專利名稱：熱風(fēng)爐傳熱蓄熱仿真模型的建模方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱傳遞仿真模型的建模方法，具體涉及冶金行業(yè)煉鐵高爐熱風(fēng)爐及類似工業(yè)爐窯的傳熱蓄熱仿真模型的建模方法，本發(fā)明還涉及所述熱風(fēng)爐傳熱蓄熱仿真模型的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
熱風(fēng)爐是高爐煉鐵生產(chǎn)過程中的重要配套設(shè)備，其主要作用就是把鼓風(fēng)加熱到要求的溫度，向高爐提供高溫?zé)犸L(fēng)。高爐一般由3— 4座熱風(fēng)爐交替送風(fēng)，每座熱風(fēng)爐的工作過程是燃燒、送風(fēng)的重復(fù)過程。煤氣和助燃空氣在燃燒器內(nèi)混合后，在燃燒室里燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔狻Ｐ顭崾业母褡哟u是熱量傳遞的載體，它在燃燒期間吸收熱量，送風(fēng)期間又將熱量傳遞給冷空氣，從而加熱冷空氣。 熱風(fēng)爐蓄熱室內(nèi)的格子磚是熱風(fēng)爐進(jìn)行熱交換的載體，它承擔(dān)著將煤氣燃燒所產(chǎn)生的熱量傳遞到高爐鼓風(fēng)的重要作用。實(shí)際運(yùn)行中，加熱時(shí)高溫?zé)煔鈴男顭崾翼敳苛魅?，?jīng)過一段時(shí)間的加熱，當(dāng)煙氣出口溫度達(dá)到指定溫度時(shí)，進(jìn)行換爐操作，接著進(jìn)行送風(fēng)過程，以獲得高爐生產(chǎn)所需的熱風(fēng)。格子磚蓄熱和放熱效率的高低直接影響到熱風(fēng)溫度的高低和熱風(fēng)爐熱效率等。目前，由于缺乏對熱風(fēng)爐傳熱蓄熱機(jī)制的研究，會(huì)導(dǎo)致在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)能耗高、高爐產(chǎn)量低等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能了解蓄熱室內(nèi)存在的流動(dòng)和傳熱特性，模擬蓄熱體在蓄熱過程中溫度隨空間和時(shí)間的變化特性，計(jì)算燒爐期間格磚蓄熱量的增加量的熱風(fēng)爐傳熱蓄熱仿真模型的建模方法。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的熱風(fēng)爐傳熱蓄熱仿真模型的建模方法，包括如下步驟I)參數(shù)選擇和計(jì)算根據(jù)煤氣成分、煤氣流量、煤氣入口溫度、助燃空氣入口溫度、空燃比的參數(shù)，計(jì)算熱風(fēng)爐理論燃燒廢氣溫度、廢氣流量、廢氣成分，為傳熱蓄熱模型的參數(shù)計(jì)算提供依據(jù)；2 )傳熱蓄熱仿真模型建立對格孔溫度場進(jìn)行網(wǎng)格劃分，基于熱傳導(dǎo)方程、氣體流動(dòng)方程和氣體的熱平衡方程，對蓄熱體內(nèi)的導(dǎo)熱及與氣體間的換熱情況建立數(shù)值求解方程，并對溫度隨時(shí)間和空間的變化進(jìn)行數(shù)值求解，從而得到熱風(fēng)爐傳熱蓄熱仿真模型。更進(jìn)一步的方案是所述的參數(shù)選擇和計(jì)算步驟中，以煤氣流量作為I情況下的相對計(jì)算，各參數(shù)具體的計(jì)算方式如下理論燃燒溫度計(jì)算公式
權(quán)利要求
