一种基于烧结过程热状态的冷却机热源参数预测与调控方法技术

本发明专利技术公开一种基于烧结过程热状态的冷却机热源参数预测与调控方法，属于节能减排技术领域。本发明专利技术包括：通过采用烧结机热状态参数预报系统、烧结冷却机热源参数预报系统，实现烧结冷却机废气温度、流量预报，最终调节余热锅炉入口烟气温度、流量。具体包括：根据烧结生产运行数据，建立不同烧结工艺参数、不同工况条件下的烧结机热状态参数预报系统提前预报烧结热源参数，确定烧结过程的废气温度拐点、烧结终点，从而提前预知烧结矿的产量，烧结冷却机热源参数预报系统根据烧结矿的产量和烧结终点温度，提前预报烧结冷却机废气温度、流量，并调整相应的操作参数，最后通过余热锅炉烟气调节系统进行余热锅炉入口烟气温度、流量调节，从而提高余热回收系统运行的稳定性和余热回收效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开，属于节能减排
。本专利技术包括：通过采用烧结机热状态参数预报系统、烧结冷却机热源参数预报系统，实现烧结冷却机废气温度、流量预报，最终调节余热锅炉入口烟气温度、流量。具体包括：根据烧结生产运行数据，建立不同烧结工艺参数、不同工况条件下的烧结机热状态参数预报系统提前预报烧结热源参数，确定烧结过程的废气温度拐点、烧结终点，从而提前预知烧结矿的产量，烧结冷却机热源参数预报系统根据烧结矿的产量和烧结终点温度，提前预报烧结冷却机废气温度、流量，并调整相应的操作参数，最后通过余热锅炉烟气调节系统进行余热锅炉入口烟气温度、流量调节，从而提高余热回收系统运行的稳定性和余热回收效率。【专利说明】
: 本专利技术涉及，属于节能减排
。
技术介绍
: 烧结工序能耗占吨钢能耗的10%?15%，仅次于炼铁。烧结矿显热和烧结烟气显热占烧结过程热耗的50%以上。烧结矿到达烧结冷却机首端时温度高达700?800°C，冷却到150°C以下时才能由皮带输送机贮存或送入高炉炼铁，在一般情况下，以360 m2烧结机为例。其中I段、II段烟气可产生60?80万Nm3/h烟气量，其中温度在300°C?400°C的烟气完全进入余热锅炉产生蒸汽用来发电功率达12000kW。据不完全统计，90m2以上的烧结机有294条,总烧结机面积为63450.1m2,平均每条烧结机面积为215.8m2,每条烧结机余热发电按照平均发电功率为6474kW计算，全国烧结机90m2以上的烧结及余热发电功率将达到190万kffo目前烧结工序余热回收主要工艺路线是:在烧结冷却机中鼓入冷却介质，通过气一固换热产生一定温度水平的烟气，再将其通过余热锅炉产生蒸汽发电。烧结冷却余热回收实质上是固体移动床(热烧结矿层)与换热介质(冷却空气)之间的气一固换热过程，其余热资源量决定于余热源参数一冷却机入口烧结矿流量Fsi与温度Tsi，即余热资源总量Q=FsiX TsiX C (C:烧结矿比热容)。热源参数变化势必引起冷却气体换热后的废气温度、流量变化，从而影响余热回收系统设计、余热回收水平等，而热源参数又与烧结主工艺工况变化相关:I ) Fsi，取决于烧结生产效率，即垂直烧结速度；2 )Tsi，取决于烧结终点控制、配碳量、碱度等烧结工艺参数。烧结主工艺参数和工况变化导致热源参数一环冷机入口烧结矿温度、流量波动，通过烧结过程热状态参数分析实现热源参数预测，是烧结余热发电系统稳定运行调控技术的基础。根据烧结生产运行数据，建立不同烧结工艺参数、不同工况条件下的烧结机热状态参数预报系统以预测烧结热源参数，则可进一步通过非稳态气一固换热分析，采用烧结冷却机热源参数预报系统，实现环冷机废气温度、流量提前预报，并通过相应控制系统进行余热锅炉入口烟气温度、流量调节，从而提高余热回收系统运行的稳定性和余热回收效率。对国内已有的烧结工序余热回收方面的专利检索结果如下:专利(CN 101975514A)中公开了一种用于烧结生产的烧透控制方法；专利(CN 102520691 A)中公开了一种烧透点控制系统及方法；专利(CN 103017531 A)公开了一种烧结终点控制方法及系统；专利(CN 101363689A)中公开了一种烧结台车断面温度控制方法、装置及系统；上述专利公开的内容中主要是关于通过准确监测烧结过程参数变化，控制布料，准确预报烧结终点，保证料层烧透，不欠烧也不过烧，没有涉及到余热回收；专利(CN 202648444 U)中公开了一种用于烧结余热回收的环冷机密封装置；专利(CN 202141333 U)中公开了一种利于余热发电的烧结机风箱；(CN 102409168 A)中公开了一种烧结余热回收与烧结主抽风机联合驱动；专利(CN 202470789 U)中公开了一种烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统；专利(CN 102589305A)中公开了一种烧结余热发电系统；专利(CN 203177670 U)中公开了一种烧结冷却机尾部低温烟气余热利用装置；专利(CN 201858904 U)中公开了一种烧结机尾余热回收系统；专利(CN 200946987 Y)中公开了一种废气温度可调节的烧结余热回收装置；上述专利公开的内容主要是烧结工序废烟气热量的回收，包括烧结机机尾烟气余热回收系统，冷却机尾部低温烟气余热利用系统，废气温度调节装置，没有考虑烧结过程参数变化对后续余热回收系统的影响。