新型干法水泥熟料烧成过程协调控制研究
发布时间：2021-03-26 02:34
水泥生产是一个大滞后、非线性、强耦合的复杂过程,而烧成过程又是其消耗资源最多,物理化学反应最复杂的过程。近年来,专家学者对水泥烧成过程的研究从未停止,从工况划分到温度控制都是研究的热点,也取得了巨大的成果。但是水泥烧成过程仍然停留在单环节的研究上,对烧成过程的协调控制研究较少。目前,水泥烧成过程协调控制方面的研究还存在以下问题:一,烧成过程工况复杂多变,且不同的参数对烧成过程的影响大小也不尽相同,针对整个烧成过程协调控制的工况总结较少,如何总结出协调关系下的烧成工况并实现在线识别,是研究水泥烧成过程的重要前提;二,针对水泥烧成过程协调控制研究的关注点集中在控制上,而温度设定值却一直是操作人员手动给定。由于操作员的操作经验不同,因此温度设定值无法保证是当前工况下的最优设定值,从而可能导致熟料质量合格率低或者能耗高。因此本文的水泥烧成过程协调控制研究具有重要意义。针对以上问题,本文通过分析大量现场数据并结合操作员的优秀操作经验,划分了烧成过程的典型工况并进行在线识别,最后利用案例推理算法建立温度设定模型,给出分解炉温度设定值和窑头罩温度设定值。主要研究工作如下:（1）讨论了水泥发展概况,并...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究思路流程图
济南大学硕士学位论文7第二章水泥烧成过程工艺及协调控制方案设计烧成过程工艺复杂多变，既要完成生料的预热分解，又要完成生料的煅烧。因此烧成过程被视为水泥生产中最核心的过程，对实现水泥高产、优质起着关键作用。2.1水泥烧成过程工艺介绍水泥熟料烧成过程是水泥生产中的核心过程，烧成过程的稳定运行决定着水泥熟料产量和质量。水泥烧成过程主要由四部分组成，分别为预热器、分解炉、回转窑和篦冷机，各环节相互联系又相互制约，共同组建了一套完整的熟料烧成体系。在水泥熟料生产过程中，生料粉由传送设备进入预热器，与高温气体充分混合，达到预热的目的。随后进入分解炉内，煤粉通过窑尾喷煤管喷入分解炉，并通过三次风温助燃后达到生料分解的目的。分解后的物料进入回转窑进行煅烧。回转窑具有一定斜度，生料自高端（窑尾）喂入，向低端（窑头）运动，燃料自低端喷入形成火焰，烧成熟料。出窑熟料进入篦冷机进行冷却，冷却完毕后便得到合格的熟料。其工艺流程图如图2.1所示：图2.1水泥烧成过程工艺流程图在水泥烧成过程中各个设备的协调配合使生料在适宜温度下发生物理化学反应从而形成合格的熟料，不同的设备之间相互配合相互影响，只有系统在稳定状态下运行，达到“风、煤、料”的平衡才能实现水泥熟料的高产、高质、节煤降耗。现对各部分介绍如下：
新型干法水泥熟料烧成过程协调控制研究82.1.1预热分解过程预分解过程是水泥烧成过程中的重要技术，它主要是指：旋风筒状的多级预热器及分解炉。（1）多级预热器。该系统采取悬浮状态利用煅烧的余热来预热生料，一般采取五级的旋风预热方式。不仅能够提高热传导效率，强化预热效果，同时影响着预热分解过程的平稳运行。其中一级旋风筒（C1）和五级旋风筒（C5）的出口温度是判断水泥烧成过程运行状态的重要参数。（2）分解炉。新型干法水泥生产工艺的核心技术是熟料煅烧前采取悬浮状态的预热分解技术。分解炉内煤粉在悬浮状态下燃烧释放热量，而生料同样在悬浮状态下接受热量进行分解，分解炉内喷入的煤粉由高温风机引来的三次风助燃，煤粉燃烧快速，传热面积大，热效率高。分解炉不仅能快速的为熟料煅烧创造较高的碳酸盐分解率，而且提供了最为理想的分解过程。生料分解率能够达到85%~95%，最后由下一级旋风筒收集入窑，而高温气体则在与生料充分热交换后，温度逐渐降低，最后由窑尾高温风机排出。分解炉温度设定值是操作人员控制分解炉温度变化的主要参数，由于分解炉出口温度基本控制在860℃至900℃之间，要保持这个温度就需要窑尾喷煤量稳定在7t/h至8t/h，因此通过改变分解炉温度设定值就可以控制窑尾喷煤量的多少，从而对整个烧成过程进行控制。五级旋风预热器及分解炉结构图如图2.2所示：图2.2五级旋风预热器及分解炉
【参考文献】：
期刊论文
[1]水泥熟料若干参数的方程式推导[J]. 黄宁康. 四川水泥. 2020(02)
