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MPS磨煤机运行过程数学建模与优化

作　者: 左蔚然
导　师: 赵跃民
学　校: 中国矿业大学
专　业: 矿物加工工程
关键词: 中速磨煤机数学模型内部采样分级效率破碎性质单位破碎能量
分类号: TK223.25
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 21次
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内容摘要

煤炭细磨系统是火力发电、水泥生产、煤化工、水煤浆制备等领域最重要的组成部分之一，这一环节需要消耗大量能量。中速磨煤机是煤炭细磨系统的核心设备。基于现场采样结果和煤破碎性质测试，本论文对国内应用最为广泛的MPS中速磨煤机进行数学建模。传统的中速磨煤机试验方法只能采取新入料、煤粉产品和石子煤等磨煤机机体外部的样品，而无法对中速磨煤机内部的回路样品进行采样，这一问题阻碍了中速磨煤机数学建模的发展。本论文根据中速磨煤机的结构与运行机理设计了以采取磨煤机内部回路样品为目的的磨煤机改装方案和内部回路样品采样工具，并对徐塘电厂MPS中速磨煤机进行了现场采样试验。在2种入料煤的6个不同试验条件下采取了磨煤机的新入料、合格煤粉、石子煤等机体外部样品和分离器入料、分离器返料和第一分离区入料等机体内部样品。对采取得到的样品进行了粒度分析、密度分析、工业分析和哈氏可磨性试验。采用JKMultiBal V1.0软件对采样试验的结果进行了质量平衡计算，提高了采样结果的可靠性。根据质量平衡原理及Whiten分级效率曲线公式和一种Rosin-Rammle形式的分级效率曲线建立了磨煤机内部的两个分级设备（第一分离区和静态分离器）的分级效率曲线数学模型。模型表明中速磨煤机的分级设备分级效率曲线主要受风速和密度的直接影响，同时受磨辊压力的间接影响。对1台哈氏磨机加装了力矩传感器以便对研磨能量进行测量。对徐塘电厂的两种入料煤分别分别进行了3因素4水平（4个密度级4个粒度级4个研磨时间）的研磨试验。采用修改后的Rosin-Rammler公式对研磨产品的累积粒度分布曲线进行了拟合，并建立了产品粒度分布曲线参数与单位破碎能量之间关系的数学模型。建立了中速磨煤机研磨区域数学模型，包括磨煤机功率模型、研磨区域内部分级模型及单位破碎能量分布模型等组成部分。通过对采样试验数据进行拟合，得出了在6次采样试验中以上模型的参数值，并建立了模型参数的预测模型。给出了根据上述模型预测中速磨煤机研磨区域产品粒度分布的计算方法。根据本论文得出的中速磨煤机分级设备分级效率曲线模型和研磨区域数学模型，可以对中速磨煤机的动态运行进行模拟，模拟结果表明本论文建立的模型能够很好的预测MPS中速磨煤机在稳态运行时磨煤回路各节点煤流的粒度分布和流量以及磨煤机的功率。模拟结果表明风煤比是影响中速磨煤机运行状况的主要因素。随着风煤比的提高，磨煤机的功率会上升，而一次风机的功率会下降，但是磨煤机和一次风机的总功率会下降，同时合格煤粉的粒度会变粗。因此，最佳的风煤比应根据磨煤机和一次风机的总功率及锅炉的燃烧效率的平衡点来确定。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
Extended Abstract  8-18
图清单  18-23
表清单  23-24
1 绪论  24-28
  1.1 课题来源  24
  1.2 研究背景  24
  1.3 研究目标  24-25
  1.4 研究方法和范围  25-26
  1.5 创新性  26-28
2 文献综述  28-54
  2.1 概述  28
  2.2 电力生产与煤粉制备  28-29
  2.3 中速磨煤机在煤粉制备中的应用  29-33
  2.4 MPS 中速磨煤机的介绍  33-36
  2.5 矿物破碎试验方法  36-43
  2.6 磨矿过程的建模方式  43-50
  2.7 破碎函数的表达方式  50-52
  2.8 煤粉制备的其他方法  52-53
  2.9 本章小结  53-54
3 徐塘电厂 ZGM-95G 型中速磨煤机现场试验  54-67
  3.1 ZGM-95G 型中速磨煤机及其内部回路介绍  54-56
  3.2 采样工具与方法  56-61
  3.3 试验设计  61-62
  3.4 样品处理  62-66
  3.5 结论  66-67
4 磨煤回路质量平衡及分级效率曲线  67-82
  4.1 概述  67
  4.2 试验结果及讨论  67-69
  4.3 质量平衡和分级效率曲线  69-73
  4.4 操作参数对磨煤机循环倍率及分级效率曲线的影响  73-80
  4.5 结论  80-82
5 煤的破碎性质测试  82-99
  5.1 概述  82
  5.2 试验  82-85
  5.3 哈氏磨机试验结果  85-94
  5.4 冲击破碎试验结果  94-97
  5.5 结论  97-99
6 中速磨煤机研磨区域的数学建模  99-108
  6.1 概述  99
  6.2 中速磨煤机功率模型  99-101
  6.3 中速磨煤机研磨区域内部分级现象  101
  6.4 单位破碎能量分布模型  101-103
  6.5 研磨区域入料平均密度的计算  103-104
  6.6 破碎产品粒度分布的计算  104-107
  6.7 结论  107-108
7 中速磨煤机运行状态的模拟  108-119
  7.1 模型基本结构  108
  7.2 中速磨煤机动态运行数学模型  108-111
  7.3 中速磨煤机动态运行模拟结果  111-115
  7.4 中速磨煤机动态运行模型在 E 型中速磨煤机上的验证  115-118
  7.5 结论  118-119
8 中速磨煤机制粉系统操作条件的优化  119-125
  8.1 不同操作条件下中速磨煤机运行状况的模拟  119-121
  8.2 不同操作条件下中速磨煤机运行状况的模拟结果  121-124
  8.3 结论  124-125
9 结论与展望  125-127
  9.1 结论  125-126
  9.2 展望  126-127
参考文献  127-133
作者简历  133-135
学位论文数据集  135

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