糖厂热力衡算(6000吨每天)

(五)计算各种物料的质量、体积等

1、甲糖膏

固溶物量=992.39×160.54/100=1593.18（t/d）=66.38（t/h）

蔗糖量=1593.18×0.881=1403.59（t/d）=58.48（t/h）

以质量表示为：1593.18×100/95=1677.03（t/d）=69.88（t/h）

以体积表示为：1677.03/1.515=1106.95（m

3

/d）=46.12（m

3

/h）

（当浓度为95°Bx时，密度=1.515t/m

3

）

[15]

2、乙糖膏

固溶物量=992.39×39.08/100=387.83（t/d）=16.16（t/h）

蔗糖量=387.83×0.72=279.24（t/d）=11.64（t/h）

以质量表示为：387.83×100/97=399.82（t/d）=16.66（t/h）

以体积表示为：399.82/1.53=261.32（t/d）=10.89（t/h）

（当浓度为97°Bx时，密度=1.53t/m

3

）

3、丙糖膏

固溶物量=992.39×27.73/100=275.19（t/d）=11.47（t/h）

蔗糖量=275.19×0.57=156.86（t/d）=6.54（t/h）

以质量表示为：275.19×100/99.5=276.57（t/d）=11.52（t/h）

以体积表示为：276.57/1.548=178.66（m

3

/d）=7.44（m

3

/h）

（当浓度为99.5°Bx时，密度=1.548t/m

3

）

4、白砂糖

固溶物量=992.39×83.48/100=828.45（t/d）=34.52（t/h）

蔗糖量=828.45×0.997=825.96（t/d）=34.42（t/h）

以质量表示为：828.45×100/99.95=828.86（t/d）=34.54（t/h）

以体积表示为：828.86/0.85=975.13（m

3

/d）=40.63（m

3

/h）

（由于白砂糖有空气存在，其视密度为0.85t/m

3

）

5、乙原糖

固溶物量=992.39×19.11/100=189.65（t/d）=7.90（t/h）

蔗糖量=189.65×0.95=180.17（t/d）=7.51（t/h）

以质量表示为：189.65×100/98=193.52（t/d）=8.06（t/h）

以体积表示为：193.52/0.8=241.90（m

3

/d）=10.08（m

3

/h）

（由于有空气存在，密度=0.8t/m

3

）

6、丙原糖

1

固溶物量=992.39×11.21/100=111.25（t/d）=4.64（t/h）

蔗糖量=111.25×0.85=94.56（t/d）=3.94（t/h）

以质量表示为：111.25×100/97=114.69（t/d）=4.78（t/h）

以体积表示为：114.69/0.8=143.36（m

3

/d）=5.97（m

3

/h）

（由于有空气存在，密度=0.8t/m

3

）

7、甲原蜜

固溶物量=992.39×35.144/100=348.77（t/d）=14.53（t/h）

蔗糖量=348.77×0.70=244.14（t/d）=10.17（t/h）

以质量表示为：348.77×100/83=420.20（t/d）=17.51（t/h）

以体积表示为：420.20/1.43=293.85（m

3

/d）=12.24（m

3

/h）

（当浓度为83°Bx时，密度=1.43t/m

3

）

8、甲稀蜜

固溶物量=992.39×41.916/100=415.97（t/d）=17.33（t/h）

蔗糖量=415.97×0.80=332.78（t/d）=13.87（t/h）

以质量表示为：415.97×100/78=533.29（t/d）=22.22（t/h）

以体积表示为：409.06/1.40=380.92（m

3

/d）=15.87（m

3

/h）

（当浓度为78°Bx时，密度=1.40t/m

3

）

9、乙原蜜

固溶物量=992.39×19.97/100=198.18（t/d）=8.26（t/h）

蔗糖量=198.18×0.50=99.09（t/d）=4.13（t/h）

以质量表示为：198.18×100/90=220.20（t/d）=9.18（t/h）

以体积表示为：312.12/1.483=148.48（m

3

/d）=6.19（m

3

/h）

（当浓度为90°Bx时，密度=1.483t/m

3

）

10、废蜜

固溶物量=992.39×16.52/100=163.94（t/d）=6.83（t/h）

蔗糖量=163.94×0.38=62.30（t/d）=2.60（t/h）

以质量表示为：163.94×100/92=178.20（t/d）=7.43（t/h）

以体积表示为：195.02/1.49=119.60（m

3

/d）=4.98（m

3

/h）

（当浓度为92°Bx时，密度=1.49t/m

3

）

11、乙种

固溶物量=992.39×15.632/100=155.13（t/d）=6.46（t/h）

蔗糖量=155.13×0.75=116.35（t/d）=4.85（t/h）

2

以质量表示为：155.13×100/85=182.51（t/d）=7.60（t/h）

以体积表示为：182.51/1.445=126.30（m

3

/d）=5.26（m

3

/h）

（当浓度为85°Bx时，密度=1.445t/m

3

）

12、丙种

固溶物量=992.39×7.76/100=77.01（t/d）=3.21（t/h）

蔗糖量=77.01×0.75=57.76（t/d）=2.41（t/h）

以质量表示为：77.01×100/85=90.60（t/d）=3.78（t/h）

以体积表示为：90.6/1.445=62.70（m

3

/d）=2.61（m

3

/h）

（当浓度为85°Bx时，密度=1.445t/m

3

）

由上述计算结果列出煮糖工段计算纲要表如下：

表2-4 煮糖工段计算纲要表

物料名称

