[發(fā)明專利]基于流程模擬的富氧底吹煉銅過(guò)程能效評(píng)估方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410597364.2
• 申請(qǐng)日: 2014-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104331050A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王卓;于海斌;賈洋;王斌;陳宜濱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及銅冶煉領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種基于流程模擬的富氧底吹煉銅過(guò)程能效評(píng)估方法。

背景技術(shù)

富氧底吹煉銅爐作為我國(guó)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“富氧底吹煉銅新工藝”和世界上第一個(gè)工業(yè)規(guī)模底吹爐，具有原料適應(yīng)性強(qiáng)、無(wú)碳造硫熔煉、CO2零排放、低耗氧量等工藝特點(diǎn)，受到了國(guó)內(nèi)外冶金領(lǐng)域?qū)＜业母叨仍u(píng)價(jià)。中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)2009年11月26日在中色協(xié)銅字[2009]252號(hào)文中明確指出：該工藝是我國(guó)自己研發(fā)的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在煉銅領(lǐng)域的重大技術(shù)創(chuàng)新成果，是世界先進(jìn)的煉銅技術(shù)之一。該項(xiàng)技術(shù)已被列為國(guó)務(wù)院《關(guān)于發(fā)揮科學(xué)技術(shù)支撐作用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快發(fā)展的意見(jiàn)》(國(guó)發(fā)[2009]9號(hào))重點(diǎn)推廣應(yīng)用技術(shù)。

但是，作為剛剛工業(yè)應(yīng)用的煉銅工藝過(guò)程，富氧底吹煉銅過(guò)程自動(dòng)化水平偏低，很多能源相關(guān)放熱關(guān)鍵參數(shù)無(wú)法直接測(cè)量，生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化、過(guò)程操作的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，以及各種節(jié)能備選方案可行性評(píng)定等沒(méi)有有效的支撐和可靠的理論依據(jù)。爐子的操控很大程度上受操作人員素質(zhì)的影響，過(guò)程能效和產(chǎn)品品質(zhì)波動(dòng)較大，制約了該項(xiàng)工藝優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。

作為一款用于工藝嚴(yán)格計(jì)算的模擬軟件，Aspen?Plus能夠針對(duì)不同原料進(jìn)料、工藝條件、用戶模型，實(shí)現(xiàn)快速得到不同工況下的設(shè)備或工藝的能量使用和生產(chǎn)運(yùn)行情況。目前，國(guó)內(nèi)外研究者已經(jīng)普遍采用流程模擬軟件Aspen?plus對(duì)化工過(guò)程進(jìn)行研究，以期通過(guò)對(duì)生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化和對(duì)工藝的改造，達(dá)到節(jié)能降耗、提高生產(chǎn)效益的目的。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有富氧底吹煉銅爐缺乏有效的理論依據(jù)，無(wú)法科學(xué)地評(píng)價(jià)設(shè)備的運(yùn)行水平、挖掘節(jié)能潛力、出具參數(shù)優(yōu)化方案以及提出工藝改造措施等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于流程模擬軟件的富氧底吹煉銅過(guò)程能效評(píng)估的模擬計(jì)算方法，計(jì)算富氧底吹煉銅爐的能效。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種基于流程模擬的富氧底吹煉銅過(guò)程能效評(píng)估方法，包括以下步驟：

數(shù)據(jù)采集模塊采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊；

數(shù)據(jù)處理模塊將收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)，根據(jù)需要設(shè)定能效評(píng)估對(duì)象，對(duì)評(píng)估對(duì)象的目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均，得到模擬輸入數(shù)據(jù)；

建立Aspen?plus模型，將模擬輸入數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳輸?shù)剿瞿Ｐ椭校?/p>

根據(jù)Aspen?plus模型，計(jì)算所述模擬輸入數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的理論能效數(shù)據(jù)。

所述建立Aspen?plus模型包括以下過(guò)程：

步驟1：根據(jù)氧氣底吹操作特點(diǎn)，將富氧底吹爐劃分功能區(qū)；

步驟2：根據(jù)系統(tǒng)漏風(fēng)面積，通過(guò)伯努利方程計(jì)算系統(tǒng)漏風(fēng)量；

步驟3：根據(jù)所述功能區(qū)的功能，選擇單元操作模塊，建立Aspen?plus模型。

所述功能區(qū)劃分為精礦加熱區(qū)、反應(yīng)液化區(qū)、造锍反應(yīng)區(qū)、造渣反應(yīng)區(qū)以及產(chǎn)物分離區(qū)。

所述系統(tǒng)漏風(fēng)量計(jì)算如下：

q=3600×A×2ΔPρ(1-f)---(1)]]>

其中，q為系統(tǒng)漏風(fēng)量，A為系統(tǒng)漏風(fēng)面積，ΔP為系統(tǒng)內(nèi)外壓差，ρ為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下大氣密度，f為阻力系數(shù)。

所述單元操作模塊包括：

精礦加熱區(qū)的第一精礦換熱模塊Heater-1和第二精礦換熱模塊Heater-2；反應(yīng)液化區(qū)的液化反應(yīng)模塊RGibbs-1和液體分離模塊Sep-1；造锍反應(yīng)區(qū)的造锍反應(yīng)模塊RGibbs-2；造渣反應(yīng)區(qū)的造渣反應(yīng)模塊RGibbs-3；產(chǎn)物分離區(qū)的流股分割模塊FSplit、相分離模塊Sep-2和流股混合模塊Mixer。

所述理論能效數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程如下：