[發明專利]基于在線過程模擬的球團焙燒溫度控制方法

在審

• 申請號: 202211540603.1
• 申請日: 2022-12-02
• 公開（公告）號: CN115786692A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 王兆才;儲太山;師本敬;代友訓
• 申請（專利權）人: 中冶長天國際工程有限責任公司
• 主分類號: C22B1/20
• 分類號: C22B1/20;G06F17/18;G06F17/11
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 徐樓;卜婷

基于在線過程模擬的球團焙燒溫度控制方法，該方法包括以下步驟：1)基于球團焙燒過程中固相和氣相的熱質平衡，建立球團焙燒過程模擬模型；2)輸入模型全局常量，對干燥一段、干燥二段、預熱段、焙燒段依次進行過程模擬；3)獲取焙燒段結束點位置的球團溫度模擬值，將其與焙燒終點溫度設定閾值進行比較，利用焙燒終點溫度的模擬值與設定閾值的偏差，來調整焙燒段燒嘴燃氣流量，從而實現對球團實際焙燒溫度的控制。本發明基于在線過程模擬實現對球團實際焙燒溫度的控制，避免了現有技術中無法直接測量球團焙燒溫度而通過間接判斷造成的誤差，能夠避免焙燒能源的浪費，提高球團礦產品的質量。

技術領域

本發明涉及球團焙燒溫度的控制方法，具體涉及一種基于在線過程模擬的球團焙燒溫度控制方法，屬于鋼鐵冶金原料制備領域。

背景技術

球團焙燒過程不僅涉及到熱載體與球團料層、篦床之間復雜的傳熱傳質，還伴隨著自由水蒸發與冷凝、結晶水以及碳酸鹽分解、Fe₃O₄和S氧化、固定碳燃燒等物理化學反應。

生球焙燒成球團礦需要消耗大量的熱量用于將球團加熱到需要的溫度，實現固態固結、得到抗壓強度不低于2500N的球團礦產品，以滿足后續冶煉的需要。球團焙燒是在一個密閉的容器中進行，由于焙燒溫度高達1250℃以上，并且移動床保持連續運行，現有技術手段根本無法直接測量料層的溫度，只能根據焙燒段排氣溫度間接判斷料層是否達到了規定的焙燒溫度，往往造成焙燒溫度過高或過低的情況。球團過燒不僅浪費能源，還導致其冶金性能下降；球團欠燒則導致其質量不能滿足要求。

球團礦產品的質量在很大程度上取決于球團在高溫焙燒結束時是否達到規定的焙燒溫度。因此，如何實現對球團焙燒溫度的控制就顯得尤為重要。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明提出一種基于在線過程模擬的球團焙燒溫度控制方法。該方法通過建立焙燒過程模擬模型，對焙燒系統中的各工藝段依次進行過程模擬，以獲得焙燒段結束點位置的球團溫度模擬值，將該球團溫度模擬值與理想焙燒終點溫度設定閾值進行比較，利用兩者的偏差來調整焙燒段燒嘴的燃氣流量，實現對球團實際焙燒溫度的控制。該方法避免了現有技術中無法直接測量球團焙燒溫度而通過間接判斷造成的誤差，因而能夠避免焙燒能源的浪費，提高球團礦產品的質量。

根據本發明的實施方案，提供一種基于在線過程模擬的球團焙燒溫度控制方法。

基于在線過程模擬的球團焙燒溫度控制方法，該方法包括以下步驟：

1)基于球團焙燒過程中固相和氣相的熱質平衡，建立球團焙燒過程模擬模型。

2)輸入模型全局常量，對干燥一段、干燥二段、預熱段、焙燒段依次進行過程模擬。

3)獲取焙燒段結束點位置的球團溫度模擬值，將其與焙燒終點溫度設定閾值進行比較，利用焙燒終點溫度的模擬值與設定閾值的偏差，來調整焙燒段燒嘴燃氣流量，從而實現對球團實際焙燒溫度的控制。

在本發明中，在步驟1)中，所述建立球團焙燒過程模擬模型具體包括以下子步驟：

101)在焙燒系統上，自下而上依次設有篦床層、鋪底料層、生球層，所述篦床層、鋪底料層、生球層形成移動床。沿移動床的運行方向建立以時間t為橫坐標軸、高度y為縱坐標軸的坐標體系。

102)對移動床劃分網格：在高度方向上，鋪底料層和生球層采用相同的網格密度，其網格高度小于等于球團直徑。在時間方向上，步長設置為1s。

103)基于熱量平衡和質量平衡，對每個網格分別構建固相能量方程、固相質量方程、氣相能量方程、氣相質量方程，同時對每個網格分別適用厄根方程。

在本發明中，在步驟2)中，所述對干燥一段、干燥二段、預熱段、焙燒段中的某工藝段進行過程模擬，具體為：