[发明专利]一种水泥回转窑的分段机理建模方法及系统

权利要求书

1.一种水泥回转窑的分段机理建模方法，其特征是，包括以下步骤：

S1：确定水泥回转窑的稳态参数及其分段参数；

S2：对水泥回转窑的输入输出变量进行分析，根据变量是可测或不可测变量确定变量类型；

S3：对复杂窑况及次要因素进行假设，推断模型关键参数；

S4：根据质量守恒和能量守恒原理对每段区域建立动态模型；

所述步骤3，具体为：

忽略生料进料成分分解成气体后随尾气排出，则Q_s＝Q_s,out＝Q_s,in，即生料进料量与熟料出料量相等；假设空气为理想气体情况，则：

ρ_a0Q_a0＝ρ_a,TQ_a,T

ρ_g0Q_g0＝ρ_g,TQ_g,T

假设煤炭的C含量为100％，则反应瞬时完全生成CO₂；

忽略一次风量，煤粉燃烧瞬时等效于将O₂部分变成CO₂，则送风体积流量等于尾气体积流量，即Q_a0＝Q_g0。

2.根据权利要求1所述的一种水泥回转窑的分段机理建模方法，其特征是，所述步骤1，具体为：

根据水泥回转窑煅烧工艺及煅烧机理，将水泥回转窑划分为碳酸盐分解带、升温过渡带、烧成带和冷却带四个工艺带；

对水泥回转窑四个工艺带进行稳态值分析，确定相关参数。

3.根据权利要求2所述的一种水泥回转窑的分段机理建模方法，其特征是，

所述水泥回转窑的输入变量包括：生料下料量、生料进入温度、窑头喷煤量、窑头二次风送风量和窑头二次风温度；

所述水泥回转窑的输出变量包括：烧成带物料温度、窑头熟料出料温度、窑尾烟气温度和窑尾O₂浓度；

所述变量类型包括：被控变量、操纵变量和主要干扰变量，

所述被控变量包括烧成带物料温度和窑尾O₂浓度；

所述操纵变量包括窑头喷煤量和窑头二次风送风量；

所述主要干扰变量包括生料下料量和窑转速、生料进入温度和窑头二次风温度。

4.根据权利要求3所述的一种水泥回转窑的分段机理建模方法，其特征是，所述步骤4，具体为：

将碳酸盐分解带、升温过渡带、烧成带和冷却带每个区域看作一个一阶模型，即每个区域的物料温度、气体温度、物料质量密度都是均一的；

根据质量守恒和能量守恒原理，建立物料的质量守恒方程、物料的能量守恒方程、气体的能量守恒方程、氧气浓度的守恒方程。

5.根据权利要求4所述的一种水泥回转窑的分段机理建模方法，其特征是，所述物料的质量守恒方程为：

下标s：solid，表示物料；下标i：第i个反应器，共4个，i＝0代表输入项，即input；m_s,i:每米的物料质量，称为物料密度；Q_s,i:分段i的物料流量；u_s：物料延窑炉倾斜方向的流动速度，其计算关系为：u_s＝θ**D；

碳酸盐分解带、升温过渡带、烧成带和冷却带的分段物料质量守恒方程为：

物料输入量；m_s,4u_s＝_s,out，物料的输出量。