本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種褐煤干燥提質(zhì)的自動化生產(chǎn)控制技術(shù)，通過建立褐煤干燥過程中系統(tǒng)的熱平衡模型，以原煤進料速度、回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速、煤粉下料速度和引風(fēng)速度為控制輸入變量，回轉(zhuǎn)窯前后的溫度為控制輸出變量，利用反饋控制方法實現(xiàn)對褐煤干燥提質(zhì)的自動化生產(chǎn)控制。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利技術(shù)技術(shù)及方法設(shè)計合理、自動化程度高，大型化應(yīng)用時運行穩(wěn)定，有效克服了傳統(tǒng)的褐煤干燥提質(zhì)生產(chǎn)中依賴手工操作、成品煤質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，可提高褐煤的綜合利用率。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種褐煤提質(zhì)的生產(chǎn)控制技術(shù)，屬于煤炭高效利用領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
褐煤儲量約占我國煤炭總儲量的15%左右，是主要煤炭資源的一種，在我國動力與化工用煤中起到重要的作用。褐煤屬于一種地下儲存期短、煤化程度低的煤種，其水分和灰分含量較高，在空氣中易風(fēng)化，作為直接燃料直接使用時燃燒效率低，且溫室氣體排放量高、污染嚴(yán)重。褐煤主要分布于內(nèi)蒙古、黑龍江、云南和新疆等地，由于經(jīng)濟發(fā)展的原因，這些地區(qū)的用煤量與經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)相比較少，因此需將褐煤運輸?shù)骄嚯x比較遠(yuǎn)的利用場地。 由于褐煤中高水分和高揮發(fā)份的存在，造成了公路、鐵路運輸系統(tǒng)運力的極大浪費。褐煤提質(zhì)是指通過熱物理過程或熱化學(xué)方法降低褐煤中的水分、提高產(chǎn)品發(fā)熱量，達(dá)到便于運輸、 熱利用效率高、污染低的目的，對于褐煤的清潔、高效利用具有重要的意義。針對褐煤提質(zhì)問題，國內(nèi)外開展了大量的研究與開發(fā)工作。國外主要褐煤加工技術(shù)有德國的Lurgi-Spuel-Gas(L-S)低溫?zé)峤夤に嚒⒚绹腒燃料工藝(K-Fuel Process), 烏克蘭的熱壓處理工藝(ETCH1-175)和日本的非蒸發(fā)脫水工藝(D-K Process)等。我國研究熱解技術(shù)的單位眾多，比較典型的技術(shù)有大連理工大學(xué)開發(fā)的褐煤固體熱載體干餾多聯(lián)產(chǎn)工藝(DG Process)，北京煤化工分院開發(fā)的多段回轉(zhuǎn)爐熱解工藝，浙江大學(xué)的循環(huán)流化床熱電多聯(lián)產(chǎn)工藝，北京動力經(jīng)濟研究所的移動床為基礎(chǔ)的熱電多聯(lián)產(chǎn)工藝等。近年來，國內(nèi)干燥提質(zhì)技術(shù)的研究有了長足的發(fā)展，但和國外先進技術(shù)相比仍存在一定的差距，主要表現(xiàn)之一就是生產(chǎn)過程中的自動化程度較低，大多依賴于工人的手工操作如調(diào)節(jié)原煤的進料速度控制產(chǎn)量，調(diào)節(jié)煤粉的進料速度控制爐前溫度，調(diào)節(jié)引風(fēng)大小控制爐后溫度等。該生產(chǎn)方式不但大大增加了企業(yè)的人力資源成本，更為重要的是，僅憑手工操作很難實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中各種技術(shù)參數(shù)的精確控制，導(dǎo)致不同批次提質(zhì)煤之間的發(fā)熱量、含水量等波動較大，造成產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定。因此，可大型化的、自動化程度高、運行穩(wěn)定的高效褐煤提質(zhì)生產(chǎn)技術(shù)一直是研究與開發(fā)的主要方向。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有褐煤提質(zhì)過程中生產(chǎn)技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供一種自動化程度高、 性能穩(wěn)定的褐煤提質(zhì)生產(chǎn)控制技術(shù)。