面向水泥分解炉工况预测的仿真代理 模型构建研究

水泥分解炉在实际运行中存在部分关键工况参数难以通过测量取样直接获取的问题,目前主流的解决方法是直接数值模拟法,该方法存在响应时间长,不能并行计算多工况的缺点。本文提出构建基于Kriging模型的分解炉工况参数仿真代理模型,将分解炉分解率作为预测目标,对影响因子筛选并构建优化拉丁超立方抽样空间,通过有限元仿真计算获取响应值;利用Kriging插值模型对仿真数据进行拟合,得到Kriging仿真代理模型。模型检验结果表明,预测的[R2]达到了0.917 8,代理模型预测结果与有限元仿真结果具有很好的一致性,可以实现对分解炉分解率的在线预测。     

基于混合建模的水泥生料分解过程动态特性研究

为掌握水泥分解炉运行过程的动态特性,采用机理建模与神经网络相结合的方法构建了水泥分解炉一维特性模型,并结合工业数据对该方法的可行性进行验证。结果表明,模型能够准确地计算炉内温度、气体浓度等参数,具有良好的泛化性能。基于所提出的模型,研究了炉内各状态参数的稳态分布特性。此外,对喷煤量、生料下料量、喷氨量以及高温风机转速等操作变量进行阶跃实验,分析上述操作变量改变时分解炉出口温度及出口NO _x 含量的动态响应情况。研究所得相关动态特性规律可以为控制系统的分析、设计和优化提供参考与依据。     

分解炉中气体成分分布的数值模拟

对水泥生产中广泛使用双喷腾分解炉系统进行了3D数值模拟研究,深入研究和分析了分解炉中气体成分来源对煤粉燃尽率和碳酸钙分解率之间的影响关系.在前人研究的基础上运用适用于工业研究的碳酸钙分解模型,数值模拟求解了煤粉总体燃尽率和碳酸钙总体分解率.提出了一种预测分解炉内不同来源气体成分分布的方法,为工业研究分解炉中煤粉燃烧和碳酸钙分解问题提供了理论依据.     

实时优化技术在分解炉出口温度控制中的研究与应用

分解炉出口温度是水泥生产中重要的工艺参数之一，直接代表生料分解效果，即入窑生料分解率。分解炉出口温度的高低，代表着入窑分解率的高低。分解率低则窑系统热负荷增加，严重者导致窜生；分解率高则液相提前出现，致使分解炉、旋风筒内容易结皮黏挂，严重者造成系统堵塞。合理控制分解炉出口温度是工艺生产的关键。根据当前实时工况，采用实时优化技术来推荐分解炉出口温度最佳设定值，满足水泥生产的工艺要求，具有重要的意义。     

平衡分解率模拟分解炉工艺特性

应用高温、悬浮态气固反应试验台测得的碳酸钙平衡分解率，建立了分解炉的数学模型，并针对某水泥厂的物料及工艺参数进行了分解炉工艺特性模拟实验，提出了用平衡因子评价实际分解炉状态的概念，其模拟结果与实际情况有很好的可比性。这种模型可用于各种类型分解炉的工艺特性研究、工业设计和生产控制。     

分解炉中NO生产模拟与优化

针对水泥行业中水泥分解炉产生NO的过程进行了机理性分析,同时推导了描述分解炉中NO生成的机理性模型,并对分解炉中的NO生成进行了全三维模拟研究.模拟结果与现场测试结果进行了比较,验证了模拟的合理性.对分解炉的生料入口位置进行了改造,在不影响生产的前提条件下,对单独分风、分料和同时分风分料时降低分解炉内NO生成的情况进行了模拟优化,分析得到了分料方法是降低分解炉中NO的最有效途径的结论,为降低水泥分解炉中NO排放提供了实用的参考依据.     

基于近似动态规划方法的分解炉温度控制研究

新型干法水泥窑外分解技术就是在预热器和回转窑之间增设分解炉,水泥生料在分解炉中要完成90％以上的碳酸盐预分解,对其温度的稳定和优化控制是保证正常分解的充分必要条件;由于生料成分的多样性和热变换的持续性,分解炉的温度控制是一个非线性的复杂控制对象,影响它的外部因素很多,且各个因素之间存在耦合和不确定性,一直是分解炉动态稳定控制中难以解决的问题,而近似动态规划方法是一种基于现场实际数据的不依赖于系统数学模型的在线控制方法.文中通过在MATLAB环境下的仿真,分析了这种方法的学习能力、控制效果和适应能力,与使用传统方法设计的控制器的比较显示了其在适应性和寻优解上的优越性.     

