CN109622549B - 一种提高挥发性有机物废气收集系统收集效率的方法 - Google Patents

一种提高挥发性有机物废气收集系统收集效率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种提高挥发性有机物废气收集系统收集效率的方法,该方法包括挥发性有机物废气收集系统,该方法通过数值模拟法确定支路上的调节阀的阀门开度,该方法通过数值模拟法确定等腰三角板底面到顶棱的高度;然后根据数值模拟法的结果在所述支路增加调节阀;根据数值模拟法的结果在在所述的集气罩罩口增设等腰三角板。本发明采用了在支路管道上增设调节阀并且调节调节阀的开度和在集气罩罩口增设三角板的联合的优化措施调节各支路风量,使得系统达到原设计参数要求,从而提高废气收集效率。

Description

一种提高挥发性有机物废气收集系统收集效率的方法
技术领域
本发明属于有机物废气收集领域,具体涉及一种提高挥发性有机物废气收集系统收集效率的方法。
背景技术
近年随着国家及地方对挥发性有机物(简称VOCs)污染控制和防治的广泛关注,国家、地方及行业已相应制定出VOCs排放的行业和地方标准。尤其是2018年国务院下发了关于《打赢蓝天保卫战三年行动计划》的通知,此计划中明确规定了将石化、工业涂装和包装印刷等列入VOCs排放重点监管与治理行业。这些行业VOCs废气排放具有成分复杂,排放量较大,浓度适中,成分复杂等特点
当下VOCs末端治理仍是实现污染行业VOCs减排最为有效的手段之一。提高末端治理设施VOCs的综合去除效率首要任务就是需要提升VOCs收集效率,增加进入治理设施的VOCs量、减少VOCs无组织逸散排放,从而达到节能减排的效果。现阶段废气收集系统存在压力和风量不平衡的问题会导致部分的集气罩风量太小,从而降低VOCS废气收集系统的收集效率。
针对VOCS废气收集系统集气罩在不同的废气收集位置上具有确定收集风量的特征,集气罩在实际运行中须满足设计风量要求。废气净化系统中各个支路要进行压力平衡计算,主要是要让实际运行的废气收集管道压力与初始设计的管道压力值保持一致,各支路风量偏差小于1%。如果压力不平衡,废气收集系统实际运行过程中风机的风量将会根据各支路的压力的不同而自行调整分配,从而会导致部分支路的集气罩风量太小,降低VOCs废气收集系统的收集效率。
现有技术中提出了一种基于数值模拟的通风管道烟气净化系统,其主要技术方案是通过数值模拟的方法得到烟气净化系统设计风量和模拟风量的风量偏差结果;并通过调节管道管径或增加节流管,调节风量不平衡率,但是本方法的缺点是通过调节管道管径实际操作困难,含尘烟气会磨损管道,且适用于除尘净化复杂管网的优化,风量平衡的效果有限。
现有技术中还提出了一种调节通风除尘管道阻力的方法,其主要技术方案是该方法通过设计可调孔板式阻力平衡器来调节阻力平衡,根据所需平衡的阻力值选择相应孔径比的孔板插件,对于不同孔径比的孔板插件在管道中进行无因次仿真模拟,得出各个孔径比下的阻力值,进而计算得出局部阻力系数,并绘制图表,供设计人员参考,但是本方法的缺点是此可调孔板式阻力平衡器的孔板容易被含尘烟气堵塞,阻力波动较大,对有机废气风量管道平衡的效果有限。
发明内容
针对上述现有技术的不足与缺陷,本发明的目的在于提供一种提高挥发性有机物废气收集系统收集效率的方法,该方法包括挥发性有机物废气收集系统,所述的挥发性有机物废气收集系统包括主风管和若干支路,支路分别与主风管相连通,每个支路上包括若干集气罩,集气罩分别与支路相连通;
所述的集气罩包括两端开放罩体和两端开放的罩口,罩体的一端与支路相连通,罩体的另一端与罩口的一端相连通,罩口的另一端的截面面积大于罩口与罩体相连的一端的截面面积;
所述的罩口包括绕着周向依次首尾相连的第一梯形侧壁、第一矩形侧壁、第二梯形侧壁和第二矩形侧壁,第一梯形侧壁和第二梯形侧壁平行设置且为结构相同的等腰梯形结构,第一矩形侧壁和第二矩形侧壁结构相同且分别与第一梯形侧壁和第二梯形侧壁的侧棱相连;
