1、点击页面右上角 ···

2、然后点击 “在浏览器打开”即可

朱豫才:水泥生产线的模型预测控制与运行优化

水泥 浙江大学控制学院教授朱豫才 2023-12-08

朱豫才表示,智能水泥厂应基于智能建模的模型预测控制和运行优化,模型预测控制与运行优化大有可为。在流程工业实现全面自动化生产,即智能制造,可以提高生产的安全性,节能1% - 5%,提高收益1% - 5%,减少污染物生成5% - 50%。

一直以来,数字化、工业互联网催生巨大的流程工业智能制造市场。流程工业包括石化、化工、发电、钢铁、水泥、玻璃、造纸、采矿等,是国民经济的基础,同时是经济体中耗能最大、污染最多的行业。在双碳目标形势下,流程工业产能过剩,从靠产能赚钱,变为靠质量和效率赚钱,环保压力巨大,面临很大挑战。

近日,浙江大学控制学院教授朱豫才以《水泥生产线的模型预测控制与运行优化》为主题进行精彩演讲,详细介绍了模型预测控制技术、水泥厂自动控制与优化方案等内容。

朱豫才表示,智能水泥厂应基于智能建模的模型预测控制和运行优化,模型预测控制与运行优化大有可为。在流程工业实现全面自动化生产,即智能制造,可以提高生产的安全性,节能1% - 5%,提高收益1% - 5%,减少污染物生成5% - 50%。

一、绪论:水泥厂自动控制与优化中的问题和挑战

朱豫才指出,水泥工业数字化转型及智能制造是一项迫切的任务,原因在于多数水泥生产线运行是远程手动,自动化及优化空间大。

水泥生产线运行中的干扰因素有生料成份变化和燃料成分波动;水泥装置自动化的困难分别是干扰幅度大,复杂多变量约束控制问题,使用PID控制困难以及建模困难。

基于以上问题,故提出基于智能建模的水泥厂先进控制与优化技术,同时介绍四条水泥生产线应用案例,包括窑线和磨机。

 

水泥工业的智能制造现状

动态模型的建立/维护,是实现每一层自动/闭环的关键。

二、模型预测控制技术简介

使用过程模型对被控变量进行预测,使用过程模型和优化算法计算控制变量控制动作。 

 

模型预测控制系统硬件结构

模型预测控制技术关键技术是智能建模。系统辨识就是用测试数据建立系统数学模型的理论和方法,已有60多年历史。

 

基于智能建模的智能制造技术可以使建模效率提高3-10倍。多变量、闭环、自动系统辨识(建模)理论与技术可以实现“四个自动”。自动最优激励信号设计,多变量、闭环、自动测试,自动确定模型阶次,自动模型参数估计,自动模型检验,给出每个模型A, B, C, D评级。智能制造技术的用户包括,埃克森-美孚、霍尼韦尔、拜尔、巴斯夫等世界500强。

 

已开发基于智能建模关键技术

Tai-Ji MPC® 模型预测控制(MPC)技术是三个模块的整合,是闭环、自动在线辨识技术和控制器参数的自动整定技术以及高精度、低成本、国际领先的建模技术。

 

三、水泥生产线模型预测控制与优化系统

 

1、水泥窑线预测控制与优化

 

控制目标有四个,分别是:降低分解炉出口温度等温度波动,降低O2、CO、NOx波动,降低窑头负压、篦冷机压力、窑电流波动,降低f-CaO波动。

运行优化目标有四个,分别是:提高f-CaO均值并/或提高f-CaO合格率,提高窑头负压均值,优化O2,以优化燃烧,进料极大化,以提高产量。

2、水泥生料磨预测控制与优化

 

控制目标有两个,分别是降低各被控变量波动和保证生料细度。

运行优化目标: 是降低电耗并或者提高产量。

 

先进控制的两个作用是降低波动和卡边优化。

水泥生产线控制优化的运行改进与经济效益分别是:

(1)实现全面自动化,大大降低劳动强度,提高安全性

(2)降低温度, 压力, O2, NOx , f-CaO波动40~80%

(3)提高f-CaO合格率10~20%

(4)提高f-CaO均值20%

(5)增产1% ~ 3%

(6)节煤1% ~ 5%

(7)节电2% ~ 5%

(8)降低NOx生成10%

举例说明控制优化经济效益计算,假设某条水泥生产线日产5000吨,那么按照年耗煤成本2.1亿元,年耗电成本0.5亿元,年毛利2.2亿元计算,控制优化系统包括两个生料磨、回转窑和水泥磨,节煤2% 年经济效益420万元,节电2% 年经济效益100万元。得出结论,生产线总经济效益每年520万元。