预分解窑结圈的有效预防

0 前言 河南省七里岗水泥厂700t/d预分解干法线是由天津水泥设计院设计的,窑规格Φ3×48m,预热器为五级低压损旋风筒结构,分解炉为NSF炉。1998年天津水泥设计院对分解炉系统进行技改,增加一台NMFC炉,可100％使用低挥发份煤,运行成功。技改后窑尾工艺如图1。我厂采用四组份配料:石灰石、砂岩、粉煤灰、铁粉,熟料三率值控制:KH=     

水泥生料的分解模拟实验

应用高温气固悬浮实验台对水泥生料在预分解炉中分解动力学的过程进行了模拟实验。利用实验系统的传递函数对检测数据进行修正,建立了生料分解的动力学机理模型,获取了动力学参数。实验中还初步分析了生料与煤焦物性之间的相互作用。结果表明：模拟实验能较好地反映水泥生料在工业分解炉中的分解过程,界面化学反应的收缩圆柱体模型较好地符合实验数据。耦合实验表明：某些物料间有明显的相互作用。     

磷石膏流化床分解技术的研究

针对磷石膏分解反应特点，本文开发了一种带循环分料装置的复合流化床式磷石膏分解炉－ＣＦＧ分解炉。用于磷石膏窑外分解制硫酸联产水泥新工艺。并在一套直径为φ４００ｍｍ，高为９０６０ｍｍ的ＣＦＧ分解炉冷模试验台上，研究了操作参数对分解炉气固流动参数，如负荷料率，压降，物料浓度及物料平均停留时间等影响规律。     

高海拔地区水泥生料悬浮炉分解特性研究

高海拔地区低压低氧的大气条件影响水泥生料在分解炉内的分解过程,探究水泥生料在该条件下的分解特性具有重要意义。通过构建模拟高海拔地区的低压悬浮炉实验系统,研究了压力、温度以及O₂浓度对高海拔条件下水泥生料分解特性的影响。研究结果表明：低压条件下水泥生料的分解符合随机成核和随后生长模型;随着反应压力的逐渐降低,水泥生料的分解速率逐渐增大,反应产物的比表面积以及比孔体积逐渐增大;但低压条件会加剧燃料的不完全燃烧,降低水泥生料的分解率;燃料以及水泥生料的反应速率均会随着反应温度的上升而逐渐增大,但水泥生料的分解率会先升高再降低;燃料的燃尽率以及反应速率随着O₂浓度的增加而增大,进而提高反应物的反应速率。     

12000t/d水泥熟料生产线三次风管的优化改造*

水泥熟料生产过程中三次风管对分解炉和回转窑等热工设备的稳定运行起着重要作用。三次风管的用风和通风合理性,直接影响分解炉内煤粉的燃烧、碳酸盐在分解炉内的分解,间接影响回转窑内通风量和熟料在窑内的烧结。本文通过热工标定分析W工厂12000t/d水泥熟料生产线三次风管存在的问题,通过数据计算和对比分析,提出三次风管优化改造方案。     

分解炉空气分级燃烧及NOx排放特性研究

随着我国经济的飞速发展,作为重要基础材料的水泥产品需求量极大且趋于稳定。水泥生产过程中的NOx排放与燃煤火电厂和汽车尾气产生的NOx排放已成为空气污染的主要来源,而分解炉是降低水泥生产工艺中NOx排放的有效设备。笔者在引入高温烟气的模拟分解炉内进行空气分级燃烧试验,研究配风位置、配风比例以及石灰石/煤比例对分解炉内燃烧和NOx排放特性的影响规律。试验稳定过程中,高温烟气发生装置的给煤量和配风量保持不变。此时,高温烟气发生装置的时间平均温度为911℃,其产生的高温烟气温度稳定在750℃左右,高温烟气中NOx主要以NO和N2O的形式存在,其浓度分别为261.49×10^-6和12.96×10^-6。该股高温烟气将模拟实际回转窑产生的烟气进入分解炉内。在分解炉的上部区域(距离顶部0~2 000 mm区域)的温度为800~1 000℃,与实际分解炉运行温度一致,排放烟气中NOx主要以NO和N2O形式存在。随着中间配风位置的下移,煤粉燃烧放热区域下移,而顶部区域的石灰石吸热量变化较小,则原有热量平衡被打破且原有吸热量高于现有放热量,导致顶部区域内燃烧温度降低。此时,还原气氛中煤粉燃烧和石灰石分解反应时间均变长,导致NOx的还原反应更加充分。但石灰石分解产生的氧化钙(CaO)作为中间产物会促进NO的生成反应,其反应时间增加也促进了NO的生成;另一方面,石灰石作为催化剂参与焦炭和挥发分还原NO的反应过程,分解炉顶部区域的温度下降使得该还原反应变弱。综上,NO的最终排放浓度是以上反应的综合结果。随着配风位置的下移,该变化对NO的生成作用更加明显,故NO的排放浓度逐渐升高。当一级风量与二级风量的配风比例降低时,分解炉上部区域的煤粉燃烧份额减少和石灰石分解量降低,而分解炉下部区域的煤粉燃烧份额增加和未分解的石灰石份额增加,但石灰石的吸热增加量高于燃烧增加份额的放热量,因此分解炉内整体温度均降低。分解炉内NO浓度是由石灰石催化的氧化过程和还原过程综合决定的。一级风量变小时,尾部CO浓度随之增加,烟气中NO浓度呈现降低的趋势。当石灰石/煤比例增加时,分解炉内沿程温度逐渐下降。随着石灰石给粉量增加,分解炉内石灰石受热分解产生的CaO浓度增加,CaO催化NO还原反应更剧烈,从而NO浓度逐渐降低。而石灰石给粉量增加和分解炉温度降低的过程导致尾部的CO浓度升高。     

