水泥生料率值控制模型及算法研究与软件设计
发布时间：2020-08-10 12:06
【摘要】：水泥生料三率值(饱和比KH、硅率SM、铝率IM)是衡量水泥生料质量的通用标准,三率值的稳定、合格是水泥生料质量的直观反映,也是水泥回转窑稳定运行的前提,直接关系着水泥成品的产量与质量。水泥生料率值在控制过程中存在着多变量、大时滞、非线性等特点,采用常规的率值控制方法易导致水泥质量不稳定,目前国内水泥生料率值的控制处于半自动控制或者人工控制的状态。受人为主观影响,这种伪闭环的生料率值控制方案难以确保水泥生料质量在一段时间内的稳定。为了提高水泥生料率值控制的实时性和准确性,本文提出基于PGNAA元素在线分析仪的水泥生料率值控制算法,并设计了水泥生料率值控制软件,实现了水泥生料率值的实时在线控制,保证了入窑水泥生料率值的稳定。具体主要研究内容如下:首先,对水泥生料率值控制工艺流程、率值控制机理、模型预测控制原理进行了分析,研究了水泥率值控制过程中各参数的关系,找到了影响水泥生料率值控制效果的主要原因,同时根据分析的结果,重点研究了水泥生料率值控制要解决的关键问题,为建立精准的水泥生料率值控制模型奠定了基础。其次,对水泥原料成分的稳定性进行了深入研究,结合PGNAA元素在线分析仪设计了水泥原料成分在线估计模型,通过最小二乘法求解该模型,得到了水泥原料成分估计数据,为水泥生料率值预测模型提供了准确的输入数据。根据水泥原料化学成分、配比与水泥生料化学成分的关系,设计了基于PGNAA元素在线分析仪的水泥生料率值模型预测控制模型,采用序列二次规划算法(SQP)在线滚动求解目标函数,得到了水泥原料的最优配比,实现了水泥生料率值的反馈控制。最后,根据水泥生料率值控制的实际需求,利用C#编程语言和SQL Server 2014数据库,设计并实现了水泥生料率值控制软件。基于该软件,以某水泥厂水泥原料成分数据作为输入参数,进行了水泥生料率值控制仿真实验,验证了水泥生料率值模型控制与算法的有效性。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP273;TQ172.1
【图文】：
水泥生料对水泥生产的重要性。其次将着重分析水泥生料率值控制的过对生料率值控制流程工艺的分析，将重点论述水泥原料配比环节对及生料质量的重要性，最后将对水泥生料率值控制的机理、模型预测值控制重难点进行研究，为下文水泥生料率值控制与算法的设计奠定型干法水泥生产工艺为水泥制备的方法不尽相同，制备过程中干湿有别，所以一般将水泥为干法或者湿法，目前最常用的水泥生产工艺就是新型干法水泥生产法水泥的主要流程工艺包括以下三个[42,43]： 水泥生料制备料制备的目的是为了给水泥生产提供水泥生料，生料制备环节工艺首先使用卡车或运输皮带将石灰石运送至破碎机喂料仓，再经过石灰大块石灰石破碎成小块石料，随后使用传送皮带将小块石料传送至原泥各原料的流量控制通过下料库下方的皮带秤和电气挡板进行精准调
水泥生料粉磨经过空气斜槽运输到专用提升机，通过提升进入水泥料选粉机，最后进入生料均化库。选粉机将水泥生料细度过大的生料粉磨筛选出重新送至生料磨机进行研磨。生料均化是靠具有一定压力的空气对生料进行吹射化，通常在库底设置了充气装置，充气后首先使物料松动，然后将物料流态化并腾搅拌，使生料混合达到均化目的[45]。(2) 水泥熟料烧成水泥熟料烧成环节是将水泥生料高温煅烧成水泥熟料的过程，其工艺如图所示，它主要由旋风筒预热器、水泥分解炉、水泥回转窑和篦冷机组成。水泥生均化库中的水泥生料经提升机提升至旋风预热器(C1-C5)中，分别经过旋风预热筒五级预热，然后进入水泥分解炉开始水泥生料分解反应，分解反应完成之后进入泥回转窑进行高温煅烧，最终将水泥生料煅烧成水泥熟料。水泥回转窑为一个旋的长筒圆柱体角度成 16 度左右，完成煅烧的水泥熟料在重力的作用下由窑头进入尾，最后在窑尾盖板处脱落进入篦冷机。水泥熟料在篦冷机中快速冷，待熟料温符合标准之后由提升机送入熟料库中存储[46]。