甲糖膏

乙糖膏

丙糖膏

项目

固溶物量

蔗糖量

质量

体积

固溶物量

蔗糖量

质量

体积

固溶物量

蔗糖量

质量

体积

每天

1593.18t

1403.59t

1677.03t

1106.95m

3

387.83t

279.24t

399.82t

261.32 m

3

275.19t

156.86t

276.57t

178.66m

3

每时

66.38t

58.48t

69.88t

46.12 m

3

16.16t

11.64t

16.66t

10.89 m

3

11.47t

6.54t

11.52t

7.44m

3

对蔗比/%

26.55

23.39

27.95

6.46

4.66

6.66

4.59

2.61

4.61

3

白砂糖

乙原糖

丙原糖

甲原蜜

甲稀蜜

乙原蜜

废蜜

固溶物量

蔗糖量

质量

体积

固溶物量

蔗糖量

质量

体积

固溶物量

蔗糖量

质量

体积

固溶物量

蔗糖量

质量

体积

固溶物量

蔗糖量

质量

体积

固溶物量

蔗糖量

质量

体积

固溶物量

蔗糖量

质量

体积

828.45t

825.96t

828.86t

975.13 m

3

189.65t

180.17t

193.52t

241.90 m

3

111.25t

94.56t

114.69t

143.36 m

3

348.77t

244.14t

420.20t

293.85m

3

415.97t

332.78t

533.29t

380.93 m

3

198.18t

99.09t

220.20t

148.48 m

3

163.94t

62.30t

178.20t

119.60m

3

34.52t

34.42t

34.54t

40.63 m

3

7.90t

7.51t

8.06t

10.08m

3

4.64t

3.94t

4.78t

5.97m

3

14.53t

10.17t

17.51t

12.24 m

3

17.33t

13.87t

22.22t

15.87 m

3

18.26t

4.13t

9.18t

6.19 m

3

6.83t

2.60t

7.43t

4.98 m

3

13.81

13.77

13.81

3.16

3.00

3.23

1.85

1.58

1.91

5.81

4.07

7.00

6.93

5.55

8.89

3.30

1.65

3.67

2.73

1.04

2.97

4

乙种

丙种

固溶物量

蔗糖量

质量

体积

固溶物量

蔗糖量

质量

体积

155.13t

116.35t

182.51t

126.30 m

3

77.01t

57.76t

90.60t

62.70m

3

6.46t

4.85t

7.60t

5.26m

3

3.21t

2.41t

3.78t

2.61 m

3

2.59

1.39

3.04

1.28

0.96

1.51

第五节 糖分平衡及生产实绩

一、糖分平衡

以甘蔗含蔗糖量100作为计算基准，则：

蔗渣损失蔗糖率=（29.76/930）×100%=3.20%

滤泥损失蔗糖率=（4.50/930）×100%=0.48%

废蜜损失蔗糖率=（62.30/930）×100%=6.70%

未测定损失蔗糖率=0.8%

产品中收回蔗糖率=（825.96/930）×100%=88.81%

合计：3.20%+0.48%+6.70%+0.8%+88.81%=99.99%

二、生产实绩

压榨抽出率：E=96.8%

5

对比压榨抽出率：

E

12.5

=[1-（1-0.968）×（100-13.2）/（7×13.2）]×100%=97.0%

煮炼收回率：R=（825.96/900.24）×100%=91.75%

废蜜理论重力纯度：

Mv=100×88.08×（100-91.75）/（10000-88.08×91.75）=37.87%

对比煮炼收回率：

R

85

=[100×（85-37.87）/85×（100-37.87）]×100%=89.24%

总收回率=E×R=96.8%×91.75%=88.81%

对比总收回率=E

12.5

×R

85

=97.0%×89.24%=86.56%

产糖率=（828.86/6000）×100%=13.81%

6

第三章 热力衡算

第一节 热力装置及蒸发方案的选择及论证

我国能源较短缺，节约能源已成为国民经济中极重要的问题，制糖工业

能耗大，有必要搞好节能工作。当前我国甘蔗糖厂生产的标汽耗约为50～

60%C，标煤耗约为5～6.5% C，而先进的糖厂标煤耗仅为4% C左右，如珠

江糖厂，可见我国大部分糖厂能耗还是比较大的，这对提高糖厂的经济效益

是不利的

[8]

。因此，合理利用热能，提高糖厂节能水平，具有很重要的意义。

糖厂生产管理水平的高低，所用设备的热效率高低，糖厂生产规模差异等因

素直接影响糖厂的用能水平。故本设计尽可能的选择合理的热力方案，并配

置合适的热力装置，以求达到节能、用能的先进，以利于提高糖厂经济效益。

糖厂热能的合理利用，即全厂热力方案的安排。包括蒸发方案的选择和

锅炉、热机等热力装置的配置，此外还应考虑全厂热水的回收与利用，其它

加热设备的蒸汽消耗及各种工艺用水量的合理控制。

一、热力装置的选择及论证

制糖生产的用能特点是耗汽多，用电少，一般为28～30kW/tC

[8]

。必须

配置锅炉供给蒸汽，配套汽轮发电机，产生乏汽供制糖工艺用。为了合理利

用热能，节约能源，目前糖厂普遍采用热电联产方式，以汽定电的原则，即

锅炉产汽量以工艺的耗汽量为准，而发电量的多少则依蒸汽量而定，因为电

能的输入输出是有较大的灵活性，这样可避免蒸汽的不足或过剩，减少浪费。

制糖工艺用汽都是采用低品位的蒸汽，为满足用汽要求，再设计选用热

力装置时，必须对采用何种方案，选用何种热力设备给于全面的充分的考虑。

下面是热力装置的选型论证。

(一)锅炉的选择

[1] [8]

