Q3

= 27030229＋ 1917845 ＋ 1539599 = 30487673 kJ

4.2 消耗热量的计算

① 黑液中水分蒸发所消耗的热量 Q1’

Q1’=黑液中水量×（水的汽化热＋水蒸汽比热容×烟气温度）

黑液中的水量为2398.3265kg，水的汽化潜热为2491.1 kJ/kg ,烟气温度为180 ℃,过热水蒸汽比热容取 1.926 kJ/(kg·℃)。 Q1’= 2398.3265×（2491.1 ＋ 1.926× 180） = 6805923kJ

② 空气中的水分子带走的热量 Q2’

Q2’=空气中的水量×（水的汽化热＋水蒸汽比热容×烟气温度） 空气中的水量=151.3904kg

Q2’=151.3904×（2491.1 ＋1.926 × 180） = 429613kJ

③ 烟气中化合水带走的热量 Q3’

Q3’=化合水的质量×（水的汽化热 ＋水蒸汽比热容×烟气温度） 化合水的质量=793.8729kg

Q3’ = 793.8729×（2491.1 ＋ 1.926× 180） = 2252837kJ ④ 干烟气带走的显热 Q4’

Q4’= 干烟气质量 ×干烟气比热容 × 烟气温度 干烟气质量 = 烟气总量 －烟气中水重 = 15231.3582 －3343.5898 = 11887.7684kg 烟气比热容取 1.005 kJ/(kg·℃) ×1.15 Q4’= 11887.7684 × 1.005 × 1.15 × 180 = 2473071kJ ⑤ 熔融物显热 Q5’

Q5’= 熔融物量 × 熔融物比热容 × 熔融物温度

熔融物量为 774.6473kg ，熔融物比热容取 1.130为kJ/(kg·℃),熔融物温度为850 ℃。

Q5’= 774.6473×1.130×850 = 744048 kJ ⑥ 无机物熔化热 Q6’

Q6’=Na2CO3重×Na2CO3熔化热

熔融物中 Na2CO3重为769.3548kg，其熔化热为276.33 kJ/kg Q6’= 769.3548×276.33 = 212595 kJ ⑦ 辐射热损失 Q7’

中等规模的碱回收炉辐射热损失为进入热量的1 % ，则： Q7’= 1 % ×30487673 = 304877 kJ

⑧ 不可估计的热损失 Q8’

Q8’= 2 .5% × Q进

= 2.5 % × 30487673 = 762192 kJ ⑨ 消耗的总热量 Q耗

Q耗 = Q1’＋Q2’＋Q3’＋Q4’＋Q5’＋Q6’＋Q7’＋Q8’

=6805923+ 429613+2252837+2473071+744048+212595+304877+762192 =13985156kJ

4.3 供产生蒸汽量

Q = Q进－Q耗 = 30487673－13985156 = 16502517kJ

4.4 自身回用热量

① 预热干空气所消耗的热量 Q1’’

Q1’’= 干空气质量×干空气比热容×（入炉温度－环境空气温度） 干空气重为 11645.4120kg，入炉温度为130℃，环境空气温度为20℃ Q1’’= 11645.4120×1.005×（130－20） = 1287400kJ

② 预热空气中水所消耗的热量 Q2’’

Q2’’= 空气中水量 ×水蒸汽比热容×（入炉温度－环境空气温度） 空气中水含量为151.3904kg 水蒸汽比热容取 1.926kJ/(kg·℃) Q2’’= 151.3904 ×1.926 ×（130－20） = 32074kJ

③ 预热黑液所消耗的热量 Q3’’

Q3’’= 黑液质量×黑液比热容×（入炉温度－原始温度）

黑液量为4360.59361kg，黑液比热容为3.9983 kJ/(kg·℃)，入炉温度为 110 ℃，原始温度为25 ℃。

Q3′′=4360.5936× 3.9983 ×（110－25） =1481972kJ ④ 自身回用总热量 Q’ Q’= Q1’’＋ Q2’’＋ Q3’’ =1287400＋32074＋1481972 = 2801446kJ

⑤ 排出车间蒸汽带走热 = Q－Q’