[2]基于积分分离式PID控制算法的机械自动控制系统设计[J]. 熊中刚,刘忠,霍佳波,王寒迎,李小龙,姜守帅. 信阳师范学院学报(自然科学版). 2020(01)
[3]明确三个目标定位 全面推进建材行业和水泥工业生态环保绿色发展——在第七届水泥行业节能减排技术交流大会上的讲话[J]. 乔龙德. 建材发展导向. 2019(24)
[4]水泥生料易烧性与熟料煅烧效率[J]. 扈德鹏. 四川水泥. 2019(11)
[5]案例推理技术在航空维修中的应用[J]. 徐美健,黄越. 科技创新与应用. 2019(29)
[6]水泥工业“十三五”煤控形势分析及后期展望[J]. 高旭东,范永斌,曾学敏. 中国能源. 2019(09)
[7]模糊控制技术在冀东水泥璧山公司分解炉上的应用[J]. 马庆海,史鑫,郝晓辰. 水泥. 2019(07)
[8]煤粉水份对水泥熟料生产线烧成系统的影响分析[J]. 张宗见,轩红钟,邵明军,张提提. 建材发展导向. 2018(20)
[9]水泥生料三种率值的误差理论分析[J]. 张伟,赵龙,许旭,尚庆敏. 山东工业技术. 2017(19)
[10]热电厂多炉多机协调控制系统研究[J]. 俞金树. 电力学报. 2017(02)
博士论文
[1]入窑生料温度对物料反应特性和煅烧系统温度场分布的影响[D]. 徐迅.中国建筑材料科学研究总院 2018
[2]赤铁矿磨矿全流程智能控制系统的研究[D]. 赵大勇.东北大学 2015
[3]电熔镁炉单吨电耗指标优化决策方法研究[D]. 孔维健.东北大学 2013
[4]水泥熟料生产与余热发电的协调控制和优化运行研究[D]. 张向.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]水泥回转窑热效优化指导系统研究[D]. 宁方乾.济南大学 2019
[2]协调控制系统无模型自适应控制研究[D]. 张志尚.华北电力大学 2018
[3]水泥回转窑温度控制研究[D]. 杨中强.济南大学 2017
[4]水泥生产关键设备故障诊断系统的研究[D]. 石宪红.济南大学 2015
[5]案例控制算法在钕铁硼氢粉碎工艺控制中的应用研究[D]. 薛艳兵.内蒙古科技大学 2012
[6]水泥生产过程分解炉环节的优化控制研究[D]. 路士增.济南大学 2012
[7]带余热发电的水泥熟料生产控制方法的研究[D]. 李永波.济南大学 2012
[8]水泥生产过程预分解系统工况识别的研究[D]. 董会君.济南大学 2012
[9]高炉与TRT装置分布式协调控制方法研究[D]. 肖冬峰.浙江大学 2012
[10]余热发电与水泥生产协调控制技术研究与应用[D]. 江南志.济南大学 2011
本文编号：3100777
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究思路流程图
济南大学硕士学位论文7第二章水泥烧成过程工艺及协调控制方案设计烧成过程工艺复杂多变，既要完成生料的预热分解，又要完成生料的煅烧。因此烧成过程被视为水泥生产中最核心的过程，对实现水泥高产、优质起着关键作用。2.1水泥烧成过程工艺介绍水泥熟料烧成过程是水泥生产中的核心过程，烧成过程的稳定运行决定着水泥熟料产量和质量。水泥烧成过程主要由四部分组成，分别为预热器、分解炉、回转窑和篦冷机，各环节相互联系又相互制约，共同组建了一套完整的熟料烧成体系。在水泥熟料生产过程中，生料粉由传送设备进入预热器，与高温气体充分混合，达到预热的目的。随后进入分解炉内，煤粉通过窑尾喷煤管喷入分解炉，并通过三次风温助燃后达到生料分解的目的。分解后的物料进入回转窑进行煅烧。回转窑具有一定斜度，生料自高端（窑尾）喂入，向低端（窑头）运动，燃料自低端喷入形成火焰，烧成熟料。出窑熟料进入篦冷机进行冷却，冷却完毕后便得到合格的熟料。其工艺流程图如图2.1所示：图2.1水泥烧成过程工艺流程图在水泥烧成过程中各个设备的协调配合使生料在适宜温度下发生物理化学反应从而形成合格的熟料，不同的设备之间相互配合相互影响，只有系统在稳定状态下运行，达到“风、煤、料”的平衡才能实现水泥熟料的高产、高质、节煤降耗。现对各部分介绍如下：
