Моделирование теплопотребления шихты в зависимости от влажности и химического состава
Моделирование теплопотребления шихты в зависимости от влажности и химического состава
Выполнен анализ теплопотребления шихты в зонах сушки и подогрева в зависимости от влажности и химического состава в зонах кальцинации и спекания. Разработана информационная система для прогнозирования химического состава компонентов шихты и ее теплопотребления на основе регрессионных моделей.
Последовательная технологическая схема Байер-спекания по производству глинозема (сырья для производства алюминия) содержит процесс приготовления шихты, являющейся исходным материалом для передела спекания. При этом шихта должна иметь заданный состав, который должен не только обеспечить наилучшие показатели при гидрохимической переработке спека, но и выдержать баланс по щелочам и глинозему на протяжении всего технологического процесса [1].
При планировании производства и в периоды между отборами проб на определение химического анализа возникает потребность в прогнозировании химического состава шихты и ее теплопотребления во вращающихся печах. Поэтому актуальной задачей является построение моделей, с помощью которых можно определить необходимые показатели в минимальные сроки.
Для построения модели было выполнено исследование многосвязного технологического процесса на основе пассивных экспериментов, проводимых на переделах приготовления шихты и спекания. В результате, на основе анализа статических характеристик стационарных процессов, учитывая законы сохранения вещества и энергии, были получены зависимости теплопотребления шихты во вращающихся печах.
Было выявлено на основе корреляционного анализа, что теплопотребление шихты имеет наиболее тесную зависимость:
От содержания влаги в зонах сушки и подогрева;
От химического состава в зонах кальцинации и спекания.
Характер влияния теплопотребления шихты в зонах сушки и подогрева изображен на рисунке 1.
Рисунок 1 - Зависимость теплопотребления шихты в зонах сушки и подогрева от содержания влаги в шихте
Ошибки аппроксимации составили соответственно, 0,0013% и 0,0008%, коэффициенты детерминации - 0,999. Следовательно, построенные регрессионные модели могут быть использованы для анализа и прогноза теплопотребления в этих зонах.
При построении модели в зонах кальцинации и спекания была исследована зависимость теплопотребления шихты от ее химического состава. Обозначим основные элементы определения шихты следующими факторами: Al2O3 - x1, SiO2 - x2, CaO - x3, Fe2O3 - x4, SO3 - x5, Q - y. Тогда основные статистические характеристики рассматриваемых факторов будут выглядеть следующим образом (таблица 1).
Теплопотребление шихта сушка химический
Из таблицы 1 видно, что вариация факторов x1, x2, x3, x5, y не превышает 10%, что дает основание полагать, что изменчивость вариационного ряда незначительна. Вариация фактора x4 показывает средний уровень изменчивости вариационного ряда. В целом коэффициенты вариации говорят об однородности информации, и она вся может быть включена в выборку. Отношения асимметрии к ошибке асимметрии и эксцесса к ошибке эксцесса не превышают 3. Это означает, что асимметрия и эксцесс не имеют существенного значения и исследуемая информация подчиняется закону нормального распределения [3].
Матрица парных коэффициентов корреляции представлена в таблице 2.
Была построена многофакторная регрессионная модель зависимости теплопотребления шихты в зоне кальцинации и спекания от ее химического состава. Уравнение имеет вид:
Q = 284887,92 - 4294,94x1 - 4180,62x2 + 14650,47x3 - 2702,77x4 + 406,51x5.
Ошибка аппроксимации составила 0,037%, коэффициент детерминации - 0,999. Значение R2 близко к единице, это значит, что построенная модель имеет высокую значимость [4].
В сравнительном анализе результатов моделирования и реальных данных теплового баланса была определена невязка итоговых значений теплопотребления шихты по методике [5] и рассчитанной с помощью полученных моделей. По условиям теплового баланса, невязка баланса должна составлять не более 0,5%. Частота показателей невязки теплопотребления шихты для рассматриваемого массива данных представлена на рисунке 2.
На основе представленных выше моделей, а также модели прогнозирования химического состава шихты [2] в среде программирования Borland Developer Studio 2006 - Turbo Delphi разработана информационная система, которая позволяет решить следующие задачи:
Проверка соответствия расходов компонентов шихты и их химического анализа;
Прогнозирование паспортной шихты при изменении технологических потоков и их химических анализов;
Прогнозирование теплопотребления шихты во вращающихся печах.
Диалоговые окна программы "Компоненты шихты" (вкладки "Химический состав", "Технологические потоки") и "Теплопотребление шихты" представлены на рисунках 3-5.
