骨料烘干效果受煤粉燃烧器火焰特征影响,火焰特征控制具有非线性、大延时、各变量间存在耦合等特点。当前骨料烘干煤粉燃烧器存在煤粉利用率低,污染物排放不达标等问题,有效控制煤粉燃烧器的火焰特征,提高系统自动化程度,在确保骨料烘干效果的同时,有效提高煤粉利用率、降低污染物排量,具有理论研究意义和工程应用价值。本文以LB2000型烘干滚筒为服务对象,以带有稳燃环的旋流式煤粉燃烧器为控制对象,以送风量、给煤量和引风量为输入变量,以火焰长度、火焰温度和NOx排放量为输出变量,运用樽海鞘群算法建立控制系统数学模型;在此基础上引入双层预测控制算法,针对骨料烘干煤粉燃烧器火焰特征实施有效控制;最后,设计了骨料烘干煤粉燃烧器火焰特征控制系统,并通过PLC开发软件对火焰特征控制算法进行仿真验证。本文主要研究内容如下:1.骨料烘干工艺及煤粉燃烧火焰特征研究。结合骨料烘干工艺分析不同火焰特征对骨料烘干品质的影响,并初步确定骨料烘干煤粉燃烧器控制系统控制变量。2.构建骨料烘干煤粉燃烧器控制系统数学模型。以送风量、给煤量和引风量为输入变量,以火焰长度、火焰温度和NOx排放量为输出变量,建立三个独立多输入单输出子系统,对数学模型中未知参数的辨识效果中,通过最小二乘法和樽海鞘群算法对比发现,樽海鞘群算法对多输入系统拟合精度更高。基于此,运用樽海鞘群算法构建三个多输入单输出控制系统数学模型。3.骨料烘干煤粉燃烧器火焰特征控制算法研究。引入双层预测控制算法,动态控制层主要提高系统控制精度、减少稳态误差,主要实现火焰长度、火焰温度、NOx排放量的有效控制;稳态优化层以风煤比为约束条件,以给煤量为优化目标,通过稳态优化计算,获取最小给煤量以实现煤粉消耗的最佳控制。4.骨料烘干煤粉燃烧器火焰特征控制系统软件设计。在前述研究内容的基础上,针对系统控制要求提出PLC选型方案,对硬件地址进行分配,利用PLC开发软件进行煤粉燃烧器火焰特征控制系统软件设计,最终完成对燃烧器火焰特征的控制。通过上述研究,可以将火焰长度控制在4000mm～4500mm、火焰温度控制在1710℃～1750℃、NOx排放量控制在300g～650g,满足骨料烘干工艺需求。本文研究成果为骨料烘干煤粉燃烧器的控制系统开发奠定了理论基础,为煤粉燃烧的有效控制提供了新思路。