高強(qiáng)瓦楞紙機(jī)干燥部能耗協(xié)同控制系統(tǒng)的建模與優(yōu)化.pdf

1、節(jié)能降耗是造紙工業(yè)當(dāng)前面臨的熱點(diǎn)問題之一。在制漿造紙過程中，總汽耗的一半以上來自干燥部，而干燥部的能耗主要源自兩部分：烘缸內(nèi)部（蒸汽冷凝水熱力系統(tǒng)）能耗和烘缸外部（氣罩通風(fēng)熱力系統(tǒng)）能耗。長期以來，許多研究工作都是針對兩個(gè)系統(tǒng)分別進(jìn)行能耗優(yōu)化。為了進(jìn)一步地降低紙機(jī)干燥部能耗、提高能源利用效率，本文基于現(xiàn)有研究成果提出了干燥部能耗協(xié)同的概念，即同時(shí)考慮蒸汽冷凝水熱力系統(tǒng)的能量消耗與氣罩通風(fēng)熱力系統(tǒng)的能量消耗，實(shí)現(xiàn)二次熱能的循環(huán)綜合利用。本

2、文以浙江某高強(qiáng)瓦楞紙機(jī)生產(chǎn)線的干燥工段為研究對象，在陜西省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2014KCT-15）的資助下，圍繞干燥部能耗預(yù)測模型及能耗優(yōu)化控制策略開展應(yīng)用技術(shù)研究。論文的主要工作可分述如下：
　　（1）多缸紙機(jī)干燥部能耗協(xié)同系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
　　針對造紙機(jī)干燥部熱力系統(tǒng)，分別介紹多缸紙機(jī)干燥部的蒸汽冷凝水熱力系統(tǒng)和氣罩通風(fēng)熱力系統(tǒng)的不同供汽方案，并通過對比分析，闡述了各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)。分析蒸汽冷凝水熱力系統(tǒng)中多

3、余二次蒸汽和冷凝水的去向，將其用于氣罩通風(fēng)熱力系統(tǒng)中新風(fēng)的加熱，針對多缸紙機(jī)建立了干燥部能耗協(xié)同系統(tǒng)，并闡述了其供汽方案，以達(dá)到提高能源利用效率的目的。
　?。?）協(xié)同系統(tǒng)能耗預(yù)測模型的建立
　　基于多缸紙機(jī)干燥部能耗協(xié)同系統(tǒng)，針對高強(qiáng)瓦楞紙的干燥工藝，建立高強(qiáng)瓦楞紙機(jī)干燥部能耗協(xié)同系統(tǒng)。將系統(tǒng)按照熱力流程分為加熱器、各烘缸段、通風(fēng)系統(tǒng)等區(qū)域。對每個(gè)區(qū)域進(jìn)行分析，根據(jù)能量守恒定律和物料守恒定律建立其熱力學(xué)模型，再通過匯總得出

4、干燥部協(xié)同系統(tǒng)的能耗機(jī)理預(yù)測模型。經(jīng)過與工業(yè)現(xiàn)場實(shí)測蒸汽消耗量的對比，模型的預(yù)測偏差小于10％，與實(shí)際情況基本吻合。
　?。?）協(xié)同系統(tǒng)能耗優(yōu)化的研究
　　以干燥部的能耗費(fèi)用最低作為優(yōu)化目標(biāo)，以紙頁干燥工藝對參數(shù)的要求作為約束條件，根據(jù)協(xié)同系統(tǒng)的能耗預(yù)測模型和運(yùn)籌學(xué)中的非線性規(guī)劃法，建立高強(qiáng)瓦楞紙機(jī)干燥部協(xié)同系統(tǒng)的能耗優(yōu)化模型。采用遺傳算法對能耗優(yōu)化模型進(jìn)行求解，從而得出在一定環(huán)境下對能耗影響較大的幾個(gè)主要過程參量的最優(yōu)值，

5、即各段烘缸的進(jìn)汽壓力、氣罩送風(fēng)溫度及排風(fēng)溫度等。經(jīng)過優(yōu)化后，干燥部的能耗費(fèi)用較優(yōu)化前可降低9.63%左右，節(jié)能效果明顯。
　?。?）基于西門子S7-300 PLC能耗協(xié)同控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
　　根據(jù)各個(gè)最優(yōu)設(shè)定值相關(guān)控制回路的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)其控制策略。以西門子S7-300系列PLC為硬件開發(fā)平臺(tái)，WinCC和Step7為軟件開發(fā)平臺(tái)，完成集散控制系統(tǒng)的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)對高強(qiáng)瓦楞紙機(jī)干燥部能耗協(xié)同系統(tǒng)的控制，從而達(dá)到能耗優(yōu)化的目的。