[發明專利]預測煙氣循環燒結質-熱耦合過程的數值計算方法

有效

• 申請號: 201710631038.2
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107832573B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 王淦;王浩;余波
• 申請（專利權）人: 中冶華天工程技術有限公司;中冶華天南京工程技術有限公司;中冶華天（安徽）節能環保研究院有限公司
• 主分類號: G16C20/10
• 分類號: G16C20/10
• 代理公司: 北京中偉智信專利商標代理事務所(普通合伙) 11325
• 代理人: 張岱

本發明公開一種預測煙氣循環燒結質熱耦合過程的數值計算方法，包括如下步驟，(1)建立燒結機內燒結料層的料層熱耦合過程的二維非穩態數學模型；(2)依據均相反應模型和非均相反應模型求解燒結過程中各物質的熱效應，再求解數學模型控制方程中的質量源項和熱量源項；(3)依據傳熱傳質參數、料層幾何結構參數計算控制方程中的對流項和擴散項；(4)計算得到燒結料層內的混料溫度及氣體溫度、底部出口煙氣溫度及成分；(5)將步驟(4)中的得到計算結果與實際結果進行對比驗證，確定經驗系數的取值；(6)進行優化仿真，對實際生產中的熱工參數和操控參數進行模擬分析，以優化煙氣循環燒結工藝。

技術領域

本發明涉及鐵礦石燒結技術領域，尤其涉及一種用于預測煙氣循環燒結質-熱耦合過程的計算方法。

背景技術

燒結是目前最重要的生產人造富鐵礦的造塊技術之一。世界上第一臺帶式燒結機于1910年在美國投產。近三十年來，國內外燒結技術圍繞優化燒結配礦、工藝和設備方面取得了很大進展，使得燒結礦技術指標逐步提高。然而，傳統燒結工藝存在著鐵礦石資源、能源消耗、環境保護、燒結過程控制和余熱回收等5方面的突出問題，已儼然成為鋼鐵行業節能減排和綠色低碳領域的“木桶短板”和“重災區”。2012年10月1日，我國開始實行《鋼鐵工業污染物排放新標準》，導致許多鋼鐵公司現行的污染治理和節能措施，均難以滿足對排放和能耗標準的要求，研究開發新型環保燒結工藝技術，滿足企業可持續發展需要已成共識。

煙氣循環燒結技術旨在循環利用燒結機產生的部分熱煙氣，替代常溫空氣，作為燒結用氣體，實現在顯著降低外排煙氣總量和污染物排放量的同時，利用煙氣顯熱提升系統熱效率、降低固體燃料消耗、減少下層燒結礦過熔，從而提高燒結整體成品率，已成為燒結工藝余熱回收的研究熱點。然而，燒結生產是一個流動傳質、傳熱反應、相變結晶等多過程參數強烈耦合的、多輸入輸出的、非線性的、大時滯性的復雜過程，定值控制難以取得滿意的效果。為更好地揭示燒結機理，避免過程時滯性帶來的影響，有必要進行深入的理論研究。作為一種多學科通用的研究手段，數值計算方法無疑是現在最具代表性的燒結過程機理研究手段。它突破了人工智能這種“黑箱”式的研究思路，通過建立燒結過程數學模型，由模型決定各控制回路的常數，避免了人們憑經驗設定所帶來的不確定性，進而達到最佳操作。