锅炉的选择主要依据糖厂全厂所耗用的蒸汽量、参数和电量，燃料的供

应及投资费用情况等。目的是满足工艺生产需要，力求达到高效节能。

国内糖厂过去所设置的锅炉是1.3 MPa的低压锅炉，对于糖厂的用汽经

济性和热能利用来说是不合理的。因此，近年来糖厂普遍采用次中压

（2.5MPa）和中压（4MPa）锅炉，取得显著的节能效果。实践证明，一定

范围内，生汽参数较高的锅炉，其热效率较高，节能效果较好，对降低制糖

7

汽耗越有利。虽然次高压锅炉的热效率也比中压锅炉的要高，但是考虑到

6000吨厂的投资、维护、安全等因素，没有必要采用次高压锅炉。

糖厂生产需要大量的蒸汽，选择锅炉时在满足生产用汽的基础上要考虑

到扩建的需要，应选用额定蒸发量大些的锅炉，这样可达到较好的经济效益，

亦可平衡生产。

根据糖厂的实际情况，因此本设计决定采用蔗渣煤粉中压锅炉。

(二)汽轮机的选择

[1] [8]

目前甘蔗糖厂的汽轮发电机组多为背压式汽轮机，进汽压力多为

3.43MPa或2.45MPa。热能利用率高，不需要冷凝器，设备简单，投资相对

少，安装维护方便；不足的是供电和供汽互相牵制，难于同时满足汽、电的

不同需求。

中间抽汽式汽轮机带有尾汽冷凝器，需要多少蒸汽就抽多少，虽然抽汽

量会对发电量有一定的影响，但一般都能满足汽、电的不同要求，能一定程

度自动调节汽、电的平衡。不足之处是热效率相对较低，设备复杂，投资费

用大，安装维护不方便。

糖厂是季节性生产工厂，生产时用电、用汽较平稳，停榨期间锅炉也停

止运行。背压式汽轮机能较好地满足糖厂的实际要求：效率高、热电联产、

以汽定电。因此，本设计采用背压式汽轮机。

(三)压榨机驱动装置的选择

[3]

压榨机是重负荷、低速运转的设备，要根据具体条件来配置合适的原动

机和传动装置，较常用的原动机有：蒸汽机、汽轮机、电动机等。

作为压榨机的原动机最好能具备以下特点：

（1）具有调速性能。

（2）原动机的机械效率及热效率高，能耗小。投资及维修费用小，检

修维护容易。

（3）具有较大的启动扭矩，启动容易。

（4）与全厂的热力方案协调，使全厂能耗低。

（5）便于集中自动控制。

1.蒸汽机

带动糖厂压榨机的原动机，最早采用的是蒸汽机，它的投资较小，制造、

操作、维修的技术要求不高。转速低，易减速。过载能力好，能适应压榨机

负荷的骤变，废汽可供煮炼用。但是蒸汽机设备笨重，占地面积大，维修管

8

理费用高；废汽压力低，不利于蒸发全面抽取汁汽降低能耗；且含废油的废

汽会影响传热设备的传热效果，影响入炉水质。早已被淘汰。

2.汽轮机

采用汽轮机的优点是调速范围大，而且对效率影响不大，可适应于压榨

过程的负荷变动。我国糖厂规模不很大，采用的汽轮机多为低压式，且调速

范围不大，耗汽率较高，不宜采用。

3.电动机

电动机带动压榨机的优点是可以集中发电，便于采用较大型、效率高的

汽轮发电机，随着生产的发展，越来越多的糖厂采用电动机作为压榨机的原

动机。

带动压榨机的电动机可分为直流和交流电动机。实践证明直流电动机比

交流电动机更优越，有良好的调速性能，启动扭矩大，过载能力强，安全可

靠。故现时糖厂普遍采用直流电动机。我国均采用可控硅整流装置直接将交

流电整流为直流电向直流电动机供电。当采用电动机带动压榨机时，不仅对

全厂热经济性有利，而且运转及维护费用低。电动机具有工作可靠，启动、

停车、变速都很方便，占地面积小，工作环境好等特点。

故设计采用直流电动机作为压榨机的原动机，且可硅控调速。

二、蒸发方案的选择与论证

(一)蒸发方案

由总论部分的论述，本设计采用五效压力-真空蒸发方案，汽凝水的排除

采用等压排水方案。

(二)抽汽方案

蒸发站不仅仅是浓缩糖浆，它更为其它用汽部门提供大量的二次汁汽，

有糖厂第二动力车间之称。若其抽汽方案先进合理，不仅可以为其余耗汽部

门提供合适的汁汽，而且可以大大地降低全厂的能耗。设计结合三次实践实

习时各厂的实际情况，本设计决定采用以下抽汽方案：

抽用Ⅰ效汁汽：中和汁二级加热，清汁一级加热，煮甲、乙糖；

抽用Ⅱ效汁汽：中和汁一级加热，煮甲糖；

抽用Ⅲ效汁汽：混合汁二级加热，粗糖浆加热；

抽用Ⅳ效汁汽：混合汁一级加热。

9

第二节 热力衡算

一、基础计算

[4][7]

采用五效压力-真空蒸发方案，计算基础数据如下：

混合汁 90.65%C 18.79°Bx

中和汁 93.21%C 18.61°Bx

清汁 94.64%C 17.53°Bx

糖浆 25.52%C 65°Bx

甲膏 26.55%C 95 °Bx 65°Bx

乙膏 6.46%C 97 °Bx 70°Bx

丙膏 4.59%C 99.5°Bx 70°Bx

(一)总压差计算

设加热蒸汽压力为0.2700MPa，温度129.9°C。末效真空度为650mmHg，

则末效汁汽压力P

K

=0.0147MPa，温度为53.5°C。

总压力差 ⊿P =P

0

-P

K

=0.2700-0.0147=0.2553 (MPa)

(二)各效汁汽压力的分配

表3-1 各效分配系数

Kn

分配系数

[6]

1.各效压力差的计算

公式 ⊿Pn = Kn × ⊿P

⊿P

1

= 0.2553 × 11/50 = 0.0562 (MPa)