该方法通过数值模拟法确定支路上的调节阀的阀门开度,该方法通过数值模拟法确定等腰三角板底面到顶棱的高度;
然后根据数值模拟法的结果在所述支路增加调节阀;根据数值模拟法的结果在所述的罩口增加等腰三角板;
所述的等腰三角板为三棱柱体结构,所述的等腰三角板包括结构相同且平行设置的第一端面和第二端面,还包括结构相同且通过顶棱相连的第一等腰面和第二等腰面,第一等腰面和第二等腰面分别与底面之间通过底棱相连;第一端面和第二端面分别垂直设置在第一等腰面、第二等腰面和底面的两端。
将集气罩底面沿长度方向分为n等份,等分后的每个节点位置为等腰三角板的顶棱安装位置,顶棱与集气罩的第一梯形侧壁垂直;等腰三角板的底面与集气罩底面平行;
等腰三角板的底面与第一等腰面之间的夹角角度等于集气罩第一矩形侧壁与集气罩底面之间的夹角角度;
等腰三角板的底面宽度等于集气罩底面长度/n,等腰三角板的底面长度等于集气罩底面的宽度;
所述的数值模拟法按照以下步骤进行:
步骤一,建立系统模型:
根据所述的挥发性有机物废气收集系统的实际参数建立挥发性有机物废气收集系统模型,获得挥发性有机物废气收集系统管道内部流场的数值解;
步骤二,检验各支路管道模拟风量;
检验各支路管道的模拟风量与设计风量之间的偏差是否达到设计风量的要求,当模拟风量与设计风量之间的偏差小于1%时,满足设计风量的要求,当各支路中至少一条支路未达到设计风量的要求时,执行步骤三和步骤四;
步骤三:在支路增加调节阀:
在所述的挥发性有机物废气收集系统中确定模拟风量比设计风量小的支路,在模拟风量比设计风量小的支路上布置调节阀,阀门开度为90°;
在所述的挥发性有机物废气收集系统中确定模拟风量与设计风量之间的正偏差最大的支路,在正偏差最大的支路上布置调节阀;并对调节阀进行几何建模,调整调节阀的阀门开度;
然后在其它支路上布置调节阀;并采用相同的方式对调节阀进行几何建模,调整调节阀的阀门开度;
步骤四:在集气罩罩口增设等腰三角板:
在经过步骤三处理后的挥发性有机物废气收集系统中,确定模拟风量与设计风量之间的偏差最大的集气罩,在偏差最大的集气罩罩口处设置等腰三角板;
对等腰三角板进行几何建模,然后调整等腰三角板尺寸;
然后在其它集气罩罩口布置等腰三角板;并采用相同的方式对等腰三角板进行几何建模,调整等腰三角板的底面与顶棱之间的距离。
本发明还具有如下技术特征:
所述的调节阀进行几何建模的具体过程为:
根据所选调节阀尺寸和参数进行几何建模,阀门开度为90°;其它边界条件和求解参数保持不变,并通过数值模拟软件对挥发性有机物废气收集系统进行风量模拟,并保存此支路的风量结果数据;
所述的调整调节阀的阀门开度的具体过程为:
调节调节阀的阀门开度,并重新生成调节阀的物理模型,并重新生成网格,其它边界条件和求解参数保持不变,并通过数值模拟软件对收集系统进行风量模拟,直到此支路的风量达到原设计风量的要求;并保存当支路模拟风量达到设计风量时阀门开度数据和此支路的风量结果数据。
所述的等腰三角板进行几何建模的具体过程为:
根据等腰三角板尺寸和参数进行几何建模,等腰三角板个数为n-1个,每两个等腰三角板顶角的距离为集气罩罩口长度/n;其它边界条件和求解参数保持不变;并通过数值模拟软件对收集系统进行风量模拟,并保存此集气罩的风量结果数据;
所述的调整等腰三角板尺寸的具体过程为:
调整等腰三角板尺寸,减小等腰三角板的底面与顶棱之间的高度,其它布置参数和尺寸保持不变;并重新生成等腰三角板的物理模型,并重新生成网格;其它边界条件和求解参数保持不变;并通过数值模拟软件对收集系统进行风量模拟,直到模拟的此集气罩的风量达到原设计风量的要求;并保存等腰三角板的尺寸和布置数据和此集气罩的风量结果数据。
步骤一的具体过程包括以下步骤:
步骤一的具体过程包括以下步骤:
步骤1.1,根据工程实际状况确定挥发性有机物废气废气量和收集方式,确定挥发性有机物废气收集系统的初步设计的几何参数;
步骤1.2,根据挥发性有机物废气收集系统的初步设计的几何参数进行计算机建模并生成计算网格;
步骤1.3,读入已经建立好的网格,设定边界条件,集气罩进口边界条件设定为压力进口边界条件,管道出口边界条件采用压力出口边界条件,其它边界采用固体壁面的边界条件;
