制浆黑液多效蒸发过程模拟与节能优化

【摘要】：黑液蒸发浓缩过程能耗在制浆造纸厂总能耗中所占比例较大,是化学浆生产能耗最高的工序之一。黑液蒸发浓缩过程是碱回收和能量回收的重要环节,良好的黑液蒸发设计和运行对提高纸厂的经济效益,节能减排具有重要意义。目前我国黑液蒸发平均消耗蒸汽3吨蒸汽/吨浆左右,而国际先进水平为1.8吨蒸汽/吨浆,差距十分明显。黑液蒸发浓缩的节能成为制浆造纸当务之急,黑液多效蒸发系统的节能,提高企业经济效益的同时,也有利于环境效益。 为了研究黑液多效蒸发系统的节能方法,本文通过对典型黑液蒸发过程生产实况进行调研,以了解实例的生产特点,及相关过程的用能情况,主要研究内容如下: (1)提出蒸发器及多效蒸发系统辅助设备的不同求解类型的求解逻辑图,利于不同求解类型、不同求解软件的数学模型的建立,方便多效蒸发过程模拟及节能降耗的研究。 (2)结合实例研究节能方法,且取得显著的节能效果:应用WinGEMS模拟软件,蒸汽效率、分析为分析方法,以黑液蒸发工厂实际过程为案件,进行了蒸发过程节能优化前后的模拟研究。结果表明应用WinGEMS软件能方便准确地进行黑液蒸发过程的能量和物料流的模拟和优化设计;提出的蒸发过程节能优化方案,在保证安全生产的同时,蒸汽效率、?能利用率皆有提高。 (3)基于Simulink仿真模拟的不同求解类型蒸发器的数学模型的建立,经模型的修建,迭代计算求得的模拟数据与WinGEMS基本一致,便于不同的复杂多效蒸发流程模拟的展开,可以用于制浆造纸生产过程的仿真与模拟。Simulink建立的蒸发器模型,不仅模拟准确,且具有使用方便、成本低的好处。更重要的是,在matlab模型下,可以运用Simulink做控制类的设计与运行,提高了模拟的适用范围。 (4)制定了基于Simulink的多效蒸发系统的优化运行的方案。提出Qall并辅助蒸汽效率作为目标函数,它综合考虑了进效黑液与进效蒸汽的能量,结合实例分析后,取得了显著的节能效果。证明该目标较之蒸汽效率等节能评价方法,更加实际的反应节能这一课题。 【关键词】：能量综合利用 WinGEMS模拟 Simulink数学模拟 优化运行
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X793
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 研究背景及意义11-13
• 1.2 文献综述13-24
• 1.2.1 黑液的蒸发13-15
• 1.2.2 多效蒸发的常见流程及节能措施的应用进展15-20
• 1.2.3 多效蒸发操作模拟研究进展20-23
• 1.2.4 对前人研究结果的分析与总结23-24
• 1.3 本课题的来源，研究目的、意义和主要研究内容24-27
• 1.3.1 本课题的来源24
• 1.3.2 本课题研究对象及简介24-25
• 1.3.3 本课题的研究目的及意义25
• 1.3.4 本课题的研究的步骤25-27
• 第二章 多效蒸发数学模拟27-39
• 2.1 多效蒸发过程的数学模拟27
• 2.2 单效体蒸发过程的计算模型27-33
• 2.2.1 参量分析28-30
• 2.2.2 系统的物料衡算30-31
• 2.2.3 系统的热量衡算31
• 2.2.4 传热速率方程31
• 2.2.5 物性的计算31-32
• 2.2.6 单效体蒸发过程的模拟计算32-33
• 2.3 闪蒸罐的计算模型33-36
• 2.3.1 参量分析33-34
• 2.3.2 系统的物料衡算34
• 2.3.3 系统的热量衡算34
• 2.3.4 物性的计算34-35
• 2.3.5 闪蒸罐的模拟计算35-36
• 2.4 液液混合器36-37
• 2.4.1 参量分析36-37
• 2.4.2 系统的物料衡算37
• 2.4.3 系统的热量衡算37
• 2.4.4 物性的计算37
• 2.4.5 液液混合器的模拟计算37
• 2.5 蒸汽混合器37-38
• 2.6 本章小结38-39
• 第三章 多效蒸发器的模拟与优化39-61
• 3.1 研究对象概况39-42
• 3.1.1 改造前多效蒸发系统的流程39-41
• 3.1.2 改造前多效蒸发系统的现场数据41-42
• 3.2 多效蒸发系统节能潜力分析42-43
• 3.3 可采取的节能措施43-44
• 3.4 调研过程中遇到的困难44
• 3.5 拟采取的解决途径44
• 3.6 实例分析144-52
• 3.6.1 过程模拟44-48
• 3.6.2 优化节能48-52
• 3.7 实例分析252-60
• 3.7.1 过程模拟52-56
• 3.7.2 优化节能56-60
• 3.8 黑液浓缩节能方法60
• 3.9 本章小结60-61
• 第四章 基于Simulink模拟的蒸发系统61-75
• 4.1 多效蒸发系统的数学模拟61
• 4.2 蒸发器Simulink数学模型的建立61-73
• 4.2.1 蒸发器simulink数学模型类型61-62
• 4.2.2 蒸发器求解典型类型simulink数学模型的建立62-70
• 4.2.3 蒸发器求解类型六simulink数学模型的建立70-73
• 4.2.4 蒸发器simulink数学模型小结73
• 4.3 本章小结73-75
• 第五章 黑液蒸发过程优化75-87
• 5.1 优化描述75-76
• 5.2 研究对象76-79
• 5.3 优化案例分析79-84
• 5.3.1 问题的描述79-81
• 5.3.2 实例分析81-84
• 5.4 本章小结84-87
• 总结与展望87-89
• 1 本文研究工作总结87
• 2 本文主要创新87
• 3 今后工作展望87-89
• 参考文献89-93
• 附录93-94
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果94-95
• 致谢95-96
• 附件96

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