[發(fā)明專利]一種高爐風(fēng)口回旋區(qū)深度計(jì)算方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611184598.X
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106815405A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李向偉;王煒;陳畏林;金焱;徐潤生
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京眾達(dá)德權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11570
• 代理人: 劉杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高爐風(fēng)口回旋區(qū)深度計(jì)算方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

高爐是一個(gè)復(fù)雜的逆流式反應(yīng)器，從高爐下部吹進(jìn)的高溫高壓的熱風(fēng)，在風(fēng)口回旋區(qū)與焦炭發(fā)生燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生煤氣流。煤氣流在上升過程中，與高爐上部加入的礦石之間進(jìn)行能量交換，發(fā)生還原反應(yīng)，生成鐵水和爐渣。風(fēng)口回旋區(qū)是高爐穩(wěn)定操作不可缺少的重要反應(yīng)區(qū)，高爐風(fēng)口回旋區(qū)的深度和反應(yīng)情況，直接影響著高爐煤氣分布、爐料下降以及整個(gè)高爐的傳熱傳質(zhì)過程。

現(xiàn)有技術(shù)中，一般是采用歐拉模型建立風(fēng)口回旋區(qū)的機(jī)理模型，然后利用機(jī)理模型，計(jì)算不同條件下的風(fēng)口回旋區(qū)深度。

然而，采用現(xiàn)有的采用機(jī)理模型來計(jì)算回旋區(qū)深度的方法中，模型需要的參數(shù)和條件較多，比如爐壁的近壁區(qū)域使用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)、噴煤參數(shù)、死料柱表面使用壁面條件等，使得計(jì)算復(fù)雜，并且該方法的計(jì)算時(shí)間較長，導(dǎo)致效率低下。

可見，現(xiàn)有技術(shù)中的高爐風(fēng)口回旋區(qū)深度的計(jì)算方法，存在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、效率低的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種高爐風(fēng)口回旋區(qū)深度的計(jì)算方法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中高爐風(fēng)口回旋區(qū)深度計(jì)算方法的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、效率低的技術(shù)問題。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種高爐風(fēng)口回旋區(qū)深度計(jì)算方法，包括：獲取利用歐拉模型得到的回旋區(qū)深度的計(jì)算結(jié)果；根據(jù)所述計(jì)算結(jié)果，獲得所述回旋區(qū)深度的變化規(guī)律；根據(jù)所述變化規(guī)律，獲取與所述回旋區(qū)深度相關(guān)的參數(shù)，所述參數(shù)包括爐腹煤氣密度、焦炭密度、風(fēng)口前焦炭粒度、煤氣體積流率、風(fēng)口總面積、回旋區(qū)煤氣溫度和熱風(fēng)壓力；根據(jù)所述參數(shù)，構(gòu)建所述回旋區(qū)深度的計(jì)算模型，所述計(jì)算模型為：其中，D_R為回旋區(qū)深度，ρ_o為爐腹煤氣密度，ρ_s為焦炭密度，D_P為風(fēng)口前焦炭粒度，V_g為煤氣體積流率，S_T為風(fēng)口總面積，T_r回旋區(qū)煤氣溫度，P_b熱風(fēng)壓力。

可選的，所述獲取利用歐拉模型得到的回旋區(qū)深度的計(jì)算結(jié)果，包括：根據(jù)歐拉模型，構(gòu)建所述回旋區(qū)深度的機(jī)理模型，所述機(jī)理模型具體為：

其中，k為湍動能，ε為湍動能耗散率，G_k表示由層流速度梯度而產(chǎn)生的湍流動能，G_b為浮力產(chǎn)生的湍流動能，Y_M為在可壓縮湍流中，過渡的擴(kuò)散產(chǎn)生的波動，σ_k和σ_ε是k方程和ε方程的湍流Prandtl數(shù)，式中C_1ε＝1.44，C_2ε＝1.92，C_3ε＝0.09，C_μ＝0.09，σ_k＝1.0，σ_ε＝1.3，S_k和S_ε為常數(shù)；確定所述機(jī)理模型的邊界條件，所述邊界條件包括爐壁的近壁區(qū)域使用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)、風(fēng)口處設(shè)置速度入口邊界、模型上部出口處設(shè)定壓力出口條件、模型對稱的兩側(cè)面使用周期循環(huán)邊界和死料柱表面使用壁面條件；根據(jù)所述機(jī)理模型和所述邊界條件，獲得回旋區(qū)深度的計(jì)算結(jié)果。

可選的，根據(jù)所述參數(shù)，構(gòu)建所述回旋區(qū)深度的計(jì)算模型，包括：獲取回旋區(qū)的受力情況；獲得所述參數(shù)；根據(jù)所述受力情況和所述參數(shù)，計(jì)算所述回旋區(qū)的穿透系數(shù)，所述穿透系數(shù)為根據(jù)所述穿透系數(shù)，擬合得到所述回旋區(qū)深度的計(jì)算模型。

可選的，所述回旋區(qū)煤氣溫度為一固定值。

可選的，所述爐腹煤氣密度為煤氣中各組分的分子量所占的百分比。