Интенсификация и оптимизация энерготехнологических процессов на примере обжига цементного клинкера

Интенсификация и оптимизация энерготехнологических процессов на примере обжига цементного клинкера

Автор: Трубаев, Павел Алексеевич

Количество страниц: 565 с. ил.

Артикул: 3308334

Автор: Трубаев, Павел Алексеевич

Шифр специальности: 05.17.08

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2006

Место защиты: Белгород

Стоимость: 250 руб.

Интенсификация и оптимизация энерготехнологических процессов на примере обжига цементного клинкера  Интенсификация и оптимизация энерготехнологических процессов на примере обжига цементного клинкера 

1. ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ, ОПТИМИЗАЦИИ И ИНТЕНСИФИКАЦИИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРОЦЕССОВ ТЕХНОЛОГИИ
МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1.1. Методы расчета и оптимизации многокомпонентных сырьевых смесей.
1.1.1. Характеристики цементных сырьевых смесей и клинкера
1.1.2. Оптимальный состав сырьевой смеси и клинкера.
1.1.3. Планирование эксперимента при исследовании многокомпонентных смесей и разработка новых характеристик.
1.1.4. Особенности расчета состава цементных сырьевых смесей и клинкера
1.1.5. Особенности оптимизации состава цементных сырьевых смесей и клинкера
1.1.6. Актуальные задачи в технологии сырьевых смесей.
1.2. Теплотехнические расчеты теплотехнологических процессов и аппаратов
1.2.1. Особенности расчета материального баланса теплотехнологических процессов и аппаратов.
1.2.2. Методы расчетов тепловых балансов теплотехнологических процессов и аппаратов.
1.2.3. Интенсификация и энергосбережение в теплотехнологических процессах .
1.3. Моделирование теплообмена в теплотехнологических аппаратах.
1.3.1. Теплопроводность строительных материалов и методы ее измерения.
1.3.2. Методы расчета процессов теплообмена во вращающейся печи.
1.3.3. Методы расчета процессов теплообмена в колосниковом холодильнике.
1.4. Термодинамический анализ теплотехнологических процессов и аппаратов
1.4.1. Обзор методов расчета теплового эффекта клинкерообразования
1.4.2. Задачи и методы эксергетического анализа
1.5. Проблемы и актуальные задачи в оптимизации и интенсификации высокотемпературных процессов технологии многокомпонентных силикатных материалов
2. МЕТОДОЛОГИЯ РАСЧЕТА И ОПТИМИЗАЦИИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ И СИСТЕМ.
2.1. Формализация расчета многокомпонентных цементных сырьевых смесей
2.1.1. Обозначение состава материалов
2.1.2. Преобразование характеристик
2.1.3. Формализованное уравнение расчета при отсутствии присадки золы топлива
2.1.4. Формализованное уравнение расчета при наличии присадок к клинкеру
2.1.5. Формализованное уравнение корректирования сырьевых смесей
2.2. Математическое описание локальной области многокомпонентной системы
2.2.1. Особенности планирования эксперимента при исследовании многокомпонентных смесей и систем силикатной технологии
2.2.2. Определение координат сечения локальной области диаграммы состояния многокомпонентных систем цементной технологии
2.2.3. Построение решетчатых планов на факторном пространстве многокомпонентных систем при наличии ограничений.
2.3. Оптимизация многокомпонентных смесей и систем в симплексной системе координат при наличии ограничений и снижении степени свободы системы
2.3.1. Постановка задачи оптимизации.
2.3.2. Преобразования характеристик смесей и систем
2.3.3. Учет компонентов с известным расходом.
2.3.4. Численный метод оптимизации.
2.3.5. Исследование параметров метода
2.3.6. Преобразование ограничений в задачах оптимизации
2.4. Программные средства расчета сырьевых смесей в производстве строительных материалов.
2.4.1. Методическое и программное обеспечение расчета магнезиальных высокожелезистых сырьевых смесей.
2.4.2. Информационные средства расчета стекольной сырьевой шихты
2.4.3. Программа расчета и оптимизации цементных сырьевых смесей
2.5. Оптимизация состава сырьевых смесей с целью снижения энергозатрат на обжиг клинкера.
2.5.1. Энергоемкость сырьевых смесей.
2.5.2. Методика выбора сырьевых компонентов
2.5.3. Определение расхода техногенного продукта.
2.5.4. Снижение энергоемкости сырьевой смеси.
2.6. Выводы по главе
3. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ТЕПЛОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ
3.1. Теплотехнологические расчеты в технологии цементного клинкера
3.1.1. Материальный баланс и расходы материальных потоков в цементной печи.
3.1.2. Теплоемкость сырьевых смесей и клинкера.
3.1.3. Расчет потерь теплоты через корпус вращающихся печей
3.2. Анализ теплотехнической работы цементных вращающихся печей
3.2.1. Методика расчета материального и теплового баланса
3.2.2. Теплотехнические расчеты в условиях недостатка контрольной информации .
3.2.3. Влияние технологических параметров на затраты теплоты в печи
3.3. Выводы по главе
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА В ЦЕМЕНТНОЙ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ.
4.1. Исследование теплопроводности материалов цементной технологии
4.1.1. Экспериментальное определение теплопроводности клинкерных гранул методом решения обратной задачи
4.1.2. Экспериментальное определение теплопроводности материала в процессе обжига.
4.1.3. Измерение теплопроводности цементного клинкера в установке плоского слоя.
4.1.4. Оценка теплопроводности материала в процессе обжига
4.1.5. Модель процесса теплопроводности в многокомпонентных материалах.
4.1.6. Метод расчета коэффициента теплопроводности цементных сырьевых смесей и клинкера.
4.1.7. Модульные характеристики теплофизических свойств.
4.2. Методология интенсификации процесса обжига во вращающейся печи
4.2.1. Влияние теплового режима на производительность вращающейся печи
4.2.2. Позонный расчет теплообмена в цементной вращающейся печи.
4.2.3. Экономический критерий оптимизации работы печи.
4.2.4. Интенсификация процесса обжига во вращающейся печи.
4.2.5. Интенсификация процесса обжига при вводе техногенного продукта.
4.3. Моделирование и интенсификация теплообмена в клинкерном колосниковом холодильнике.
4.3.1. Схема и и тепловой баланс колосникового холодильника.
4.3.2. Экспериментальное моделирование аэродинамических и теплообменных процессов в клинкерных колосниковых холодильниках
4.3.3. Численное решение модели процесса теплообмена в колосниковом холодильнике
4.3.4. Интенсификация теплообмена в колосниковом клинкерном холодильнике
4.4. Выводы по главе
5. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПРОЦЕССА ОБЖИГА ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА
5.1. Расчет тепловых балансов промышленных агрегатов на основе характеристик их входных и выходных потоков.
5.1.1. Представление теплового баланса на основе характеристик входных
и выходных потоков
5.1.2. Расчет затрат теплоты на декарбонизацию, обжиг извести и при последовательном преобразовании материала в печи
5.1.3. Термодинамическая база данных
5.2. Критерии термодинамической эффективности процесса преобразования исходного сырья в клинкер
5.2.1. Термодинамические характеристики процесса получения клинкера
5.2.2. Зависимость свойств клинкера от термодинамических характеристик
5.2.3. Обобщенный баланс термодинамических свойств
5.2.4. Критерии термодинамической эффективности процесса получения клинкера
5.3. Тепловой эффект клинкерообразования
5.3.1. Расчет ТЭК на основе баланса термодинамических свойств
5.3.2. Расчет ТЭК для различных видов сырья и клинкера.
5.4. Эксергетический анализ процесса обжига цементного клинкера.
5.4.1. Расчет эксергии для соединений технологии силикатов.
5.4.2. Эксергетический анализ процесса обжига цементного клинкера
5.5. Выводы по главе
6. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
Библиографический список.
Приложения. Акты внедрения научноисследовательских работ в производство
ВВЕДЕНИЕ


