一种优化控制高炉顶燃式热风炉燃烧换向周期的模型

摘要

一种优化控制高炉顶燃式热风炉燃烧换向周期的模型，属于工业炉窑燃烧技术领域。该模型由热平衡计算模块、传热模拟计算模块和热风炉燃烧换向周期优化模块组成：热平衡计算模块可以定量得出热风炉运行过程中的热量利用情况。采用传热模拟计算模块可以确定热风炉蓄热室在燃烧期和送风期传热量变化情况。热风炉燃烧换向周期优化模块是建立在热平衡计算模块和传热模拟计算模块的基础上，利用该模块优化燃烧参数，得出热风炉最佳燃烧时间和送风时间，这样既可保证热风炉风温满足高炉热风温度需求，又可避免出现由于燃烧时间过长而造成煤气浪费以及热风炉内耐火材料使用寿命的降低等问题。有利于降低能源消耗，减少NOx等污染气体的排放，改善环境。

主权项

一种优化控制高炉顶燃式热风炉燃烧换向周期的模型的建模方法，其特征在于，该模型包括热风炉热平衡计算模块、传热模拟计算模块和燃烧换向周期优化模块三部分；热平衡计算模块是在输入热风炉所用燃料成分体积百分比、煤气流量Q_煤参数后，经过计算，输出最高热风炉理论燃烧温度t_理、煤气完全燃烧时所需要的助燃空气流量Q_空，输出热风炉热平衡表、热平衡图；利用该模块得出热风炉作业条件，便于操作人员及时、定量掌握热风炉操作过程中的热量利用情况；传热模拟计算模块是模拟计算热风炉蓄热室在燃烧期和送风期的温度场，冷风、烟气在燃烧期、送风期的温度场，以及交错并联送风时热风炉混风量变化情况；利用该计算模块，首先输入热风炉以及热风炉结构参数、冷风和蓄热体初始温度t_0冷、t_0蓄数值，利用该模块进行迭代计算，计算得出燃烧期综合换热系数α1、送风期综合换热系数α2以及单位面积传热量Q_传；迭代的判定条件是蓄热体各部位同一时刻的平均温度与上一次循环的平均值相差不超过设定的精度cha,cha=0.1,保证模拟计算进入稳定状态，此时确定为模拟的温度场曲线达到稳定的收敛状态，迭代结束，输出蓄热室内温度场变化曲线，退出传热模拟计算模块；热风炉燃烧换向周期优化模块是建立在热平衡计算模块和传热模拟计算模块的基础上，输入高炉需要的热风温度T_风、拱顶温度T_顶、排烟温度T_烟数值，与蓄热体传热过程耦合，对热风炉燃烧和送风操作周期进行优化计算，输出蓄热体热贮存能力条件下的热风炉最佳燃烧时间て_燃和送风时间て_风，然后退出燃烧换向周期优化模块。