一种高炉用铁焦生产竖炉的温度控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110938453A(43)申请公布日2020.03.31(21)申请号201911293902.8(22)申请日2019.12.16(71)申请人中冶南方工程技术有限公司地址430223湖北省武汉市东湖新技术开发区大学园路33号(72)发明人李鹏范小刚(74)专利代理机构北京汇泽知识产权代理有限公司11228代理人郑飞(51)Int.Cl.C10B57/06(2006.01)C10B57/00(2006.01)C10B3/00(2006.01)G05D23/19(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图2页(54)发明名称一种高炉用铁焦生产竖炉的温度控制方法(57)摘要一种高炉用铁焦生产竖炉的温度控制方法，包括：建立竖炉炭化室非稳态二维传热模型，通过所述非稳态二维传热模型计算炭化室中心点A点温度及随时间变化的温度分布；计算第一设定时间t1内炭化室中心点A点达到的温度TA1，根据TA1与预热段所要求达到的温度Tr1调节该段外部加热所要达到的实际温度；计算第二设定时间t2内炭化室中心点A点达到的温度TA2，根据TA2与高温段所要求达到的温度Tr2调节该段外部加热所要达到的实际温度；计算第三设定时间t3内炭化室中心点A点达到的温度TA3，根据TA3与冷却段所要求达到的温度Tr3调节竖炉外部冷却水流量Q。本发明可根据实际情况调整铁焦炭化的温度制度，实现铁焦的温度控制，确保铁焦生产质量。CN110938453ACN110938453A权利要求书1/3页1.一种高炉用铁焦生产竖炉的温度控制方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，建立竖炉炭化室非稳态二维传热模型，通过所述非稳态二维传热模型计算炭化室中心点A点温度及随时间变化的温度分布；步骤2，基于步骤1得到的炭化室中心点A点温度及随时间变化的温度分布计算第一设定时间t1内炭化室中心点A点达到的温度TA1，根据TA1与预热段所要求达到的温度Tr1调节该段外部加热所要达到的实际温度；步骤3，基于步骤1得到的炭化室中心点A点温度及随时间变化的温度分布计算第二设定时间t2内炭化室中心点A点达到的温度TA2，根据TA2与高温段所要求达到的温度Tr2调节该段外部加热所要达到的实际温度；步骤4，基于步骤1得到的炭化室中心点A点温度及随时间变化的温度分布计算第三设定时间t3内炭化室中心点A点达到的温度TA3，根据TA3与冷却段所要求达到的温度Tr3调节竖炉外部冷却水流量Q。2.根据权利要求1所述的高炉用铁焦生产竖炉的温度控制方法，其特征在于，步骤1中，建立竖炉炭化室非稳态二维传热模型具体包括：构建二维有限差分方程，作为竖炉炭化室非稳态二维传热模型，具体表示为如下公式：其中，T表示温度，x、y分别表示炭化室1/4横截面的横、纵坐标轴，τ表示时间，ρ为配合煤密度，单位为kg/m3；c为配合煤的比热，单位为J/(kg.K)；λ为配合煤的导热系数，单位为W/(m.K)；S为内热源，单位为W/m3。3.根据权利要求2所述的高炉用铁焦生产竖炉的温度控制方法，其特征在于，内热源S包括配合煤热解化学反应中的析出物的化学反应热、配合煤热解化学反应中的水分蒸发吸收热量以及铁焦炼制过程中铁矿粉的还原反应产生的热量。4.根据权利要求2所述的高炉用铁焦生产竖炉的温度控制方法，其特征在于：计算配合煤热解化学反应中的析出物的化学反应热具体包括：根据Arrhenius方程得到析出产物速率与温度的关系，表示为如下公式：将上式中的活化能根据变形的Rosin-Rammler方程描述，得到如下公式βFi(E)＝exp(-((E-E0)/ε))；由上述两个公式计算得到析出物的化学反应热，表示为如下公式：Qr,i＝hr,iRr,imi；其中，δ为挥发出的分产物在时间t析出的百分比，单位为％；k为指前因子，单位为s-1；E为活化能，单位为kJ/mol；R为气体常数，单位为8.314kJ/(mol.K)；T为温度，单位为K；下标i表示热解析出的第i种产物；hr,i为热解析出的第i种产物的化学反应热，单位为J/kg；Rr,i为-1热解析出的第i种产物的反应速率，单位为s；mi为热解析出的第i种产物的质量，单位为kg，参数E0、ε、β由煤粉等级确定；计算铁焦炼制过程中配合煤热解化学反应中的水分蒸发吸收热量具体包括：2CN110938453A权利要求书2/3页水分蒸发吸收热量采用非线性迁移模型进行计算，计算的方式是将水分干燥过程分为两个阶段，两个阶段都相应蒸发一定量的水分，第i个阶段的温度范围[Ti1,Ti2]内水分蒸发量为ki，则在该温度范围内温度变化1K所需要的相变潜热，表示为如下公式：Qm＝hmki/(Ti2-Ti1)；其中，ki根据如下公式计算：ki＝Rmτ；其中，水