Учитывая физические свойства компонентов шихты (влага и содержание твердого), а также полный химический анализ, производится расчет паспортной шихты, направленный на выдерживание силикатного (Мси) и щелочного (Мщ) модулей [1]. Если значения силикатного и/или щелочного модулей выходят за рамки допустимого диапазона, который составляет 2,10-2,30 и 1,35-1,45 соответственно, то выдается сообщение о том, что необходимо откорректировать данные по известняку и/или кальцинированной соде. После чего, значения паспортной шихты рассчитываются заново. Результирующие данные выводятся на вкладке "Технологические потоки", блок "Паспортная шихта" (Рисунок 4).
По полученным результатам производится расчет теплопотребления шихты по методике [5]. (рисунок 5).
Математическая модель смешения компонентов и теплопотребления шихты позволяет фиксировать взаимосвязь и интенсивность изменения выходных параметров при изменении входных, проводить диагностику ситуаций и получать различного рода статические характеристики [6].
Выводы
Выявлено, что при последовательной технологической схеме Байер-спекания теплопотребление шихты во вращающихся печах имеет прямую зависимость:
От содержания влаги в зонах сушки и подогрева.
От химического состава в зонах кальцинации и спекания.
Разработаны модели теплопотребления глиноземсодержащей шихты с учетом ее влагосодержания, химического анализа компонентов.
Выполнена программная реализация статической модели смешения компонентов и модели теплопотребления шихты в среде программирования Borland Developer Studio 2006 - Turbo Delphi.
Литература
Зайцева Н. М., Каулина Е. К. Современное состояние технологии спекания и исследование моделей приготовления глиноземсодержащих шихт в производстве глинозема // Вестник Инновационного Евразийского университета. - 2010. - № 1(37). - C. 82-84.
Зайцева Н. М., Каулина Е. К. Разработка модели смешения компонентов шихты, прогнозирование ее химического состава и теплопотребления // Вестник Инновационного Евразийского университета.- 2011. - № 1(41). - C. 108-112.
Симчера В. М. Методы многомерного анализа статистических данных: учеб. пособие. - М.: Финансы и статистика, 2008. - 400 с.: ил(л).
Практикум по общей теории статистики: Учебно-методическое пособие / Под ред. М. Г. Назарова. - М.: КНОРУС, 2008. - 184 с.
Самарянова Л. Б., Лайнер Ю. А. Технологические расчеты в производстве глинозема. - М.: Металлургия 1987. - 129 с.
Зайцева Н. М., Шварцкопф Е. А. Исследование статических характеристик модели приготовления шихты в глиноземном производстве // Наука и техника Казахстана. - 2006. - №
Похожие статьи
-
Выбор математической формы функции при моделировании зависимости выпуска продукции от производственных факторов Постановка проблемы. Одним из важнейших...
-
Основные понятия теории экономико-математического моделирования Кибернетический подход к исследованию экономико-математических систем Обычно...
-
Эконометрическое моделирование и прогнозирование объемов таможенных платежей в регионе деятельности Ростовской таможни В настоящее время для...
-
В состав системы эконометрических уравнений входят множество зависимых или эндогенных переменных и множество предопределенных переменных (лаговые и...
-
Способ решения основной проблемы химии - проблемы происхождения свойств веществ - стал выражаться посредством схемы: СОСТАВ > СВОЙСТВА Этот способ...
-
Химическое строение, физико-химические и физические свойства лекарственных средств Свойства лекарственных средств в значительной степени обусловлены их...
-
Введение - Моделирование времени жизни ипотечного кредита
Постановка задачи. Экономическое и практическое обоснование важности ее решения. Рассмотрим задачу моделирования денежных потоков по портфелю (пулу)...
-
Целью данной курсовой работы является проведение синтеза ацетата натрия (CH3COONa). Задачами курсовой работы являются: изучение методики неорганического...
-
Введение, Введение в эконометрику - Моделирование в эконометрике
Эконометрика - наука, исследующая количественные закономерности и взаимозависимости в экономике при помощи методов математической статистики. Основа этих...
-
Частным случаем недетерминированной связи является связь случайная - стохастическая (вероятностная). Реализация вероятностного подхода к описанию...
-
Задание 4 Найти оценки коэффициентов регрессионной зависимости У=а 0 +а 1 *х 1 +а 2 *х 2 +а 12 *х 1 *х 2 ,и проверить регрессионную зависимость на...
-
В 1974г. группа аргентинских ученых во главе с профессором А. Эррерой получила предварительные результаты работы над латиноамериканской моделью...
-
Основные задачи анализа временных рядов. Базисная цель статистического анализа временного ряда заключается в том, чтобы по имеющейся траектории этого...