挥发性有机物废气收集系统管道内稳态湍流流场的计算采用的是稳态压力求解器,压力与速度的耦合采用的是SIMPLE算法,对流项差分模式采用二阶迎风离散模式;
在计算机上计算求解控制方程,所述的控制方程包括连续性方程和动量守恒方程;
步骤1.4,边界条件设定好后,选择计算模型;湍流模型采用标准k-e模型,求解方法采用数值格式分离式的求解方法,离散格式采用二阶格式;
步骤1.5,边界条件和模型设置完后,进行计算求解,通过求解,获得挥发性有机物废气收集系统管道内部流场的数值解。
所述的调节阀位置的确定过程为:
步骤三中,固定所述的模拟风量比设计风量小的支路上的调节阀的位置,其它支路上调节阀的位置通过模拟试验确定,所述的模拟试验的具体过程包括以下步骤:
步骤3.1,根据调节阀的不同位置进行几何建模,其它边界条件和求解参数保持不变,并通过数值模拟软件对挥发性有机物废气收集系统进行风量模拟,并保存支路的风量结果数据;
步骤3.2,通过比较调节阀的不同位置的支路的风量结果数据,选取支路风量与设计风量偏差最小的调节阀位置,并保存调节阀的位置、开度大小和集气罩罩口三角板的布置和尺寸参数。
步骤三中,所述的调节阀采用的是矩形平行式多叶阀,阀门叶片数为3个,间距为83mm。
步骤三中,所述的调节阀初始开度为90°,每次调节时开度减小的幅度为2°。
步骤四中,所述的等腰三角板初始底面宽度为集气罩罩口长度/8,每次调节时底边距顶角距离减小的幅度为2mm。
步骤3.1中,调节阀的不同位置为距主风管与支路交接口1000mm、1500mm、2000mm、2500mm、3000mm、3500mm和4000mm处。
本发明中使用的数值模拟软件为:FLUENT。
本发明中使用的前处理软件为:GAMBIT。
本发明中使用的流体力学软件为:FLUENT。
本发明与现有技术相比,有益的技术效果是:
(Ⅰ)本发明采用了在支路管道上增设调节阀并且调节调节阀的开度和在集气罩罩口增设三角板的联合的优化措施调节各支路风量,使得系统达到原设计参数要求,从而提高废气收集效率。
(Ⅱ)本发明采用了数值模拟的方法模拟挥发性有机物废气收集系统的挥发性有机物废气流动状态和各支路的风量进行模拟,进而对在管道上增设调节阀和在集气罩罩口增设三角板进行模拟,操作方便。
附图说明
图1是挥发性有机物废气收集系统管路总体结构示意图。
图2是挥发性有机物废气收集系统三角板安装位置结构示意图。
图3是集气罩结构示意图。
图4是等腰三角板结构示意图。
图中各个标号的含义为:1-1号集气罩,2-2号集气罩,3-3号集气罩,4-4号集气罩,5-5号集气罩,6-6号集气罩,7-7号集气罩,8-8号集气罩,9-9号集气罩,10-10号集气罩,11-11号集气罩,12-12号集气罩,,13-13号集气罩,14-14号集气罩,15-调节阀,16-支路1,17-支路2,18-支路3,19-主风管,20-罩体,21-罩口,22-等腰三角板;
2101-第一梯形侧壁,2102-第二梯形侧壁,2103-第一矩形侧壁,2104-第二矩形侧壁,2105-侧棱;
2201-第一端面,2202-第二端面,2203-顶棱,2204-第一等腰面,2205-第二等腰面,2206-底面,2207-底棱。
以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
本发明给出一种提高挥发性有机物废气收集系统收集效率的方法,该方法建立系统模型,然后从系统模型中获得挥发性有机物废气收集系统管道内部流场的数值解;检验各支路管道模拟风量;当各支路中至少一条支路未达到设计风量的要求时,在支路增加调节阀,并对调节阀进行几何建模,调整调节阀的阀门开度;在集气罩罩口增设等腰三角板,对等腰三角板进行几何建模,然后调整等腰三角板尺寸;通过联合调节来使得挥发性有机物废气收集系统达到原设计参数要求,从而提高收集效率。
