發(fā)布時間：2020-10-25 18:51

　　 焦爐是一種具有獨特結構的工業(yè)窯爐,用于對煤炭進行炭化處理以產(chǎn)生焦炭。焦爐煉焦過程中炭化室壓力的穩(wěn)定程度,可直接影響到煤炭的結焦質量、爐體的使用壽命以及周邊的環(huán)境。炭化室及管道壓力是較為復雜的控制對象,擾動因素多且不同結焦時期的相鄰炭化室壓力耦合嚴重,而傳統(tǒng)的集氣管壓力控制方法難以保證生產(chǎn)中每一個炭化室的壓力在穩(wěn)定范圍內,已不能滿足目前的工藝要求。為了更好的解決上述問題,文章首先從炭化室及上升管道這一產(chǎn)生荒煤氣的源頭出發(fā),結合煉焦工藝過程,對焦爐炭化室相關特性進行分析,建立出炭化室壓力耦合系統(tǒng)機理模型,并針對不同結焦時期(結焦初期、結焦中期)相鄰兩個炭化室的強耦合情況進行仿真分析。然后文章提出使用逆系統(tǒng)解耦的方式來解決相鄰炭化室之間的耦合問題,并對相鄰炭化室壓力系統(tǒng)的可逆性進行證明。采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡算法對其逆系統(tǒng)進行逼近,并將構造出的逆系統(tǒng)與原系統(tǒng)復合組成偽線性系統(tǒng),從而實現(xiàn)耦合系統(tǒng)的線性化與解耦。對于解耦后的子系統(tǒng),采用增量式PID的方法進行控制,以進一步提高復合系統(tǒng)的穩(wěn)定性,對復合控制系統(tǒng)進行仿真驗證,結果表明基于RBF的逆系統(tǒng)解耦控制方法能夠解除相鄰炭化室壓力的耦合并具有一定抗干擾能力。文章最后分別從硬件及軟件的角度對炭化室壓力解耦控制系統(tǒng)的現(xiàn)場應用進行介紹,基于OPC技術實現(xiàn)MATLAB與WinCC之間的通訊,并通過下位機PLC實現(xiàn)控制策略的全爐應用,現(xiàn)場運行結果表明該解耦控制系統(tǒng)能夠滿足炭化室壓力控制要求。
【學位單位】：安徽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ520.5
【部分圖文】：

的相鄰炭化室建立機理模型并分析耦合情況。2.1 焦爐結構及荒煤氣導出工藝從圖 2.1 焦爐斷面圖可以看出，焦爐作為煉焦過程最為核心的部分，其主要組成有煤塔、蓄熱式、攔焦車、推焦車、炭化室、煙氣管道等。

.4 為焦爐部分炭化室分布圖，如圖所示，一座焦爐由眾多炭化置組成，炭化室頂部的一側連接上升管，高溫荒煤氣從上升管灑冷卻至 80-100℃左右再進入集氣管、吸氣總管。需要提到化室所連接的上升管是通過集氣管道而相互連通的，流入集氣氣總管后端的鼓風機提供吸力，將荒煤氣吸入總管后進入下一

即在一個結焦周期內每隔一小時對荒煤氣的流量進行取樣，其流量變化情況如圖2.5 所示。圖 2. 5 炭化室結焦周期內荒煤氣流量變化圖由圖 2.5 可以看出，煤料裝入炭化室后煤氣發(fā)生量迅速升高至最大值，并且在一個結焦周期內呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢。在結焦過程的前幾個小時內荒煤氣發(fā)生量比較多，隨著時間的推移，炭化室煤氣發(fā)生量不斷減少并且在火落時刻[23]（判斷焦餅基本成熟的標志，可根據(jù)已有火落管理系統(tǒng)判別，課題涉及的焦爐火落時刻一般在 16h 左右）后逐漸減少至零，至此炭化室的一個結焦周期結束，在炭化室進行推焦、裝煤等一些列操作后進入下一個周期。在一個結焦周期內，炭化室的結焦過程大致可以分為三個階段：（1）蒸餾階段：此階段經(jīng)預熱后的煤餅受熱分解產(chǎn)生 CO、CO2、CH4等氣體，荒煤氣產(chǎn)生量較大；（2）半焦階段：在此階段焦炭出現(xiàn)裂紋并逐漸擴大、變深、延長，且繼續(xù)析出以 CH4和 H2為主的氣體，煤氣發(fā)生量較初期有所減少；（3）熟焦階段：該階段煤餅中析出的煙氣絕大部分為 H2且含量十分微小，焦炭在此階段會進一步的收縮、變硬，含碳量增加并且完成結焦[24]。由以上分析
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本文編號：2855821