焦化厂负压吸尘系统能耗计算模型构建框架

一、核心参数与边界条件

基础数据输入

系统风量（m³/h）：根据焦化厂产尘量及除尘效率要求确定，参考设计风量需覆盖生产峰值。

系统阻力（Pa）：包含管道阻力、除尘器过滤阻力及安全余量，需通过CFD模拟或实测获取。

设备效率：风机效率（η_fan）、过滤材料阻力系数（K_filter）、清灰能耗占比（α_cleaning）。

修正因子

工艺修正：湿熄焦增加46.46kgce/t干全焦能耗。

设备老化修正：风机效率随运行时间衰减（建议按年均1%-2%折算）。

二、能耗计算模型公式

总能耗计算

E{total} = E{风机} + E{过滤} + E{清灰} + E_{辅助}

E

total

​

=E

风机

​

+E

过滤

​

+E

清灰

​

+E

辅助

​

风机能耗：

E{风机} = rac{P{风机} imes T{运行}}{eta{风机}}

E

风机

​

=

η

风机

​

P

风机

​

×T

运行

​

​

其中，P{风机} = rac{Delta P imes Q}{eta{风机} imes eta_{电机}}P

风机

​

=

η

风机

​

×η

电机

​

ΔP×Q

​

（ΔP为系统总压差，Q为风量）。

过滤与清灰能耗：

E{过滤} = eta imes E{风机} quad (eta ext{为过滤阻力占比系数，取0.3-0.5})

E

过滤

​

=β×E

风机

​

(β为过滤阻力占比系数，取0.3-0.5)

E{清灰} = lpha{cleaning} imes E{total} quad (lpha{cleaning} ext{取0.05-0.1})

E

清灰

​

=α

cleaning

​

×E

total

​

(α

cleaning

​

取0.05-0.1)

辅助设备：包括控制系统、管道加热等，按风机能耗的5%-10%估算。

单位产品能耗

E{单位} = rac{E{total}}{P_{焦炭}} imes ext{修正系数}

E

单位

​

=

P

焦炭

​

E

total

​

​

×修正系数

其中，修正系数包含燃料类型（焦炉煤气/高炉煤气）、原料水分、炉龄等。

三、模型优化与验证

动态调节模块

变频风机根据实时粉尘浓度（通过传感器监测）调整风量，节能率可达20%-35%。

余热回收系统：利用除尘后气体余热预热原料，折算能耗降低约10%。

案例验证

某焦化厂改造后：风机功率从200kW降至130kW，年节电96万度，单位能耗从120kgce/t降至98kgce/t。

四、模型输出与应用

结果呈现

总能耗（kWh/年）、单位产品能耗（kgce/t焦炭）、节能潜力（对比国标GB 21342-2025）。

生成能耗热力图，标识高耗能环节（如清灰频率过高、管道漏风）。

决策支持

设备选型推荐：优先选择高效风机（如比转速>1.2）、低阻力滤材（如PTFE覆膜滤筒）。

维护计划：根据滤材寿命（通常1-3年）和清灰周期优化运行策略。

五、模型局限性

未考虑极端工况（如突发性粉尘排放）对能耗的瞬时影响。

余热回收效率受环境温度、气体成分波动影响较大，需动态修正。

通过该模型，焦化厂可精准核算负压吸尘系统能耗，结合GB 21342-2025标准进行对标优化，实现节能降耗与环保合规的双重目标。