电热连续结晶机的稳态模拟与优化控制策略

时间：2025-03-10

电热连续结晶机

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第 1卷第4 8期昆明工学院学报 19年 8 93月 J OURNAL OF KUN M I NG N S TUTE OF TE I TI CH NOL OGY

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电热连续结晶机的稳态模拟

与优化控制策略曾祥镇——

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金晓明动化系)

王俊强——

曾益民

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大学)

摘

要

末文在分析粗锡连续结晶脱铅精炼过程的物料平衡、组分平钎和托量平衡的基础上 .出 7几种反映葬效益指标的目标函数 .于综合收益函教最大的原则 .对基导

出 7相应的最优操作条件厦操作变量 .过对这一过程的大量仿真计算 .明 7上通证述优化控制策略是合理的、 .确的 .述工作特寿该设备的进一步完善和实现离正上线调优奠定理论基础 .

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O前言在文【】 2中，阐述了 P一 S 1、【】作者 b - n二元合垒连续结晶分离过程的静态数学模型并指出物科因素和能量因素对于产品的产量、质量有着不同程度的作用 .所周知，于一个实众对际生产装置，结构参数和设计参数均已固定；而当外界条件变化以及各种干扰使过程偏其然离正常状态时，保操作的经济性，必须根据模型或经验对操作参数或控制参数进行优化确就分析与计算，及时进行调整，井以期获得最佳的经济效益 . 本文试图在静态数学模型的基础上，过选择合适的目标函数，算出优化控制区域和通计优化的操作变量胙者用已开发的稳态模拟软件傲了大量的仿真试验，果表明：化控结优制是可行的，目标函数的选取是合理的 .

1结晶分离过程的静态数学模型从物料平衡、组分平衡和能量平衡的角度看 E3 2,结晶分离过程的数学模型可表示如下：

物料平衡F= D+ B (】 1 () 2

组分平衡F2 Dy+ Bx

式中，1 F D

分别是进科量、槽头产品产量、槽尾产品产量 I、n分别是 F z、D、 BD F 2一 y一

中锡组分的摩尔分数翊U:有() 3

收稿日期：9 2 2。 19—1一 4+奉研究工作得到有色金属总公司高校科研基金的资助

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第 4期或

曾祥镇等：电热连续结晶结构的稳态模拟与优化控制策略

5 1

:1一旦：二三 F‘ F Y— X

() 4、

能量平衡

为了确定整个结晶机两端产品的组分泌须增加能量平衡方程.能量平衡决定着结晶机的分离程度即分离度 .定义分离度如下：可= =

等,下式表有() 6

式中，和 X别表示 D和中的铅组分的摩尔分数， Y 吩对于理想二元系有Y+Y 1+ , x=

对于一台设计和调试好的结晶机，当进料状态一定时，离度只与能量消耗/F有分关，槽内晶体的上升量威只与 L/F有关，是槽内液相的回流量 .献 S是 L文示

=卢 l n

式中，与结晶机有关的特性因子 .卢是从而，由式 () () 6可确定整个结晶机的工况 .晶机分离过程如图 1示 . 3, 5及(l结所

2结晶过程的目标在粗锡脱铅精炼过程中，锡与焊锡是它的两精种产品，们的产量、质量无疑是至关重要的与此它同时，证结晶机的操作平稳和减小能量损耗也是口保人们所关心的问题.过对现场的调研结果分析，通我们发现以上所提的这些指标相互之间是有联系的 .为此，了使结晶过程达到最优化，须选择一个综为必合的目标函数和一个能使目标函数达到最大或最小的操作变量.一

S提升晶体量一

一u流液体量回

图 1结晶机分离过程示意图

般来说，目标函数是与售价、成本、产量和能耗有关的经济指标 .主要有产量最大，它

经济收益最大，能量消耗最小，料利用率最高，作成本最低 .等 .原操等下面，们分别从不同的角度来讨论电热连续结晶机的目标函数 .我 1成本、利润目标函数 ) F、 G欣斯基将能耗及损耗函数看作是最有用的目标函数 .函数综合了产品损耗该P D

和水、电等的消耗 .结晶机而言，:以有

} (一C )+C c B H。

( 7 )●、

式中，,分别是产品 D和的单价，是加热和冷却的综合成本，是槽内晶体的提升 C。 C C 量，与冷却水量和螺旋器转速有关，它 H是被分离出晶体的热焙 .一项 ( 一 c l-是槽第 c l 头产品在槽尾流失的经济损失 .x是槽头产品在槽尾的流失量，部分原来应在槽头中， B这作

产品出差价为(。芸 .售， c一C )第二项是晶体提纯过程的能耗.

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