⊿P

2

= 0.2553 × 10.5/50 = 0.0536 (MPa)

⊿P

3

= 0.2553 × 10/50 = 0.0511 (MPa)

⊿P

4

=0.2553 × 9.5/50 = 0.0485 (MPa)

⊿P

5

= 0.2553 × 9/50 = 0.0459 (MPa)

2.各效汁汽压力

P

1

´= 0.270 - 0.0562 = 0.2138 (MPa)

K

1

11/50

K

2

10.5/50

K

3

10/50

K

4

9.5/50

K

5

9/50

10

P

2

´ = 0.2138 - 0.0536 = 0.1602 (MPa)

P

3

´ = 0.1602 - 0.0511 = 0.1091 (MPa)

P

4

´ = 0.1091 - 0.0485 = 0.0606 (MPa)

P

5

´ = 0.0606 - 0.0459 = 0.0147 (MPa)

由上述计算查表得各效加热蒸汽及汁汽的温度、汽化潜热

[15]

，列表如下：

表3-2 各效加热蒸汽及汁汽的温度、汽化潜热

项 目

加热蒸汽压力（MPa）

加热蒸汽温度（°C）

加热蒸汽潜热（kJ/kg）

汁汽压力（MPa）

汁 汽 温 度（°C）

汁汽潜热（kJ/kg）

Ⅰ效

0.270

129.9

2174

Ⅱ效

0.2064

121.2

Ⅲ效

0.1550

112.4

Ⅳ效

0.1050

101.0

Ⅴ效

0.0583

85.2

2198.96 2223.53 2254.03 2295.01

0.1091

102.0

0.0606

86.2

0.0147

53.5

0.2138 0.1602

122.2 113.4

2195.8 2220.8 2251.14 2292.46 2373.32

二、糖汁加热汽耗

根据各效蒸发条件、抽汽原则来确定抽汁汽方案，如表3-3：

(一)糖汁比热计算

雨果公式： C = 4.187 - 0.0239 B

[6]

混合汁比热 C = 4.187 - 0.0239×18.79 = 3.738 (kJ/kg °C)

中和汁比热 C = 4.187 - 0.0239×18.61= 3.742 (kJ/kg °C)

清汁比热 C = 4.187 - 0.0239×17.53 = 3.768 (kJ/kg °C)

粗糖浆比热 C = 4.187 - 0.0239× 65 = 2.633(kJ/kg °C)

11

表3-3 糖汁加热抽汁汽方案

项目

糖汁

量%C

加热

范

围°C

糖汁

比热

kJ/kg

°C

加热

汽源

加热

汽温

度°C

加热

汽潜

热

kJ/kg

辐射

损

失%

(二)加热耗汽量计算

公式 D = GC×（t

2

-t

1

）×（1+g

n

）/r

[3]

G——糖汁%甘蔗

t

2

、t

1

——加热前后温度，°C

g

n

——热辐射损失，%

2 3 3 4 5 6 3

2292.4

6

2251.14 2220.8 2195.8 2195.8 2174 2251.1

4

86.2 102.0 113.4 122.2 122.2 129.9 102.0

Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ Ⅰ 混合汽 Ⅲ

3.738 3.738 3.742 3.742 3.768 3.768 2.633

25～45 45～70 65～85 85～

100

95～

110

110

120

～80～

85

混 合 汁

一级 二级

90.65 90.65

中 和 汁

一级 二级

93.21 93.21

清 汁

一级 二级

94.64 94.64

粗糖

浆

25.52

12

C——糖汁比热，kJ/kg °C

r——加热蒸汽潜热，kJ/kg

混合汁一级 D=90.65%×3.738×（45-25）×（1+2%）/2292.46 =3.04%C

混合汁二级 D=90.65% ×3.738×（70-45）×（1+3%）/2251.14 = 3.88%C

中和汁一级 D=93.21% ×3.742×（85-65）×（1+3%）/2220.8 = 3.24%C

中和汁二级 D=93.21% ×3.742×（100-85）×（1+4%）/2195.8 = 2.48%C

清汁一级 D=94.64% ×3.768×（110-95）×（1+5%）/2195.8 = 2.56%C

清汁二级 D=94.64% ×3.768×（120-110）×（1+6%）/2174 = 1.74%C

粗糖浆加热 D=25.52% ×2.633×（85-80）×（1+3%）/2251.14=0.15%C

(三)加热总耗汽

∑D =3.04%+3.88%+3.24%+2.48%+2.56%+1.74%+0.15%=17.09%C

表3-4 加热耗汽计算汇总表

项 目

混合汁

一级 二级

3.88

3.24

中和汁

一级 二级

2.48

清汁

一级 二级

2.56

1.74

粗糖浆 合计

0.15

1.74

5.04

3.24

4.03

3.04

混合汽，%C

Ⅰ效，%C

Ⅱ效，%C

Ⅲ效，%C

Ⅳ效，%C

3.04

三、煮糖耗汽计算

(一)煮糖计算数据

表3-5 煮糖耗汽量计算依据

糖膏种类

甲糖膏

乙糖膏

丙糖膏

乙丙种

糖膏对

蔗%C

26.55

6.46

4.59

4.55

糖膏浓度°Bx

入煮 放出

65

70

70

70

95

97

99.5

85

蒸发系数

ψ

1.20

1.40

1.70

1.15

13

一般选用甲糖膏ψ值 1.1～1.3，选取1.20；

乙糖膏ψ值 1.3～1.5，选取1.40；

丙糖膏ψ值 1.6～1.8，选取1.70。

[4]

(二)耗汽量计算

蒸发水量：W = G×（B

2

-B

1

）/B

1

[8]