已有的烧结工序余热回收系统中存在如下问题:对烧结冷却机工序，主要目标是在烧结矿进入冷却机后如何稳定控制废气温度，目前主要是通过开发废气温度调节装置，高低温废烟气及余热锅炉产生的饱和蒸汽按一定比例混合等实现；对烧结过程，主要是控制烧结终点，避免欠烧或是过烧；从提高余热回收量，控制余热回收系统稳定运行角度来讲，烧结终点控制直接影响到烧结矿的产量和质量，而冷却机中余热回收量的多少又与入口烧结矿的产量和质量相关，但上述已有的研究结果均没有考虑余热回收系统的运行与烧结过程及冷却机内气一固换热过程的相关性。均没有涉及到本专利技术中公开的基于烧结过程热状态的冷却机热源参数预测与调控方法。
技术实现思路
: 本专利技术要解决的技术问题是烧结工序余热回收系统运行的稳定性差和余热回收效率低的问题。通过采用烧结机热状态参数预报系统、烧结冷却机热源参数预报系统，提前预报烧结终点、烧结矿的产量，后续适时调整冷却机系统相应的操作参数，实现冷却机废气温度、流量提前预报，并通过余热锅炉烟气控制系统进行余热锅炉入口烟气温度、流量调节，从而提高烧结余热回收系统运行的稳定性和余热回收效率。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的: 1)烧结机热状态参数预报系统:根据实验室数值模、烧结杯试验，结合烧结生产实际运行数据，建立不同烧结工艺参数、不同工况条件下的烧结机热状态参数预报模型，通过输入烧结配矿过程相关工艺参数，计算得到烧结过程的关键参数； 2)烧结冷却机热源参数预报系统:通过输入烧结矿的产量和入口烧结矿流量，分别进行计算，进而优化出适宜的鼓风参数，预报出口废气参数； 3)余热锅炉入口烟气温度、流量调节系统:根据烧结冷却机热源参数预报系统预报的废气参数，自动调整入口烟气流量和温度。进一步地，烧结机热状态参数预报模型所需参数包括:烧结矿碱度R、配碳量C、矿粉配比S。进一步地，计算得到的烧结过程关键参数为:①垂直烧结速度烧结过程废气温度拐点；③烧结终点废气温度烧结矿产量。进一步地，烧结冷却机热源参数采用二维气一固换热过程数学模型进行预报。进一步地，气一固换热过程数学模型所需参数为烧结矿的产量和入口烧结矿流量，其中烧结矿的产量为模型计算值，入口烧结矿流量为实际称量值。进一步地，烧结冷却机鼓风参数包括冷却风温度和流速。进一步地，烧结冷却机出口废气参数包括废气温度和流量。进一步地，鼓风介质可以是常温的冷却空气，也可是经过后续发电余热锅炉换热后的低温废烟气。进一步地采用余热锅炉烟气自动调节系统进行调节，控制余热锅炉高温入口废气温度为673K，低温入口废气温度为553K。本专利技术根据烧结生产运行数据，建立不同烧结工艺参数、不同工况条件下的烧结机热状态参数预报系统以预测烧结机热源参数，确定烧结过程的废气温度拐点，提前预报烧结终点、烧结矿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于烧结过程热状态的冷却机热源参数预测与调控方法，通过采用烧结机热状态参数预报系统、烧结冷却机热源参数预报系统，提前预报烧结终点、烧结矿的产量，后续适时调整冷却机系统相应的操作参数，实现冷却机废气温度、流量精确预报，并通过相应控制系统进行余热锅炉入口烟气温度、流量调节，从而提高烧结余热回收系统运行的稳定性和余热回收效率；具体包括如下系统：烧结机热状态参数预报系统：根据实验室数值模、烧结杯试验，结合烧结生产实际运行数据，建立不同烧结工艺参数、不同工况条件下的烧结机热状态参数预报模型，通过输入烧结配矿过程相关工艺参数，计算得到烧结过程的关键参数；烧结冷却机热源参数预报系统：通过输入烧结矿的产量和入口烧结矿流量，分别进行计算，进而优化出适宜的鼓风参数，预报出口废气参数；余热锅炉入口烟气温度、流量调节系统：根据烧结冷却机热源参数预报系统预报的废气参数，自动调整入口烟气流量和温度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉柱，胡长庆，赵凯，田欣，石焱，李杰，白丽梅，邢宏伟，吴礼忠，邓涛，
申请(专利权)人：河北联合大学，
类型：发明
国别省市：河北;13