图 2-3 水泥成品制成环节工艺图新型干法水泥生产技术已在国内外的水泥生产中得到了广泛的应用，它与传统的水泥生产技术相比以具有下特点[47]。(1) 优良的品质 数字矿山开采、水泥原料预均化、水泥粉磨、水泥回转窑煅烧等水泥生产环节紧密项链，使得水泥的质量得以保证，满足了现代化生产对水泥的要求。(2) 较低的能耗 新型干法水泥在生产过程中，普遍采用气动输送和电动输送相结合的方式，有效降低了原料输送过程中的能耗，使用悬浮预热和预分解技术改变了传统水泥生产只靠回转窑煅烧水泥生料的弊端，使得能耗降至 112kw·h/t。(3) 自动化及大型化 带有自动执行装置和自动检测技术的水泥窑况控制设备的采用极大的促进了水泥行业集约化方向的发展，使得水泥生产更加的高效、安全。新型干法水泥的生产流程与技术特点表明现代水泥生产的连续性和高效性，由于整个过程都是连续的控制，其中一个环节出问题，都会影响后边所有的环节。水
本文编号：2788058
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP273;TQ172.1
【图文】：
水泥生料对水泥生产的重要性。其次将着重分析水泥生料率值控制的过对生料率值控制流程工艺的分析，将重点论述水泥原料配比环节对及生料质量的重要性，最后将对水泥生料率值控制的机理、模型预测值控制重难点进行研究，为下文水泥生料率值控制与算法的设计奠定型干法水泥生产工艺为水泥制备的方法不尽相同，制备过程中干湿有别，所以一般将水泥为干法或者湿法，目前最常用的水泥生产工艺就是新型干法水泥生产法水泥的主要流程工艺包括以下三个[42,43]： 水泥生料制备料制备的目的是为了给水泥生产提供水泥生料，生料制备环节工艺首先使用卡车或运输皮带将石灰石运送至破碎机喂料仓，再经过石灰大块石灰石破碎成小块石料，随后使用传送皮带将小块石料传送至原泥各原料的流量控制通过下料库下方的皮带秤和电气挡板进行精准调
水泥生料粉磨经过空气斜槽运输到专用提升机，通过提升进入水泥料选粉机，最后进入生料均化库。选粉机将水泥生料细度过大的生料粉磨筛选出重新送至生料磨机进行研磨。生料均化是靠具有一定压力的空气对生料进行吹射化，通常在库底设置了充气装置，充气后首先使物料松动，然后将物料流态化并腾搅拌，使生料混合达到均化目的[45]。(2) 水泥熟料烧成水泥熟料烧成环节是将水泥生料高温煅烧成水泥熟料的过程，其工艺如图所示，它主要由旋风筒预热器、水泥分解炉、水泥回转窑和篦冷机组成。水泥生均化库中的水泥生料经提升机提升至旋风预热器(C1-C5)中，分别经过旋风预热筒五级预热，然后进入水泥分解炉开始水泥生料分解反应，分解反应完成之后进入泥回转窑进行高温煅烧，最终将水泥生料煅烧成水泥熟料。水泥回转窑为一个旋的长筒圆柱体角度成 16 度左右，完成煅烧的水泥熟料在重力的作用下由窑头进入尾，最后在窑尾盖板处脱落进入篦冷机。水泥熟料在篦冷机中快速冷，待熟料温符合标准之后由提升机送入熟料库中存储[46]。
图 2-3 水泥成品制成环节工艺图新型干法水泥生产技术已在国内外的水泥生产中得到了广泛的应用，它与传统的水泥生产技术相比以具有下特点[47]。(1) 优良的品质 数字矿山开采、水泥原料预均化、水泥粉磨、水泥回转窑煅烧等水泥生产环节紧密项链，使得水泥的质量得以保证，满足了现代化生产对水泥的要求。(2) 较低的能耗 新型干法水泥在生产过程中，普遍采用气动输送和电动输送相结合的方式，有效降低了原料输送过程中的能耗，使用悬浮预热和预分解技术改变了传统水泥生产只靠回转窑煅烧水泥生料的弊端，使得能耗降至 112kw·h/t。(3) 自动化及大型化 带有自动执行装置和自动检测技术的水泥窑况控制设备的采用极大的促进了水泥行业集约化方向的发展，使得水泥生产更加的高效、安全。新型干法水泥的生产流程与技术特点表明现代水泥生产的连续性和高效性，由于整个过程都是连续的控制，其中一个环节出问题，都会影响后边所有的环节。水
【参考文献】
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本文编号：2788058
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