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作者：李骏广东工业大学

学位级别：硕士

玻璃生产是一个高耗能行业,其中玻璃窑耗能量占全厂能耗的80%以上,其能源成本占据总生产成本的50%以上。玻璃窑作为玻璃生产的核心设备,对企业而言,是企业的“心脏”。其普遍存在保温措施方面不够合理、操作工艺水平落后和不尽完善的能... 详细信息

玻璃生产是一个高耗能行业,其中玻璃窑耗能量占全厂能耗的80%以上,其能源成本占据总生产成本的50%以上。玻璃窑作为玻璃生产的核心设备,对企业而言,是企业的“心脏”。其普遍存在保温措施方面不够合理、操作工艺水平落后和不尽完善的能源管理造成能流损失严重的问题。可见,对玻璃窑关键能耗环节现有的能流损失细节进行定量分析显得尤为重要,同时建立能源消耗模型与局部能耗标杆是完善能源管理的先决条件,近些年也吸引了越来越多学者的注意力。尽管有学者研究了玻璃窑的热平衡问题,但并未考虑玻璃窑在多个燃烧工艺周期下多级结构中的能流损失估计细节,而且没有结合玻璃窑能源消耗模型建立局部能耗标杆去优化其工艺计划以达到玻璃窑节能降耗的目的,目前关于玻璃窑的能耗标杆研究明显不足。为了建立玻璃窑的局部能耗标杆并设定对应工艺阶段可实现的节能目标,本文以马蹄焰玻璃窑为研究对象。首先通过对窑炉本体的物质流与能量流进行定量分析,针对玻璃窑炉系统分为相互之间紧密联系的燃烧空间、熔化池和蓄热室三大关键模块并分别建立了能耗计算模型。然后基于所建的能耗模型提出了一种玻璃窑能耗的局部标杆管理方法并应用于马蹄焰玻璃窑真实案例研究。最后给出关于马蹄焰玻璃窑节能优化具体措施建议。本文的研究工作具体如下:1、针对马蹄焰玻璃窑炉长流程的物质能量流结构,深入认识和理解窑炉系统组成、工艺流程及其工作原理。分析窑炉系统的燃烧工艺与熔制工艺特性,为马蹄焰玻璃窑的能耗建模奠定了理论基础。2、通过对马蹄焰玻璃窑工艺与能流特性分析,分别对小炉到燃烧空间、燃烧空间到熔化池和燃烧空间到蓄热室这三级结构,逐级展开能耗过程细节分析。同时基于物料守恒与热平衡分析方法分别建立了马蹄焰玻璃窑中燃烧空间、熔化池和蓄热室的能源消耗模型。3、结合马蹄焰玻璃窑能耗模型,提出了玻璃窑三级结构的局部能耗标杆管理框架。首先对玻璃窑各关键模块的能耗组分进行详细分析和不同工艺阶段的平均能耗计算,然后根据玻璃窑各关键模块能源消耗情况和能源浪费百分比进行局部能耗标杆管理效率分析,为寻求玻璃窑节能潜力提升的价值空间所在提供了理论依据与方法支撑。综合以上研究,结合企业实际工况,根据马蹄焰玻璃窑局部能耗标杆分析结果,提出了马蹄焰玻璃窑若干节能优化具体措施建议,为企业制定切实可行的目标和采取节能降耗工作提供了重要依据。

关键词：马蹄焰玻璃窑能耗模型比能耗局部能耗标杆节能优化

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基于改进粒子群算法的马蹄焰玻璃窑能效优化方法研究

基于改进粒子群算法的马蹄焰玻璃窑能效优化方法研究

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作者：姜梦一广东工业大学

学位级别：硕士

玻璃熔窑作为玻璃制造的核心热工设备,其熔制效果与产品质量及企业生产成本息息相关。而传统的熔制技术主要基于人工经验来调整相关工艺参数,这种方式不仅效率低,且难以适应玻璃制品的多样化需求。当前针对熔制技术的研究中将能耗和产... 详细信息