以下给出本发明的具体实施例,需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例,凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1:
遵从上述技术方案,本实施例给出一种提高挥发性有机物废气收集系统收集效率的方法,
该方法具体按照以下步骤进行:
步骤一,建立系统模型:
根据所述的挥发性有机物废气收集系统的实际参数建立挥发性有机物废气收集系统模型,获得挥发性有机物废气收集系统管道内部流场的数值解;
步骤二,检验各支路管道模拟风量;
检验各支路管道的模拟风量与设计风量之间的偏差是否达到设计风量的要求,各支路模拟风量与设计风量之间的偏差小于1%,满足设计风量的要求,当各支路中至少一条支路未达到设计风量的要求时,执行步骤三和步骤四;
步骤三:在支路增加调节阀:
在所述的挥发性有机物废气收集系统中确定模拟风量比设计风量小的支路,在模拟风量比设计风量小的支路上布置调节阀,在距主风管与支路交接口1250mm处布置调节阀,阀门开度为90°。
在所述的挥发性有机物废气收集系统中确定模拟风量与设计风量之间的正偏差最大的支路,在正偏差最大的支路上、距主风管与支路交接口1500mm的位置布置调节阀;并对调节阀进行几何建模,调整调节阀的阀门开度;
然后在其它支路上布置调节阀;并采用相同的方式对调节阀进行几何建模,调整调节阀的阀门开度;
如表2所示,支路3的模拟风量与设计风量之间的正偏差最大,调节阀首先布置在支路3上;
步骤四:在集气罩罩口增设等腰三角板:
在经过步骤三处理后的挥发性有机物废气收集系统中,确定模拟风量与设计风量之间的偏差最大的集气罩,在偏差最大的集气罩罩口处设置等腰三角板;
集气罩罩口长度分为8等份,每等份130mm,以等分后的节点为等腰三角板的顶点,等腰三角板端面的两个底角角度为集气罩侧棱与罩口形成的角度,等腰三角板的底边长度即为集气罩罩口长度/8,为130mm,等腰三角板底面长度为集气罩的宽度;
对等腰三角板进行几何建模,然后调整等腰三角板尺寸;
然后在其它集气罩罩口布置等腰三角板;并采用相同的方式对等腰三角板进行几何建模,调整等腰三角板的底面与顶棱之间的距离。
所述的调节阀进行几何建模的具体过程为:
启动前处理软件,根据所选调节阀尺寸和参数进行几何建模,阀门开度为90°;其它边界条件和求解参数保持不变,并通过数值模拟软件对挥发性有机物废气收集系统进行风量模拟,并保存此支路的风量结果数据;
所述的调整调节阀的阀门开度的具体过程为:
调节调节阀的阀门开度,并重新生成调节阀的物理模型,并重新生成网格,其它边界条件和求解参数保持不变,并通过数值模拟软件对收集系统进行风量模拟,直到此支路的风量达到原设计风量的要求;并保存当支路模拟风量达到设计风量时阀门开度数据和此支路的风量结果数据;
所述的等腰三角板进行几何建模的具体过程为:
启动前处理软件,根据等腰三角板尺寸和参数进行几何建模,等腰三角板个数为7个,底面宽度为130mm,每两个等腰三角板顶角的距离为集气罩罩口长度/8,为130mm;其它边界条件和求解参数保持不变;并通过数值模拟软件对收集系统进行风量模拟,并保存此集气罩的风量结果数据;
所述的调整等腰三角板尺寸的具体过程为:
调整等腰三角板尺寸,减小等腰三角板的底面与顶棱之间的高度,其它布置参数和尺寸保持不变;并重新生成等腰三角板的物理模型,并重新生成网格;其它边界条件和求解参数保持不变;并通过数值模拟软件对收集系统进行风量模拟,直到模拟的此集气罩的风量达到原设计风量的要求;并保存等腰三角板的尺寸和布置数据和此集气罩的风量结果数据;
作为本实施例的一种优选方案,步骤一的具体过程包括以下步骤:
步骤1.1,根据工程实际状况确定挥发性有机物废气废气量和收集方式,确定挥发性有机物废气收集系统的初步设计的几何参数;
本实施例中挥发性有机物废气收集系统由3条支路和14个集气罩组成,废气量为18000m3/h;
步骤1.2,根据挥发性有机物废气收集系统的初步设计的几何参数使用前处理软件进行计算机建模并生成计算网格;
本实施例中生成的网格数为403289;