=16502517－2801446 = 13701071 kJ

4.5 热功效率

热功效率=（产生蒸汽热－自身回用总热量）/黑液发热量× 100 % =（16502517－2801446）/27030229×100 % = 50.6%

燃烧工段热量平衡 收入量/（kJ/t风干浆） 项目 黑液发热量 空气显热 黑液显热 合计 数量 27030229 1539599 1917845 30487673 支出热/（kJ/t风干浆） 项目 黑液水分消耗热 空气水分带走热 化合水消耗热 干烟气显热 熔融物显热 无机物熔化热 辐射热 不可估计热损失 预热干空气耗热 预热空气中水耗热 加热黑液耗热 排出蒸汽带出热 合计 数量 6805923 429613 2252837 2473071 744048 212595 304877 762192 1287400 32074 1481972 13701071 30487673

第五章 设备选型

5.1 设备选型的原则

1.满足实际生产需要；

2.运用正确公式计算设备产量和台数； 3.依据计算产量确定主要生产设备； 4.依据实际情况合理确定设备台数；

5.2 重点工段设备选择以及计算

5.2.1 黑液喷射炉的选择 用途：用于黑液的燃烧

依据：浆产量=200000÷365=548T/D 芦苇浆 固型物产量：

1.9622671×548=1075.3224 T/D=44805.1000kg/h 选型：

设计能力：548吨/日

处理固形物：1075.3224T/D 排烟温度：180℃

蒸汽温度：194℃ 额定蒸发量：12t/h 空气预热温度：150℃ 给水温度：105℃ 选择喷射炉型号：WGZ12/13-II型喷射炉 5.2.2 送风机的选择 用途：向炉膛内鼓入空气

依据：根据燃烧每吨固形物需要的空气量，计算风量和风压 送风量：V=1.1*αm*Bp*Vb×(273+Tb)/273×101325/b Vb=（2.67C%+8H%+S%-O%）/ 0.228×1.293

式中 1.1— 风量备用系数； αm— 炉膛过剩空气系数；根据设计书，用内差法求出αm=1.15

Bp— 每小时进入炉中的黑液固形物量，kg/h； Vb— 每千克固形物所需要的理论空气量，标准m3/kg；

C%，H%，S%，O%— 黑液固形物各元素的百分比，各元素的系数便是燃烧每kg该元素所需要的氧气量，kg；

0.228— 空气中氧气的质量分数； 1.293— 空气的密度，kg/m3；

b— 当地的大气压，Pa；此处采用101325 Pa； Tb— 进入送风机的冷空气温度，℃；此处取20℃ Vb=（2.67×41.85%+8×4.49%+0-35.96%）/0.228×1.293 = 3.7889m3/kg

V = 1.1×1.15×44805.1000×3.7074×（273+20）/273×（101325/101325） = 225523.8077m3/h

根据燃烧高浓黑液，一二三次风的送风量之比：60：30：10，则： 一次风量 = 135314.2846m3/h 二次风量 = 67657.1423m3/h 三次风量 = 22552.3808m3/h 送风机的总压头：

HB = 1.2∑h（273+ Tb）/（273+20）×101325/101325 式中 1.2— 备用系数； ∑h— 压力总损失；

一二三次送风的压力损失分别为2450 Pa，4000 Pa，4250 Pa。 则：一次风压=5444.1197Pa 二次风压=7687.4178Pa 三次风压=8118.0362 Pa 三次风风机：

选型：数量：2台 一台备用 型号：G4-73-16D-6

风压：8000 Pa 风量： 22000m3/h 外型尺寸：4200×2880×4300mm

附：电机 型号：JS127-6 功率：165KW 外型尺寸：1500×1000×1400 mm

根据设计，一二次风共用一个送风机，从两个烟道进入喷射炉则： 一二次送风机：

选型：数量：2台 一台备用 型号：G4-68No.16B2

风压：12361.8852 Pa 风量: 160000 m3/h 外型尺寸：3200×2700×3300mm

附： 电机：Y355M2-6 功率:200KW 外型尺寸：1500×1000×1400 mm 5.2.3 引风机的选择

烟气量 V=1.1*Bp*Vr×(273+tyx)/273×101325/b 式中 1.1—备用系数；

Bp—每小时进入喷射炉的总固形物量，kg/h； Vr—排烟体积；

txy—引风前烟气的温度，℃；一般近似等于排烟温度，即180℃； b—当地大气压，Pa；

Vr= 3.28 m3/h 根据上面的公式可求出

V=1.1×44805.1000×3.28×(273+180)/273×101325/101325 =268243.7024m3/h 由压头损失∑h=2300Pa