耗汽量：D=W×ψ

即：D = G×（B

2

/B

1

-1）×ψ

G——糖膏量%C

ψ——蒸发系数

B

2

、B

1

——原料和糖膏浓度，°Bx

煮甲糖膏耗汽 D = 26.55% ×（95/65-1）×1.20 =14.70%C

煮乙糖膏耗汽 D = 6.46% × （97/70-1）×1.40 =3.49%C

煮丙糖膏耗汽 D = 4.59% ×（99.5/70-1）×1.70=3.29%C

煮乙丙种耗汽 D= 4.55% × （85/70-1）×1.15=1.12%C

煮糖总汽耗 ∑D =14.70% + 3.49% + 3.29% + 1.12% = 22.60%C

(三)煮糖抽汽分配

甲膏的煮制抽用4.7%C的Ⅰ效汁汽和10.00%C的Ⅱ效汁汽。

乙膏及乙丙种的煮制抽用4.61%C的Ⅰ效汁汽。

丙膏的煮制用3.29%的混合汽。

四、糖汁蒸发耗汽及有效温差的计算

(一)各效抽用汁汽量

如表3-6所示：

14

表3-6 各效抽用汁汽量

项

目

混合汁 中和汁 清汁

一级

糖

浆

加

热

Ⅰ

效%C

Ⅱ

效%C

Ⅲ

效%C

Ⅳ

效%C

总计

%C

煮 糖

甲 乙 乙丙

种

4.7

10.0

合计

%C 一级 二级 一级 二级

3.04

3.88

3.24

2.48

2.56

0.15

3.49 1.12 14.35

13.24

4.03

3.04

34.66

(二)各效蒸发水量的计算

[8]

1.总蒸发水量

W=G

0

×（1-B

0

/B

5

）= 94.64% ×（1-17.53/65）=69.09%C

2.各效蒸发水量

W

1

= D =（ W

+ 4E

1

+ 3E

2

+ 2E

3

+ E

4

）/5

=（69.09% +4×14.35% + 3×13.24% +2×4.03% + 3.04%）/5

=35.46%C

W

2

= W

1

- E

1

=35.46% -14.35% =21.11%C

W

3

= W

2

- E

2

=21.11% -13.24% = 7.87%C

W

4

= W

3

- E

3

=7.87% - 4.03% = 3.84%C

W

5

= W

4

- E

4

= 3.84% -3.04% =0.8%C

(三)混合汽耗用量

清汁二级加热： 1.74%C

Ⅰ效蒸发： 35.46%C

煮糖： 3.29% C

15

其他： 3%C

总耗用量=1.74%+35.46%+3.29%+3% =43.49% C

最大耗汽波动系数为1.20,则最大耗汽量: 43.49%×1.20 =52.19%

(四)各效糖汁出口浓度

各效糖汁出口浓度 Bn =G

0

B

0

/（G

0

–W

1

-W

2

-….-Wn）

[8]

Ⅰ效出口浓度

B

1

=94.64%×17.53/（94.64% -35.46%）=28.03 (°Bx)

平均浓度 B

m1

=（17.53+28.03）/2=22.78 (°Bx)

Ⅱ效出口浓度

B

2

=94.64 %×17.53/（94.64 %-35.46%-21.11%）

=43.58 (°Bx)

平均浓度 B

m2

=（28.03+43.58）/2=35.81(°Bx)

Ⅲ效出口浓度

B

3

=94.64 %×17.53/（94.64 %-35.46%-21.11%-7.87%）

=54.94 (°Bx)

平均浓度 B

m3

=（43.58+54.94）/2=50.76 (°Bx)

Ⅳ效出口浓度

B

4

=94.64 %×17.53/（94.64 %-35.46%-21.11%-7.87%-3.84%）

=62.94 (°Bx)

平均浓度 B

m4

=（54.94+62.94）/2=58.94 (°Bx)

Ⅴ效出口浓度

B

5

=94.64 %×17.53/（94.64 %-35.46%-21.11%-7.87%-0.8%）

=65(°Bx)

平均浓度 B

m5

=(62.94+65）/2=63.97 (°Bx)

(五)糖汁浓度效应的沸点升高

由糖汁平均浓度及相应汁汽温度查表，得出各效沸点升高表如下

[7]

：

表3-7 各效浓度效应的沸点升高表

项 目

沸点升高⊿tn （°C）

选用 （°C）

Ⅰ

0.51

0.5

Ⅱ

1.05

1.0

Ⅲ

2.30

2.5

Ⅳ

3.17

3.0

Ⅴ

3.71

4.0

16

∑⊿t沸=0.5+1.0+2.5+3.5+4.0=11 (°C)

(六)糖汁静压效应的沸点升高

设加热管长3m，液柱高为管长的1/3，即1m。所取的静止液面在液柱

的中点，即0.5m处。根据各蒸发罐的糖汁平均浓度和汁汽温度，查表得沸

点升高如下表：

表3-8 各效静压效应的沸点升高表

[7]

项 目

沸点升高⊿tn （°C）

选用 （°C）

∑⊿t静=1.0+1.0+1.5+3.0+8.0=14.5 (°C)

(七)管道温度损失

两管之间的管道温度损失为1～1.5°C

[6]

，本设计取1°C则：

∑⊿t损=1+1+1+1=4 (°C)

(八)有效温差计算

总有效温差∑⊿t=T-T

K

-（⊿t沸+⊿t静+⊿t损）

[4]

T——为Ⅰ效加热温度，°C

T

K

——为末效汁汽温度，°C

则总有效温差为：∑⊿t=129.9-53.5-（11+14.5+4）=46.9 (°C)

各效有效温差：

⊿t

1

=129.9-（122.2+0.5+1）=6.2 (°C)