本專利技術(shù)的技術(shù)方案實現(xiàn)如下通過建立褐煤干燥過程中系統(tǒng)的熱平衡模型，以原煤進料速度、回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速、煤粉下料速度和引風(fēng)速度作為系統(tǒng)的控制輸入變量，回轉(zhuǎn)窯前后的溫度作為系統(tǒng)的控制輸出變量，利用反饋控制方法實現(xiàn)對褐煤干燥提質(zhì)的自動化生產(chǎn)控制。具體而言，該方法的特征包含如下步驟(I)定義系統(tǒng)的輸入變量為原煤進料速度w (t)，回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速V (t)，煤粉下料速度 S(t)，引風(fēng)速度u(t);輸出變量為回轉(zhuǎn)窯前端(與熱風(fēng)爐連接處)的溫度O1U)和尾端 (成品煤出料口處)的溫度 2α)；(2)定義系統(tǒng)的中間變量為單位時間回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的原煤量M(t)，單位時間原煤的入料量F(t)，單位時間熱風(fēng)爐內(nèi)產(chǎn)生的熱量H(t)；(3)在褐煤干燥過程中，設(shè)ClQ1表示單位時間內(nèi)進入系統(tǒng)的熱量，dQ2表示單位時間內(nèi)離開系統(tǒng)的熱量，(103表示單位時間回轉(zhuǎn)窯內(nèi)原煤所含的熱量增量，則可建立系統(tǒng)的熱平衡方程為 ClQ1-ClQ2 = dQ3 ；(4)結(jié)合褐煤和生產(chǎn)設(shè)備的具體參數(shù)(如原煤的比熱、燃燒值，煤粉輸送管道的直徑、回轉(zhuǎn)窯的容積等)，消去系統(tǒng)熱平衡方程所含的中間變量，由此獲得只含有輸入、輸出變量的系統(tǒng)控制方程；(5)利用溫度傳感器監(jiān)測回轉(zhuǎn)窯前后的溫度O1U)和02(t)，并采用反饋控制方法實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動化控制，如通過伺服電機調(diào)節(jié)原煤進料速度、回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速，通過變頻控制器調(diào)節(jié)弓I風(fēng)速度、煤粉下料速度等。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果(I)采用反饋控制方法可有效實現(xiàn)對褐煤提質(zhì)生產(chǎn)的自動化控制，從而避免了生產(chǎn)過程中的手工操作，在確保成品煤質(zhì)量的同時也節(jié)約了人力資源成本；(2)采用回轉(zhuǎn)窯前后的溫度作為輸出量，可以在很大程度上降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，確保控制系統(tǒng)的魯棒性和反饋控制的實時性；(3)采用伺服電機可實現(xiàn)對原煤進料速度、回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速的精確控制，并且變頻控制器亦可實現(xiàn)對弓I風(fēng)速度、煤粉下料速度的精確調(diào)節(jié)。因此，本專利技術(shù)可用于大規(guī)模的褐煤干燥提質(zhì)自動化生產(chǎn)過程，并可有效實現(xiàn)煤炭資源的高效利用。附圖說明圖I為本專利技術(shù)實施案例提供的褐煤干燥提質(zhì)的自動化生產(chǎn)控制方法的實現(xiàn)流程圖。具體實施方式為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本專利技術(shù)進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。