發(fā)布時(shí)間：2020-12-01 18:46

　　水泥是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的材料,回轉(zhuǎn)窯作為熟料煅燒的裝置,在水泥生產(chǎn)工藝流程中占有重要地位。對水泥回轉(zhuǎn)窯的溫度進(jìn)行合理控制使其窯內(nèi)熱量達(dá)到適合的平衡是保證水泥產(chǎn)量、質(zhì)量的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的控制方法難以適應(yīng)水泥回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)過程中參數(shù)變化多、慣性大的特點(diǎn),不能對回轉(zhuǎn)窯溫度進(jìn)行精細(xì)的控制。本研究對水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程中與溫度控制相關(guān)因素進(jìn)行了詳細(xì)分析,研究了轉(zhuǎn)速、物料運(yùn)動(dòng)、燃料燃燒、氣體流動(dòng)等對回轉(zhuǎn)窯爐溫度的影響,明確了這些因素對水泥回轉(zhuǎn)窯的溫度的影響機(jī)理,并據(jù)此最確定了將噴煤量、生料喂料量、通風(fēng)量、窯轉(zhuǎn)速作為水泥回轉(zhuǎn)窯溫度控制參量基于此,結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和PID,開發(fā)回轉(zhuǎn)窯溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)采用二次權(quán)值確定法給出了其權(quán)值確定方法。采用自適應(yīng)學(xué)習(xí)率確定學(xué)習(xí)率,從而實(shí)現(xiàn)了對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。并根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)過程中溫度控制因素,對控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析,對比常規(guī)PID控制技術(shù),基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制系統(tǒng)具有比較優(yōu)良的控制效果。本研究同時(shí)設(shè)計(jì)了用于控制水泥回轉(zhuǎn)窯的PLC系統(tǒng),給出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制系統(tǒng)的PLC系統(tǒng)的具體選型和設(shè)計(jì)程序圖。在此基礎(chǔ)上,給出了水泥回轉(zhuǎn)... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

我國2009-2018年水泥產(chǎn)量及新增生產(chǎn)能力水泥窯是水泥廠最重要的部分，用于完成水泥的熱加工階段，碳酸鈣與含二氧化硅

2水泥回轉(zhuǎn)窯溫度控制的影響因素分析72水泥回轉(zhuǎn)窯溫度控制的影響因素分析2.1水泥回轉(zhuǎn)窯的概述水泥產(chǎn)品作為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的關(guān)鍵要素之一對于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有舉足輕重的作用，得益于經(jīng)濟(jì)的不斷增長，世界水泥產(chǎn)量在過去的五十年間一直呈現(xiàn)不斷增長的態(tài)勢。在水泥的生產(chǎn)過程中，影響其產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗、安全性和成本控制的關(guān)鍵因素之一是水泥回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)行情況。由于水泥市場產(chǎn)品差異化非常小，企業(yè)必須投資于過程創(chuàng)新和先進(jìn)的控制技術(shù)，以提高盈利能力和在這個(gè)行業(yè)中生存。生產(chǎn)水泥的主要原料是石灰石以及其他材料，通過高溫加熱，在水泥回轉(zhuǎn)窯中大量的石灰石被磨碎，與粘土等其他材料一起送到大型旋轉(zhuǎn)窯中。水泥生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)和物理過程，需要很高的溫度才能引起化學(xué)反應(yīng)，使其主要成分石灰石與粘土等其他材料發(fā)生反應(yīng)形成水泥。圖2.1新型干法水泥燒成系統(tǒng)生產(chǎn)流程圖如圖2.1所示，回轉(zhuǎn)窯本質(zhì)上是一個(gè)繞軸旋轉(zhuǎn)的長圓柱體。由于旋轉(zhuǎn)和重力，石灰泥從上升的冷端進(jìn)入窯內(nèi)，其在窯內(nèi)的停留時(shí)間為2~3小時(shí)。熟料的形成是整個(gè)水泥生產(chǎn)過程的核心。由于需要較高的溫度，該工藝是高能量的，其優(yōu)化可以產(chǎn)生顯著的效益。在熟料生產(chǎn)和所有水泥生產(chǎn)中，存在著生產(chǎn)最大化、成本最小化和效率最大化的矛盾控制目標(biāo)，同時(shí)又要保證質(zhì)量指標(biāo)�；剞D(zhuǎn)窯煅燒區(qū)溫度是確定水泥回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù)。煅燒區(qū)溫度影響著水泥產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)影響著石灰回轉(zhuǎn)窯安全穩(wěn)定運(yùn)行。

西安科技大學(xué)工程碩士學(xué)位論文102.1.2水泥回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)流程水泥的生產(chǎn)可分為三部分：①原材料準(zhǔn)備；②熱處理；③熟料的加工、儲存和運(yùn)輸。其中熱處理環(huán)節(jié)通過對原料的熱處理獲得水泥熟料。這個(gè)過程一般在在預(yù)熱器、煅燒器、回轉(zhuǎn)窯和冷卻器中進(jìn)行。這個(gè)部分通常被稱為窯系統(tǒng)。（1）回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)作為水泥生產(chǎn)工藝中核心設(shè)備，水泥回轉(zhuǎn)窯是生料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成熟料地方。如圖2.2所示，回轉(zhuǎn)窯是由一個(gè)外鋼殼和一個(gè)內(nèi)耐火襯組成的長圓柱形管。現(xiàn)代回轉(zhuǎn)爐的典型長度為40~100m，直徑為3~6m�；剞D(zhuǎn)窯傾斜一般為1~3°，旋轉(zhuǎn)速度為1~5r/min。其生產(chǎn)能力通常是每天2000~4000t熟料，部分回轉(zhuǎn)窯可以達(dá)到12000t。（a）回轉(zhuǎn)窯外部俯視圖（b）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部視圖圖2.2回轉(zhuǎn)窯外部及內(nèi)部視圖回轉(zhuǎn)窯的物料出口設(shè)有燃燒器。燃燒器的主要功能是各種燃料進(jìn)行燃燒的場所，從而形成高溫火焰，為熟料反應(yīng)提供能量。在早期的水泥廠，回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)僅由一個(gè)回轉(zhuǎn)窯組成。原材料在經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯的過程中被干燥、預(yù)熱、煅燒和燒成熟料。采用此種工藝通常對回轉(zhuǎn)窯的長度要求比較高，一般需要超過100多米。由于這類水泥廠的運(yùn)營成本非常高，能源利用率低，目前已經(jīng)很少建設(shè)。回轉(zhuǎn)窯由外部的鋼殼和內(nèi)部的隔熱耐火層組成。隔熱耐火層起到保持內(nèi)部高溫，防止回轉(zhuǎn)窯外殼被高溫?fù)p壞的作用。在回轉(zhuǎn)窯中，耐火材料通常由特殊成分和尺寸的磚組成，能夠承受高溫。耐火襯砌受回轉(zhuǎn)窯的機(jī)械動(dòng)力學(xué)、水泥熟料的化學(xué)過程和所用燃料的類型等多種因素的影響。由于燃燒區(qū)溫度較高，燃燒區(qū)耐火材料層的磨損最嚴(yán)重。因此一般在燃燒區(qū)內(nèi)層設(shè)有涂層進(jìn)行保護(hù)，可以有效延長了耐火層的使用壽命。這類涂層一般是大量的熟料或灰塵顆粒。水泥工業(yè)中替代燃料使用量的增加可能導(dǎo)致窯系統(tǒng)中循環(huán)堿金屬和硫的水平升高?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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