[發明專利]預報高溫廢氣循環燒結工藝熱狀態參數的仿真方法

有效

• 申請號: 201410446270.5
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN105468799B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 李咸偉;崔健;趙曉巖;呂立華;石磊;王如意
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;C22B1/16
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 劉立平

1.一種預報高溫廢氣循環燒結工藝熱狀態參數的仿真方法，其特征在于：所述的仿真方法包括如下步驟：

(1)建立燒結機內燒結料層的燒結過程物理模型，所述的物理模型是一種一維非穩態模型，用以模擬燒結燃料層的物料與氣體在燒結機內交叉換熱時進行的流動、傳熱、燃燒和化學反應過程；

(2)建立單顆粒微元體微觀數學模型；

(3)根據所述的單顆粒微元體微觀數學模型，求解燒結過程中水分遷移、石灰石分解和焦粉燃燒的熱效應，并將求解結果加權為燒結層宏觀數學模型的質量源項和熱量源項，建立燒結床層宏觀數學模型；

(4)根據所述的微觀數學模型和宏觀數學模型，計算得到單顆粒微元體內部溫度與濃度梯度，混料內部溫度與氣體溫度，尾部煙氣溫度，模擬燒結過程不同工藝參數和控制參數下的混料溫度變化過程；

(5)根據步驟(4)中的仿真結果，對實際燒結過程中的控制參數和工藝參數進行調整，優化燒結機生產工藝。

2.根據權利要求1所述的預報高溫廢氣循環燒結工藝熱狀態參數的仿真方法，其特征在于所述的步驟(3)中，求解水分遷移的熱效應時，建立水分遷移子模型，所述的水分遷移子模型包括水分冷凝速度模型和水分蒸發速度模型，所述的水分冷凝速度模型為：所述的水分蒸發速度模型為：

其中：R_evap1為水分冷凝速率，kg/(m³·s)；

R_evap2為水分蒸發速率，kg/(m³·s)；

為氣相中水蒸氣密度，kg/m³；

為飽和水蒸氣密度，kg/m³；

Δτ為模擬計算的時間步長，s；

T_evap為水分蒸發臨界溫度，K；

ΔH_evap為水分蒸發焓變，J/kg；

C_p為氣液固三相的比熱；

ρ為氣液固三相的密度；

T_sl為固液兩相的溫度。

3.根據權利要求1所述的預報高溫廢氣循環燒結工藝熱狀態參數的仿真方法，其特征在于所述的步驟(3)中，求解石灰石分解的熱效應時，建立石灰石分解子模型，即：

其中：R_deco為石灰石分解速率，kg/(m³·s)；

R為通用氣體常數，取值8.314J/(mol·K)；

和m_CaO分別為固相中碳酸鈣和氧化鈣的質量，kg/m³；

和M_CaO分別為碳酸鈣和氧化鈣的摩爾質量，kg／mol；

為氣相中二氧化碳的分壓，Pa；

K_eq為反應平衡常數，通過求解；

T_sl為固液兩相的溫度。

4.根據權利要求1所述的預報高溫廢氣循環燒結工藝熱狀態參數的仿真方法，其特征在于所述的步驟(3)中，求解焦粉燃燒的熱效應時，建立焦粉燃燒子模型，即：

式中：R_comb為焦粉燃燒速度；

為氣相中氧氣分密度，kg/m³；

T_sl為固液兩相的溫度。

5.根據權利要求2所述的預報高溫廢氣循環燒結工藝熱狀態參數的仿真方法，其特征在于當單顆粒微元體的溫度小于水分蒸發溫度時，若氣相中水蒸氣密度超過飽和水蒸氣密度，則根據所述的水分冷凝速度模型進行水分蒸發熱的處理；當檢測到單顆粒微元體的實際溫度大于水分蒸發溫度時，根據所述的水分蒸發速度模型進行水分蒸發熱的處理。

6.根據權利要求3所述的預報高溫廢氣循環燒結工藝熱狀態參數的仿真方法，其特征在于當檢測到單顆粒微元體的實際溫度達到分解溫度時，發生石灰石分解，根據所述的石灰石分解子模型進行石灰石分解熱的處理。