圖I示出了本專利技術(shù)實施案例提供的褐煤干燥提質(zhì)的自動化生產(chǎn)控制方法，該方法包括在步驟SlOl中，定義系統(tǒng)的輸入變量、輸出變量和中間變量，在褐煤干燥過程中， 設(shè)(IQ1表示單位時間內(nèi)進入系統(tǒng)的熱量,dQ2表示單位時間內(nèi)離開系統(tǒng)的熱量,(193表示單位時間回轉(zhuǎn)窯內(nèi)原煤所含的熱量增量，則可建立系統(tǒng)的熱平衡方程為ClQ1-ClQ2 = dQ3 ；輸入變量為原煤進料速度w (t)，回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速V (t)，煤粉下料速度s (t)，引風(fēng)速度 u(t);輸出變量為回轉(zhuǎn)窯前端(與熱風(fēng)爐連接處)的溫度O1U)和尾端(成品煤出料口處)的溫度 2α);中間變量為單位時間回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的原煤量M(t)，單位時間原煤的入料量 F (t)，單位時間熱風(fēng)爐內(nèi)產(chǎn)生的熱量H⑴。在步驟S102中，結(jié)合褐煤和生產(chǎn)設(shè)備的具體參數(shù)(如原煤的比熱、燃燒值，煤粉輸送管道的直徑、回轉(zhuǎn)窯的容積等)，消去系統(tǒng)熱平衡方程所含的中間變量，由此獲得只含有輸入、輸出變量的系統(tǒng)控制方程；在步驟S103中，利用溫度傳感器監(jiān)測回轉(zhuǎn)窯前后的溫度O1U)和02(t)，并采用反饋控制方法實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動化控制，如通過伺服電機調(diào)節(jié)原煤進料速度、回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速，通過變頻控制器調(diào)節(jié)引風(fēng)速度、煤粉下料速度等。本專利技術(shù)實施例提供的褐煤干燥提質(zhì)的自動化生產(chǎn)控制技術(shù)的工作原理為(I)建立褐煤干燥過程中系統(tǒng)的熱平衡模型I)單位時間內(nèi)進入系統(tǒng)的熱量為(IQ1 = H (t) dt+cf (t) Θ j (t) dt其中C1表示褐煤的比熱；2)單位時間內(nèi)離開系統(tǒng)的熱量為dQ2 = C1F (t) Θ 2 (t) dt3)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)原煤所含的熱量增量為dQ3 = C1M (t) d Θ 2 (t) dt4)系統(tǒng)的熱平衡方程為ClQ1-ClQ2 = dQ3,即權(quán)利要求1.，其特征在于，采用褐煤干燥過程中系統(tǒng)的熱平衡模型，以原煤進料速度、回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速、煤粉下料速度和引風(fēng)速度作為系統(tǒng)的控制輸入變量，回轉(zhuǎn)窯前后的溫度作為系統(tǒng)的控制輸出變量，利用反饋控制方法實現(xiàn)對褐煤干燥提質(zhì)的自動化生產(chǎn)控制。2.采用權(quán)利要求I所述的自動化生產(chǎn)控制方法，其特征在于，該方法包含如下步驟(1)建立褐煤干燥過程中系統(tǒng)的熱平衡模型單位時間內(nèi)進入系統(tǒng)的熱量為ClQ1 = H(t)dt+ClF(t) JOdt，其中C1表示褐煤的比執(zhí).單位時間內(nèi)離開系統(tǒng)的熱量為dQ2 = C1F(t) 2(t)dt ；回轉(zhuǎn)窯內(nèi)原煤所含的熱量增量為dQ3 = c1M(t)d02(t)dt ；系統(tǒng)的熱平衡方程為ClQ1-ClQ2 = dQ3，即3.按照權(quán)利要求2所述的褐煤干燥提質(zhì)工藝方法，其特征在于，回轉(zhuǎn)窯的前端溫度 O1U)為 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種褐煤干燥提質(zhì)的自動化生產(chǎn)控制方法，其特征在于，采用褐煤干燥過程中系統(tǒng)的熱平衡模型，以原煤進料速度、回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速、煤粉下料速度和引風(fēng)速度作為系統(tǒng)的控制輸入變量，回轉(zhuǎn)窯前后的溫度作為系統(tǒng)的控制輸出變量，利用反饋控制方法實現(xiàn)對褐煤干燥提質(zhì)的自動化生產(chǎn)控制。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李聞白，李虎雄，仁亮，程成，邱波，
申請(專利權(quán))人：溫州大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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