[發明專利]基于火災模擬的半封閉礦熱爐煙氣量計算方法

在審

• 申請號: 202211639158.4
• 申請日: 2022-12-20
• 公開（公告）號: CN115841041A
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 鞠孝書;陳宏銳;楊青平;李闖;楊海峰
• 申請（專利權）人: 四川駿馳冶金成套設備制造有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G16C20/10
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉凱

本發明公開了一種適用于引用火災模型的思路測算大型半封閉礦熱爐煙氣量的計算方法，包括獲取半封閉礦熱爐燜燒后，進行搗爐、扎料操作時，單位時間內平均火災載荷密度，獲取半封閉礦熱爐搗爐、扎料操作時釋放的CO及爐口參與燃燒的還原劑完全燃燒的理論時間以及計算得到半封閉礦熱爐搗爐、扎料操作后，轟燃階段的最大熱釋放速率，獲得半封閉礦熱爐的煙氣體積流量。該方法結合生產操作選用半封閉礦熱爐最差的工況條件與火災發生轟然階段產生最大火災熱釋放速率的情況相擬合，得出半封閉礦熱爐最差工況與穩定、持續生產情況下的煙氣量倍數關系，從而得出半封閉礦熱爐的最大煙氣體積流量為使用空氣過量系數法合理選取半封閉礦熱爐煙氣量提供優選參考。

技術領域

本發明屬于冶煉工藝技術領域，特別涉及一種適用于引用火災模型的思路測算大型半封閉礦熱爐煙氣量的計算方法。

背景技術

礦熱爐主要用于還原冶煉礦石，碳質還原劑及溶劑等原料。礦熱爐內礦石中氧化物被碳還原，不斷生成CO從爐口逸出，在爐口處接觸空氣穩定燃燒。另外，在爐口部位還會有部分損失的還原劑參與燃燒反應。

目前半封閉礦熱爐煙氣量計算方式主要使用過量空氣系數法，即利用半封閉礦熱爐爐口可燃氣體燃燒實際所供給的空氣質量與燃燒所需理論空氣質量的比值，即過量空氣系數λ，來控制煙氣量的大小。

以半封閉礦熱爐爐內反應的物料平衡為基礎，測算還原出來的可燃氣體(主要成分為CO)量，根據可燃氣體燃燒所需空氣量和半封閉礦熱爐的系統漏風選取λ值。系統漏風量主要取決于礦熱爐生產爐況和冶煉操作習慣，在設計階段難以精準預測，多數以設備企業經驗為主。因此最終λ取值一般在18～25Nm³/h范圍不等，隨之測算出的煙氣量不同。而且礦熱爐容量越大，由此帶來的煙氣量選取差異越大，系統配置不近相同，為保證礦熱爐配套設施運行能力，設備廠家大多傾向于直接選取最大的工藝參數。

以工業硅礦熱爐為例，2010年以后建設的第一批33MVA容量礦熱爐煙氣量取值約16～18萬Nm³/h。在以后的運行過程中總結發現，煙氣量取值過小，系統配置不足，排煙系統也不盡合理。實際生產中產生的裝置冒煙、漏煙，吸風口附近流速過大，“吸穿帶料”現象等各類問題明顯。

隨著近幾年工業硅行業的迅速發展，新一批33MVA的工業硅爐型又以急劇擴張的態勢建設、投產。從大多數的33MVA工業硅礦熱爐生產線配置來看，礦熱爐煙氣處理所配套的系統工藝參數取值已經普遍突破20萬Nm³/h，多數選取22～23萬Nm³/h，更高者達到25萬Nm³/h煙氣量。而在系統配置上還要在以上工藝參數基礎上考慮系統本身的運行率、運行系數等，系統配置越來越大，建設投資越來越高，運行成本也居高不下。

發明內容

本發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種基于火災模擬的半封閉礦熱爐煙氣量計算方法，該方法基于有可燃氣體穩定、持續產生情況下的火災模擬進行煙氣量計算，結合生產操作最差的工況條件對煙氣量進行校核，得出本發明的煙氣量計算結果，用以與目前眾多的空氣過量系數法取值情況下的計算結果加以對比，為使用空氣過量系數法合理選取半封閉礦熱爐煙氣量提供優選參考。

本發明是通過下述技術方案來實現：基于火災模擬的半封閉礦熱爐煙氣量計算方法，其特征在于：設定礦熱爐生產時的平均可燃產物生成及燃燒情況作為爐口燃燒的穩定階段，設定礦熱爐搗爐、扎料爐況作為爐口燃燒的轟燃階段，選取穩定階段到轟燃階段作為半封閉礦熱爐爐口燃燒的研究區間，以該爐口部位燃燒情況作為基礎模型，計算半封閉礦熱爐生產過程中煙氣量的具體過程為：

步驟一：獲取半封閉礦熱爐燜燒后，進行搗爐、扎料操作時，單位時間內平均火災載荷密度Q_Pmax，單位為MJ/㎡，

式中：n為燜燒時間系數，取燜燒時間t₁與單位時間的比值；