玻璃熔窑作为玻璃制造的核心热工设备,其熔制效果与产品质量及企业生产成本息息相关。而传统的熔制技术主要基于人工经验来调整相关工艺参数,这种方式不仅效率低,且难以适应玻璃制品的多样化需求。当前针对熔制技术的研究中将能耗和产品质量等级相结合的研究非常少,此外针对熔制过程中澄清质量的研究大都忽略了气泡在运动过程中自身半径的变化,且没能结合澄清环境中生产流的流动规律,因此对马蹄焰玻璃窑能效优化研究已成为现阶段非常有价值的研究课题。本文针对马蹄焰熔窑的能源消耗问题和澄清质量问题展开研究,首先建立了以碹顶温度,空气过剩系数和燃料流量为自变量的澄清质量约束下的能耗优化模型,然后改进了自适应粒子群优化算法并将其用于对该模型的求解,最后利用MATLAB仿真平台构建了马蹄焰玻璃窑的能耗优化仿真系统。本文主要研究内容包含以下几个方面:(1)通过分析马蹄焰玻璃熔窑的结构和工艺原理,结合各个结构的能耗收入和支出情况进行热平衡分析,建立能耗模型,并从模型中得到影响能源热效率的关键因素。(2)针对澄清质量的研究:首先通过对玻璃生产过程中的缺陷进行分析,确定了熔制过程中存在的主要缺陷是气泡质量缺陷;并结合玻璃液流的流动规律及工艺要求,将气泡质量缺陷定位在澄清区;其次将气泡半径与澄清温度的关系,空气过剩系数与温度的关系应用于气泡逸出规律的分析中;将温度与粘度的关系应用在生产流运动的规律研究;最后在此基础上将气泡的逸出规律和生产流的运动规律相结合,提出了澄清质量模型,并从模型中分析出影响澄清质量的关键因素及不同产品质量等级下的澄清因子取值范围。(3)针对粒子群算法在目标寻优中因参数固定而出现的停滞状态,提出了将收敛因子和粒子的适应度方差相结合共同评估进化状态,用于区分算法停滞状态时粒子处于聚集状态还是分散状态,并依据具体的进化状态自适应调整惯性权重等参数。结合第二章和第三章的分析提出澄清质量约束下的能耗优化模型,并利用乘子罚函数的约束处理方式,结合改进后的自适应粒子群算法对该模型进行优化求解,将得到的解与生产数据进行对比,结果显示优化后的参数组合在保证了产品质量的情况下显著提高了热效率。综合上述所提出的模型与方法,使用Matlab仿真平台构建了“马蹄焰玻璃窑能耗优化系统”,通过仿真模拟为马蹄焰玻璃窑的能耗优化提供理论支撑和技术参考。

关键词：马蹄焰玻璃窑能耗模型澄清质量气泡目标优化

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马蹄焰玻璃窑能耗建模分析及节能优化探讨

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机电工程技术 2018年第9期47卷 130-134页

作者：李骏刘汉勇广东省绿色制造能效优化工程技术中心广东工业大学广东广州510006

针对马蹄焰玻璃窑能耗特点和能流分析,提出一种创新性的结构划分模型分析方法。结构划分模型把整个马蹄焰玻璃窑炉的工艺流程划分为三级结构,并逐级展开分析建模。采用物料守恒与热平衡分析建立整个玻璃窑的能耗模型,并以某玻璃厂为实例... 详细信息

针对马蹄焰玻璃窑能耗特点和能流分析,提出一种创新性的结构划分模型分析方法。结构划分模型把整个马蹄焰玻璃窑炉的工艺流程划分为三级结构,并逐级展开分析建模。采用物料守恒与热平衡分析建立整个玻璃窑的能耗模型,并以某玻璃厂为实例,利用MATLAB对模型结果仿真分析,研究结果表明烟气带走近50%的热量,同时窑体散热损失也是玻璃窑能耗的一大部分。

关键词：马蹄焰玻璃窑能耗模型仿真分析节能优化

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