⊿t

2

=122.2-（113.4+1+1+1）=5.8 (°C)

⊿t

3

=113.4-（102+2.5+1.5+1）=6.4 (°C)

⊿t

4

=102-（86.2+3.0+3.0+1）=8.8 (°C)

⊿t

5

=86.2-（53.5+4+8+1）= 19.7 (°C)

由上述计算查表

[15]

得以下热力汇总表：

Ⅰ

0.83

1.0

Ⅱ

1.07

1.0

Ⅲ

1.53

1.5

Ⅳ

2.78

3.0

Ⅴ

7.83

8.0

17

表3-9 热力汇总表

项 目

加热汽压力（MPa）

加热汽温度（ºC）

加热汽潜热（kJ/kg）

汁汽压力（MPa）

汁汽温度（ºC）

汁汽潜热（kJ/kg）

糖汁沸点升高（ºC）

静压损失（ºC）

糖汁沸点（ºC）

管道损失（ºC）

有效温差（ºC）

0.2700

129.9

2174

0.2138

122.2

2195.8

0.5

1.0

123.7

——

6.2

0.2064

121.2

2198.96

0.1602

113.4

2220.8

1.0

1.0

115.4

1

5.8

0.1550

112.4

2223.53

0.1091

102.0

2251.14

2.5

1.5

106.0

1

6.4

0.1050

101.0

2254.03

0.0606

86.2

2292.46

3.0

3.0

92.2

1

8.8

0.0583

85.2

2295.01

0.0147

53.5

2373.32

4.0

8.0

65.5

1

19.7

Ⅰ 效 Ⅱ 效 Ⅲ 效 Ⅳ 效 Ⅴ 效

五、蒸发罐加热面积的计算

(一)各效罐传热速率Q

i

公式 Q

i

=W

i

×r

i

Q

i

——传热速率，kW

W

i

——各效蒸发水量，kJ/h

r

i

——各效加热汽潜热，kJ/kg

Q

1

=35.46%×6000×10

3

×2174/（24×3600）=5.353×10

4

(kW)

Q

2

=21.11%×6000×10

3

×2198.96/（24×3600）=3.224×10

4

(kW)

Q

3

=7.87%×6000×10

3

×2223.53/（24×3600）=1.215×10

4

(kW)

Q

4

=3.84%×6000×10

3

×2254.03/（24×3600）=0.601×10

4

(

kW)

Q

5

=0.8%×6000×10

3

×2295.01/（24×3600）=0.128×10

4

(

kW)

(二)各效罐传热系数的确定

查表

[7]

得各效传热系数如下表：

18

表3-10 各效传热系数

效 序

Ki

传热系数

Ⅰ

K

1

2.56

Ⅱ

K

2

1.94

Ⅲ

K

3

1.20

Ⅳ

K

4

0.85

Ⅴ

K

5

0.45

kW/ m

2

°C

(三)各效加热面积的计算

公式 Ai=Qi/Ki⊿ti

[4]

Qi——传热速率，kW

Ki——传热系数，kW/ m

2

°C

⊿ti——有效温差，°C

A

1

=5.353×10

4

/（2.56×6.2）=3373 (m

2

)

A

2

=3.224×10

4

/（1.94×5.8）=2865 (m

2

)

A

3

=1.215×10

4

/（1.20×6.4）=1582 (m

2

)

A

4

=0.601×10

4

/（0.85×8.8）= 803 (m

2

)

A

5

=0.128×10

4

/（0.45×19.7）=144 (m

2

)

六、有效温差的校核及重新分配

(一)有效温差的校核

公式 ⊿t

i

´ = Qi / Ki Ai

⊿t

1

´

=5.353×10

4

/（2.56×3500）= (5.97°C)

⊿t

2

´=3.224×10

4

/ （1.94×3500）= (4.75°C)

⊿t

3

´=1.215×10

4

/（1.20×2000）= (5.06°C)

⊿t

4

´=0.601×10

4

/（0.85×1000）= (7.07°C)

⊿t

5

´=0.128×10

4

/（0.45×1000）= (2.84°C)

∑⊿tn´=5.97+4.75+5.06+7.07+2.84=25.69

(二)有效温差的重新分配

公式 ⊿tn =∑⊿tn×⊿tn´/∑⊿tn´

⊿t

1

=5.97×46.9/25.69=10.90 (°C)

⊿t

2

=4.75×46.9/25.69=8.67(°C)

⊿t

3

=5.06×46.9/25.69=9.24 (°C)

⊿t

4

=7.07×46.9/25.69=12.91 (°C)

19

选取3500m

2

选取3500m

2

选取2000m

2

选取1000m

2

选取1000m

2

⊿t

5

=2.84×46.9/25.69=5.18(°C)

