基于红外热图的水泥窑筒体热损失计算方法与软件实现

发布时间：2017-08-01 02:13

  本文关键词：基于红外热图的水泥窑筒体热损失计算方法与软件实现

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【摘要】：作为高能耗产业,在当前资源短缺、能源危机及政府管理部门大力倡导的情况下,节能减排成为水泥工业生存和发展的必经之路。回转窑作为水泥生产的主要设备,能源消耗大,热量损失也大。其中,回转窑筒体热损失的研究较少,计算方法比较简单粗略,余热回收技术也相对薄弱。而回转窑设备自身技术改进的节能空间已日益减少,如何从管理操作上实现节能成为新思路。回转窑筒体热损失一定程度上反映了窑内的热工状况和操作参数的影响,研究水泥窑(水泥回转窑)筒体的散热模型与计算方法对水泥窑优化操作与节能管理具有一定的指导意义。本文根据已采集的江西某水泥窑筒体实时红外热图,结合现场操作数据,对水泥窑筒体热损失进行了相关研究。利用水泥窑红外热图采集系统采集了近一个月的水泥窑筒体表面红外热图。结合图像灰度值与温度的映射关系模型,对图像进行处理获得筒体表面温度场。将筒体轴向温度、水泥窑红外热图及实物图进行对比,确定了研究对象(煅烧区)的范围。针对水泥窑实际生产情况,运用传热学相关理论分析水泥窑筒体散热机制,从对流和辐射两个方面构建筒体散热的计算模型。结合现场数据,选取合适的模型参数以计算水泥窑筒体表面热损失,计算结果可显示每天不同时刻热损失的变化情况。基于上述热损失的计算模型,利用LabVIEW开发了一套水泥窑筒体热损失在线计算软件。利用现有热像仪采集的红外热图,对不同时刻、不同工况下水泥窑筒体热损失情况进行可视化监测与分析,且无需额外硬件投入。对此软件计算出的热损失进行了相关分析。首先对其进行经济性分析得出单天水泥窑筒体热损失带来的经济损失约为3700元。再利用统计学方法k-means聚类算法分析水泥窑的窑头喂煤量、生料喂料量、窑转速与筒体热损失的关系,分析结果可为水泥厂管理人员对水泥窑工作性能及工人操作水平的评估作参考,为水泥窑的经济运行及能耗标准的制定提供数据支撑,最终达到节能管理的目的。
【关键词】：水泥窑 红外热图 热损失 聚类 LabVIEW
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ172.622;TP311.52
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 选题研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 筒体温度检测技术12-13
• 1.2.2 筒体热损失13-15
• 1.3 本文主要内容15-17
• 第2章 水泥窑筒体红外热图的采集及预处理17-29
• 2.1 红外热成像技术简介17-19
• 2.2 水泥窑红外热图采集系统19-23
• 2.3 筒体温度场的提取23-28
• 2.3.1 红外热图处理过程24-25
• 2.3.2 水泥窑筒体轴向温度25-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 水泥窑筒体热损失计算方法及参数选择29-42
• 3.1 筒体散热模型的建立29-33
• 3.1.1 对流换热30-32
• 3.1.2 辐射换热32-33
• 3.2 模型参数的选择33-38
• 3.3 热损失计算38-41
• 3.3.1 热损失计算流程38-39
• 3.3.2 计算结果39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 水泥窑热损失计算软件的设计与开发42-52
• 4.1 软件开发平台42-43
• 4.2 功能模块43-45
• 4.3 界面设计及编程实现45-49
• 4.4 系统测试49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5章 应用实例52-63
• 5.1 筒体热损失引起的经济损耗估算52-54
• 5.2 水泥窑操作模式对热损失的影响分析54-62
• 5.2.1 操作参数的降维与归一化57-59
• 5.2.2 基于k-means的聚类分析59-62
• 5.3 本章小结62-63
• 结论与展望63-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录69-70
• 附录B 空气物理特性表70-71

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本文编号：602093