四、四个应用案例及改进建议

案例一:山东泉兴水泥#3窑线预测控制,2018年投运,产能5000t/d

 

1、主要被控变量(CV)

分解炉出口温度

窑头负压

篦冷机一段压力

2、主要控制(操纵)变量(MV)

窑尾给煤量

窑头排风机频率

篦冷机转速

3、主要干扰变量(DV)

喂料量

 

山东泉兴水泥#3窑线预测控制,稳定运行

 

山东泉兴水泥#3窑线预测控制,最新f-CaO数据

案例二:山东泉兴水泥#3窑线预测控制,2018年投运,产能5000t/d

 

1、主要被控变量(CV)

分解炉出口温度

窑头负压

篦冷机一段压力

窑电流

f-CaO

2、主要控制(操纵)变量(MV)

窑尾给煤量

窑头排风机频率

篦冷机转速

某3台风机

分解炉出口温度设定值

窑电流设定值

 

山东平邑中联水泥厂#1窑线预测控制,手动控制与自动控制比较

案例三:陕西北元化工水泥厂#1窑线控制,2020-11投运,产能2500t/d

 

1、主要被控变量(CV)

分解炉出口温度

窑头负压

篦冷机一段压力

窑电流

2、主要控制(操纵)变量(MV)

窑尾给煤量

窑头排风机频率

篦冷机转速

北元化工水泥厂#1窑线预测控制,2020-11投运

 

陕西北元化工水泥厂#1窑线控制,2020-11投运

案例四: 新疆阿克苏青松建化水泥厂#1窑线预测控制,2021-03投运,产能2500t/d,项目范围:煤磨、生料磨、水泥磨、窑线

 

 

案例经济效益汇总

1. 山东泉兴水泥厂,5000t/d水泥线,2018年7月投运

实现分解炉温度、窑头负压、篦冷机一段压力自动控制

节煤15%,游离氧化钙合格率从80%升到99%

2. 山东某中联水泥厂,5000t/d水泥线, 2020年9月投运

实现窑线(分解炉、转窑、篦冷机)自动控制

节煤2.09%;节电2.76%;增加熟料产量1.36%

3. 陕西北元化工水泥厂,2500t/d水泥线,电石渣原料,2020年11月投运

实现窑线(分解炉、转窑、篦冷机)自动控制

节煤6.25%;节电2.07%

4. 新疆阿克苏某水泥厂,2500t/d水泥线,2021年3月投运

实现煤磨、生料磨、水泥磨和窑线(分解炉、转窑、篦冷机)自动控制

节煤2.68%;节电0.88%;水泥磨节电5.89%;水泥磨产量增加4.78%

改进建议:

1、稳定转窑内工况

增加控制(调节)变量:尾煤、窑速、高温风机、进料

 

2、增加在线分析手段

一是使用生/熟料成分分析仪和粒度分析仪,二是应用预测控制技术实现卡边优化,进一步节煤节电。

五、结论与展望

朱豫才指出,智能水泥厂是基于智能建模的模型预测控制和运行优化,经济效益的技术基础是显著降低关键参数的波动,>60%。

智能水泥厂要想获得典型效益,就要做到节煤2%,节电3%,增产1%,减少DCS人员50%。项目实施周期为2~4个月,半年内收回投资成本。

针对智能水泥厂建设,他提出三条改进建议,第一,使用烟气分析仪和窑内测温,以稳定窑内工况和优化燃烧。第二,控制器调节进料、高温风机、头煤、窑转速,增加控制和优化手段。第三,使用生/熟料成分分析仪和粒度分析仪,提高卡边优化精度。

此外,模型预测控制与运行优化大有可为。

编辑:邹舒尧
监督:0571-85871667
投稿:news@ccement.com
凡注明来源水泥网的文字、图片、音视频稿件,未经授权,不得转载,违者将依法追究责任。联系电话: 0571-85871513,邮箱:news@ccement.com。(免责声明)

相关资讯

2024年浙江省水泥行业统计工作会议在杭州召开

水泥 11-22

河北查出5批次水泥产品不合格

水泥 11-18

塔牌集团:公司石灰石自有率可以达到 100%

水泥 11-18

海螺水泥:按照“有市场、有资源、有回报”的标准择机并购

水泥 11-18

西部建设董事长换人!章维成任董事长!

