氧化鋁管道化溶出系統(tǒng)的熱力學(xué)分析和熔鹽溫度預(yù)測(cè)模型研究.pdf

1、由于管道化溶出技術(shù)采用間接加熱方式，可顯著降低氧化鋁生產(chǎn)過程中的能耗。但是在我國(guó)一水鋁石的溶出系統(tǒng)的應(yīng)用中，結(jié)疤現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致每個(gè)生產(chǎn)周期中熱平衡狀態(tài)不斷發(fā)生變化，熔鹽加熱溫度需要不斷進(jìn)行調(diào)整。因此，掌握系統(tǒng)的熱平衡與火用平衡狀況，建立熔鹽溫度預(yù)測(cè)模型，對(duì)于進(jìn)一步降低管道化溶出系統(tǒng)的能耗具有重要的意義。 本研究以國(guó)內(nèi)某企業(yè)的管道化溶出系統(tǒng)熔鹽加熱段為研究對(duì)象，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行熱平衡測(cè)試的基礎(chǔ)上，采用熱力學(xué)的兩種模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了能量平

2、衡分析，并對(duì)結(jié)疤厚度進(jìn)行了擬合，建立了基于傳熱機(jī)理的熔鹽溫度預(yù)測(cè)模型。為進(jìn)一步提高模型的預(yù)測(cè)精度，以Matlab7.0.1為平臺(tái)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱，建立了基于主成分分析法的多神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集的熔鹽溫度預(yù)測(cè)模型。 本文的主要成果與結(jié)論有： 1.熱力學(xué)計(jì)算表明：管道化溶出系統(tǒng)熔鹽加熱段的具有高的熱效率與火用效率，分別為99.4％、85％。隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，系統(tǒng)熱效率降低較少，但系統(tǒng)火用效率降低較多。傳熱火用損是系統(tǒng)火用損失的主要組

3、成部分。因此，降低過大的溫差，是降低火用損的主要途徑。 2.基于傳熱學(xué)原理，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，計(jì)算了管道結(jié)疤的厚度。結(jié)果表明在高溫段的結(jié)疤厚度要遠(yuǎn)大于低溫段的厚度。同時(shí)根據(jù)結(jié)疤厚度隨時(shí)間變化的擬合曲線，建立了熔鹽溫度的預(yù)測(cè)模型。仿真結(jié)果表明該模型的預(yù)測(cè)結(jié)果精度較低。 3.對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了平滑、主成分分析（PCA）與歸一化等預(yù)處理。通過主成分分析方法，對(duì)管道化溶出系統(tǒng)中13個(gè)變量進(jìn)行了重新組合，確定了8個(gè)新的變量，為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立

4、提供了基礎(chǔ)。 4.針對(duì)不同周期之間的熔鹽升溫規(guī)律不一樣的特點(diǎn)，以熔鹽的初始溫度作為劃分子網(wǎng)絡(luò)的依據(jù)，應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集的方法，建立了包含三個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的管道化溶出系統(tǒng)熔鹽溫度預(yù)測(cè)模型。 5.應(yīng)用不同工況下的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熔鹽溫度預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了檢驗(yàn)。結(jié)果表明該模型絕對(duì)誤差不超過±5℃的預(yù)測(cè)值達(dá)到85％以上。其預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度明顯高于傳熱模型。同時(shí)仿真結(jié)果表明：根據(jù)該模型對(duì)熔鹽溫度實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，一個(gè)周期可節(jié)約大約28.7G