新型干法水泥回转窑煅烧系统的系统辨识及方法研究

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1、新型干法水泥回转窑煅烧系统的系统辨识及方法研究SystemIdentificationandMethodResearchonRotaryKilnCalcinationSystemofNewDryProcessCement工程领域：控制工程作者姓名：高宇指导教师：王超教授企业导师：杨玉华高级工程师天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年五月中文摘要在新型干法水泥生产过程中，水泥熟料锻烧系统是决定水泥产品质量的最重要的工艺环节，主要设备就是回转窑。因此，设计出一套既能增强水泥质量又能减少能耗损失的水泥回转窑锻烧系统温度控制方案尤为重要。影响窑内温度的因素特别多，再加上某些参数很难检测，而熟料的锻

2、烧过程又是一个十分复杂的物理化学反应过程，具有明显的大滞后、大惯性和强耦合等特点，并呈现非线性和慢时变，用解析方法建立精确的数学模型比较困难，很难获得满意的控制效果。所以，为实现回转窑持续、稳定、均衡地运转，严格控制窑内各工艺带的温度则是十分重要的。本文首先具体分析了预分解回转窑系统的工艺流程，即生料提升系统、预分解旋风筒系统、熟料煅烧系统、燃料系统等，并分析熟料煅烧过程中发生的物理化学变化，得出水泥熟料的形成过程以及煅烧过程中发生的热平衡，充分体现出熟料煅烧系统的复杂性。其次，应用模糊控制理论，建立以窑托轮瓦温度值误差TE及误差变化CTE为输入变量，喂煤量CF为输出变量的模糊控制器，通过精确

3、变量的模糊化、模糊控制规则的设定、输出信息的模糊判决，分析熟料煅烧系统的模糊控制模型并得出初步结论。然后，应用MATLAB仿真软件中的GUI工具函数，对上述模糊控制模型进行仿真，通过变量输入、给变量添加隶属度函数、规则的编辑、程序的编制，得出仿真曲线。最后，将此熟料煅烧系统模糊控制模型具体应用于某新型干法水泥生产线中，并分析生产过程中的操作流程，得到最佳控制效果。关键词：熟料煅烧，回转窑，模糊控制理论，模糊判决，模糊控制规则IIIABSTRACTInthenewdrycementproductionprocess,cementclinkercalcinationsystemisthemosti

4、mportantprocessforcementproductquality,andthemainequipmentisrotarykiln.Therefore,itisparticularlyimportanttodesignasetoftemperaturecontrolschemeforthecementrotarykilncalcinationsystem,whichenhancingthecementqualityaswellasreducingtheenergyloss.Butsomeparametersareverydifficulttodetectbecauseofthelar

5、geinfluencefactorsofthekilntemperature.Theclinkercalcinationprocessisaverycomplexprocesscontainingseveralphysicalandchemicalreactions.Italsohasobviouscharacteristicsofgreatdelay,greatinertia,strongcoupling,nonlinearandslowtime-varying.So,itisverydifficulttoobtainasatisfactorycontrolresultbyestablish

6、ingaprecisemathematicalmodel.Accordingly,itisimportanttocontrolthetemperatureofeachprocesszoneinthekiln,inordertoensurethekiln'scontinuous,stableandbalancedoperation.Firstly,thispaperanalyzestheprocessofprecalcinerkilnsystem,namelyrawmaterialliftingsystem,precalcinercyclonesystem,clinkercalciningsys

7、temandfuelsystem.Italsoanalyzesthephysicalandchemicalreactionsintheclinkercalcinationprocess,andthenconcludescementclinkerformationprocessandtheheatbalanceinthecalcinationprocess,andfullyreflectstheco