水泥生料在模拟分解炉内分解特性的研究

用悬浮态气－固反应动力学试验装置模拟工业分解炉，进行了物料种类、温度、气氛中ＣＯ２含量、颗粒粒径和配合料（ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３）等因素对石灰石、生料粉的分解特性影响的试验研究。提出了悬浮态下碳酸钙分解反应受晶核形成与生长控制；反应末期存在准终态和终态的分解率；物料发解反应综合指标（即易分解性指数）等新概念。并对动力学参数用于分解炉设计和操作进行了有益的探讨。     

分解炉中水泥生料对煤燃烧过程的作用

分解炉内燃料燃烧问题已成为解决预分解窑达产达标的关键，要保证低挥发分煤在分解炉内的合理使用，必须全面了解煤粉燃烧特性及其与碳酸钙分解过程的作用关系。结合不同煤质，深入研究了在有大量生料加入时煤燃烧特性的变化规律，表明大量生料对煤的起燃有不利影响，而对煤的燃烧过程有活化作用。     

基于神经网络的分解炉温度控制过程建模

以预分解窑系统的工艺过程为依据,利用BP神经网络技术,对分解炉温度的控制过程进行建模。     

水泥生料分解反应的研究

本文以峨眉山水泥厂的原料配比为不同率值的生料,用XRD、TG-DTA测试方法对其相关特性进行了分析,并运用相边界反应收缩圆柱体反应机理,对其进行了分解活化能计算分析。     

再循环式分解炉的生料分解率

通过建立再循环式分解炉及预热器的总物料平衡及生料中部分化学组份ＣａＯ的平衡关系，推导出分解炉物料循环率对物料最终分解率影响的数学模型，进而分析了循环率及预热器分离效率对物料最终分解率的影响规律。     

基于近似动态规划方法的分解炉温度控制研究

新型干法水泥窑外分解技术就是在预热器和回转窑之间增设分解炉,水泥生料在分解炉中要完成90％以上的碳酸盐预分解,对其温度的稳定和优化控制是保证正常分解的充分必要条件;由于生料成分的多样性和热变换的持续性,分解炉的温度控制是一个非线性的复杂控制对象,影响它的外部因素很多,且各个因素之间存在耦合和不确定性,一直是分解炉动态稳定控制中难以解决的问题,而近似动态规划方法是一种基于现场实际数据的不依赖于系统数学模型的在线控制方法.文中通过在MATLAB环境下的仿真,分析了这种方法的学习能力、控制效果和适应能力,与使用传统方法设计的控制器的比较显示了其在适应性和寻优解上的优越性.     

用BP神经网络控制水泥分解炉温度

根据预分解窑系统的工艺过程，给出了利用BP神经网络技术，来实现分解炉温度的控制方法。     

水泥生料分解动力学的研究

应用高精度热重仪对水泥生料及其石灰石在氮气气氛、不同升温速率下的分解动力学进行了研究，采用普适积分法、微分方程法以及多重速率扫描Kissinger法相结合的方式确定分解机理，求解动力学参数。研究结果表明：水泥生料及其石灰石分解符合相边界反应的收缩圆柱体反应机理，并且还发现活化能E和指前因子A随试验条件的改变呈规律性的变化。     

分解炉仿真技术在水泥生产调试中的初步研究

天津水泥工业设计研究院有限公司在总结工程实践经验的基础上,开发出了具有分解炉三维数值模拟功能的计算机辅助试验平台系统,天津院技术人员运用该系统指导华润水泥（平南）有限公司3号线的生产调试,对该厂分解炉温度场分布进行了很好的预测,为现场技术人员提供了新的调试手段。     

水泥生料的分解模拟实验

应用高温气固悬浮实验台对水泥生料在预分解炉中分解动力学的过程进行了模拟实验。利用实验系统的传递函数对检测数据进行修正,建立了生料分解的动力学机理模型,获取了动力学参数。实验中还初步分析了生料与煤焦物性之间的相互作用。结果表明：模拟实验能较好地反映水泥生料在工业分解炉中的分解过程,界面化学反应的收缩圆柱体模型较好地符合实验数据。耦合实验表明：某些物料间有明显的相互作用。     

高海拔地区水泥生料悬浮炉分解特性研究

高海拔地区低压低氧的大气条件影响水泥生料在分解炉内的分解过程,探究水泥生料在该条件下的分解特性具有重要意义。通过构建模拟高海拔地区的低压悬浮炉实验系统,研究了压力、温度以及O₂浓度对高海拔条件下水泥生料分解特性的影响。研究结果表明：低压条件下水泥生料的分解符合随机成核和随后生长模型;随着反应压力的逐渐降低,水泥生料的分解速率逐渐增大,反应产物的比表面积以及比孔体积逐渐增大;但低压条件会加剧燃料的不完全燃烧,降低水泥生料的分解率;燃料以及水泥生料的反应速率均会随着反应温度的上升而逐渐增大,但水泥生料的分解率会先升高再降低;燃料的燃尽率以及反应速率随着O₂浓度的增加而增大,进而提高反应物的反应速率。     

