[发明专利]一种结合数据驱动与数据挖掘的水泥窑系统热耗分析方法

说明书

本发明属于水泥工业技术领域，公开了一种结合数据驱动与数据挖掘的水泥窑系统热耗分析方法及系统,利用数据挖掘和机器学习技术，对水泥生产的窑系统数据进行不同角度、不同粒度的影响热耗的不同因素分析，实时反映窑系统中的热工设备工况状态及热耗情况，并建立相应的窑系统按小时热耗模型、窑系统按天热耗模型、窑系统按周热耗模型；并进行优化参数，对水泥窑系统生产过程中热耗情况进行数据分析。本发明对水泥生产的窑系统数据进行不同角度、不同粒度的影响热耗的不同因素分析，反映窑系统中的主要热工设备工况状态及热耗情况，并建立相应的热耗模型，为水泥企业根据生产的实际，调整相应生产策略，以降低煤耗，达到节能的目的。

技术领域

本发明属于水泥工业技术领域，尤其涉及一种结合数据驱动与数据挖掘的水泥窑系统热耗分析方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

水泥工业作为高耗能产业，在当前资源短缺、能源危机及政府管理部门大力倡导的情况下，实现节能减排成为水泥工业生存和发展的必经之路。因此水泥工业的节能减排工作刻不容缓。

熟料煅烧是水泥生产中影响热耗最主要的工艺环节，能源消耗大、热量损失也大。

目前对窑系统热效率进行系统分析的项目较少，窑系统受原料、风、煤、窑速等因素的影响，窑系统内部反应复杂、参数变化复杂，系统关联性强；同时，生产工艺、窑系统结构及设备、操作都直接影响着窑系统的热耗。虽然，水泥厂都对窑系统进行了现场热态测试和标定，但并没有对所获得的数据进行进一步分析以获得窑系统热耗模型，且所获得的数据由于传感器坏了或维修设备等导致某些数据丢失，罕见对窑系统热耗研究的成果。

热耗计算方法比较简单、粗略；同时窑系统自身技术改进的节能空间已日益减少，如何从精细化管理层面上实现节能成为水泥行业节省能源的新的思路；此外窑系统热损失在一定程度上反映了窑内的热工状况和烧成热耗的多少，对窑系统热损失进行精细化管理和分析可以更好更精确地掌握水泥烧成过程的能耗热耗，从而实现水泥工业的进一步节能减排。

近些年来，国内外分析主要集中于通过窑系统的建模和控制来提高水泥的生产效率。王蕊等人采用模糊PID算法设计控制器，将其应用于水泥回转窑的温度控制，虽然取得了一定成效，但它的抗干扰能力较弱，稳定时间比较长,控制精度不够高；王红君等人针对分解炉和回转窑各自的温度变化运用机理建模的原理建立数学模型，再进行预估控制，模型具有良好的稳定性、容错性和抗干扰能力，但是只能分析局部而不能针对整个窑系统。鉴于此，分析水泥窑系统的热耗模型与计算方法对水泥窑优化操作与节能管理具有重要的指导意义。

综上所述，现有技术存在的问题是：

目前对窑系统热耗分析大都依据熟料煅烧过程；虽然抓住了熟料煅烧的重要环节，但没有把国家对能源的控制与规范、行业规范、水泥厂对节能的管理、生产的管理等众多因素相结合，以系统地分析窑系统热耗的影响因素及模型。所以，难以全面分析与衡量水泥企业的窑系统热耗。

因为窑系统配置不同，现有对窑系统热耗进行分析的数据较少，热耗计算方法比较简单；同时窑系统自身技术改进的节能空间已日益减少，没有从精细化管理层面上对窑系统中影响热耗的因素进行全面的分析，以有效监控窑系统生产中的热耗。

窑系统生产中的热耗分析方法比较简单、考虑的因素或角度也比较单一，所以难以从多个角度、多个因素对窑系统热耗进行分析。

解决上述技术问题的难度和意义：

难度：

该窑系统热耗分析方法跨越从顶层的管理层到窑系统生产车间所涉及的因素，所涉及的关于水泥企业热耗的信息或数据非常多，所以如何采集数据、梳理这些数据是必须解决的一个难题。

影响窑系统热耗的主要因素的确定。