步骤1.3,在计算机上启动计算流体力学软件,读入已经建立好的网格,在软件中设定边界条件,集气罩进口边界条件设定为压力进口边界条件,管道出口边界条件采用压力出口边界条件,其它边界采用固体壁面的边界条件;
挥发性有机物废气收集系统管道内稳态湍流流场的计算采用的是稳态压力求解器,压力与速度的耦合采用的是SIMPLE算法,对流项差分模式采用二阶迎风离散模式;
采用计算流体力学的软件,在计算机上计算求解控制方程,所述的控制方程包括连续性方程和动量守恒方程;
步骤1.4,边界条件设定好后,选择计算模型;湍流模型采用标准k-e模型,求解方法采用数值格式分离式的求解方法,离散格式采用二阶格式;
步骤1.5,边界条件和模型设置完后,进行计算求解,通过求解,获得挥发性有机物废气收集系统管道内部流场的数值解。
作为本实施例的一种优选方案,所述的调节阀位置的确定过程为:
步骤三中,固定所述的模拟风量比设计风量小的支路上的调节阀的位置,其它支路上调节阀的位置通过模拟试验确定,所述的模拟试验的具体过程包括以下步骤:
步骤3.1,启动前处理软件,根据调节阀的不同位置进行几何建模,其它边界条件和求解参数保持不变,并通过数值模拟软件对挥发性有机物废气收集系统进行风量模拟,并保存支路的风量结果数据;
步骤3.2,通过比较调节阀的不同位置的支路的风量结果数据,选取支路风量与设计风量偏差最小的调节阀位置,并保存调节阀的位置、开度大小和集气罩罩口三角板的布置和尺寸参数。
作为本实施例的一种优选方案,步骤三中,所述的调节阀采用的是矩形平行式多叶阀,阀门叶片数为3个,间距为83mm。
作为本实施例的一种优选方案,步骤三中,所述的调节阀叶片开度减小的幅度为2°。
作为本实施例的一种优选方案,步骤四中,所述的等腰三角板的底边距顶角距离减小的幅度为2mm。
作为本实施例的一种优选方案,步骤3.1中,调节阀的不同位置为距主风管与支路交接口1000mm、1500mm、2000mm、2500mm、3000mm、3500mm和4000mm处。
支路1调节阀距主风管与支路交接口1250mm,支路2调节阀距主风管与支路交接口3000mm,支路3调节阀距主风管与支路交接口3000mm。
支路1调节阀的阀门开度90°,支路2调节阀的阀门开度60°,支路3调节阀的阀门开度52°。
实施例1的模拟数据结果如表1至表5所示。
由表1至表4中的数据可以得到,通过优化调节后,VOCs废气收集系统从原设计支路风量偏差最大为41.81%,减少至0.261%,优化后集气罩风量偏差最大为1.2%,调节效果显著。
表1实施例1中各集气罩等腰三角板尺寸
Figure GDA0002596255220000131
表2实施例1各支路风量偏差对比表
项目 设计风量(m<sup>3</sup>/s) 模拟风量(m<sup>3</sup>/s) 偏差(%)
支路1 2.003 2.000 -0.150
支路2 1.496 1.499 0.201
支路3 1.496 1.500 0.261
主风管 4.995 4.999 0.078
表3实施例1中支路2和支路3调节阀的不同位置模拟风量表
Figure GDA0002596255220000141
表4实施例1各集气罩风量偏差对比表
Figure GDA0002596255220000142
由表5中的数据可以得到,无论是模拟方案还是实测方案,经过在支路管道上增设调节阀并且调节调节阀的开度和在集气罩罩口增设三角板的联合的优化措施,支路风量最大偏差明显减小,废弃收集效率明显提升。
表5系统优化前后模拟与实测结果
Figure GDA0002596255220000151
对比例1:不采用任何优化措施
对比例1与实施例1基本相同,区别在于:对比例1没有步骤二、步骤三和步骤四,
对比例1的模拟数据结果如表6和表7所示。
表6对比例1各支路风量偏差对比表:
项目 设计风量(m<sup>3</sup>/s) 模拟风量(m<sup>3</sup>/s) 偏差(%)
支路1 2.003 1.334 -33.421
支路2 1.496 1.544 3.204
支路3 1.496 2.122 41.812
