纯碱生产煅烧过程优化控制策略研究

摘要

本文针对纯碱煅烧过程的时变、大时滞、多变量强耦合等复杂过程特性，在单台煅烧炉预测控制的基础上，提出了基于经济指标优化的煅烧过程MPC优化控制策略，并进一步针对实际煅烧生产过程多台煅烧炉并联运行的情况提出了生产负荷变化的智能MPC优化控制策略。
　　 主要研究工作包括：
　　 1、简单介绍了纯碱煅烧过程工艺和设备的发展过程，重点分析了煅烧过程的工艺原理、控制特点，总结了国内外纯碱煅烧过程控制策略研究和应用现状。
　　 2、通过工业现场调研和工艺资料的分析，阐述了纯碱煅烧过程的主要控制指标，研究了纯碱煅烧过程常规控制策略的原理和特点，分析了常规控制策略实施中存在的主要问题，并在此基础上提出了在煅烧过程实施先进控制的必要性。
　　 3、针对单台煅烧炉纯碱煅烧过程的动态模型与优化目标，将多变量DMC优化控制策略应用于煅烧过程中，并通过MATLAB仿真验证。仿真结果表明，该优化控制策略能够将出碱温度、出气温度等关键工艺指标维持在正常范围内，保证产品质量，达到较理想的控制效果。然后，在上述控制策略的基础上提出了基于经济指标优化的多变量模型预测控制优化控制策略，即在滚动优化时先进行经济指标最小化的稳态优化再进行动态优化，仿真结果表明，该优化控制策略不仅能够实现煅烧过程关键工艺指标的控制和优化，保证了产品质量，还能实现“卡边”优化，降低了能耗。
　　 4、分析工业现场遇到的各种工艺状况，针对实际工业现场多台煅烧炉并联工作的控制和优化问题，在单台煅烧炉多变量模型预测控制的基础上，结合模糊控制、专家控制策略，提出了一种针对生产工况变化动态分配湿重碱进料量的智能MPC优化控制策略。仿真结果表明，该优化控制策略在故障诊断和炉况监视的支持下，能够根据各煅烧炉的工况动态分配进碱量，在保证产品质量的前提下，实现总进碱量的整体优化。最后，将该优化控制策略应用到某纯碱厂轻灰煅烧工序项目中，取得了较好的控制效果。