[发明专利]预测烟气循环烧结质-热耦合过程的数值计算方法

说明书

本发明公开一种预测烟气循环烧结质热耦合过程的数值计算方法，包括如下步骤，(1)建立烧结机内烧结料层的料层热耦合过程的二维非稳态数学模型；(2)依据均相反应模型和非均相反应模型求解烧结过程中各物质的热效应，再求解数学模型控制方程中的质量源项和热量源项；(3)依据传热传质参数、料层几何结构参数计算控制方程中的对流项和扩散项；(4)计算得到烧结料层内的混料温度及气体温度、底部出口烟气温度及成分；(5)将步骤(4)中的得到计算结果与实际结果进行对比验证，确定经验系数的取值；(6)进行优化仿真，对实际生产中的热工参数和操控参数进行模拟分析，以优化烟气循环烧结工艺。

技术领域

本发明涉及铁矿石烧结技术领域，尤其涉及一种用于预测烟气循环烧结质-热耦合过程的计算方法。

背景技术

烧结是目前最重要的生产人造富铁矿的造块技术之一。世界上第一台带式烧结机于1910年在美国投产。近三十年来，国内外烧结技术围绕优化烧结配矿、工艺和设备方面取得了很大进展，使得烧结矿技术指标逐步提高。然而，传统烧结工艺存在着铁矿石资源、能源消耗、环境保护、烧结过程控制和余热回收等5方面的突出问题，已俨然成为钢铁行业节能减排和绿色低碳领域的“木桶短板”和“重灾区”。2012年10月1日，我国开始实行《钢铁工业污染物排放新标准》，导致许多钢铁公司现行的污染治理和节能措施，均难以满足对排放和能耗标准的要求，研究开发新型环保烧结工艺技术，满足企业可持续发展需要已成共识。

烟气循环烧结技术旨在循环利用烧结机产生的部分热烟气，替代常温空气，作为烧结用气体，实现在显著降低外排烟气总量和污染物排放量的同时，利用烟气显热提升系统热效率、降低固体燃料消耗、减少下层烧结矿过熔，从而提高烧结整体成品率，已成为烧结工艺余热回收的研究热点。然而，烧结生产是一个流动传质、传热反应、相变结晶等多过程参数强烈耦合的、多输入输出的、非线性的、大时滞性的复杂过程，定值控制难以取得满意的效果。为更好地揭示烧结机理，避免过程时滞性带来的影响，有必要进行深入的理论研究。作为一种多学科通用的研究手段，数值计算方法无疑是现在最具代表性的烧结过程机理研究手段。它突破了人工智能这种“黑箱”式的研究思路，通过建立烧结过程数学模型，由模型决定各控制回路的常数，避免了人们凭经验设定所带来的不确定性，进而达到最佳操作。