Анализ, оптимизация и управление теплообменом в колосниковых холодильниках цементных печей

• Автор: Федоренко, Артем Борисович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 160 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Анализ колосникового холодильника как теплотехнического объекта и объекта управления
1.2. Исследование существующих математических моделей процессов теплообмена в колосниковом холодильнике.
1.3. Оценка состояния проблем анализа, оптимизации и управления теплообменом в колосниковых холодильниках

1.4. Постановка задач исследования

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА В КОЛОСНИКОВЫХ ХОЛОДИЛЬНИКАХ.
2.1. Выбор подхода к построению моделей процессов теплообмена в колосниковых холодильниках.

2.2. Разработка модели фильтрации и теплоотдачи в колосниковом холодильнике.

2.3. Разработка приближенной модели фильтрации и теплоотдачи в холодильнике с осреднением температуры.
2.4. Определение оптимальной толщины слоя клинкера.
2.5. Построение математической модели аэродинамики колосникового холодильника.
2.6. Идентификация модели теплообмена в холодильнике.
2.7. Программа расчета теплообмена и идентификации модели холодильника.
2.8. Программа расчета фильтрации, аэродинамики и теплоотдачи по приближенной модели программа прогноза теплообмена в холодильнике
2.9. Выводы
3. АНАЛИЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА
В КОЛОСНИКОВЫХ ХОЛОДИЛЬНИКАХ.
3.1. Состояние проблемы оптимизации теплообмена в колосниковых холодильниках
3.2. Оптимизация теплообмена в колосниковых холодильниках
3.3. Оптимизация теплообмена в колосниковых холодильниках ВолгаСА ОАО Осколцемент.
3.4. Выводы
4. СОВЕТУЮЩАЯ СИСТЕМА ОПТИМИЗАЦИИ ТЕПЛООБМЕНА В КОЛОСНИКОВОМ ХОЛОДИЛЬНИКЕ
4.1. Система управления колосниковым холодильником.
4.2. Построение экстремальной системы с поиском и стабилизацией максимума теплообмена. Исследование работы контура максимизации теплосъема с клинкера на решетках холодильника методом моделирования
4.3. Разработка советующей системы оптимизации теплообмена в холодильнике ВолгаСА.
4.4. Выводы.,.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Ссыпающийся через порог печи клинкер из зоны охлаждения печи с температурой - °С попадает в шахту холодильника, откуда навстречу ему вентилятором острого дутья сквозь первые три-четыре ряда колосников подается холодный воздух для резкого охлаждения (закаливания) клинкера до температуры 0 - 0 °С с целью предотвращения попадания горячего клинкера на колосниковую решетку; одновременно потоком этого воздуха клинкер разравнивается по всей ширине шахты холодильника и, ссыпаясь по слою клинкера из шахты, попадает на колосниковую решетку. Колосниковая решетка холодильника собрана из смонтированных поочередно на подвижной и неподвижной рамах колосников так, что при возвратно-поступательном движении подвижной рамы (тележки) клинкер пересыпается через порог предыдущего колосника на пяту последующего, перемещаясь к холодному концу холодильника. Снизу в подколосниковое пространство, перегороженное несколькими воздухонепроницаемыми перегородками, вентилятором общего дутья под небольшим напором вдувается холодный воздух, который, проходя через отверстия в колосниках и через слой клинкера, охлаждает клинкер. Мелкая фракция клинкера просыпается сквозь отверстия в колосниках и попадает в подколосниковые камеры, откуда скребковыми транспортерами перемещается к выгрузочному устройству холодильника. С целью распределения воздуха под колосниками по всей длине хлодилышка подколосниковое пространство разделено на несколько камер, в которые подается определенное, регулируемое количество воздуха общего дутья от вентилятора общего дутья (возможен вариант работы холодильника без вентилятора острого дутья). Для более полного охлаждения клинкера в колосниковых холодильниках необходимо подавать повышенное количество холодного воздуха; избыточный воздух, удаляемый вентилятором избыточного воздуха из низкотемпературной зоны холодильника, имеет невысокую температуру (0 - 0 °С) и повышенную запыленность, в связи с чем его необходимо обеспылить. С целью улучшения условий охлаждения, транспортирования и складирования крупнокусковой клинкер в конце колосникового холодильника отделяется на решетке и измельчается во встроенной дробилке. С этой же целью в холодном конце холодильника на клинкер иногда разбрызгивают воду, которая при испарении охлаждает его, одновременно улучшая работу электрофильтра, обеспыливающего избыточный воздух за счет повышения его влажности. Агрегат «цементная печь+холодильник» с позиции теории систем. Агрегат «цементная печь+колосниковый холодильник» является сложной технологической системой. Для теории систем в области прикладной математики предметом исследования являются технические и технологические системы, методом исследования - математическое моделирование, стратегией - системный анализ и средством исследования - вычислительные машины [ - ]. Технологические системы рассматриваются как сложные системы, состоящие из взаимосвязанных подсистем, целенаправленно функционирующих и находящихся во взаимодействии друг с другом и внешней средой. Такое представление позволяет учесть все факторы, влияющие на функционирование, и обеспечить разработку системы с высокими показателями эффективности и качества. Постановка задач анализа и синтеза такой технологической системы, как агрегат «цементная печь+колосниковый холодильник», представляется в следующем виде [,]. Декомпозиция агрегата «цементная печь+колосниковый холодильник» приводит к выделению двух подсистем: «цементная печь» и «колосниковый холодильник», между которыми имеются вещественные, энергетические и информационные связи. Из цементной печи в холодильник поступает горячий клинкер, из холодильника в цементную печь поступает нагретый вторичный воздух. Вместе с вещественным потоком воздуха реализуется информационный канал - информация о давлении в головке печи (следовательно, о величине потока воздуха). Каждая из подсистем может рассматриваться отдельно. Декомпозиция агрегата приводит к декомпозиции критериев управления. Для каждой из подсистем могут быть сформулированы частные критерии, вытекающие из общей задачи управления. Для печи критерием может быть, например, минимизация удельного расхода топлива, а критерием управления холодильником будет оптимизация теплообмена. В дальнейшем рассматривается только колосниковый холодильник.