[發明專利]熱風爐傳熱蓄熱仿真模型的建模方法及其應用

有效

• 申請號: 201210286655.0
• 申請日: 2012-08-14
• 公開（公告）號: CN102819643A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 周磊;強健;蔡曉峰;陳惠敏
• 申請（專利權）人: 中冶南方工程技術有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 伍見;唐萬榮

1.熱風爐傳熱蓄熱仿真模型的建模方法，其特征在于包括如下步驟：

1)參數選擇和計算

根據煤氣成分、煤氣流量、煤氣入口溫度、助燃空氣入口溫度、空燃比的參數，計算熱風爐理論燃燒廢氣溫度、廢氣流量、廢氣成分，為傳熱蓄熱模型的參數計算提供依據；

2）傳熱蓄熱仿真模型建立

對格孔溫度場進行網格劃分，基于熱傳導方程、氣體流動方程和氣體的熱平衡方程，對蓄熱體內的導熱及與氣體間的換熱情況建立數值求解方程，并對溫度隨時間和空間的變化進行數值求解，從而得到熱風爐傳熱蓄熱仿真模型。

2.根據權利要求1所述熱風爐傳熱蓄熱仿真模型的建模方法，其特征在于：所述的參數選擇和計算步驟中，以煤氣流量作為1情況下的相對計算，各參數具體的計算方式如下：

理論燃燒溫度計算公式：

式中，T_th-理論燃燒溫度℃；t_a-空氣預熱溫度℃；C_a-空氣平均比熱kJ／(m³·℃)；

t_f-煤氣預熱溫度℃；C_f-煤氣平均比熱kJ／(m³·℃)；V_n-實際燃燒產物量m³；C_cp-燃燒產物平均比熱kJ／(m³·℃)，根據燃燒產生廢氣成分計算；Q_s-水分在燃燒過程中的吸熱量kJ/m³；

Q_DW=30.2V_CO+25.7V_H2+85.8V_CH4+142V_C2H4+55.3V_H2S

Q_DW-高爐煤氣熱值kJ／m³,V_CO、V_H2、V_CH4、V_C2H4、V_H2S、V_N2分別為煤氣中各種可燃性氣體的體積含量；

L_n=aL₀=4.762(0.5V_CO+0.5V_H2+2V_CH4+3V_C2H4+1.5V_H2S)

其中，L₀為理論空燃比，a為空氣過剩系數，L_n為實際空燃比；

廢氣流量成分計算：

Fume_V_CO2=V_CO+V_CO2+V_CH4+V_C2H4

Fume_V_N2=V_N2+0.79·L_n

Fume_V_O2=0.21(a-1)·L_n

Fume_V=Fume_V_CO2+Fume_V_H2O+Fume_V_N2+Fume_V_O2

其中，Fume_V_CO2、Fume_V_H2O、Fume_V_N2、Fume_V_O2分別為燃燒廢氣中各種成分的相對含量，FumeV為燃燒產生廢氣流量；

考慮不完全燃燒及外部散熱影響，實際燃燒溫度，也即模型計算氣體入口溫度常按下式計算：

T=T_th-70。

3.根據權利要求1所述熱風爐傳熱蓄熱仿真模型的建模方法，其特征在于：所述的對格孔溫度場進行網格劃分具體如下：

對于格孔采用單元中心方式劃分網格，對于氣體采用一維參數的處理方法，簡化為一維流動，并且氣體的網格相對固體的網格向前錯位半個網格；固體分為M*N格，?r_i為格磚內徑，r_o為格磚外徑，Δr為徑向選取步長，H為格磚高度，Δz為軸向選取步長；氣體分為M+1格，并與固體錯位半個網格。