[发明专利]一种辊道窑工艺参数的分析与优化方法

权利要求书

1.一种辊道窑工艺参数的分析与优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对陶瓷辊道窑进行数值模拟；

S2：根据数值模拟结果，分析辊道窑结构参数对温度均匀性的影响；

S3：采用正交试验分析辊道窑工艺参数对温度均匀性的影响；

S4：建立BP神经网络并分析工艺参数与温度均匀性的关系；

S5：根据BP神经网络确定优化问题；

S6：采用Pareto遗传算法求解优化问题，从而对工艺参数进行多目标优化，得到优化后的工艺参数；

在步骤S2中，分析辊道窑的平顶与拱顶结构、四对烧嘴与六对烧嘴结构对温度均匀性的影响，且采用变异系数来评价温度均匀性；

即温度均匀性为：

其中，t为变异系数，即温度均匀性系数；t_ij为第i组工况窑内第j个点的温度值，为第i组工况窑炉的平均温度；

利用四对烧嘴拱顶的辊道窑并建立四因素五水平的正交表试验得到助燃空气温度、天然气质量流量、助燃空气质量流量和烟气质量流量对温度均匀性的影响；

在步骤S4中，具体包括以下步骤：

S4.1：初始化BP神经网络，设置BP神经网络的输入层、隐含层、输出层和权值的参数；

S4.2：选择BP神经网络的训练模式，根据正交试验得到的数据建立输入矩阵并作为BP神经网络的输入向量，设置BP神经网络的输出向量为温度场均匀性与平均温度；

S4.3：开始BP神经网络的训练，对每个输入向量进行计算，得到网络输出和误差；

S4.4：判断误差是否收敛；

若收敛，则执行步骤S4.6；

若不收敛，则执行步骤S4.5；

S4.5：进行反向传播过程计算，计算每层的各个单元的局部梯度，对权值进行修正并返回执行步骤S4.3；

S4.6：完成训练学习过程，得到合适的BP神经网络，并利用该BP神经网络分析工艺参数与温度均匀性的关系；

在步骤S5中，以温度均匀性系数与燃烧过程中的能耗为优化目标，确定优化问题为：

Find(M_Nh天然气，M_Nh助燃风，t_zk)

Minimize：l(M_Nh天然气，M_Nh助燃风，t_zk)

Maxmize：η(M_Nh天然气，M_Nh助燃风，t_zk)

l(M_Nh天然气，M_Nh助燃风，t_zk)＝net(M_Nh天然气，M_Nh助燃风，t_zk)

Rang:2.4131kg/h≤M_Nh天然气≤5.1712kg/h

26.4479kg/h≤M_Nh助燃风≤56.6741kg/h

340K≤t_zk≤540K

1422K≤t_cd

其中，M_Nh天然气为天然气的质量流量；M_Nh助燃风为助燃风的质量流量；t_zk为助燃风的温度；t_cd为温度场平均温度；net代表神经网络，η代表热效率，l代表温度均匀性变异系数。

2.根据权利要求1所述的一种辊道窑工艺参数的分析与优化方法，其特征在于，在步骤S1中，对陶瓷辊道窑进行数值模拟包括：

S1.1：建立辊道窑三维模型；

S1.2：建立数值物理模型；

S1.3：根据实际设定边界条件。

3.根据权利要求2所述的一种辊道窑工艺参数的分析与优化方法，其特征在于，建立辊道窑三维模型包括以下步骤：

S1.1.1：选取宽体辊道窑作为研究对象；

S1.1.2：根据宽体辊道窑的实际结构参数，选取宽体辊道窑的一节烧成带，将烧嘴结构简化为圆柱体结构，以设定的物理边界条件代替宽体辊道窑的物理结构，建立宽体辊道窑的简化三维模型；

S1.1.3：根据宽体辊道窑的实际外形和结构将宽体辊道窑的简化三维模型网格化。