В работе 1 указывается, что критерий должен быть экономическим показателем, так как единого технического показателя не существует, но во многих случаях для экономического расчета отдельных стадий производства отсутствуют данные. Одним из комбинированных техникоэкономических показателей является себестоимость, учитывающая производительность, расход топлива и качество продукции. Современные условия, в частности использование нетрадиционного сырья, техногенных продуктов и добавок, увеличение числа стадий смешения и сырьевых компонентов, применение при обжиге многозольного топлива, требуют дальнейшего развития методов расчета и оптимизации сырьевых смесей и клинкера, расширения существующих наборов их характеристик. Разработка для перечисленных случаев методик расчета в существующем в настоящее время виде требует создания множества новых систем уравнений для каждого варианта расчета, причем в связи с большим числом вариантов создание полной базы систем уравнений не представляется реальным. Таким образом, необходима формализация и объединение существующих в настоящее время методик расчета и корректирования сырьевых смесей. Область существования цементного клинкера составляет локальный участок диаграммы, кроме того, введение ограничений значительно повышает адекватность получаемых моделей 4, 5. Поэтому задачи исследования и оптимизации цементных сырьевых смесей требуют использования методов математического описания локальных областей симплекса согласно задаваемым по отношению к сырьевым смесям и клинкеру ограничениям и методов планирования эксперимента на симплексе. Такие методы достаточно хорошо разработаны для металлургического производства , 6, но применительно к технологии силикатных строительных материалов они практически не рассматривались. Как показывает опыт передовых заводов, путем выбора оптимального сочетания сырьевых компонентов и свойств сырьевой смеси и клинкера возможно уменьшить расход топлива на обжиг, целенаправленно управлять качеством получаемого клинкера. Определение оптимального состава сырьевой смеси необходимо и при разработке энергосберегающих технологий, заключающихся в поиске и использовании при обжиге клинкера техногенных материалов, таких, как золы электростанций и шлаки металлургических производств. Поэтому важной задачей является создание инструмента для оптимального подбора и расчета сырьевых смесей, который позволит работнику цементного завода, не вдаваясь в особенности методов расчета, оптимизации и способов пересчета заданных расходов добавок, производить оптимальный выбор состава сырьевых смесей, основываясь на сырьевой базе завода, сравнивать возможные составы сырьевых смесей, исследовать изменение характеристик и свойств рассчитываемых смесей и клинкера. Универсальностьотсутствие ограничений на способы расчета и оптимизации, возможность настройки программы на состав применяемого сырья и выпускаемого клинкера, использование при расчете и оптимизации широкого круга характеристик с возможностью добавления новых. Наличие инструментов для оптимизации сырьевых смесей по произвольно задаваемым требованиям, возможность исследования характеристик и свойств сырьевых смесей и клинкера при изменении требований к ним. Реализация всех расчетов внутри программы с предоставлением пользователю удобной интерфейсной оболочки, ориентированной на специалистацементника. Известные автору программные продукты перечисленным требованиям не удовлетворяют. Их главный недостаток в отсутствии универсальности. Большинство программ, в том числе и описанные ранее, позволяют осуществлять только расчет двух, трех и четырехкомпонентных сырьевых смесей по фиксированным наборам характеристик КН, п и р или выполнять оптимизацию по одномудвум критериям. При наличии в программах режима оптимизации она производится стандартными методами минимизации функции нескольких переменных, которые, как показано выше, неэффективны для многокомпонентных систем цементной технологии. Это может привести к неудаче при поиске решения или нахождению не самого оптимального результата.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.205, запросов: 242