Hr=1.2×(2300-Smp) ×（273+180）/（273+200）×101325/101325 = 2142.2207Pa

选型：数量：两台 一台备用 型号：Y4-73No.18D

风压：2659Pa 风量：260000m3/h 外型尺寸：3591×3094×3660mm

附：电机 ： Y355-6 功率 ：220KW 外型尺寸：710×1075×1525mm 5.2.4 空气加热器 用途：加热空气

依据：进入喷射炉中的被加热空气量以及空气流速 A = GS / VP

GS =11645.4120×220/24/3600=29.6527kg/s VP= 8 kg/ m2.s A = 3.7066m2

一次风量 = 135314.2846m3/h 二次风量 = 67657.1423m3/h 选型：数量：二台

型号：BRS8/140-150 空气量：189000m3/h 换热面积：150m2 重量：650kg 外型尺寸：2660×1200×1780mm 5.2.5 黑液泵

用途：输送黑液

黑液量=4360.5936kg/t风干浆

浓黑液重度=1000/(1－0.5×65/100)=1481.4815kg/m3 浓黑液流量=3956.7571/(1481.4815×24×60) =0.5564m3/min=33.38m3/h 估计压头10m

选型：数量：四台（二台备用，各分为供液和自循环） 型号：PF(FS)80-65-150

流量：50m3/h 扬程：32m 外型尺寸：537×340×360mm 附：电机型号： JO2-42-2

功率 ：13 KW 轴功率：4.5 KW 外型尺寸：600×315×560mm 5.2.6 浓黑液直接加热器

用途：用于浓黑液入炉前的预热。 黑液流量=0.5564 m3/min

选型：数量：一台 规格： φ800×2000mm 容积：1 m3 5.2.7 溶解槽

用途：溶解燃烧之后的熔融物

依据苛化稀白液槽来稀白液量=5.6813m3/T浆 稀白液流量=5.6813×300/24=71.0163 m3/h 贮存时间为55min

所需体积=71.0163×55/60=65.0983 m3 选型：数量：一台

规格： φ5000×3500mm 容积：70 m3 附： 螺旋浆式搅拌器：二台 转速：312rpm 电机：JO261-6 10KW 转速：920rpm 5.2.8绿液过滤器

用途：过滤从溶解槽输送出来的绿液 选型：数量：三台 一台备用 外形尺寸：φ600×1000 mm

5.2.9 浓黑液槽

用途：用于贮存蒸发后的浓黑液 体积V= 黑液流量×保存时间 = 0.5564m3/min × 115min = 63.9860 m3 选型：数量：一台

体积：65 m3 外形尺寸：φ4500×4000 mm 5.2.10 消音泵

用途：消除溶解槽的噪音

选型：数量：三台 一台备用

型号：2PH 扬量：40 m3 扬程：10M 外型尺寸：500×400×400mm 附：① 电机JO252-4

功率 10KW 转速 1450rpm 外型尺寸：545×385×370mm ② 过滤器：三台 规格：φ500×800mm 5.2.11 绿液泵

用途；将绿液送往苛化工段

由绿液流量 =5.6813×300/24=71.0163m3/h 估计压头20 m 选型：数量：三台 （一台备用）

型号：BN50-60 扬程：30 m 外型尺寸：600×410×400 mm

附：电机 JO261-2 功率：20Kw 外型尺寸：635×455×425mm 5.2.12 静电除尘器

用途：从喷射炉烟道气中回收碱灰 依据：理论烟气量=15231.3582kg/T浆

选型：数量：一台 型号：CY160 系统外型：11100×5500×10000mm 5.2.13 软化水槽 用途：贮存软化水

依据：锅炉每小时产生的蒸汽量

选型：数量：一台 规格：φ4000×4000mm 容积：28m3 5.2.14 软化水泵

用途：输送软化水去冷凝水箱 依据：流量和估计压头

选型：数量：两台 一台备用 型号：2CY-18/6-1 外形尺寸：600×500×400 mm 扬程：475 m 附：电机 JO251-6 功率：55 Kw 外形尺寸：835×590×590 mm 5.2.15 省煤器 用途：加热软化水

