喷雾干燥塔是陶瓷行业湿法制粉过程中的核心设备,由于其能效比较低,运行过程中往往存在着巨大的能源浪费现象,因此该设备能耗非常高,因此对于企业来讲,采取合适的方法提高喷雾干燥塔能效是非常重要的事情。喷雾干燥过程是将原料液雾化—干燥—过滤沉降的过程,其目的主要是为了得到含水率极低的干燥成品。虽然当下企业迫切的想要提高喷雾干燥的能效,但是却苦于缺乏对喷雾干燥过程能效的计算与评估手段,难以掌握生产的能效状况,另外也很难确定在改变生产因素的前提下是否会降低产品质量。如果在设定生产参数时多依靠以往经验,缺乏科学指导,往往造成能源的浪费。为了给喷雾干燥过程的能效优化提供科学指导,本文通过分析喷雾干燥机理,建立了以热风流量、热风温度、物料流量和物料含水率为自变量的干燥质量约束下的能效优化模型。然后利用改进后的蝙蝠算法来求解该模型,最后使用MATLAB软件对模型进行封装和实现,开发出喷雾干燥塔能效优化系统。下面将罗列本文的主要研究内容:(1)以陶瓷喷雾干燥塔的结构和工艺特点的分析为切入点,研究该设备的热平衡情况,通过构建能效模型来分析得到影响喷雾干燥塔能效的关键参数。(2)雾滴运动过程的研究,通过分析喷嘴雾化器的结构特性,确定雾滴从喷嘴雾化器射出的速度。雾滴从喷嘴雾化器喷出后的运动主要受塔内气流的影响,结合雾滴的受力分析,确定雾滴在塔内运动的平均停留时间。(3)针对雾滴蒸发机理的研究:对于陶瓷喷雾干燥来讲,因为料液被雾化后形成的雾滴中含有不溶性固体,因此其蒸发过程较纯液滴复杂。依据含有不溶性固体雾滴的蒸发特性,将雾滴的蒸发历程分为恒定速率阶段和下降速率阶段,将这两个历程所消耗的时间相加便可得到雾滴干燥的平均蒸发时间。(4)蝙蝠算法是一种较新的仿生优化算法,相比于其它传统仿生算法,其特点是有效性更强、准确性更高以及调节参数少,因此其适用于求解本文所提出的喷雾干燥塔能效优化问题,但其亦存在较多问题,例如:最终结果有可能是局部最优解或者计算过程收敛很慢的问题。为了克服这些问题,本文首先通过对种群进行混沌初始化,以此增强群体的多样性,从而提高初始解的质量;其次加入融合交叉操作的局部搜索策略,以此加快算法的收敛速度;最后采用变异策略,以此保持种群的多样性,避免局部最优解的出现。结合第二章和第三章的分析提出的以热风流量、热风温度、物料流量和物料含水率为自变量的干燥质量约束下的能效优化模型,使用该改进算法对模型结果进行寻优,得到最佳的生产参数组合。然后使之与实际生产数据进行对比,最终可以明显的发现该能效优化方法在保证产品产量及品质的前提下,能够使得设备的能效比传统人工调参方式时提高11%左右。(5)利用MATLAB软件对本文所提出的基于改进蝙蝠算法的喷雾干燥塔能效优化模型进行封装和系统实现,开发出喷雾干燥塔能效优化系统,方便实际生产中对于该模型的使用和推广。