七、重新分配有效温差后热力计算结果汇总

由上述各项得表如下：

表3-11 重新分配有效温差后热力汇总表

项 目

加热汽压力（MPa）

加热汽温度（°C）

加热汽潜热（kJ/kg）

汁汽压力（MPa）

汁汽温度（°C）

汁汽潜热（kJ/kg）

糖汁沸点升高（°C）

静压损失（°C）

糖汁沸点（°C）

管道损失（°C）

有效温差（°C）

0.2700

129.9

2174

0.1847

117.5

0.1791

116.5

0.1216

104.83

0.0718

90.59

0.0322

70.68

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

2212.03 2243.70 2281.17 2331.41

0.1258

105.83

0.0747

91.59

0.0337

71.68

0.0147

53.5

2209.28 2241.03 2278.57 2328.93 2373.32

0.5

1.0

119.0

——

10.9

1.0

1.0

107.83

1

8.67

2.5

1.5

95.59

1

9.24

3.0

3.0

77.68

1

12.91

4.0

8.0

65.5

1

5.18

八、蒸发罐的运行和轮洗

本设计为全面抽用Ⅰ、Ⅱ效汁汽来煮甲、乙糖，为保证Ⅰ、Ⅱ效汁汽量

的稳定，即保证Ⅰ、Ⅱ效加热面积的恒定，选用一个3500 m

2

的蒸发罐作为

备用轮洗。具体如下表：

20

表3-12 蒸发罐的运行及轮洗

罐号

面积（m

2

）

使

用

轮

洗

情

况

1#

3500

轮洗

Ⅰ效

Ⅰ效

Ⅰ效

Ⅰ效

Ⅰ效

2#

3500

Ⅰ效

轮洗

Ⅱ效

Ⅱ效

Ⅱ效

Ⅱ效

3#

3500

Ⅱ效

Ⅱ效

轮洗

Ⅲ效

Ⅲ效

Ⅲ效

4#

2000

Ⅲ效

Ⅲ效

Ⅲ效

轮洗

Ⅳ效

Ⅳ效

5#

1000

Ⅳ效

Ⅳ效

Ⅳ效

Ⅳ效

轮洗

Ⅴ效

6#

1000

Ⅴ效

Ⅴ效

Ⅴ效

Ⅴ效

Ⅴ效

轮洗

九、蒸发强度、蒸发工效及蒸发效率的计算

公式 U=W/A

[7]

U——蒸发强度，kg/㎡h

W——蒸发水量，kg/h

A——加热面积，㎡

U

1

=35.46%×6000×10

3

/（3500×24）=25.33 (kg/㎡h)

U

2

=21.11%×6000×10

3

/（3500×24）=15.08(kg/㎡h)

U

3

=7.87% ×6000×10

3

/（2000×24）=9.84 (kg/㎡h)

U

4

=3.84% ×6000×10

3

/（1000×24）= 9.60 (kg/㎡h)

U

5

=0.8% ×6000×10

3

/（1000×24）= 2.00(kg/㎡h)

平均蒸发强度：

Ū =69.08% ×6000×10

3

/[24×（3500+3500+2000+1000+1000）]=16.85

(kg/㎡h)

蒸发工效：

α= W/D=69.08%/35.46%=1.95

蒸发效率：

η= （1-0.8%/69.08%）×100% = 98.84%

21

第三节 全厂能耗及平衡计算

一、制糖工艺用电计算

本设计采用电动机驱动五座压榨机组,目前广西糖厂制糖耗电一般为

28～30kW h/tC,本设计取30kW h/tC则总耗电为:

30×6000/24=7500 (kWh)

二、降温桶的衡算及汽轮机的选择计算

(一)降温桶的衡算

表3-13 全厂耗混合汽及生汽统计

项 目

加热器

蒸发站

煮 糖

其他耗汽

分蜜机

混合汽统计

总 计

129.9°C

0.6～0.8MPa，200°C

——

——

0.270MPa

用汽参数 用汽量

t/h

4.35

88.65

8.23

7.50

5.00

108.73

113.73

对蔗比

%C

1.74

35.46

3.29

3

2

43.49

45.49

来

自

降

温

桶

减压生汽

——

——

备 注

注：分蜜机用汽一般为0.6～0.8MPa , 200°C左右的过热减压生汽

[4]

，主

要作用是洗糖、升温和干燥，可以防止溶糖，耗汽量取2%C。此外，其它工

艺耗汽用混合汽按2～4%C

[4]

，现3%C。

22

混合汽

D

3

, h

3

, t

3

D

1

，h

1

，t

1

降温桶 乏汽

水（入炉水） D

2

，h

2

，t

2

W，h

水

，t

减压生汽

未汽化水

h

水

´，k

0

W

图3-1 汽、汽凝水平衡图

考虑到管路损失2°C，取混合汽温度t

3

=129.9+2=131.9°C，饱和压力

P=0.2873MPa；

汽轮机乏汽温度t

2

=200°C，压力P=0.294MPa

[16]

；

入炉水温度t

水

=105°C，压力P=0.1223 MPa；

未汽化水温度t=131.9°C，压力P=0.2873 MPa

k

0

为未汽化喷射水系数，一般为0.3～0.35

[4]

，现取0.32；

本设计降温桶不用生蒸汽，只是提供一条备用管，在生产波动，必要时

引入生蒸汽，所以D

1

=0；

混合汽一般为制糖工艺耗汽量的1.03～1.05倍，现取1.04。则从降温桶

出来的混合汽量为：D

3

= 1.04 ×43.49% =45.23%C；

除氧器耗汽量范围0.6～1.0%C，现取0.80%C。

由上述数据查表

[15]

得各蒸汽、水的参数如下表：

表3-14 各蒸汽、汽凝水的参数

项 目

混合汽

乏汽

入炉水

未汽化水

温度

t（°C）

131.9

200.0

105.0

131.9

压力

P（MPa）

0.2873

0.294

0.1223

0.2873

热焓

h（k J/kg）

2722.94

2865.27

440.2

554.52

23

根据热量守恒和质量守恒，则有

[4]

D

3

=D

1

+D

2

+（1- k

0

）W

D

3

h

3

=D

1

×h

1

+D

2

×h

2

+W×h

水

+ k

0

×W×h

水

´

代以上数值入平衡式得

45.23=0+ D

2

+( 1-0.32)W

45.23×2722.94=0+D

2

×2865.27+440.2W－0.32W×554.52

解方程，得

W=3.819%C=3.819%×6000 /24=9.55 (t/h)；

D

2

=42.633%C=42.633%×6000 /24=106.58 (t/h)

故耗总乏汽量为:

D

乏

=D

2

+ D

除氧器

=42.633%C +0.8%C =43.433%C

D

乏

=43.433%×6000 /24=108.58 (t/h)