-
Примеры лаговых моделей в экономике - Экономическое моделирование временных рядов
Модель адаптивных ожиданий Моделью адаптивных ожиданий называется динамическая эконометрическая модель, которая учитывает предполагаемое (или желаемое)...
-
Моделирование рынка тепла - Расчетная модель оптимизации системы теплоснабжения региона
Энергосистема теплоснабжение конкуренция регион В нашей предыдущей работе [1] была разработана методология анализа конкуренции ТЭЦ и/или котельных, а...
-
Рассмотрение организационных инноваций в контексте малого предпринимательства может быть целесообразно по ряду причин: 1. организационные инновации...
-
Определим следующие погрешности, которые можно зафиксировать при оценивании и порождении абсолютных и относительных лингвистических оценок. Погрешности в...
-
По данным динамики валют (вариант 14) выявить трендовую, периодическую и случайную составляющие ряда (T, S,E), оценить качество модели, сделать прогноз...
-
Полимерами называют вещества, макромолекулы которых состоят из многочисленных элементарных звеньев одинаковой структуры. Полимеры встречаются в природе -...
-
Моющие вещества (МВ) составляют основу всех СМС и определяют их свойства; это мицеллообразующие поверхностно-активные вещества, благодаря которым...
-
Модели вида, Зависимость - Моделирование в эконометрике
Называются полулогарифмическими моделями. Эти модели также относятся к нелинейным моделям относительно включенных в анализ объясняющих переменных, но...
-
Рассмотрим реакцию между веществами А и В, протекающую по схеме: А А + в В = с С + d D Количественно зависимость между скоростью реакции и концентрациями...
-
Пластичными массами называют материалы, полученные на основе полимеров, содержащие различные добавки и способные под влиянием температуры и давления,...
-
Введение, Методы экстраполяции - Формализованные методы прогнозирования
К формализованным методам относятся методы экстраполяции и методы моделирования. Они базируются на математической теории. Среди методов экстраполяции...
-
Пример успешного использования методов многошагового обучения для задачи управления производством. Рассмотрим простейший вариант, когда производится лишь...
-
Среди различных конфигураций искусственных нейронных сетей встречаются такие, при классификации которых по принципу обучения, строго говоря, не подходят...
-
Представления Йенса Якоба Берцелиуса - Становление понятий о химическом элементе
Особенно большое значение имели работы шведского химика Берцелиуса, который дал более точные определения атомных масс. Уже до Берцелиуса Дальтон...
-
Построение, или моделирование, конечной факторной системы для анализируемого экономического показателя хозяйственной деятельности можно осуществить как...
-
Развитие методов многокритериальной оптимизации сложных систем обусловлено необходимостью повышения эффективности их функционирования на основе обобщения...
-
К моделированию теплообменника с псевдоожижаемой насадкой для систем аспирации стройиндустрии
К моделированию теплообменника с псевдоожижаемой насадкой для систем аспирации стройиндустрии Модернизация предприятий строительного комплекса на основе...
-
Прототипом разработанной автором системы моделей служит "точечная" модель [1], представляющая собой пространственно осредненный вариант уравнений горения...
-
Этапы моделирования - Общая схема и этапы процесса экономико-математического моделирования
Проанализируем последовательность и содержание этапов одного цикла экономико-математического моделирования. 1. Постановка экономической проблемы и ее...
-
В настоящее время в условиях рыночной экономики появляется все больше и больше предприятий. Каждое предприятие стремится получить как можно большую...
-
Этапы экономико-математического моделирования - Методы экономико-математического моделирования
Основные этапы процесса моделирования уже рассматривались выше. В различных отраслях знаний, в том числе и в экономике, они приобретают свои...
-
Классификация регионов РФ по степени инновационной развитости методами кластерного анализа и расщепления смесей Российская Федерация состоит из 85...
-
Для того чтобы приступить непосредственно к созданию модели бизнес-процесса необходимо определить бизнес-метафору для лучшего понимания модели...
-
Математическое моделирование экономических явлений и процессов является, как указывалось выше, важным инструментом экономического анализа. Оно позволяет...
-
Этапы экономико-математического моделирования. - Моделирование перспективного развития экономики
Основные этапы процесса моделирования уже рассматривались выше. В различных отраслях знаний, в том числе и в экономике, они приобретают свои...
-
Третья проблема заключается в расширении производства элементоорганических соединений на базе органического синтеза. В первой половине двадцатого века...
-
Аналитическое выравнивание временного ряда. - Моделирование в эконометрике
Рассмотрим модель временного ряда yT = F (t) + , где F (t) - неслучайная составляющая (тренд, либо тренд и циклическая и (или) сезонная компонента,...
Моделирование теплопотребления шихты в зависимости от влажности и химического состава