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随着世界经济的逐渐转型和跨越式发展,绿色经济已成为传统工业的核心竞争力。造纸工业作为我国的十大支柱产业之一,必须坚定地走节能降耗、绿色发展之路。目前,能耗高依然是造纸工业面临的重点问题之一,造纸过程干燥部的蒸汽消耗量占总汽耗的50%以上。干燥部能耗主要源于烘缸和通风气罩两个部分,研究表明充分利用二次蒸汽和冷凝水的余热,是有效降低干燥部能耗,减少造纸能耗成本的有效手段。为此本文围绕干燥过程能耗建模及优化方案开展研究,在协同烘缸和通风气罩两个子系统能量消耗的工艺背景下,采用模块划分法建立干燥部能耗模型,应用改进的动态自适应遗传算法(Dynamic Adaptive Genetic Algorithm,以下简称DAGA)对能耗进行优化。论文以河北保定某生活用纸机干燥部工段为研究对象,研究过程受到陕西省科技统筹创新工程计划项目(2016KTCQ01-35)的资助。论文的主要工作分为以下四部分:(1)生活用纸机干燥部能耗模型的建立在纸机干燥部能耗协同系统工艺流程的基础上,将干燥部划分烘缸、气罩、热交换器、加热器和风机五个基本模块。结合各物料基本性质,基于基本传热、传质原理对纸页干燥过程进行深入剖析,建立出生活用纸机干燥部能耗模型,经过验证模型与实际偏差小于10%。并对两个子系统的能耗影响因素进行详细分析,为能耗优化奠定基础。(2)遗传算法及其改进研究着重阐述遗传算法(Genetic Algorithms,以下简称GA)的组成要素及其实现方式,针对基本遗传算法(Simple Genetic Algorithems,以下简称SGA)存在的“早熟”现象,提出了改进策略,引入评价种群“早熟”程度的指标,从而设计动态自适应遗传算子策略,通过选取两种标准测试函数对算法的性能进行比较验证,结果表明DAGA能很好地克服种群发生“早熟”的现象,有效提高SGA的寻优精度和搜索速度。(3)基于DAGA的干燥部能耗优化提出生活用纸机干燥部性能评价指标及计算方法。基于干燥部能耗模型,以最优化理论作为工具,建立出了生活用纸机干燥部能耗优化模型,以干燥部汽耗和电耗最低为目标,应用DAGA对能耗进行优化,得出当前工况下能耗最低时的运行参数设定值,即烘缸进汽压力、加热器进汽压力、气罩送风温度、送风量及排风温度、排风量。经过优化后,吨纸汽耗降低了4.9%,蒸汽效率提高了4.3%,节能效果明显。(4)干燥部能耗优化控制系统的实现根据生活用纸机干燥部能耗优化控制系统的控制要点,给出了相应的控制方案,以SIEMENS S7-300系列PLC为开发平台,完成集散控制系统(DCS)的系统设计,硬件选型、配置以及应用软件的开发和设计。本文设计的干燥部能耗优化控制系统已在河北保定某生活用纸机生产线中得到应用。经过一段时间的运行结果表明:干燥部平均吨纸汽耗由2.258t降低为2.152 t,节约蒸汽0.106 t,约4.7%;吨纸电耗由262.2 kw/h降低为226.6 kw/h,节约电能35.6 kw/h,约13.6%,有效地降低了干燥部整体能耗,收到了良好的控制效果,在节能环保的同时,也为造纸企业降低了生产成本,经济效益显著。