ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΚΑΘΑΡΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΩΝ

Transcript

1 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΚΑΘΑΡΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΩΝ 1 ο Υπολογιστικό εργαστήριο Δρ. Νικολακόπουλος Θανάσης, Ε.ΔΙ.Π 1

2 ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 2

3 MatLab Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 3

4 WATER ds/download_maintpage.asp C-5 Sugars Concentration - Stripping Stage C-5 Sugars Concentration Stripping Stage Lignin precipitation Lignin Precipitation LP-1 Water source Fresh water Washing stage FGSTAGE 2 Discharge Discharge Washing stage FGSTAGE 3 3 Deacidification Washing FGSTAGE stage 1 1 Deacidification Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 4

5 Περιεχόμενα Παραδείγματα με τη γραφική μέθοδο (MatLab ) Υπολογισμός στόχων επαναχρησιμοποίησης με προσομοίωση της γραφικής μεθόδου Άσκηση 1: Στοχευμένες τροποποιήσεις στις μονάδες της διεργασίας Εντοπισμός μονάδων για τις οποίες έχει νόημα τροποποίηση ορίων Εξέταση σεναρίων Άσκηση 2: Υπολογισμός στόχων επαναχρησιμοποίησης Εντοπισμός μονάδων για τροποποίηση Εξέταση σεναρίων Παραδείγματα στο λογισμικό Water Υπολογισμός στόχων επαναχρησιμοποίησης Σχεδιασμός δικτύων: Επαναχρησιμοποίηση Άσκηση 3: Βιοδιυλιστήριο Υπολογισμός στόχου παροχής καθαρού νερού με επαναχρησιμοποίηση με την γραφική μέθοδο (Matlab ) Σχεδιασμός δικτύου χρήσης νερού με στόχο την επίτευξη του στόχου (WATER ) Άσκηση 4: Σχεδιασμός δικτύου χρήσης νερού με αναγέννηση επαναχρησιμοποίηση (WATER ) Άσκηση 5: Σχεδιασμός δικτύου χρήσης νερού με πολλούς ρύπους (WATER ) Άσκηση 6: Σχεδιασμός δικτύου επεξεργασίας ρευμάτων αποβλήτων (WATER ) Άσκηση 7: Σχεδιασμός δικτύου επεξεργασίας ρευμάτων αποβλήτων με πολλές διεργασίες και ρύπους (WATER ) Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 5

6 ΓΡΑΦΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ - Eφαρμογή σε MatLab Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 6

7 Eφαρμογή σε MatLab - Προετοιμασία Κατέβασμα του συμπιεσμένου αρχείου Matlab_1st_lab.7z από: και αποσυμπίεση Αποθήκευση σε κοινό φάκελο των αρχείων Limiting_Composite_Curve_TOOL_v2.m και Data5.xls Άνοιγμα του Current folder του Matlab στο φάκελο όπου έχουμε αποθηκεύσει τα αρχεία Άνοιγμα των αρχείων: Limiting_Composite_Curve_TOOL_v2.m : από το current folder Data5.xls: από το φάκελο Εισαγωγή δεδομένων στο αρχείο Data5.xls Τρέξιμο στο Matlab: F9 ή εισαγωγή του ονόματος Limiting_Composite_Curve_TOOL_v2 στο Command window και enter ή πατώντας το «play» > Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 7

8 Παράδειγμα Line 7: Data_matrix = xlsread('data5.xls', 'B2:F7'); Αλλάζουμε το Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 8

9 Οριακές γραμμές διεργασιών και Σύνθετη καμπύλη Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 9

10 Σύνθετη καμπύλη, Γραμμή καθαρού νερού, Κόμβος ανάσχεσης και Ελάχιστη ροή καθαρού νερού Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 10

11 Άσκηση 1 η 11

12 Άσκηση 1 η Στοχευμένες τροποποιήσεις στις μονάδες της διεργασίας Εντοπισμός μονάδων για τις οποίες έχει νόημα τροποποίηση ορίων Εξέταση σεναρίων Οι διεργασίες 2 κ 3 συμμετέχουν στον κόμβο ανάσχεσης Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 12

13 Άσκηση 1 η Στοχευμένες τροποποιήσεις στις μονάδες της διεργασίας Εντοπισμός μονάδων για τις οποίες έχει νόημα τροποποίηση ορίων Εξέταση σεναρίων Σενάριο 1 process No mass of component (g/h) Cin_max (ppm) Cout_max (ppm) Limiting flowrate (t/h) process No mass of component (g/h) Cin_max (ppm) Cout_max (ppm) Limiting flowrate (t/h) t/h 65 t/h Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 13

14 Άσκηση 1 η Στοχευμένες τροποποιήσεις στις μονάδες της διεργασίας Εντοπισμός μονάδων για τις οποίες έχει νόημα τροποποίηση ορίων Εξέταση σεναρίων Σενάριο 2α process No mass of component (g/h) Cin_max (ppm) Cout_max (ppm) Limiting flowrate (t/h) process No mass of component (g/h) Cin_max (ppm) Cout_max (ppm) Limiting flowrate (t/h) t/h 70 t/h Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 14

