【摘要】：水泥熟料燒成過程中的能源消耗、環(huán)境污染以及質(zhì)量提升等問題已成為水泥工業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn),該過程直接影響熟料游離氧化鈣fCaO含量及生產(chǎn)能耗的高低,是水泥熟料生產(chǎn)線節(jié)能減排、提高質(zhì)量合格率的關(guān)鍵。針對(duì)具有復(fù)雜物理化學(xué)反應(yīng)的水泥熟料燒成過程,深入研究在線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、智能優(yōu)化算法和模型控制算法,建立水泥熟料fCaO含量預(yù)測(cè)模型,獲得水泥熟料燒成過程變量?jī)?yōu)化及控制方法,不僅具有重要的理論意義,而且還具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的社會(huì)效益,對(duì)促進(jìn)水泥行業(yè)的技術(shù)發(fā)展、提高能源利用率、減少污染物排放和提高熟料質(zhì)量合格率具有重要的實(shí)用價(jià)值。本文主要研究工作闡述如下:首先,介紹水泥熟料燒成過程的工藝流程,詳細(xì)分析水泥熟料燒成過程發(fā)生的物化反應(yīng),給出水泥熟料游離氧化鈣形成過程;結(jié)合回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的氣固模型、煤粉燃燒模型以及輻射傳熱模型的數(shù)學(xué)描述,建立水泥熟料燒成過程回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的高溫氣固湍流傳熱模型;利用Fluent軟件對(duì)回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行數(shù)值模擬仿真實(shí)驗(yàn),分析冷態(tài)下燃燒器參數(shù)對(duì)流場(chǎng)分布特性的影響以及煤粉燃燒過程下相關(guān)參數(shù)對(duì)溫度分布特性的影響,研究回轉(zhuǎn)窯內(nèi)傳熱特性。其次,將核函數(shù)方法引入到超限學(xué)習(xí)機(jī)中,構(gòu)建融合三種核函數(shù)的多核超限學(xué)習(xí)機(jī);利用變形Cholesky分解方法對(duì)多核超限學(xué)習(xí)機(jī)在線學(xué)習(xí)過程進(jìn)行簡(jiǎn)化,提出一種基于變形Cholesky分解的在線多核超限學(xué)習(xí)機(jī)算法,并通過三種回歸數(shù)據(jù)集對(duì)該算法性能進(jìn)行測(cè)試;結(jié)合水泥熟料燒成過程工藝和傳熱特性,確定水泥熟料fCaO含量模型輸入變量,建立水泥熟料fCaO含量預(yù)測(cè)模型,分別通過數(shù)據(jù)仿真驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)以及仿真平臺(tái)測(cè)試實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。再次,提出兩種用于水泥熟料燒成過程變量?jī)?yōu)化的改進(jìn)算法:基于隨機(jī)擾動(dòng)機(jī)制的混沌粒子群算法以及基于SQP局部搜索的改進(jìn)量子粒子群優(yōu)化算法,并采用基準(zhǔn)測(cè)試函數(shù)對(duì)改進(jìn)優(yōu)化算法進(jìn)行性能測(cè)試;基于水泥熟料fCaO含量預(yù)測(cè)模型,將水泥熟料fCaO含量預(yù)測(cè)模型的輸入變量作為水泥熟料燒成過程待優(yōu)化變量,建立水泥熟料燒成過程變量?jī)?yōu)化模型;利用提出的優(yōu)化算法對(duì)水泥熟料燒成過程變量?jī)?yōu)化模型進(jìn)行尋優(yōu)求解,給出水泥熟料燒成過程待優(yōu)化變量的最優(yōu)值,完成水泥熟料燒成過程變量?jī)?yōu)化的實(shí)驗(yàn)研究。最后,推導(dǎo)OMKELM-ARMAX組合模型辨識(shí)算法,建立水泥熟料燒成過程控制組合模型;將水泥熟料燒成過程待優(yōu)化變量的最優(yōu)值作為被控變量的設(shè)定值,提出一種基于組合模型的燒成過程預(yù)測(cè)控制算法,推導(dǎo)指定預(yù)測(cè)步數(shù)的被控變量預(yù)測(cè)輸出表達(dá)式,給出水泥熟料燒成過程操作變量輸入增量值;通過數(shù)據(jù)仿真驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)以及仿真平臺(tái)測(cè)試實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證提出的水泥熟料燒成過程控制組合模型及預(yù)測(cè)控制算法的性能。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ172.1;TP18
【圖文】：

行重點(diǎn)分析。水泥回轉(zhuǎn)窯是一個(gè)傾斜放置的回轉(zhuǎn)圓筒，日產(chǎn)5000噸水泥熟料生產(chǎn)線的回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)度約為72m、直徑約為4m，由耐火材料、窯壁、傳動(dòng)裝置、窯頭罩、窯尾煙室氣體分析儀等設(shè)備組成，現(xiàn)場(chǎng)水泥熟料燒成過程回轉(zhuǎn)窯實(shí)物如圖2-2所示，其結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。生料倉(cāng)分解爐煤粉倉(cāng)C4C5CC21C3C1窯頭煤粉倉(cāng)高溫風(fēng)機(jī)預(yù)熱器分解爐三次風(fēng)管回轉(zhuǎn)窯篦冷機(jī)窯頭風(fēng)機(jī)篦下風(fēng)機(jī)圖 2-1 水泥熟料燒成過程生產(chǎn)流程圖Fig. 2-1 The production flow chart of cement clinker sintering process圖 2-2 水泥熟料燒成過程回轉(zhuǎn)窯實(shí)物圖Fig. 2-2 Rotary kiln of

的回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)度約為72m、直徑約為4m，由耐火材料、窯壁、傳動(dòng)裝置、窯頭罩、窯尾煙室氣體分析儀等設(shè)備組成，現(xiàn)場(chǎng)水泥熟料燒成過程回轉(zhuǎn)窯實(shí)物如圖2-2所示，其結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。生料倉(cāng)分解爐煤粉倉(cāng)C4C5CC21C3C1窯頭煤粉倉(cāng)高溫風(fēng)機(jī)預(yù)熱器分解爐三次風(fēng)管回轉(zhuǎn)窯篦冷機(jī)窯頭風(fēng)機(jī)篦下風(fēng)機(jī)圖 2-1 水泥熟料燒成過程生產(chǎn)流程圖Fig. 2-1 The production flow chart of cement clinker sintering process圖 2-2 水泥熟料燒成過程回轉(zhuǎn)窯實(shí)物圖Fig. 2-2 Rotary kiln of ce

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2722466