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《并流多效蒸发淡碱浓缩工艺优化设计研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第25卷第6期纺织学报Vol.25,No.62004年12月JournalofTextileResearchDec.,2004并流多效蒸发淡碱浓缩工艺优化设计研究阮奇李玲王勇叶长黄诗煌(福州大学化学化工学院,福州,350002)摘要:建立了并流多效蒸发淡碱浓缩工艺优化设计的数学模型。该模型以整个系统(包括多效蒸发及多级预热两个序贯系统)的年总费用(包括系统年操作费用和年设备折旧维修费用)最小为优化目标,以生蒸汽压力、冷凝器真空度、各效蒸发器有效传热温度差为决策变量,提出一种新算法遗传算法结合拉格朗日乘子法求
2、最优解。算例表明,生蒸汽压力、冷凝器真空度及淡碱液湿度对优化结果影响显著,各效有效传热温度差的影响不显著。优化设计比常规设计可节省年总费用13%~17%左右。关键词:淡碱浓缩并流多效蒸发优化设计数学模型遗传算法拉格朗日乘子法中图分类号:TS195.2文献标识码:A文章编号:02539721(2004)06004905多效蒸发是浓缩染整工厂丝光工序产生的大量的节能效果较显著,但该文仅限于常规设计的研究。淡碱的常用方法。因浓缩前的淡碱浓度稀,在浓缩本文将建立采用冷凝水闪蒸及引出额外蒸汽预热原过程要除去大量的
3、水分须消耗大量的加热蒸汽。如料液的并流多效蒸发淡碱浓缩工艺优化设计模型,何设计该工艺,降低其能耗,是一项具有工业意义的提出一种新算法遗传算法结合拉格朗日乘子法工作。文献[1]的研究结果表明:将生蒸汽压力p0求解模型,讨论了优化设计的效果。或温度T0和冷凝器真空度pK或其中二次蒸汽温1目标函数度TK视为变量,并考虑冷凝水闪蒸,对并流多效蒸发系统进行优化设计,系统年总费用比前人将T0、11工艺流程有冷凝水闪蒸和引出额外蒸汽预热淡碱液的并TK视为常量且不考虑冷凝水闪蒸的优化设计节省流多效蒸发淡碱浓缩工艺流程如图1所示。蒸发系很多
4、,但该文没有考虑引出额外蒸汽预热原料液。统的总效数为n,图1中只示意画到第i效。设除文献[2]的研究结果表明:引出额外蒸汽预热淡碱液图1并流多效蒸发淡碱浓缩工艺流程图末效(第n效)外,各效均有冷凝水闪蒸和引出额外序号为i=n-1,n-2,,2,1,即j从小到大而i从蒸汽用于预热淡碱液。冷凝水闪蒸器的设置情况与大到小,一一对应。从充分利用热能的观点出发,离文献[1]相同。预热系统是一个多级串联系统,n效开最后一级即j=n-1级预热器温度为T1、流量为蒸发系统共设n-1台预热器,因多效蒸发越往后E1的冷凝水应送到第二效冷凝水闪蒸
5、器中继续闪效,二次蒸汽的温度越低,故从第n-1效引出的额蒸,其余可类推,但离开第一级预热器温度为Tn-1、外蒸汽作为温度最低的第一级预热器的加热蒸汽,以此类推,预热器序号为j=n-(n-1)=1,n-(n-2)=2,,n-i,,n-2,n-1,相应的蒸发器的福建省教育厅科技基金资助项目(JB01038)∋50(纺织学报2004年第6期*流量为En-1的冷凝水则直接排掉。i∃3时,Gi-1=(D1+W1++Wi-2)c∃i-1*12目标函数表达式i=2时,G1=D1c∃1以图1所示系统的年总费用J为目标函数,可(14)*以表达为
6、:式(12)中∀i、#i、!i、c的定义及算法见文献[2],式J=J1+J2+J3+J4+J5(1)(14)中∃i-1、∃1的定义及算法见文献[1]。式中,J1、J2、J3、J4采用文献[1]的模型计算,即把式(13)代入式(12)可得各效蒸发水分量WiJ1=3600D1(a+bT0)(2)(i=1,2,,n)的计算式,由式(14)可得各效冷凝水n闪蒸汽量Gi-1(i=2,3,,n)的计算式,由式(11)J2=Fc!{[4400+(B-620)]∀i=1可得总蒸发水分量W的计算式,总共可得2n个方12∀(0667+00287A
7、i)#hi}(3)程,待求的未知量也有2n个(包括D1,W1,W2,,式中,Ai=Diri(Kiti)(4)Wn,G1,G2,,Gn-1)。将上述2n个方程写成矩阵2J3=3600c1c2(21+1450VW)VW(102!p)方程,其具体结构如下A1A3B1C1(5)∀=(15)nA2A4B2C2bJ14=Fcf1f2!a1Vi-1(6)i=2其中C2为零矩阵,块矩阵A1、B1、C1分别与文献预热系统各级预热器中的加热蒸汽是由相关效[2]的块矩阵A、B、C相同,块矩阵A2、A3、A4、B2蒸发器中引出的额外蒸汽,其年
8、操作费用是隐含在则与文献[1]的块矩阵A2、A3、A4、B2相同。用矩蒸发系统中,故J[1,2]5只考虑预热器的年设备折旧费阵算法求解式(15)可得到上述2n个参数。[3]用,用式(7)计算,n-12目标函数的求解bJ
