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热场温度与填料介质对淖毛湖煤挥发分反应的影响

热场温度与填料介质对淖毛湖煤挥发分反应的影响

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作者：王欢太原理工大学

学位级别：硕士

煤快速热解过程中存在的管路堵塞问题一直未能解决,使得众多大型工艺难以实现工业化,管路堵塞被认为是挥发分的再反应行为、粉尘夹带以及重质焦油冷凝堆积等众多因素造成的。因此改善焦油品质,减小重质组分缩聚是改善管路堵塞问题的有... 详细信息

煤快速热解过程中存在的管路堵塞问题一直未能解决,使得众多大型工艺难以实现工业化,管路堵塞被认为是挥发分的再反应行为、粉尘夹带以及重质焦油冷凝堆积等众多因素造成的。因此改善焦油品质,减小重质组分缩聚是改善管路堵塞问题的有效方法,对维持工艺的长期稳定运行和减轻焦油的后处理再加工具有重要意义。煤热解过程中挥发分之间的反应受热场温度、升温速率、停留时间、空间位阻、传质媒介等的影响,其在一定程度上导致焦油品质发生改变。故本文选取一种富油长焰煤,利用热解气化耦合一体化反应装置,分别在单独热解和热解气化耦合实验条件下,考察气体混合段热场温度(400–650 C)、填料介质(活性炭、γ-AlO和石英珠)和气化煤气对挥发分反应的影响,为改善焦油品质,降低积碳量,定向调控挥发分反应提供理论支持。具体研究结论如下:(1)淖毛湖长焰煤热解挥发分流经反应器的气体混合段(C区)时,热场温度对热解产物的产率和品质有显著影响。随C区温度升高,焦油中轻质组分(HS)含量未检测到显著变化,焦油中沥青烯(A)更容易缩聚形成重质组分,如前沥青烯和积碳,导致焦油流动性变差,使管壁积碳量(coke-D)增加。C区温度在400–450 C时,温度变化对挥发分反应无显著的影响。当温度升高至500 C时,焦油产率明显下降,热解水产量(以1公斤干基煤为基准)达到最高,这是由于热解挥发分中羟基的分解。温度达到600–650 C时,焦油中前沥青烯(PA)产量增高,焦油品质变差。(2)当原位半焦产生的气化煤气参与到C区的挥发分反应中,在热解条件不变的情况下,焦油产率较单独热解增加了1–5%,当C区温度为500–550 C时焦油产率的增加量最大。气化煤气对热解焦油品质的影响不同。C区温度高于500 C时,气化煤气的引入可促进焦油中的HS增加,抑制PA缩聚形成积碳。低于500 C时,积碳和PA产量降低。含水蒸气的气化煤气促进焦油中O、N、S杂原子化合物的脱除。此外,C区温度较高时,气化煤气可促进焦油中芳烃化合物的缩聚,而在较低温度时可促进苯类化合物、脂肪烃和酚类化合物的生成。(3)气体混合区添加填料介质能延长挥发分的停留时间,增强挥发分反应,最终改变焦油的品质和积碳的生成量。活性炭作为填料介质时,因其孔道结构以微孔和介孔为主,会阻碍焦油中A等较大分子的通过,促进焦油中沥青烯的歧化反应,形成更多轻质化合物和前沥青烯,焦油中酚类化合物含量增加。由于γ-AlO结构以介孔为主,其作为填料介质时,会阻碍挥发分中的PA前驱体等大分子化合物的通过,促使其分解成A,且含量高达89%以上,焦油HS等小分子化合物会发生缩聚使含量降低。

关键词：淖毛湖煤挥发分反应热场温度填料介质积碳

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CZ硅单晶等径阶段热场温度建模与控制方法研究

CZ硅单晶等径阶段热场温度建模与控制方法研究

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作者：景坤雷西安理工大学

学位级别：硕士

大规模集成电路和太阳能光伏产业的发展对硅单晶的品质和尺寸提出了更高要求,直拉法是制备高品质硅单晶的有效方法。传统的控制系统结构基于视觉测径,通过加热器和提拉速度控制CZ硅单晶生长过程,但因关键变量耦合复杂不易实现解耦控制... 详细信息