主风管 4.995 5.000 0.074
表7对比例1各集气罩风量偏差对比表
Figure GDA0002596255220000152
对比例2:只采用增加调节阀的优化措施
本对比例的优化方法与实施例1中基本相同,区别在不进行步骤四。
对比例2的模拟数据结果:
表8支路2和支路3调节阀的不同位置模拟风量表
Figure GDA0002596255220000161
由表8可知:当支路1距主风管交接口距离为1250mm,支路2和支路3调节阀距主风管交接口距离为3000mm时,各个支路风量偏差最小。
表9支路2和支路3调节阀最优位置集气罩模拟风量表
Figure GDA0002596255220000162
由表9可知:虽然当支路2和支路3调节阀处于最优位置时支路风量偏差较小,但各支路的集气罩风量偏差仍较大,达不到原设计要求。

Claims (6)

1.一种提高挥发性有机物废气收集系统收集效率的方法,该方法包括挥发性有机物废气收集系统,所述的挥发性有机物废气收集系统包括主风管和若干支路,支路分别与主风管相连通,每个支路上包括若干集气罩,集气罩分别与支路相连通;
所述的集气罩包括两端开放的罩体和两端开放的罩口,罩体的一端与支路相连通,罩体的另一端与罩口的一端相连通,罩口的另一端的截面面积大于罩口与罩体相连的一端的截面面积;
所述的罩口包括绕着周向依次首尾相连的第一梯形侧壁、第一矩形侧壁、第二梯形侧壁和第二矩形侧壁,第一梯形侧壁和第二梯形侧壁平行设置且为结构相同的等腰梯形结构,第一矩形侧壁和第二矩形侧壁结构相同且分别与第一梯形侧壁和第二梯形侧壁的侧棱相连;
其特征在于,该方法通过数值模拟法确定支路上的调节阀的阀门开度,该方法通过数值模拟法确定等腰三角板底面到顶棱的高度;
然后根据数值模拟法的结果在所述支路增加调节阀;根据数值模拟法的结果在所述的罩口增加等腰三角板;
所述的等腰三角板为三棱柱体结构,所述的等腰三角板包括结构相同且平行设置的第一端面和第二端面,还包括结构相同且通过顶棱相连的第一等腰面和第二等腰面,第一等腰面和第二等腰面分别与底面之间通过底棱相连;第一端面和第二端面分别垂直设置在第一等腰面、第二等腰面和底面的两端;
将集气罩底面沿长度方向分为n等份,等分后的每个节点位置为等腰三角板的顶棱安装位置,顶棱与集气罩的第一梯形侧壁垂直;等腰三角板的底面与集气罩底面平行;
等腰三角板的底面与第一等腰面之间的夹角角度等于集气罩第一矩形侧壁与集气罩底面之间的夹角角度;等腰三角板的底面宽度等于集气罩底面长度/n,等腰三角板的底面长度等于集气罩底面的宽度;
所述的数值模拟法按照以下步骤进行:
步骤一,建立系统模型:
根据所述的挥发性有机物废气收集系统的实际参数建立挥发性有机物废气收集系统模型,获得挥发性有机物废气收集系统管道内部流场的数值解;
步骤二,检验各支路管道模拟风量;
检验各支路管道的模拟风量与设计风量之间的偏差是否达到设计风量的要求,当模拟风量与设计风量之间的偏差小于1%时,满足设计风量的要求,当各支路中至少一条支路未达到设计风量的要求时,执行步骤三和步骤四;
步骤三:在支路增加调节阀:
在所述的挥发性有机物废气收集系统中确定模拟风量比设计风量小的支路,在模拟风量比设计风量小的支路上布置调节阀,阀门开度为90°;
在所述的挥发性有机物废气收集系统中确定模拟风量与设计风量之间的正偏差最大的支路,在正偏差最大的支路上布置调节阀;并对调节阀进行几何建模,调整调节阀的阀门开度;
然后在其它支路上布置调节阀;并采用相同的方式对调节阀进行几何建模,调整调节阀的阀门开度;
步骤四:在集气罩罩口增设等腰三角板:
在经过步骤三处理后的挥发性有机物废气收集系统中,确定模拟风量与设计风量之间的偏差最大的集气罩,在偏差最大的集气罩罩口处设置等腰三角板;
对等腰三角板进行几何建模,然后调整等腰三角板尺寸;
然后在其它集气罩罩口布置等腰三角板;并采用相同的方式对等腰三角板进行几何建模,调整等腰三角板的底面与顶棱之间的距离;
所述的调节阀进行几何建模的具体过程为:
根据所选调节阀尺寸和参数进行几何建模,阀门开度为90°;其它边界条件和求解参数保持不变,并通过数值模拟软件对挥发性有机物废气收集系统进行风量模拟,并保存此支路的风量结果数据;
所述的调整调节阀的阀门开度的具体过程为:
调节调节阀的阀门开度,并重新生成调节阀的物理模型,并重新生成网格,其它边界条件和求解参数保持不变,并通过数值模拟软件对收集系统进行风量模拟,直到此支路的风量达到原设计风量的要求;并保存当支路模拟风量达到设计风量时阀门开度数据和此支路的风量结果数据;
所述的等腰三角板进行几何建模的具体过程为:
根据等腰三角板尺寸和参数进行几何建模,等腰三角板个数为n-1个,每两个等腰三角板顶角的距离为集气罩罩口长度/n;其它边界条件和求解参数保持不变;并通过数值模拟软件对收集系统进行风量模拟,并保存此集气罩的风量结果数据;
所述的调整等腰三角板尺寸的具体过程为:
调整等腰三角板尺寸,减小等腰三角板的底面与顶棱之间的高度,其它布置参数和尺寸保持不变;并重新生成等腰三角板的物理模型,并重新生成网格;其它边界条件和求解参数保持不变;并通过数值模拟软件对收集系统进行风量模拟,直到模拟的此集气罩的风量达到原设计风量的要求;并保存等腰三角板的尺寸和布置数据和此集气罩的风量结果数据;
步骤一的具体过程包括以下步骤:
步骤1.1,根据工程实际状况确定挥发性有机物废气废气量和收集方式,确定挥发性有机物废气收集系统的初步设计的几何参数;
步骤1.2,根据挥发性有机物废气收集系统的初步设计的几何参数进行计算机建模并生成计算网格;
步骤1.3,读入已经建立好的网格,设定边界条件,集气罩进口边界条件设定为压力进口边界条件,管道出口边界条件采用压力出口边界条件,其它边界采用固体壁面的边界条件;
挥发性有机物废气收集系统管道内稳态湍流流场的计算采用的是稳态压力求解器,压力与速度的耦合采用的是SIMPLE算法,对流项差分模式采用二阶迎风离散模式;
在计算机上计算求解控制方程,所述的控制方程包括连续性方程和动量守恒方程;
步骤1.4,边界条件设定好后,选择计算模型;湍流模型采用标准k-e模型,求解方法采用数值格式分离式的求解方法,离散格式采用二阶格式;
步骤1.5,边界条件和模型设置完后,进行计算求解,通过求解,获得挥发性有机物废气收集系统管道内部流场的数值解。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的调节阀位置的确定过程为:
步骤三中,固定所述的模拟风量比设计风量小的支路上的调节阀的位置,其它支路上调节阀的位置通过模拟试验确定,所述的模拟试验的具体过程包括以下步骤:
步骤3.1,根据调节阀的不同位置进行几何建模,其它边界条件和求解参数保持不变,并通过数值模拟软件对挥发性有机物废气收集系统进行风量模拟,并保存支路的风量结果数据;
步骤3.2,通过比较调节阀的不同位置的支路的风量结果数据,选取支路风量与设计风量偏差最小的调节阀位置,并保存调节阀的位置、开度大小和集气罩罩口三角板的布置和尺寸参数。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤三中,所述的调节阀采用的是矩形平行式多叶阀,阀门叶片数为3个,间距为83mm。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤三中,所述的调节阀初始开度为90°,每次调节时开度减小的幅度为2°。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤四中,所述的等腰三角板初始底面宽度为集气罩罩口长度/8,每次调节时底边距顶角距离减小的幅度为2mm。
6.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤3.1中,调节阀的不同位置为距主风管与支路交接口1000mm、1500mm、2000mm、2500mm、3000mm、3500mm和4000mm处。
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