混凝土 11-18

王德贵:OCC水泥行业反内卷桐城宣言

水泥 11-15

四川省水泥协会组织开展四川永祥多晶硅有限公司标准化化验室评价

水泥 11-14

青松集团六家分子公司在第二十五次全疆水泥品质指标检验大对比中再获殊荣

水泥 11-14

湖南:关于2024年湖南省制造业质量标杆拟认定名单的公示

水泥 11-14

安徽建工:高质量项目进行时丨建工三建合肥未来大科学城片区(一期)科学仪器产业园项目顺利完成A1主楼筏板基础大体积混凝土浇筑

混凝土 11-13

山水一周要闻速览(11月4日—11月10日)

水泥 11-11

中国电建:拉满 “进度条”,奋力冲刺四季度

水泥,混凝土 11-09

水泥网独家:工信部:多家水泥企业拟入选《2024年5G工厂名录》!

水泥 11-08

长沙益友:行业动态|杨水平董事长受邀出席2024年中国混凝土行业高质量发展交流会

混凝土 11-07

水泥网独家:除尘!把握好水泥行业绿色转型的关键一环!

水泥 11-05

北方水泥新产品首发出口

水泥 11-05

吴笑梅:水泥窑协同处置技术对水泥生产及性能影响的思考

水泥 11-04

春江水泥:低碱水泥的工作原理

水泥,混凝土 11-01

宛北水泥:靠质量 靠产品 赢得市场

水泥 10-31

水泥网独家:零部件更换的基本原则是要“还原”

水泥 10-30

关于举办第七届中国水泥工业烧成技术研讨会暨2024新型低碳水泥大会的通知

水泥 10-29

OCC主席马维平、中国水泥网董事长邵俊一行到访安徽中凯产业

水泥 10-28

华南理工大学副教授吴笑梅:使用替代燃料对生产与熟料质量的影响主要包括三个方面

水泥 10-25

中国环境科学研究院副研究员李建:针对水泥行业超低排放提出三点建议

水泥 10-25

中国电建:筑梦丝路,大道同行向未来

水泥,混凝土 10-24

火热签到中!“2024中国水泥双碳大会 暨第十二届节能环保技术交流大会”召开在即

水泥 10-23

华沃水泥多应用场景光伏发电示范项目顺利竣工

水泥 10-22

云南建投:鲁巧高速光明牛栏江特大桥3#主塔下横梁首次混凝土浇筑成功

混凝土,骨料 10-21

塔牌集团高薪招聘首席信息工程师

水泥 10-18

吴笑梅:替代燃料助力水泥行业低碳转型

水泥 10-18

冀东水泥:公司不断强化数智化转型的赋能作用

水泥 10-15

工信部征集先进计算赋能新质生产力典型应用案例!

水泥 10-14

宁夏:自治区工业和信息化厅关于组织开展 2024年度工业和信息化质量提升典型案例 遴选工作的通知

水泥 10-12

安徽建工:以“质”促效丨建工路港“质量月”活动完美收官

水泥,混凝土 10-11

中国电建:逐绿前行绿更兴

水泥,骨料 10-11

实践的力量丨华南材料:提质增量创品牌

水泥,混凝土,骨料 10-10

海螺水泥弋阳海螺园区绿电运输项目正式投用

水泥 10-10

湖南:工业和信息化部办公厅关于组织开展2024年度质量提升与品牌建设典型案例遴选工作的通知

水泥 10-09

内蒙古:关于组织开展2024年度质量提升与品牌建设典型案例遴选工作的通知

水泥 10-01

安徽:安徽省工业和信息化厅关于组织开展2024年度工业和信息化质量提升与品牌建设典型案例遴选工作的通知

水泥 09-30

李建:通过能耗、环保、安全等标准引导低效产能退出

水泥 09-29

永登祁连山“水泥+”一体化升级改造项目正式开工

水泥 09-27

贵州黄平尖峰水泥:智能化让生产更“绿色”

水泥 09-26

你好,这是我的名片 | 北玻有限孙超明:聚焦新材料科研任务 助力国产大飞机翱翔蓝天

水泥 09-23

河南开展排查整治工作,水泥行业是重点

水泥 09-20

威顿水泥集团三条水泥熟料生产线拆除

水泥 09-14

山西拆除3条熟料生产线,用于建设2个新项目

水泥 09-14

海螺水泥未来3年计划

水泥 09-13

吨水泥销售成本降低33元 塔牌集团六大举措加强成本控制

水泥 09-13

山东将新建年产110万吨水泥粉磨项目

水泥 09-12

加载中...
缩小

放大
  • 标准
  • 特大
取消
发布
发布成功

打开水泥网APP阅读

取消
确认