依据：由软化水的流量与进炉前温度求出加热面积

型号：HTA-02-XX 数量：一台 5.2.16 摆动式黑液喷嘴 用途：向炉内喷射黑液 选型：数量：四台

喷嘴孔径规格： 20 mm 摆动次数 32次/min 电机 JO212-4T2 功率 0.8Kw 转速：1380rpm 5.2.17 烟囱

选型：数量：一台 直径：2000mm 高度：100000mm 5.2.18 除氧器

用途：除去清水中氧气 依据：去碱炉中水的流量

选型：数量：一台 型号：CY-10 尺寸：φ1200×2800mm 有效容积：5m3 5.2.19冷凝水箱 用途：贮存冷凝水

依据：来自纸机及蒸汽冷凝水和软化水量

选型：数量：一台 型号：LP/LNS-010 工作室尺寸：1000×1000×1000mm 外型尺寸：1850×1600×2250mm 5.2.20锅炉运水泵 用途：输送水去锅炉 依据：流量和估计压头 选型：两台 一台备用

型号：DG25-60×2 流量：25m3/h 转速：2950r/min 扬程：60m 外形尺寸：168×115×95 5.2.21碱灰溶解槽

用途：溶解碱灰 依据：碱灰量与稀白水量 选型：数量：一台

规格：φ5000×3500mm 容积：70m3 附： 螺旋浆式搅拌器：二台 转速：312rpm 电机：JO261-6 10KW 转速：920rpm 5.2.22蒸汽过热器

用途：加热锅炉上汽包产生的中压饱和蒸汽

依据：锅炉每小时产生蒸汽量=5161kg/t浆=102789.9167kg/h 选型：数量：两台 一台备用

型号：ZQDR 流量：150220kg/h 功率：20KW

外型尺寸：2770×1350×2040mm 5.2.23中压分汽缸

用途：分配蒸汽过热器来的蒸汽，并将蒸汽分配到各个工段使用 依据：蒸汽压力，温度，流量

选型：数量：一台 公称压力：1.27MPa 工作温度：194.7℃ 配用阀件公称压力1.57MPa 流量：70t/h 外型尺寸：φ800×600

第六章 车间布置说明

6.1 重点车间设备布置

6.1.1 重点车间布置说明

燃烧工段为本设计的重点车间，结合图说明如下：

该工段的主体设备为碱回收炉，位于房内的中间位置半封闭建筑，采用吊挂式，并且在一楼有柱子支撑。故整个工段的布置围绕碱回收炉，尽量满足生产流程需要，节省占地面积，并且留有一定的空间供维修人员对设备进行维修。 辅助设施的安排为：一层布置了设备维修室、软化水槽。二层布置了一、二、三次风风机、加热器、配电室。三层布置了静电除尘器、除氧器、控制室。 6.1.2 主要设备的安排及主要说明

一楼：溶解槽、碱灰溶解槽、绿液过滤器、绿液泵、消音泵过滤器、消音泵、浓黑液槽、黑液泵、引风机以及室外靠近引风机的烟囱。 二楼：黑液直接加热器、黑液泵、送风机。 三楼：静电除尘器 主要说明：

（1）引风机安排在一楼，且和省煤器、静电除尘器、以及烟囱基本处于一条直线上，这样可以使烟气顺利排出缩短烟道，降低排烟损失，减少迂回。 （2）送风机安排在二楼主要是取喷射炉周围的空气，由于这部分空气的温度相对较高，可以降低加热空气的温差，缩短加热时间和降低加热空气带来的消耗。 （3）在车间的二层布置中，控制室靠近碱炉一侧，距离较近，便于观测黑液燃烧情况，而仪表控制室则安排在距离炉较远的一侧，由于溶解槽易产生爆炸与震动，仪表控制室和化验室不应设在溶解槽附近，否则影响仪表的精确度（本设计室中只设仪表控制室）。控制室面对碱炉的门、窗采用透明的防震、防碎玻璃，根据条件可以配置监视运行的仪表，可设置防爆隔离墙。

（4）在车间设有电梯，其目的是为了设备维修与安装的需要，并且在大门边，便于运送。

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