富氧条件下分解炉三维流场数值模拟

以前期实验为基础,将某水泥厂KDS分解炉为原型修改成富氧燃烧的分解炉,运用fluent软件,模拟30％氧气浓度下,炉内气固两相流,根据速度云图、压力云图、CaCO3分解率的结果显示,炉内流场与实际工况较为一致,说明结果具有一定可靠性;温度云图整体高出实际工况,反映出富氧燃烧能够使分解炉内煤粉燃烧更加充分,提高燃烧效率的优点,在水泥行业中有很好的应用前景.     

基于PSO-SVR算法的燃煤锅炉结渣特性预测

针对燃煤锅炉结渣特性的有限样本、非线性和高维数问题,提出了一种基于粒子群优化（PSO）和支持向量回归（SVR）的预测模型。对于支持向量回归机在建模中存在的参数选取问题,采用改进的粒子群算法（PSO）对模型参数进行优化,该方法结合了PSO的快速全局优化能力和SVR的结构风险最小化理论,精确地逼近非线性映射关系的能力。仿真结果表明：相比遗传算法（GA）SVR预测模型和模拟退火（SA）SVR预测模型,PSO-SVR模型预测燃煤锅炉结渣特性具有较高的准确率。     

一种基于历史数据的加热炉温度模糊控制规则提取方法

针对加热炉模糊控制器模糊规则库难以建立的问题,提出了一种基于历史数据的加热炉温度模糊控制规则提取方法。此方法包含3个环节,首先选择输入输出变量和典型工况的历史数据并对数据进行预处理,再对历史数据使用模糊C-均值聚类算法以确定规则数目和输入变量的隶属度函数,最后对每条规则使用支持向量回归机算法确定规则的后件参数。应用此方法能够有效地提取加热炉模糊控制器的模糊规则,实验结果验证了该方法的有效性。     

宿州海螺水泥窑NOx超低排放工业实践探究

为进一步降低水泥窑NOx排放量,选择宿州海螺2号窑作为工业实践探究对象。通过优化煤质、调整氨水喷枪类型及位置、优化操作的方式,最终将NOx排放浓度控制在100 mg/m^3以内,熟料生产成本上升1.06元/吨。实践证明:燃煤中氮含量低,系统产生的NOx会显著减少;改善喷枪雾化效果、优化喷枪位置脱硝效果得到明显提高;对分解炉上下部分煤比例进行调整,增大分解炉锥部用煤量,可使分解炉锥部形成还原区。     

用电厂炉渣作水泥混合材的研究

在水泥生产过程中加入混合材，既可降低水泥生产成本，又能减少环境污染，且能改善水泥性能。作者对电厂炉渣作水泥混合材进行了试验研究。结果表明：(1)炉渣属火山灰质活性混合材料；(2)炉渣可改善水泥安定性；(3)掺入炉渣的水泥后期强度增长率较大。     

磨细矿物掺合料对水泥硬化浆体孔结构及砂浆强度的影响

采用压汞法研究了钢渣、矿渣、粉煤灰单掺或复掺对水泥硬化浆体孔结构的影响.同时还研究了掺合料单掺或复掺对水泥砂浆抗压强度的影响.结果表明:掺合料单掺或复掺对早期水泥硬化浆体的孔结构有一定的劣化作用;水化后期,矿渣与钢渣均明显降低了水泥硬化浆体的孔隙率,矿渣与粉煤灰均明显降低了水泥硬化浆体的中值孔径并改善了水泥石的孔径分布,掺合料复掺对改善水泥硬化浆体的孔结构有积极作用,尤其是掺合料三元复合可取得最佳的效果.3种掺合料降低水泥硬化浆体孔隙率能力的大小顺序为:矿渣>钢渣>粉煤灰.3种掺合料降低水泥硬化浆体孔径并改善孔径分布能力的大小顺序为:矿渣>粉煤灰>钢渣.掺合料降低了水泥砂浆早期的抗压强度,却增加了水泥砂浆90 d的抗压强度.掺合料的活性大小顺序为:矿渣>钢渣>粉煤灰.     

利用矿热炉渣、矿渣、精炼渣制备复合水泥

为缓解矿渣等高活性混合材资源的紧张,通过对矿热炉渣、矿渣、精炼渣三种渣按照不同比例复掺进行了试验。试验表明,在加入激发剂后,当矿热炉渣掺量为25%、矿渣为5%、精炼渣为5%时,可配制达到PC42.5水泥;当矿热炉渣掺量为30%、矿渣为15%、精炼渣为5%时,仍可配制合格的PC32.5水泥。