一种高炉内部软熔带形状的软测量方法技术

本发明专利技术基于CFD，在计算过程中将高炉简化为二维、轴对称的物理模型。通过对高炉内气流与炉料两相流动、传热以及化学反应过程的耦合计算，获得高炉内部压力、温度、速度和组分质量分数分布情况，并提取一定条件下软熔带的形状以及顶部和底部位置信息。通过对不同条件下高炉内多物理场的数值模拟，得到不同条件下软熔带软熔带形状以及顶部和底部位置信息的数据库。实际应用时，通过现场监测的冷却水温差及流量推算出软熔带底部位置信息。结合现场采用的布料制度，匹配数据库中的软熔带底部位置信息，并实时反馈出数据库中软熔带顶部位置和软熔带形状示意图。本方法弥补了CFD技术计算周期长的不足，有利于及时调节异常工况，保持炉况顺行，优化高炉操作，降低能耗。

A soft measuring method for soft melt band shape in blast furnace

Based on CFD, the invention simplifies the blast furnace into a two-dimensional and axisymmetric physical model during the calculation process. By coupling the flow, to blast furnace gas and charge two-phase heat transfer and chemical reaction process calculation, get the internal pressure, furnace temperature, velocity and mass fraction distribution, and extract some conditions of cohesive zone shape and the top and bottom position information. Based on the numerical simulation of multi physical fields in blast furnace under different conditions, the data of the soft melt zone shape and the location information of the top and bottom of the soft melt zone under different conditions are obtained. In practical application, the bottom position information of the soft melt zone is calculated by the temperature and flow rate of the cooling water monitored. According to the cloth system adopted in the field, the position information of the bottom zone of the soft melt zone is matched in the database, and the figure of the top position of the soft melt zone and the shape of the soft melt zone are returned in real time. This method makes up for the shortage of CFD technology for long period of calculation, is favorable for adjusting abnormal working conditions in time, maintaining furnace condition, optimizing operation of blast furnace and reducing energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种高炉内部软熔带形状的软测量方法
本专利技术涉及一种软测量方法，特别是涉及一种高炉内部软熔带形状的软测量方法。
技术介绍
软测量应用计算机技术，对难以测量或者暂时不能测量的重要变量，选择另外一些容易测量的变量，通过构成某种数学关系来推断或者估计，并实现在线监测重要变量的方法。高炉是一种内部填充满矿物和焦炭的逆流反应器。在生产过程中，煤气流穿过矿物和焦炭上升，而矿物和焦炭缓慢下降，运动方向与煤气流相反。铁矿石、焦炭和熔剂从高炉炉顶投入高炉，同时富氧空气和碳氢化合物从风口鼓入高炉，热风炉加热后的热空气和煤粉颗粒在高炉风口回旋区燃烧，生成含有还原性气体的高炉煤气。高炉煤气在上升的过程中逐渐加热炉料，与此同时，与铁的氧化物发生还原反应获得单质铁。熔融态的生铁和炉渣通过出铁口排出，高炉煤气从高炉顶部逸出高炉。高炉是炼铁工艺中的重要设备，但由于高炉的封闭性和炉况的复杂性，高炉内部信息获取非常困难。现有的在线监测手段主要通过安装在炉衬内部的热电偶或料层边部的压力传感器，间接获取炉内的温度以及压力信息，但关于软熔带形状信息仍然处于黑箱状态。高炉的操作主要凭经验，从而使得高炉的顺行成为生产过程中的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高炉内部软熔带形状的软测量方法，其特征在于包括下述步骤：步骤一基于计算流体力学，建立高炉的物理模型，并进行网格的划分；同时分别建立煤气和炉料的连续性方程、能量方程、动量方程以及各组成成分的组分输运方程；步骤二对炉料下降速度赋予一个定值A、选取一种固定的布料制度，定义该布料制度为B，并确定该布料制度下铁矿石的软化温度和熔融温度；步骤三在A、B确定的情况下对步骤一中的方程进行耦合计算，得到在A、B确定条件下，高炉内部各个空间位置的炉料温度分布情况，根据铁矿石软化温度和熔融温度确定软熔带形状信息；步骤四替换A、B，重复步骤二、三，得到不同炉料下降速度和布料制度下，软熔带形状以及位置信息；收集数据...

【技术特征摘要】
1.一种高炉内部软熔带形状的软测量方法，其特征在于包括下述步骤：步骤一基于计算流体力学，建立高炉的物理模型，并进行网格的划分；同时分别建立煤气和炉料的连续性方程、能量方程、动量方程以及各组成成分的组分输运方程；步骤二对炉料下降速度赋予一个定值A、选取一种固定的布料制度，定义该布料制度为B，并确定该布料制度下铁矿石的软化温度和熔融温度；步骤三在A、B确定的情况下对步骤一中的方程进行耦合计算，得到在A、B确定条件下，高炉内部各个空间位置的炉料温度分布情况，根据铁矿石软化温度和熔融温度确定软熔带形状信息；步骤四替换A、B，重复步骤二、三，得到不同炉料下降速度和布料制度下，软熔带形状以及位置信息；收集数据，构成数据库；步骤五基于现场监测的冷却水温差及流量，计算软熔带底部位置的实时信息；在数据库中匹配并输出软熔带形状信息的数值模拟结果。2.根据权利要求1所述的一种高炉内部软熔带形状的软测量方法，其特征在于：步骤一中，物理模型简化为二维、轴对称的物理模型，网格划分选用结构化网格。3.根据权利要求1所述的一种高炉内部软熔带形状的软测量方法，其特征在于：步骤一中，煤气和炉料的物性参数由组分的物性参数和组分的质量分数确定。4.根据权利要求1所述的一种高炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：周萍，文麒筌，宋郭蒙，祖恩学，闫红杰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43