生料细度对硅酸盐水泥熟料烧成的影响

研究了在高饱和比、高硅率的体系内,生料细度及对应细度筛余物中f-SiO2含量对硅酸盐水泥熟料烧成的影响。结果表明:在同一率值范围内,生料越细,熟料中w(f-CaO)越低,易烧性越好;生料中f-SiO2含量越高,易烧性越差,熟料中f-CaO含量越高;当0.2mm方孔筛筛余中w(f-SiO2)含量低于0.5%时,物料的颗粒尺寸愈小,反应界面和扩散截面增加,反应产物层厚度减少,熟料的烧结过程容易进行,熟料的亚微观结构中各矿物分布均匀,晶体大小适中;当0.2mm方孔筛筛余中w(f-CaO)高于0.5%时,各矿物分布不均匀,形成单一B矿区域,A矿形成数量明显减少。     

自适应迭代混合建模及在碳二加氢过程的应用

化工过程反应机理复杂,机理模型与实际反应系统之间存在建模误差;同时存在复杂的缓慢时变特征,如催化剂失活、燃料结焦等,难以用确定的机理描述,一般采用简化的关系描述,因此过程模型将与实际过程系统逐渐失配。为了建立能长期精确反映过程动态特性的模型,建立了一种基于过程特性的自适应迭代混合模型（self-adaptive iterative hybrid model,SAIHM）。将机理模型和数据驱动的模型有效融合以提高模型的预测精度;数据驱动的模型采用深度循环神经网络（deep recurrent neural network,DRNN）以充分挖掘相邻工况间的时序关系;基于某工厂碳二加氢绝热反应器的历史运行数据建立的自适应迭代混合模型与现有机理模型的仿真对比结果表明,自适应迭代混合模型能更有效地跟踪实际系统。     

Multilevel surrogate modeling of an amine scrubbing process for CO2capture

Surrogate models provide a powerful method for simplifying calculations within complex simulations. While surrogate models are broadly applied within chemical engineering, little research exists investigating the level of surrogacy's impact on a simplified process model. In this work, artificial neural networks (ANN) and Kriging models are used as surrogate models at the process, process unit, and thermodynamic levels for a CO₂ amine scrubbing process. The surrogated models are evaluated against an Aspen Plus simulation for accuracy, convergence behavior, computational cost, and ability to extrapolate. The thermodynamic and process unit models can better handle discontinuous, non-smooth behavior, and convergence issues in the surrogated truth model, but poor conditioning in the final system of equations results in a lower accuracy and convergence rate than the process level surrogate. Beyond model accuracy, availability of diverse data, intended re-usability, and the desired outputs must be considered when selecting a level of abstraction.     

基于结构逼近式神经网络的间歇反应器优化控制

利用结构逼近式混合神经网络（SAHNN）建立了一类典型放热液相二级平行间歇反应的数学模型。基于主产物浓度和反应温度的递归神经网络（RNN）模型,使用混合PSO-SQP算法求解该间歇反应主产物产率最大化问题,进而得到反应温度优化曲线。鉴于反应温度实时可测,提出扩展的EISE指标,该指标把实时计算的模型误差引入控制策略,为基于模型的控制增加了反馈通道,增强了控制方法的鲁棒性和抗干扰性能。利用 原理对所提出的一步超前预测控制做了稳定性分析,证明了算法的正确性。研究的结果充分证明了基于SAHNN混合神经网络模型的优化控制策略的有效性。     

TE过程闪蒸罐双时间尺度建模与动态特性分析

闪蒸罐是工业常用的化工单元设备, 在对其进行动态机理建模时, 气相物质的动态特性方程被拟稳态处理转化为稳态代数方程, 而液相仍为微分方程。由此一来, 与气相相关的压力的真实动态信息无法得到, 而是完全依赖于液相相态的变化。基于闪蒸罐的化工动态学机理和“拟稳态”的系统特点, 通过增加快变量的动态物料守恒关系式, 还原系统的气相快暂态过程, 建立了TE过程闪蒸罐的双时间尺度全阶模型。利用奇异摄动方法将全阶模型精确求解后, 与拟稳态模型进行了仿真对比;最后, 设计了全阶模型的压力控制回路, 得到很好的控制效果, 验证了建模方法的合理性和工业应用价值。     

镁渣配料煅烧熟料形成过程的试验研究

对不同镁渣掺量的生料在不同温度下进行煅烧试验，分析了煅烧料的游离氧化钙，利用XRD分析了煅烧料的矿物组成，并进行了岩相分析。结果表明：掺镁渣生料易烧性较好，熟料矿物岩相结构及形貌正常，熟料矿物形成过程与采用天然原料的基本相同。     

论水泥质量的动态分析

对比水泥质量的静态分析法与动态分析法,发现前者不涉及水泥应用的整个周期,是以某时间点的水泥质量参数作为评价水泥性能的指标,而动态分析法跟踪整个计算期内的参数变化,是水泥水化反应的本质反映,是水泥质量保证的可靠方法,其与水泥混凝土耐久性既有本质区别又有一定的联系,是水泥质量控制的新工具。     

干法含碳致密水泥生料块烧成条件下碳燃烬度实验研究

为研究干法含碳致密水泥生料块烧成条件下的碳燃烬度,制成不同厚度的含碳致密水泥生料块(CCP料块)在电炉模拟的工业立窑生产环境中进行烧成实验,即经1000℃还原气氛预烧0.5h和1400℃或1450℃氧化气氛中烧成半小时至1h,可制得游离钙足够低的熟料,其内含碳获得良好的燃烬度。一项数值计算程序(CCPIM)为实验结果提供了基于碳燃烧扩散速率控制机理的数值解答,吻合良好。