新型干法水泥熟料烧成过程协调控制研究82.1.1预热分解过程预分解过程是水泥烧成过程中的重要技术，它主要是指：旋风筒状的多级预热器及分解炉。（1）多级预热器。该系统采取悬浮状态利用煅烧的余热来预热生料，一般采取五级的旋风预热方式。不仅能够提高热传导效率，强化预热效果，同时影响着预热分解过程的平稳运行。其中一级旋风筒（C1）和五级旋风筒（C5）的出口温度是判断水泥烧成过程运行状态的重要参数。（2）分解炉。新型干法水泥生产工艺的核心技术是熟料煅烧前采取悬浮状态的预热分解技术。分解炉内煤粉在悬浮状态下燃烧释放热量，而生料同样在悬浮状态下接受热量进行分解，分解炉内喷入的煤粉由高温风机引来的三次风助燃，煤粉燃烧快速，传热面积大，热效率高。分解炉不仅能快速的为熟料煅烧创造较高的碳酸盐分解率，而且提供了最为理想的分解过程。生料分解率能够达到85%~95%，最后由下一级旋风筒收集入窑，而高温气体则在与生料充分热交换后，温度逐渐降低，最后由窑尾高温风机排出。分解炉温度设定值是操作人员控制分解炉温度变化的主要参数，由于分解炉出口温度基本控制在860℃至900℃之间，要保持这个温度就需要窑尾喷煤量稳定在7t/h至8t/h，因此通过改变分解炉温度设定值就可以控制窑尾喷煤量的多少，从而对整个烧成过程进行控制。五级旋风预热器及分解炉结构图如图2.2所示：图2.2五级旋风预热器及分解炉
【参考文献】：
期刊论文
[1]水泥熟料若干参数的方程式推导[J]. 黄宁康. 四川水泥. 2020(02)
[2]基于积分分离式PID控制算法的机械自动控制系统设计[J]. 熊中刚,刘忠,霍佳波,王寒迎,李小龙,姜守帅. 信阳师范学院学报(自然科学版). 2020(01)
[3]明确三个目标定位 全面推进建材行业和水泥工业生态环保绿色发展——在第七届水泥行业节能减排技术交流大会上的讲话[J]. 乔龙德. 建材发展导向. 2019(24)
[4]水泥生料易烧性与熟料煅烧效率[J]. 扈德鹏. 四川水泥. 2019(11)
[5]案例推理技术在航空维修中的应用[J]. 徐美健,黄越. 科技创新与应用. 2019(29)
[6]水泥工业“十三五”煤控形势分析及后期展望[J]. 高旭东,范永斌,曾学敏. 中国能源. 2019(09)
[7]模糊控制技术在冀东水泥璧山公司分解炉上的应用[J]. 马庆海,史鑫,郝晓辰. 水泥. 2019(07)
[8]煤粉水份对水泥熟料生产线烧成系统的影响分析[J]. 张宗见,轩红钟,邵明军,张提提. 建材发展导向. 2018(20)
[9]水泥生料三种率值的误差理论分析[J]. 张伟,赵龙,许旭,尚庆敏. 山东工业技术. 2017(19)
[10]热电厂多炉多机协调控制系统研究[J]. 俞金树. 电力学报. 2017(02)
博士论文
[1]入窑生料温度对物料反应特性和煅烧系统温度场分布的影响[D]. 徐迅.中国建筑材料科学研究总院 2018
[2]赤铁矿磨矿全流程智能控制系统的研究[D]. 赵大勇.东北大学 2015
[3]电熔镁炉单吨电耗指标优化决策方法研究[D]. 孔维健.东北大学 2013
[4]水泥熟料生产与余热发电的协调控制和优化运行研究[D]. 张向.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]水泥回转窑热效优化指导系统研究[D]. 宁方乾.济南大学 2019
[2]协调控制系统无模型自适应控制研究[D]. 张志尚.华北电力大学 2018
[3]水泥回转窑温度控制研究[D]. 杨中强.济南大学 2017
[4]水泥生产关键设备故障诊断系统的研究[D]. 石宪红.济南大学 2015
[5]案例控制算法在钕铁硼氢粉碎工艺控制中的应用研究[D]. 薛艳兵.内蒙古科技大学 2012
[6]水泥生产过程分解炉环节的优化控制研究[D]. 路士增.济南大学 2012
[7]带余热发电的水泥熟料生产控制方法的研究[D]. 李永波.济南大学 2012
[8]水泥生产过程预分解系统工况识别的研究[D]. 董会君.济南大学 2012
[9]高炉与TRT装置分布式协调控制方法研究[D]. 肖冬峰.浙江大学 2012
[10]余热发电与水泥生产协调控制技术研究与应用[D]. 江南志.济南大学 2011
本文编号：3100777
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