[发明专利]一种陶瓷喷雾干燥过程能耗建模方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷喷雾干燥过程能耗建模方法，建模过程，根据焓平衡原理构建喷雾干燥过程比能耗模型；模型分析过程，得到所输入的工艺参数的全局敏感性指数，和参数优化过程，通过响应曲面法对所述可变因素进行优化。利用喷雾干燥过程比能耗模型计算出喷雾干燥过程的能耗与比能耗，及时了解当前工艺状况下的能耗。使用Sobol'全局敏感性算法分析了工艺参数对干燥能耗与能效的影响程度，将工艺参数的影响程度量化为全局敏感性指数，可以直观地表示工艺参数的影响力，帮助企业有针对性地调整工艺参数，通过响应曲面法得到陶瓷喷雾干燥过程的最优参数组合，提高陶瓷喷雾干燥质量。

技术领域

本发明涉及陶瓷生产领域，尤其涉及一种陶瓷喷雾干燥过程能耗建模方法。

背景技术

陶瓷行业中能源支出占了企业成本的很大一部分，喷雾干燥塔由于产量巨 大、设备运行时间长、燃料消耗大，其能耗的高低直接影响到企业的生产成本。 而企业由于缺乏对喷雾干燥生产能耗与能效的计算与评估手段，难以掌握生产 的能耗与能效状况；同时由于无法准确掌握各变量对设备能效的影响程度，企 业也难以在众多的相关参数中准确判断出影响干燥能效的关键变量；同时在设 定生产参数时多依靠经验，缺乏科学指导，往往造成能源的浪费。并且，由于 喷雾干燥的过程是连续稳定的，只要干燥条件保持恒定，干燥产品性质就保持 恒定，因此企业在生产中制定的工艺参数往往不会轻易改变，能源浪费的问题 会一直持续下去。

发明内容

本发明的目的在于提出一种陶瓷喷雾干燥过程能耗建模方法，根据喷雾干 燥塔的干燥机理与工艺过程构建喷雾干燥过程比能耗模型，及时了解当前工艺 状况下的能耗，将工艺参数的影响程度量化为全局敏感性指数，有针对性地调 整工艺参数，提高陶瓷喷雾干燥质量，避免能源浪费。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种陶瓷喷雾干燥过程能耗建模方法，依次包括以下过程：

建模过程，采集喷雾干燥塔的工艺参数，根据焓平衡原理构建喷雾干燥过 程比能耗模型；模型分析过程，通过Sobol'全局敏感型性算法对所述喷雾干燥 过程比能耗模型输入的工艺参数进行全局敏感型分析，得到所输入的工艺参数 的全局敏感性指数，并将全局敏感性指数大于设定值的工艺参数筛选出来，作 为可变因素；和参数优化过程，以陶瓷喷雾干燥过程的比能耗作为响应，通过 响应曲面法对所述可变因素进行优化，得到陶瓷喷雾干燥过程的最优参数组合。

优选地，所述建模过程包括以下步骤：步骤A1，采集喷雾干燥塔的工艺参 数；步骤A2，根据焓平衡原理建立干燥过程的焓平衡方程，和根据物料平衡原 理建立干燥过程的水分平衡方程；步骤A3，联立焓平衡方程与水分平衡方程求 解，得到干燥过程的绝干空气流量L与出塔尾气湿含量H₂，进而得到过程消 耗的总热量即总能耗Q_M；步骤A4，根据比能耗定义获得陶瓷喷雾干燥过程比 能耗模型。

优选地，步骤A1中，所述工艺参数包括料液含水率w₁、干燥粉料的含水 率w₂、进风温度t₁、排风温度t₂、进料速率G₁、料液温度t_m1和环境温度t₀；

步骤A2中，首先根据焓平衡原理：进入喷雾干燥塔的焓＝热空气带入的焓+ 料液带入的焓，从而得到干燥过程的焓平衡方程：

I_IN＝LI₁+G_ch₁＝LI₂+G_ch₂+Q_L＝I_OUT，