最大波动时的乏汽量=108.58×1.1=119.44(t/h)

(二)汽轮机的选择

依以上论述和计算，本设计选用两台B6-3.43/0.490背压式汽轮机，主要

参数如下表:

表3-15 背压式汽轮机参数

[17]

型 号

功率

kW

进汽参数

压力 温度

MPa °C

B6-3.43/0.294 6000

取产汽系数为0.95，则两台汽轮机排出的乏汽量为：

D

汽轮机

=64×2×0.95 =121.6 (t/h)=48.64%C

生产正常时的乏汽余量为：121.6—108.58=13.02(t/h)

生产波动最大量时的乏汽余量为：121.6—119.44=2.16(t/h)

汽轮机乏汽足以供应生产及平衡生产波动，剩余乏汽可用于综合利用或

其它，如因汽耗波动过大，乏汽不足，可用减压生汽补充。

3.43 435

进汽排汽本体

量

t/h

64

压 力

MPa

0.294

t

17.8 10.15

汽耗

重量 kg/kWh

24

三、锅炉的计算与选择

(一)汽轮机耗汽折算成锅炉额定参数下的蒸汽量

汽轮机耗用生汽量=64×2=128（t/h）=51.20%

耗用生汽参数：压力3.43MPa，温度435°C，焓3302.73kJ/kg

锅炉额定参数：450°C，P=3.82MPa，查表得焓值为h=3331.68kJ/kg

汽轮机耗汽折算成锅炉额定参数下蒸汽量的公式

[16]

：

D

D

1

hh

1

1

h

1

h

s

D

1

——压力P

1

下的蒸汽量，t/h或%C

h

1

——压力P

1

下的蒸汽的焓，kJ/kg

h——锅炉额定参数下蒸汽的焓，kJ/kg

h

水

——给水的焓，kJ/kg

锅炉额定参数下的蒸汽量：

128

D

= 126.73（t/h）= 50.69%C

3331.683302.73

1

3302.73440.2

(二)分蜜耗用生汽计算

由工艺选定分蜜耗用生汽为2%C的过热生汽，压力0.7MPa，温度200

○

C，

本设计用减压生汽，查表

[15]

得焓为2843.86 kJ/kg。则折为锅炉生汽量为：

D

2%

=1.66%C=4.15(t/h)

3331.682843.86

1

2843.86440.2

(三)锅炉的选择

锅炉生汽耗用总量：

∑D=50.69%+1.66% =52.35%C=130.88(t/h)

管道热损耗按1.5～2.5%C计算，现取2.0%C，最大耗汽波动系数1.1。

正常情况用生汽量为：

∑D´=∑D×1/（1-g）=130.88×1/（1-2.0%）=133.55(t/h)

生产波动到最大时为：

∑D´=133.55×1.2=160.26(t/h)

25

依以上计算，本设计选用两台65t/h和一台35t/h的蔗渣煤粉锅炉，其参

数如下表：

表3-16 选用锅炉的参数

[18]

型号 额定蒸出口蒸出口蒸给水燃烧种燃烧深*宽*

发量

t/h

WGC35/

3.82-18

35

汽压力

MPa

3.82

汽温度 温

°C

450

度°C

105 蔗渣+无

烟煤粉 煤粉

链条

炉

WGC65/

3.82-18

65 3.82 450 105 蔗渣+无

烟煤粉

链条12*8*20

炉排

类 方式 高

m*m*m

竖井11*6*20

三台锅炉满负荷生产时共供应165t/h的生汽，生产波动时，生汽剩余量

为： 165-160.26= 4.74(t/h)

两台锅炉正常生产时热效率取85%，此时生汽剩余量为：

165×85% -133.55 = 6.7 (t/h)

可见，所选的锅炉满足工艺生产要求。而且还有部分生汽剩余。剩余部

分可供糖厂综合利用或其它部门使用。

四、能耗计算

(一)制糖标汽耗

表3-17 各蒸汽耗用量及其热焓

项 目

生 汽

乏 汽

入炉水

制糖耗电

汽轮机进汽

汽轮机发电量

标汽

用量

1.66%C

43.433%C

35.46%C

6250kWh/h

128t/h

12000 kWh/h

——

焓（kJ/kg）

3331.68

2865.27

440.2

——

3302.95

——

2676

注：入锅炉水为蒸发罐Ⅰ效汽凝水。

26

1、制糖耗电

由上诉可知：制糖总耗电量：30×6000/24=7500(kWh)

2、制糖耗电折标汽：

计算公式

[8]

D

电折汽

Dd

H

生

H

乏

E

糖



E

总

2676

1283331.682865.27

=13.94(t/h)=5.58%C



120002676

D

电折汽

7500

3、乏汽折标汽：

计算公式

[8]

D

乏折标

D

乏



H

乏

2676

D

乏折标

43.433%

2865.27

=46.50%C

2676

4、生汽折标汽：

计算公式

[8]

D

生折标

D

生



H

生

2676

3331.68

=2.07%C

2676

5、入炉水折标汽：

D

生折标

1.66%

计算公式

[8]

D

水折标

D

水



H

水

2676

D

水折标

35.46%

6、制糖标汽耗

440.2

=5.83%C

2676

D

标

= D

乏折标

+ D

生折标

-D

水折标

[8]

=46.50%+2.07%-5.83%

= 42.74%C

27

(二)制糖标煤耗

计算公式

[8]

M

标



(D

标

D

电折汽

)H

标

29308



(42.74%5.58%) 2676

=5.19%C

2930885%

(三)燃料（蔗渣）量计算

M

标



标煤发热值

应烧蔗渣量=标煤耗×

蔗渣发热值

29308

7955

=19.12%C

=

5.19%

剩余蔗渣量=26.85%-19.12%= 7.73% C

28