大规模集成电路和太阳能光伏产业的发展对硅单晶的品质和尺寸提出了更高要求,直拉法是制备高品质硅单晶的有效方法。传统的控制系统结构基于视觉测径,通过加热器和提拉速度控制CZ硅单晶生长过程,但因关键变量耦合复杂不易实现解耦控制。基于视觉测径的恒拉速控制系统结构,如何调节加热功率控制热场温度稳定是本文研究的重点。加热功率-热场温度的热传输过程具有非线性、时变、大滞后特性,基于模型的算法更利于热场温度的有效控制。生长过程的机理建模困难且求解复杂,本文采用数据驱动的建模思想。生长过程的非线性时变特性随时间累积较为严重,数据驱动的全局一次辨识和控制很难取得理想效果。基于此,本文提出分段辨识和分段控制策略。在模型辨识方面,选择等径阶段受充分激励的实验数据进行分段和滤波处理,利用模糊逼近和行列式比值法确定滞后阶次和模型阶次;模型结构确定后,对于生长变化简单的数据段一,基于一次改进的蚁狮优化算法辨识模型参数;对于生长变化复杂的数据段二,基于本文提出的新型T-S模糊辨识方法结合二次改进的蚁狮优化算法辨识含噪声的模型参数。仿真表明,本文两次改进的蚁狮优化算法具有更好的全局优化能力;新型T-S模糊辨识较传统辨识方法而言,更能有效抑制噪声对辨识结果的影响。基于硅单晶数据,辨识所得的滞后阶次和模型阶次均符合经验值;基于改进的蚁狮优化算法和新型T-S模糊辨识方法,取得了精度较高的分段模型。在控制方面,考虑到数据段二模型的噪声参数不稳定性和广义预测控制算法的复杂度,选择改进广义预测控制算法实现模型预测分段控制,同时对模型二参数进行在线修正;针对模型切换过程引发的控制不稳定性,提出在切换点超前计算待切换模型的控制量和控制量限幅策略。仿真表明,改进广义预测控制算法可以有效控制分段过程,而模型切换控制策略则较好的保障了切换过程的平稳过渡。

关键词： CZ硅单晶热场温度改进蚁狮优化算法新型T-S模型辨识模型切换控制

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CZ150直拉单晶炉—热场控制系统的研究

CZ150直拉单晶炉—热场控制系统的研究

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作者：刘兵浙江大学

学位级别：硕士

本论文介绍了一种基于PLC的模块化直拉单晶炉热场温度控制系统，它具有可扩展性强、灵活性好、易于维护等特点，只要做很少的模块扩展与软件修改工作，就可以满足各类直拉单晶炉控制系统的要求。本论文鉴于现在直拉单... 详细信息

本论文介绍了一种基于PLC的模块化直拉单晶炉热场温度控制系统，它具有可扩展性强、灵活性好、易于维护等特点，只要做很少的模块扩展与软件修改工作，就可以满足各类直拉单晶炉控制系统的要求。本论文鉴于现在直拉单晶炉热场温度控制的现状，提出了模糊变系数PID控制算法，通过现场试验，实验曲线数据分析表明：论文给出的模糊变系数PID控制算法能够满足设计要求，能够达到对于直拉单晶炉热场温度控制的目的，控制精度在允许的控制范围内，误差比较合理，使作业控制更加有效和准确。论文总共分为七章：第一章介绍了论文的研究背景以及国内外在直拉单晶炉研究现状及发展，并对热场及其控制以及CZ150直拉单晶炉进行了介绍，并由此引出了论文的研究内容和方法。第二章主要进行的工作是研究了晶体的热动力、热传输，在此基础上对热场建模。第三章详细叙述了直拉单晶炉热场模糊变系数PID温度控制，首先对直拉单晶炉热场的特性进行测试研究，然后用模糊变系数PID控制算法进行控制，用经验知识对模糊变系数PID算法中的参数进行修正，达到理想的控制效果。第四章详细叙述了以基于PLC的模块化直拉单晶炉热场温度控制系统的硬件实现，首先提出了直拉单晶炉热场对控制系统的硬件要求，然后对本系统的硬件设计进行了详细说明。第五章详细叙述了以基于PLC的模块化直拉单晶炉热场温度控制系统的软件实现，首先对软件系统的整体框架进行了介绍，然后对软件系统的各个程序模块逐个分析。第六章介绍了论文的现场试验，给出了系统试验的曲线、数据分析和最终结论。第七章总结了本论文研究的内容，并对课题中需要进一步研究、完善的重点进行了一定的探讨、分析和展望。

关键词：模块化单晶炉 PLC 热场温度控制策略模糊变系数PID

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