[發(fā)明專利]高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁熱流強(qiáng)度及渣皮厚度的確定方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710795889.0
• 申請(qǐng)日: 2017-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN107622154A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉棟梁;宋春暉;高艷偉;賀軍位;胡正剛;余珊珊;肖志新;王素平;盧正東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;C21B5/00
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司42104
• 代理人: 胡鎮(zhèn)西,李滿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼鐵冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁熱流強(qiáng)度及渣皮厚度的確定方法。

背景技術(shù)

雖然現(xiàn)代大型高爐已經(jīng)具備了較高的自動(dòng)化水平，高爐本體上也安裝了大量的熱電偶和爐身測(cè)壓點(diǎn)等檢測(cè)裝置，但由于高爐冶煉過程是一個(gè)多變量、時(shí)變的復(fù)雜生產(chǎn)過程，而且爐體封閉，目前高爐操作的方式仍屬于“理論知識(shí)+經(jīng)驗(yàn)”，其中經(jīng)驗(yàn)還占了相當(dāng)大的比重。所以需要科學(xué)的方法利用更準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)高爐冶煉過程進(jìn)行計(jì)算和分析，來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)操作。

高爐高熱負(fù)荷區(qū)一般是指高爐爐腹、爐腰、爐缸上部和爐身下部，該區(qū)域高爐內(nèi)部環(huán)境復(fù)雜，冷卻壁工作環(huán)境惡劣，該區(qū)域熱流強(qiáng)度和冷卻壁熱面渣皮厚度影響著高爐爐況的穩(wěn)定、冷卻設(shè)備的正常運(yùn)行以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在高爐冶煉過程中十分重要。很多研究人員采用三維數(shù)學(xué)模型計(jì)算高爐冷卻壁傳熱過程，但模擬過程比較復(fù)雜，求解需要時(shí)間，而且渣皮厚度和冷卻壁測(cè)溫點(diǎn)溫度并不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，難以在高爐生產(chǎn)中直接應(yīng)用。生產(chǎn)人員一般根據(jù)高爐冷卻壁進(jìn)出水溫差、熱負(fù)荷或者高爐冷卻壁測(cè)溫點(diǎn)溫度來(lái)判斷高爐高熱負(fù)荷區(qū)熱流強(qiáng)度和冷卻壁熱面渣皮的厚度。根據(jù)高爐冷卻壁進(jìn)出水溫差、熱負(fù)荷判斷高時(shí)，如果采用總冷卻壁進(jìn)出水溫差、熱負(fù)荷進(jìn)行判斷，則難以得知各段冷卻壁的情況，不夠精細(xì)，如果采用各段冷卻壁進(jìn)出水溫差、熱負(fù)荷進(jìn)行判斷，由于每段冷卻壁的進(jìn)出水溫差很小，用不同的水溫表測(cè)進(jìn)出水溫度，計(jì)算得到的進(jìn)出水溫差、熱負(fù)荷誤差較大，不夠準(zhǔn)確；根據(jù)高爐冷卻壁上測(cè)溫點(diǎn)溫度判斷時(shí)，雖然冷卻壁溫度較為準(zhǔn)確，但冷卻壁測(cè)溫點(diǎn)溫度與熱流強(qiáng)度、渣皮厚度的關(guān)系只是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析會(huì)不同的操作人員分析結(jié)果會(huì)有偏差，而且通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，高爐高熱負(fù)荷的爐腹?fàn)t腰位置一般采用銅冷卻壁，其溫度較低，當(dāng)冷卻壁冷卻水溫度變化較大時(shí)，單純依靠高爐銅冷卻壁測(cè)溫點(diǎn)溫度判斷熱面渣皮的厚度會(huì)有較大的誤差。因此，有必要設(shè)計(jì)一種方法綜合冷卻壁測(cè)溫點(diǎn)溫度和冷卻水溫度計(jì)算高爐高熱負(fù)荷區(qū)熱流強(qiáng)度和冷卻壁熱面渣皮厚度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁熱流強(qiáng)度及渣皮厚度的確定方法，該方法有利于高爐控制煤氣流分布，熱流強(qiáng)度及渣皮厚度主要受爐內(nèi)煤氣流分布和爐溫的影響，該方法有利于高爐準(zhǔn)確判斷和控制煤氣流分布和爐溫，從而提高煤氣利用率，降低燃料比。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開的一種高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁熱流強(qiáng)度及渣皮厚度的確定方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)要計(jì)算的高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁測(cè)溫點(diǎn)的位置，計(jì)算高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁熱面不同溫度時(shí)冷卻壁內(nèi)的溫度分布，得到高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁測(cè)溫點(diǎn)位置的溫度，計(jì)算高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁熱面各點(diǎn)平均熱流強(qiáng)度即為高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁熱流強(qiáng)度；

步驟2：對(duì)高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁測(cè)溫點(diǎn)溫度、高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻水溫度和高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁熱流強(qiáng)度進(jìn)行線性擬合，其中，高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁測(cè)溫點(diǎn)溫度減去高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻水溫度與高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁熱流強(qiáng)度成線性關(guān)系，根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果擬合得到高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁測(cè)溫點(diǎn)溫度減去高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻水溫度與高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁熱流強(qiáng)度的關(guān)系式：

q＝f(t_壁-(t_進(jìn)+t_出)/2) (1)

式中q為線性擬合后高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁熱流強(qiáng)度，W/m²，t_壁為高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁測(cè)溫點(diǎn)溫度，℃，t_進(jìn)為高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻水入口溫度，℃，t_出為高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻水出口溫度，f為函數(shù)表達(dá)式；

步驟3：根據(jù)傳熱原理，得到高爐熱負(fù)荷區(qū)冷卻壁渣皮熱面至高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻水的傳熱過程總的熱阻：

R_總＝R_壁+R_磚+R_渣 (2)

式中R_壁為高爐熱負(fù)荷區(qū)域冷卻壁熱阻，R_磚為高爐熱負(fù)荷區(qū)鑲磚的熱阻，R_渣為高爐熱負(fù)荷區(qū)冷卻壁渣皮的熱阻；

R_渣＝s₁/λ₁

式中s₁為高爐熱負(fù)荷區(qū)冷卻壁渣皮厚度，m，λ₁為高爐熱負(fù)荷區(qū)冷卻壁渣皮的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)；

R_磚＝s₂/λ₂ (4)