Оптимальное управление процессом обжига шихты во вращающихся трубчатых печах в производстве глинозема и попутной продукции

• Автор: Титов, Олег Васильевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ОБЖИГА ШИХТЫ ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧАХ.

1.1 Основные характеристики вращающихся печей.

1.2 Температурный режим работы вращающихся печей.

1.3 Движение материала.

1.4 Сжигание газа в турбулентном потоке.

1.5 Учет пылеуноса и пылевозврата

1.6 Влияние цепных завес на процессы теплообмена, расчет коэффициента

теплообмена с учетом конструкции и расположения цепных завес.

Глава 2. КИНЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЖИГА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ КОНСТАНТ ДЛЯ ШИХТ РАЗЛИЧНОГО
СОСТАВА
Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБЖИГА
ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ ТРУБЧАТЫХ ПЕЧАХ.
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ И ТЕМПЕРАТУР В ПЕЧИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ДВУХМЕРНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.
Глава 5. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯПРОЦЕССАМИ ХИМИКОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ТРУБЧАТЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧАХ ПРИ ОБЖИГЕ ШИХТЫ.
5.1 Формирование критерия оптимизации
5.2 Постановка задач управления
5.3 Синтез системы автоматического управления температурным режимом
трубчатойвращающейся печи.
5.3. Структура системы управления
5.3.2 Принцип работы регулятора с прогнозирующей моделью.
5.3.3 Прогнозирующая модель
5.3.4 Оценка состояния
5.3.5 Модель шума измерений.
5.3.6 Модель выходных возмущающих воздействий.
5.3.7 Состояние наблюдателя.
5.3.8 Задача оптимизации
5.3.9 Квадратичное программирование.
5.3. Ограничения
5.3. Решение алгоритма управления по прогнозирующей модели
5.3. Алгоритм управления по прогнозирующей модели без ограничений
5.3. Алгоритм управления по прогнозирующей модели с ограничениями .
5.3. Применение разработанного алгоритма
5.3. Построение системы управления в МАТЬАВ.
5.3. Сравнение качества управления
Заключение
Список литературы


Разработана структура многоуровневой системы автоматизированного управления процессом спекания нефелиновой шихты в трубчатой вращающейся печи, использующая полученную математическую модель в качестве программного блока, который предсказывает поведение системы, что позволяет осуществлять адаптивное управление. Установлено, что применение » распределенной- многоуровневой системы автоматизированного управления процессом спекания нефелиновой шихты в трубчатой вращающейся печи позволяет повысить надежность и устойчивость системы в целом. Научные результаты работы используются в учебном процессе химико-металлургического факультета СПГУ для студентов специальности «Автоматизация технологических процессов и производств». Достоверность результатов работы. Приводимые результаты, выводы и рекомендации обоснованы, путем сопоставления* результатов численных расчетов, лабораторных анализов, экспериментальных и производственных данных. Эффективность предложенных мероприятий подтверждена в‘ ходе опытно-промышленных испытаний и по итогам внедрения. Апробация работы. Содержание и основные положения диссертации докладывались, и обсуждались: на международной научной специализированной конференции в Германии в г. Фрайберг в г. СПГГИ (ТУ) им. Г. В. Плеханова в г. АТПП СПГГИ (ТУ) им. Г. В. Плеханова - г. СПГГИ (ТУ) им. Г. В. Плеханова - г. Публикации. Основные положения диссертации опубликованы, в 4 статьях. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложений. Содержит 4 страницы машинописного текста, рисунков, таблиц, списка литературы из наименований и 1 приложение на 6 страницах. Огромную благодарность автор выражает научному руководителю проф. Шарикову Ю. В. за помощь и поддержку, оказанную при работе над диссертацией. Глава 1. Высокотемпературные процессы лежат в основе важнейших промышленных производств: металлов, химических продуктов, строительных и других материалов. В’ алюминиевой промышленности трубчатые печи служат основными агрегатами для спекания > бокситовых и нефелиновых шихт, а также для кальцинации глинозема. Трубчатые вращающиеся печи просты по устройству и в эксплуатации, значение и роль, которых очень велики для различных отраслей промышленности. В конструктивном отношении печи отличаются друг от друга, в основном, размерами корпуса, устройством систем загрузки и вьирузки материала, а также расположением и конструкциями опор. По энергетическому признаку трубчатые вращающиеся печи относятся к печам-теплообменникам с переменным по длине режимом тепловой работы. Загружаемая в печь шихта может иметь различную степень влажности, вплоть до пульпы, содержащей до % воды. Она подается в верхнюю (хвостовую) часть печи и медленно движется навстречу газам, образующимся в результате сгорания топлива в головной части агрегата. В зависимости от вида технологического процесса для подвода тепловой энергии в трубчатые вращающиеся печи могут быть использованы: природный газ, мазут и твердое топливо в виде коксовой- мелочи или угольной ныли. В- качестве сжигающих устройств и трубчатых печах обычно применяют газовые горелки типа «труба в трубе», форсунки для сжигания малосернистого мазута или специальные пылеугольные горелки. Основными элементами вращающихся печей являются1 корпус (барабан), приводной механизм, опорные бандажи с роликами; а также загрузочная; и разгрузочная камеры. При эксплуатации печи постоянно возникает проблема защитьь оборудования, от воздействия высоких температур и от контакта с жидким материалом, от истирающих и налипающих воздействий, для решения которой с успехом используется* футеровка. Футеровка печей производится, для того, чтобы усилить огнестойкость, материалов, из которых изготовлена печь. А также для уменьшения тепловых потерь и предохранения барабана. Футеровка вращающихся печей работает в весьма тяжелых условиях, что связано с периодическим колебанием температур на поверхности кладки, обусловленным вращением печи и перемещением находящегося в ней материала. Перепады температур на внутренней поверхности барабана при входе и выходе из-под слоя шихты составляют 0—0 °С. В зоне спекания на футеровку сильное химическое, и абразивное воздействие оказывает материал. В зоне сушки кладка подвергается значительному истиранию цепями. Основным материалом для футеровки печей служит шамот.