[發(fā)明專利]一種預(yù)測熱風(fēng)爐煤氣消耗量的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310204756.3
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103243190A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石薪靖;張玉生;李占國;吳明德;王玉勃;劉明生;王國英;康春萌
• 申請（專利權(quán)）人: 北京建龍重工集團(tuán)有限公司
• 主分類號: C21B9/00
• 分類號: C21B9/00
• 代理公司: 北京國林貿(mào)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11001
• 代理人: 李桂玲;杜國慶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高爐煉鐵領(lǐng)域，特別涉及一種預(yù)測熱風(fēng)爐煤氣消耗量的方法，是一種用于預(yù)測高爐熱風(fēng)爐煤氣消耗量的方法。

背景技術(shù)

在高爐煉鐵生產(chǎn)中，熱風(fēng)爐是最重要的配套設(shè)施之一。熱風(fēng)爐的作用將鼓風(fēng)加熱到要求的溫度，并提供給高爐。熱風(fēng)爐燃燒一般使用高爐煤氣，其能耗約占到高爐煤氣的45%左右，是煉鐵工序煤氣資源消耗大戶。由于高爐煤氣的壓力、成分受爐況影響而波動頻繁，因而熱風(fēng)爐的燃燒控制成為熱風(fēng)爐最復(fù)雜的系統(tǒng)之一。因此，根據(jù)高爐現(xiàn)有條件，建立熱風(fēng)爐傳熱模型對熱風(fēng)爐系統(tǒng)進(jìn)行計算、預(yù)測，以實現(xiàn)對熱風(fēng)爐燃燒系統(tǒng)優(yōu)化控制，同時降低煤氣消耗，成為國內(nèi)外眾多學(xué)者的研究重點(diǎn)。

早在20世紀(jì)二三十年代豪森（Hausen)等人對蓄熱式熱風(fēng)爐熱交換進(jìn)行過研究，提出了以格子磚內(nèi)部的導(dǎo)熱傳熱過程為基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)模型。但由于無法確定氣流速度、溫度分布參數(shù)對傳熱過程的影響，這種模型不能真實準(zhǔn)確反映熱風(fēng)爐蓄熱傳熱過程，造成研究人員后續(xù)無法利用該模型預(yù)測出熱風(fēng)爐的煤氣消耗情況。

德國西門子公司的熱風(fēng)爐數(shù)學(xué)模型，規(guī)避了前期研究中無法確定傳熱參數(shù)的問題，以熱流計算為基礎(chǔ)，通過列出熱風(fēng)爐熱損失計算出熱風(fēng)爐每個工作循環(huán)的效率，以求得加熱用的煤氣流量。該模型雖然能模擬燒爐現(xiàn)場、較準(zhǔn)確的預(yù)測煤氣消耗量，但由于該數(shù)學(xué)模型用常微分方程來表述，模型的輸入、干擾因素設(shè)定范圍有限等缺陷，這個早期的模型預(yù)測精度和應(yīng)用范圍很有限。

日本在1974年發(fā)表了關(guān)于熱風(fēng)爐數(shù)模法控制的專利，該方法是以熱風(fēng)爐的熱平衡為研究基礎(chǔ)，通過高爐作業(yè)條件，計算出輸入熱量、燃燒目標(biāo)值、拱頂溫度等燃燒條件的物理模型，根據(jù)熱風(fēng)溫度、風(fēng)量等要求預(yù)測出熱風(fēng)爐熱狀態(tài)和煤氣消耗情況。該模型在預(yù)測煤氣消耗、指導(dǎo)操作、提高熱效率等方面獲得了相當(dāng)大的成功，是后期熱風(fēng)爐數(shù)學(xué)模型優(yōu)化奠定了理論研究基礎(chǔ)。但由于該模型的理論分析因素復(fù)雜（耦合了熱風(fēng)爐爐型結(jié)構(gòu)、內(nèi)部煤氣流動等參數(shù)），無法用在熱風(fēng)爐爐型設(shè)計參數(shù)位置的情況下預(yù)測熱風(fēng)爐煤氣消耗。而且在實際使用的過程中檢測點(diǎn)多、投資大，在生產(chǎn)條件不夠穩(wěn)定、裝備水平較低的熱風(fēng)爐中不容易實現(xiàn)，因此限制了方法的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種預(yù)測熱風(fēng)爐煤氣消耗量的方法，用于在對熱風(fēng)爐爐型參數(shù)未知的情況下對熱風(fēng)爐煤氣的消耗量進(jìn)行預(yù)測。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種預(yù)測熱風(fēng)爐煤氣消耗量的方法，所述方法包括：

a.輸入熱風(fēng)爐前一周期使用的煤氣參數(shù)、助燃空氣參數(shù)、排出的廢煙氣參數(shù)、熱風(fēng)爐拱頂溫度參數(shù)、能源鼓風(fēng)參數(shù)；

b.計算熱風(fēng)爐煤氣燃燒所產(chǎn)生的熱量、熱風(fēng)爐排出廢煙氣帶走的熱量、熱風(fēng)爐損失的熱量、熱風(fēng)爐加熱鼓風(fēng)所消耗的熱量，以及熱風(fēng)爐理論燃燒產(chǎn)生的煙氣流量；?

c.根據(jù)煤氣燃燒所產(chǎn)生的熱量和熱風(fēng)爐理論燃燒產(chǎn)生的煙氣流量計算出熱風(fēng)爐理論燃燒溫度，根據(jù)熱風(fēng)爐理論燃燒溫度和排出廢煙氣帶走的熱量計算熱風(fēng)爐實際燃燒產(chǎn)生的煙氣熱容；

d.判斷所述熱風(fēng)爐理論燃燒溫度和所述熱風(fēng)爐排出廢煙氣帶走的熱量與所述熱風(fēng)爐實際燃燒產(chǎn)生的煙氣的熱容偏差是否收斂，如發(fā)散則返回步驟c，調(diào)整煉鐵氣體計算常數(shù)重新計算熱風(fēng)爐的理論燃燒溫度，如收斂則確定熱風(fēng)爐理論燃燒溫度；

e.根據(jù)的熱風(fēng)爐理論燃燒溫度以及所述熱風(fēng)爐排出的廢煙氣帶走的熱量、熱風(fēng)爐損失的熱量確定熱風(fēng)爐的熱效率；

f.根據(jù)熱風(fēng)爐的熱效率和熱風(fēng)爐加熱鼓風(fēng)所消耗的熱量，根據(jù)公式

????m³/h預(yù)測下一燃燒周期的熱風(fēng)爐煤氣的消耗量，并對預(yù)測的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行可視化處理得到直觀的圖像結(jié)果；其中，Q_in’為煤氣燃燒所產(chǎn)生的熱量，kJ；為單位時間加熱鼓風(fēng)所消耗的熱量，kJ；為熱風(fēng)爐熱效率；為單位時間內(nèi)鼓風(fēng)流量量，m³/h；

其中，所述熱風(fēng)爐理論燃燒溫度是通過公式：???kJ/m³??得到，公式中：?為單位體積下煉鐵氣體組分的平均熱容，kJ/m³；?a、b、c為煉鐵氣體計算常數(shù)，m³。