煅烧过程优化方法和系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110981240A(43)申请公布日2020.04.10(21)申请号201911317575.5(22)申请日2019.12.19(71)申请人华东理工大学地址200237上海市徐汇区梅陇路130号(72)发明人钱锋钟伟民朱远明杜文莉(74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公司31100代理人陶启长韦东(51)Int.Cl.C04B7/44(2006.01)C04B7/47(2006.01)G05B13/04(2006.01)权利要求书5页说明书13页附图3页(54)发明名称煅烧过程优化方法和系统(57)摘要本发明公开了一种煅烧过程煤耗优化方法和系统，适用于例如水泥生产过程中节能并降低煤耗。所述方法包括：利用质量守恒、能量守恒和/或最小二乘法对分解炉、回转窑和篦冷机装置构建数学模型；以低煤耗为优化目标，控制回路设定值作为决策变量，利用约束条件构建优化模型；求解优化模型获得控制回路设定值。CN110981240ACN110981240A权利要求书1/5页1.一种优化煅烧过程煤耗并构建煅烧过程煤耗模型的方法，所述煅烧过程包括使用分解炉、回转窑和篦冷机装置，所述方法包括：(1)采集物料参数和系统参数，(2)利用最小二乘法对分解炉、回转窑和篦冷机装置构建模型，对回转窑喂煤量、分解炉喂煤量、单位时间进入分解炉生料量进行预处理，(3)以低煤耗为优化目标，控制回路设定值作为决策变量，利用约束条件构建优化模型，所述控制回路设定值包括分解炉出口温度、回转窑主电机电流和篦冷机篦下压力，优选的(4)根据约束条件获得控制回路设定值，优选地，物料参数包括分解炉喂煤量、进料量、窑尾烟室温度、三次风温度、回转窑喂煤量，系统参数包括高温风机转速SFan。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中分解炉的模型结构如下：TCal＝f(CoalCal,FRaw,TTail,TThird,SFan)式中模型输出TCal为分解炉出口温度，模型输入CoalCal为分解炉喂煤量，FRaw为进料量，TTail为窑尾烟室温度，TThird为三次风温度，SFan为高温风机转速，其中，分解炉模型基于分解炉内的质量守恒和能量守恒构建，优选地，分解炉内质量守恒模型如下：MThird+MTail+MClear+MRaw+MCoal＝MGout+MSout+MError式中MThird为三次风流量，MTail为窑尾烟室风流量，MClear为入炉一次风流量，MRaw入炉物料流量，MCoal入炉煤粉流量，MGout和MSout分别为分解炉出口气体流量和入窑物料流量，MError为质量守恒补偿项，分解炉能量守恒模型如下：QThird+QTail+QClear+QRaw+QCoal+QR_Coal-QR_Caco3＝QGout+QSout+QError式中QThird为三次风显热，QTail为二次风显热，Qclear为入炉一次风显热，QRaw为入炉物料显热，QCoal为入炉煤粉显热，QR_Coal为煤燃烧放热，QR_Caco3为碳酸钙分解吸热，QGout为分解炉出口气体显热，QSout为入窑物料显热，QError为补偿项，优选地，QSout＝Cs*MSout*TCal，QError＝Cs*MError*TCal，更优选地，所述方法还具有选自以下的一个或多个特征：分解炉内包含生料分解反应和煤燃烧反应，其中生料分解反应是碳酸钙分解反应，其中，碳酸钙反应的吸热QR_Caco3为QR_Caco3＝HRaw*RRaw式中HRaw为每千克碳酸钙分解吸热量，RRaw为碳酸钙反应速率，与分解炉下料管温度和分解炉内二氧化碳分压相关，其中，碳酸钙反应速率RRaw为式中为ACaco3反应界面的表面积，MCaco3为碳酸钙分子量，PCo2为分解炉中CO2分压，Pe为生料温度为TCal时CO2平衡分解压力，其中ks和Pe为2CN110981240A权利要求书2/5页其中，煤燃烧反应的放热QR_Coal为QR_Coal＝HCoal*RCoal*ηCoal式中HCoal为煤粉的燃烧热，RCoal为煤反应速率，ηCoal为分解炉内煤粉燃尽率，煤反应速率RCoal与分解炉温度、分解炉内O2含量相关，优选地，煤反应速率RCoal为式中kc为反应速率常数，ACoal为煤燃烧反应表面积，PO2为氧气分压，氧气分压与窑尾高温风机转速SFan关联。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中回转窑模型结构如下：IKiln＝f(TCal,CoalKiln,TThird)式中回转窑主电机电流Ikiln为模型输出，TCal为分解炉出口温度，TThird为三次风温度，CoalKiln为回转窑喂煤量，Coalcal为分解炉喂煤量，优选地，回转窑模型