15 Άσκηση 1 η Στοχευμένες τροποποιήσεις στις μονάδες της διεργασίας Εντοπισμός μονάδων για τις οποίες έχει νόημα τροποποίηση ορίων Εξέταση σεναρίων Σενάριο 2β process No mass of component (g/h) Cin_max (ppm) Cout_max (ppm) Limiting flowrate (t/h) Παρατήρηση: Συγκέντρωση μεγαλύτερη από του κόμβου ανάσχεσης δεν φέρνει πρόσθετα αποτελέσματα process No mass of component (g/h) Cin_max (ppm) Cout_max (ppm) Limiting flowrate (t/h) t/h 70 t/h Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 15

16 Άσκηση 2 η 16

17 Άσκηση 2 η Στοχευμένες τροποποιήσεις στις μονάδες της διεργασίας Υπολογισμός στόχων επαναχρησιμοποίησης Εντοπισμός μονάδων για τις οποίες έχει νόημα τροποποίηση ορίων Εξέταση σεναρίων Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 17

18 ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΜΕΝΟ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ ΠΑΚΕΤΟ WATER --> WATER Standalone installation keyfile : download water_keyfile C-5 Sugars Concentration - Stripping Stage C-5 Sugars Concentration Stripping Stage Lignin precipitation Lignin Precipitation LP-1 Water source Fresh water Washing stage FGSTAGE 2 Discharge Discharge Washing stage FGSTAGE 3 3 Deacidification Washing FGSTAGE stage 1 1 Deacidification Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 18

19 Παράδειγμα 1 αρχείο WATER : data5_example.wwf πηγή Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 19

20 Εισαγωγή δεδομένων 4 5 Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 20

21 Αναφορά αποτελεσμάτων και γραφική λύση 6 Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 21

22 Γραφική αναπαράσταση δικτύου <unnamed_src> Unit : Source 1 [source] Flowrate out : [t/hr] pr1 Unit : Process 1 [pr1] Flowrate in : [t/hr] Flowrate out : [t/hr] Unit : Process 2 [pr2] Flowrate in : [t/hr] Flowrate out : [t/hr] pr2 pr3 Unit : Process 3 [pr3] Flowrate in : [t/hr] Flowrate out : [t/hr] pr4 Unit : Process 4 [pr4] Flowrate in : [t/hr] Flowrate out : [t/hr] Unit : Discharge 1 [Discharge] Flowrate in : [t/hr] Contaminant : 1 [cont1] [ppm] Discharge Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 22

23 Άσκηση 3 η 23

24 Άσκηση 3: Βιοδιυλιστήριο Στόχος από Matlab αρχείο Excel: data4.xls Limiting process No mass of component g/h Cin_max ppm Cout_max ppm flowrate t/h , , ,54 10, ,00 328, ,23 5, ,00 0,00 337,04 6,11 Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 24

25 Άσκηση 4 η 25

26 Άσκηση 4: Αναγέννηση - Επαναχρησιμοποίηση αρχείο WATER : regeneration_reuse.wwf Διεργασία Μάζα ρύπων (kg/h) Cin (ppm) Cout (ppm) Οριακή ροή (t/h) Αναγέννηση Cout = 5 ppm 26

27 Άσκηση 5 η 27

28 Άσκηση 5: Αναγέννηση - Επαναχρησιμοποίηση αρχείο WATER : multiple_conts_reuse.wwf Διεργασία Ρύπος Μάζα ρύπων (kg/h) Cin (ppm) Cout (ppm) οργανικά υδρόθειο άλατα οργανικά υδρόθειο άλατα οργανικά υδρόθειο άλατα Οριακή ροή (t/h)

29 Άσκηση 6 η 29

30 Άσκηση 6: Επεξεργασία ρευμάτων αποβλήτων αρχείο WATER : Treatment_flowrate.wwf p1 p2 tp1 Discharge p3 Ρεύμα Ροή (t/h) Cin (ppm) Ce (ppm) Διεργασία Επεξεργασίας Ποσοστό απομάκρυνσης (RR)= 0.95 ppm Operating Cost = 0.27 $/ton 30

31 Άσκηση 7 η 31

32 Άσκηση 7: δικτύου επεξεργασίας ρευμάτων αποβλήτων με πολλούς ρύπους σε πολλές διεργασίες αρχείο WATER : Multi_Treatment_Proc.wwf TP I stream 1 TP III stream 2 Discharge TP II stream 3 Ρεύματα και Ρύποι Ρεύμα Ρύπος Ροή (t/h) Cin (ppm) H2S Ce (ppm) Έλαια άλατα H2S Έλαια άλατα H2S 25 5 Έλαια άλατα Διεργασίες επεξεργασίας Διεργασία Ρύπος RR Πάγιο Κόστος ($/t/h) TP I TP II TP III H2S 0.99 Έλαια 0 άλατα 0 H2S 0.9 Έλαια 0.7 άλατα 0.98 H2S 0 Έλαια 0.7 άλατα 0.5 Λειτουργικό Κόστος ($/t)