綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算建模研究

王俊彥

（長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院，吉林長春130122）

我國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的迅速發(fā)展，帶來了嚴(yán)重的大氣污染問題，復(fù)合污染現(xiàn)象日益嚴(yán)重，污染范圍也在不斷擴(kuò)大，對(duì)我國整體的可持續(xù)發(fā)展造成了嚴(yán)重制約。因此我國頒布了一系列與大氣污染相關(guān)的政策文件，制訂了廢棄排放量的相關(guān)要求[1]。為降低綜合型化工企業(yè)的廢氣排放量，需要核算并提出有效而科學(xué)的廢氣排放量核算方法，對(duì)于綜合型化工企業(yè)后續(xù)開展廢氣減排工作有著重要意義[2]。基于此對(duì)綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算實(shí)施建模研究，構(gòu)建綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算模型，實(shí)現(xiàn)廢氣排放量的精準(zhǔn)核算。

1 設(shè)計(jì)綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算建模方法

1.1 廢氣采樣

首先對(duì)綜合型化工企業(yè)排放的廢氣進(jìn)行采樣，采用用到的設(shè)備為聚四氟乙烯材質(zhì)的采樣容器與管線，以降低吸附揮發(fā)性有機(jī)物的作用，具體包括氣體采樣袋、采樣管、泵管、蠕動(dòng)泵[3]。其中對(duì)于蠕動(dòng)泵的具體要求如下：采用的蠕動(dòng)泵種類為防爆蠕動(dòng)泵，最高可達(dá)600r/min 的轉(zhuǎn)速，并且可以雙向轉(zhuǎn)動(dòng)。其模式共有兩種：轉(zhuǎn)速模式與流量模式，泵頭安裝的泵管型號(hào)為15 號(hào)，可以進(jìn)行流量校準(zhǔn)。泵管連接蠕動(dòng)泵，內(nèi)徑為4.8mm，其內(nèi)襯層采用聚四氟乙烯材質(zhì)且與管壁緊密結(jié)合，在長期使用時(shí)也不容易發(fā)生脫落現(xiàn)象。采樣管同樣采用聚四氟乙烯材質(zhì)，其厚度為0.5mm、外徑為5mm，連接泵管，密封性能良好。氣體采樣袋采用的材質(zhì)為氟聚合物，具體選擇薄膜氣袋，其容量為3L，氣袋中能夠穩(wěn)定保存氣體。該采樣袋上有一個(gè)接頭，材質(zhì)為聚四氟乙烯，作為閥門使用。氣體采樣袋連接連接管與采樣管，滿足以下要求：具備密封性、具備耐壓性以及具備耐溫性。 具體采樣結(jié)果如表1 所示。

表1 廢氣采樣具體結(jié)果

1.2 廢氣分析

通過廢氣分析儀器進(jìn)行廢氣分析，采用的廢氣分析儀器為氣相色譜儀， 具體型號(hào)為CG -2015C。該氣相色譜儀由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、柱溫箱、色譜柱、進(jìn)樣口、載氣源構(gòu)成。

在廢氣分析中采用的藥品具體如表2 所示。

表2 廢氣分析中采用的藥品

1.3 廢氣排放量核算模型構(gòu)建

根據(jù)廢氣采樣與廢氣分析結(jié)果，構(gòu)建綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算模型。具體如下：

開始切焦前的綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算模型：

式(1)中Ei代表開始切焦前第i 個(gè)裝置的廢棄排放量；N 表示裝置個(gè)數(shù)；EFi代表廢氣排放系數(shù)；H 代表每年裝置的運(yùn)行時(shí)間；T 代表切焦周期。

切焦中的綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算模型：

式(2)中Ei' 代表切焦中第i 個(gè)裝置的廢棄排放量；t 代表每年裝置的運(yùn)行時(shí)間；EF 表示進(jìn)料的單位廢氣排放系數(shù)；Flow 進(jìn)料表示裝置的延遲進(jìn)料量。

2 實(shí)例研究

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

對(duì)于設(shè)計(jì)的綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算建模方法，利用其進(jìn)行某綜合型化工企業(yè)的廢氣排放量核算實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中的企業(yè)為一家集消費(fèi)與營養(yǎng)化學(xué)、半導(dǎo)體化學(xué)、新能源材料、石油化工為一體的綜合型化工企業(yè)，旗下有多家下屬公司。該企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品具體如表3 所示。

表3 實(shí)驗(yàn)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品

獲取設(shè)計(jì)的綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算建模方法的不同裝置核算準(zhǔn)確率數(shù)據(jù)作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。為增強(qiáng)本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比性與可信性，將現(xiàn)有的兩種綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算建模方法作為實(shí)驗(yàn)中的對(duì)比方法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。這兩種方法分別包括深度學(xué)習(xí)方法下的綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算建模方法與基于數(shù)據(jù)挖掘的綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算建模方法。同樣獲取這兩種方法的不同裝置核算準(zhǔn)確率數(shù)據(jù)作為對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。比較幾種實(shí)驗(yàn)方法的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行深入分析。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 焦化爐廢氣核算準(zhǔn)確率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

設(shè)計(jì)的綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算建模方法與深度學(xué)習(xí)方法下的綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算建模方法、基于數(shù)據(jù)挖掘的綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算建模方法的焦化爐廢氣核算準(zhǔn)確率實(shí)驗(yàn)結(jié)果具體如表4 所示。

表4 焦化爐廢氣核算準(zhǔn)確率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表4 的焦化爐廢氣核算準(zhǔn)確率實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，設(shè)計(jì)的綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算建模方法的平均廢氣核算準(zhǔn)確率高于深度學(xué)習(xí)方法下的綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算建模方法、基于數(shù)據(jù)挖掘的綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算建模方法的焦化爐平均廢氣核算準(zhǔn)確率。

2.2.2 延遲焦化裝置廢氣核算準(zhǔn)確率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

設(shè)計(jì)的綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算建模方法與深度學(xué)習(xí)方法下的綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算建模方法、基于數(shù)據(jù)挖掘的綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算建模方法的延遲焦化裝置廢氣核算準(zhǔn)確率實(shí)驗(yàn)結(jié)果具體如表5 所示。

表5 延遲焦化裝置廢氣核算準(zhǔn)確率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表5 的延遲焦化裝置廢氣核算準(zhǔn)確率實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，設(shè)計(jì)的綜合型化工企業(yè)廢氣排放量核算建模方法的平均廢氣核算準(zhǔn)確率高于對(duì)比方法。

3 結(jié)束語

對(duì)綜合型化工企業(yè)進(jìn)行廢氣排放量核算建模研究，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)裝置廢氣核算準(zhǔn)確率的提升，但該方法在廢氣采樣環(huán)節(jié)中仍然存在一定提升空間，將會(huì)針對(duì)該問題繼續(xù)進(jìn)行研究。