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再循环空气净化系统优化分析
作者:管理员    发布于:2017-01-13 14:30:00    文字:【】【】【

  随着我国经济的迅速发展,工业有害物对人类健康及生产的危害越来越严重,人们在治理污染的同时,已经开始注意到空气净化系统的高能耗问题,特别在北方寒冷地区,这一问题显得尤为突出,并有待于进一步解决。再循环空气净化系统作为一种比较新颖的空气净化技术,特别适用于北方寒冷地区工业厂房有害物的治理,不仅节能显著,而且,会带来很好的经济效益。但是,再循环空气净化系统在不同的运行参数下会取得不同的经济效果。本文在确定系统各主要物理量内在关系的基础上,用动态的年费用法,对再循环空气净化系统进行技术经济比较,得出了各运行参数对系统所产生的经济影响同时,对再循环空气净化系统的设计,具有一定的现实指导意义。

  1再循环空气净化系统再循环空气净化是指将车间工作区的污染空气吸入空气净化设备,净化后再返回工作区再循环空气净化适用于下述三种情况:(1)寒冷地区;(2)大型车间;(3)有害物发生较多且分散的地方。

  通过建立有害物的物料平衡方程,可得于内部;L为空气处理总风量(m3/s);i9为新风比;/2L为再循环空气净化的新风量;(1-/)L为经过空气净化装置的风量;为空气净化装置的净化效率。它是指经过空气净化装置的有害物总量中被除掉的有害物所占的比例;C为室内空气有害物(粉尘,N0x,C0,03等)的平均浓度,(mg/m3)在设计中,C取有害物的高允许浓度;e为有害物的局部捕集系数。其物理意义为:在有害物总量G中直接进入排风口,没有在车间内扩散部分的百分比。真正扩散到室内空间的有害物量为(1 e)G.虽然再循环空气净化系统多用于有害物发生点分散,不易进行局部捕集的场合,但在实际中,还是应尽量对其中某些发尘点设计污染源的局部捕集,至少在车间内空气有害物浓度较高的地方设置排风口=为局部排气罩的捕集效率为局部排气罩式(1)揭示并概括了系统中各物理量之间的本质关系,我们称之为再循环空气净化准则关联式* 2再循环空气净化系统的优化再循环空气净化系统优化设计,是在达到室内卫生标准的条件下,使系统的年费用(即初投资与运行费用总耗费)小。再循环空气净化系统中的几个物理量分别决定了再循环空气净化系统各组成部分的初投资与运行费用。具体可以归纳为以下几项:决定局部排气罩的初投资。因为局部排风罩造价不大,所以,在一定情况下,《的提高是有利的,应尽量在工艺操作允许的条件下,多设有害物的局部捕集装置,防止有害物在室内扩散。

  L决定风机与风管系统的初投资及风机的运行费用。在进行再循环空气净化系统优化设计时,我们取采暖期风量作为系统处理总风量(即L=Lj)来计算初投资,但在计算运行费时按实际情况计算。

  把采暖期的新风比作为再循环空气净化系统优化设计的一个物理量。/L将决定新风加热装置的初投资与冬季空气加热的热量消耗。

  再循环空气净化系统年费用计算公式为风机费用、空气加热器费用、风管费用、排气罩费用、风口费用及电力增容费;£2为系统年运行费用(元)。再循环空气净化系统的年运行费用主要包括空气净化装置年运行费用、风机年运行费用、空气加热器年运行费用、设备年维修费用和固定资产税;w为系统使用年限(年);f为年利率。

  再循环空气净化系统年费用中含有以下自变量:系统总处理风量L、新风比/、除尘器效率和局部排气罩安设率车间内有害物浓度在优化设计时取有害物高允许浓度Cy.我们把系统的低年费用作为再循环空气净化系统优化设计的目标函数,通过对实验数据的整理分析,可得e =/E(L,《)。在空气净化装置类型选定后,7为定值,如果局部排气罩安设率《已知,则系统年费用是处理总风量L和新风比/的函数另外,再循环空气净化系统的优化设计是有一定约束条件的。首先,新风比要满足室内卫生条件,所以,有小新风比>0;其次,系统有害物的局部捕集系数不大于局部排气罩安设率;再有,车间内有害物浓度应不大于有害物高允许浓度k,可由再循环空气净化准则关联式求出车间有害物浓度再循环空气净化系统的优化属于不等式约束条件下多变量函数的寻优问题,可以采用复合形法求解。复合形法可用于求解不等式约束的多变量(一般变量个数小于20)的优化设计问题。该方法是在非线性约束的维设计空间内,取2w个顶点构成复形,然后,对复形的各顶点函数值逐一进行比较,不断地去掉坏点,代之以既能使目标函数值有所改进,又满足约束条件的新点,逐步调向优点。

  再循环空气净化系统优化中,对每种类型空气净化装置,目标函数中有2个自变量,即L和,1个变量约束条件即式(4)及2个函数约束条件即式(5),式(6)。具体程序见。

  3结论根据以上的优化方法,代入各种可能运行参数,得出如下结论:再循环空气净化系统特别适用于北方寒冷地区工业厂房,一般情况下,新风越少越经济。

  在工艺操作允许的条件下,再循环空气净化系统应尽可能多设置局部排气罩。

  再循环空气净化系统选用不同类型的空气净化装置时,年费用也不同。另外,系统采用不同的新风比或不同的大局部捕集系数时,空气净化装置的优选类型也会发生变化。

  再循环空气净化系统年费用随着风量的增大而减小,而且,即使风量减少不大,亦能引起年费用的显著提高。所以,设计再循环空气净化系统时,应慎重确定系统风量。

  再循环空气净化系统在进行初步设计和技术经济比较时,不能只因某种方案的初投资低而选用它,而要综合考虑长远经济效益,以低年费用作为可行性方案的优选结果。

  对于某些无法设置定型罩的工位,如果为追求排气罩的捕集效率而设置过大的排风量,往往不是经济的。

  通过敏感性分析可知,所在地区电价越低,采用再循环的相对经济效益越好;热价越高,系统采用再循环的相对经济效益越好。但是如果热价特别低,采用全部再循环有时反而不经济。

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