1.熱風(fēng)爐傳熱蓄熱仿真模型的建模方法，其特征在于包括如下步驟 1)參數(shù)選擇和計(jì)算 根據(jù)煤氣成分、煤氣流量、煤氣入口溫度、助燃空氣入口溫度、空燃比的參數(shù)，計(jì)算熱風(fēng)爐理論燃燒廢氣溫度、廢氣流量、廢氣成分，為傳熱蓄熱模型的參數(shù)計(jì)算提供依據(jù)； 2)傳熱蓄熱仿真模型建立 對格孔溫度場進(jìn)行網(wǎng)格劃分，基于熱傳導(dǎo)方程、氣體流動(dòng)方程和氣體的熱平衡方程，對蓄熱體內(nèi)的導(dǎo)熱及與氣體間的換熱情況建立數(shù)值求解方程，并對溫度隨時(shí)間和空間的變化進(jìn)行數(shù)值求解，從而得到熱風(fēng)爐傳熱蓄熱仿真模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述熱風(fēng)爐傳熱蓄熱仿真模型的建模方法，其特征在于所述的參數(shù)選擇和計(jì)算步驟中，以煤氣流量作為I情況下的相對計(jì)算，各參數(shù)具體的計(jì)算方式如下 理論燃燒溫度計(jì)算公式
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述熱風(fēng)爐傳熱蓄熱仿真模型的建模方法，其特征在于所述的對格孔溫度場進(jìn)行網(wǎng)格劃分具體如下 對于格孔采用単元中心方式劃分網(wǎng)格，對于氣體采用ー維參數(shù)的處理方法，簡化為一維流動(dòng)，并且氣體的網(wǎng)格相對固體的網(wǎng)格向前錯(cuò)位半個(gè)網(wǎng)格;固體分為M*N格，
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述熱風(fēng)爐傳熱蓄熱仿真模型的建模方法，其特征在于所述的傳熱蓄熱仿真模型建立步驟如下 氣體熱平衡方程為
5.依據(jù)權(quán)利要求I至4任ー權(quán)利要求所述方法建立的熱風(fēng)爐傳熱蓄熱仿真模型的應(yīng)用，其特征在于是應(yīng)用于確定熱風(fēng)爐的獲得燒爐時(shí)間相對較短而蓄熱量相對較多的最佳燃燒策略。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述根據(jù)所述熱風(fēng)爐傳熱蓄熱仿真模型的應(yīng)用，其特征在于所述最佳燃燒策略是通過在相同初始溫度場分布下，模擬不同燃燒策略，即在不同的煤氣成分下，在燒爐過程中根據(jù)相應(yīng)的燃燒策略改變煤氣流量、空燃比等參數(shù)，比較不同的燒爐方式到達(dá)燃燒終點(diǎn)時(shí)，格磚蓄熱量的增加值及消耗時(shí)間，從而獲得燒爐時(shí)間相對較短而蓄熱量相對較多的最佳燃燒策略。
全文摘要
本發(fā)明公開了熱風(fēng)爐傳熱蓄熱仿真模型的建模方法及其應(yīng)用，該方法為首先根據(jù)煤氣成分、煤氣流量、煤氣入口溫度、助燃空氣入口溫度、空燃比的參數(shù)，計(jì)算熱風(fēng)爐理論燃燒廢氣溫度、廢氣流量、廢氣成分，為傳熱蓄熱模型的參數(shù)計(jì)算提供依據(jù)；然后對格孔溫度場進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對蓄熱體內(nèi)的導(dǎo)熱及與氣體間的換熱情況建立數(shù)值求解方程，并對溫度隨時(shí)間和空間的變化進(jìn)行數(shù)值求解，從而得到熱風(fēng)爐傳熱蓄熱仿真模型。利用本發(fā)明建立的熱風(fēng)爐傳熱蓄熱仿真模型，可在相同初始條件下，計(jì)算不同燃燒策略下到達(dá)燃燒終點(diǎn)時(shí)蓄熱量的增加值及消耗時(shí)間，通過比較獲得最佳即效率最高的燃燒策略，從而最大限度的提高蓄熱期積蓄的能量，達(dá)到提高風(fēng)溫的目的。
文檔編號G06F17/50GK102819643SQ20121028665
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者周磊, 強(qiáng)健, 蔡曉峰, 陳惠敏 申請人:中冶南方工程技術(shù)有限公司