一种基于热平衡计算的水泥回转窑温度实时估计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于热平衡计算的水泥回转窑温度实时估计方法，包括如下6个步骤：步骤1：获取计算所需参数数据；步骤2：构建零维模型；步骤3：设置物料温度初始值，初步求解物料化学反应热；步骤4：通过水泥回转窑内部的物料平衡、热平衡初步求解回转窑内温度；步骤5：利用水泥回转窑输入输出的热平衡对求解效果进行评估；步骤6：使用步骤4得到的温度参数求解物料化学反应热，然后重新求解回转窑温度，迭代上述过程，输出回转窑温度的计算结果。本发明专利技术实现了水泥回转窑运行数据实时输入、温度参数实时输出的分钟级、秒级实时温度估计，显著提高了水泥回转窑温度模型的实用性，有助于生产企业对回转窑温度进行实时的监控和调整。产企业对回转窑温度进行实时的监控和调整。产企业对回转窑温度进行实时的监控和调整。

【技术实现步骤摘要】
一种基于热平衡计算的水泥回转窑温度实时估计方法


[0001]本专利技术属于水泥生产过程建模、监控和仿真领域，特别涉及一种基于热平衡计算的水泥回转窑温度实时估计方法。该方法主要适用于分解炉、回转窑、篦冷机等设备参与的干式水泥生产工艺中水泥回转窑温度的实时估计。

技术介绍

[0002]在水泥生产过程中，水泥回转窑温度的监测是行业普遍重视的一大问题，其原因有三：其一，企业常常采用水泥熟料的游离钙(以下简称“f
‑
CaO”)含量作为水泥产品质量的评价指标，f
‑
CaO表征了水泥生料煅烧过程中氧化钙(以下简称“CaO”)与二氧化硅(以下简称“SiO
2”)、氧化铝(以下简称“Al2O
3”)和氧化铁(以下简称“Fe2O
3”)等成分结合的完全程度，对水泥的强度和安定性影响较大，而水泥熟料的f
‑
CaO含量与水泥回转窑的煅烧温度高度相关；其二，烧成系统乃至整个水泥生产过程的煤耗与回转窑的煅烧温度直接挂钩，水泥回转窑的温度监测可以为水泥生产的能耗情况提供参考；其三，水泥回转窑温度的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热平衡计算的水泥回转窑温度实时估计方法，其特征在于，包括如下6个步骤：步骤1：获取计算所需的水泥回转窑静态尺寸参数、动态运行参数数据；步骤2：综合水泥回转窑内部结构状态、传热机理、物化反应，构建零维模型；步骤3：设置物料温度初始值，初步求解物料化学反应热；步骤4：通过水泥回转窑内部的物料平衡、热平衡初步求解回转窑内温度；步骤5：利用水泥回转窑输入输出的热平衡对求解效果进行评估并调整求解方法；5％以下的热平衡误差予以接受，热平衡误差过高则调整模型参数，或者重新寻找其他的求解起点对水泥回转窑的温度进行求解；步骤6：使用步骤4得到的回转窑内温度求解物料化学反应热，然后使用求解得到的物料化学反应热，综合回转窑内部的物料平衡、热平衡重新求解回转窑温度，迭代上述过程直到相邻两次温度计算结果的差异为可接受的范围，输出回转窑温度的计算结果。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述的水泥回转窑静态尺寸参数包括窑长、窑外径、窑内径、窑倾角、物料休止角结构尺寸参数，所述的动态运行参数为反映回转窑运行状态的、实时更新的参数，包括生料CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3含量化验值、燃煤低位发热量化验值、分解炉出口温度、二次风温度、窑尾烟室温度、喂料量、喂煤量、回转窑进风量。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2、3中：所述的水泥回转窑内部结构状态的表示方法如下：所述的水泥回转窑内部结构状态的表示方法如下：其中，h为物料料床高度，A
g
为窑内的气体横截面积，R为窑内半径，β为窑倾角，γ为窑内物料的休止角，φ
v
为窑内物料的体积流量，n为窑转速，θ为料床角，其计算公式为：θ＝2arcos((R
‑
h)/R)；所述的水泥回转窑传热机理的表示方法如下：所述的水泥回转窑传热机理的表示方法如下：所述的水泥回转窑传热机理的表示方法如下：所述的水泥回转窑传热机理的表示方法如下：所述的水泥回转窑传热机理的表示方法如下：所述的水泥回转窑传热机理的表示方法如下：所述的水泥回转窑传热机理的表示方法如下：所述的水泥回转窑传热机理的表示方法如下：所述的水泥回转窑传热机理的表示方法如下：
其中，分别表示烟气对物料的热对流、烟气对内壁的热对流、烟气对物料的热辐射、烟气对内壁的热辐射、内壁对物料的热传导、内壁对物料的热辐射、内壁对窑壳的热传导、窑壳对外界的热对流以及窑壳对外界的热辐射，T
g
、T
s
、T
w
、T
sh
、T
ext
分别表示烟气、物料、内壁、窑壳和外界的热力学温度，h
gs
、h
gw
、h
nv
分别表示烟气与物料、烟气与内壁、窑壳与外界之间的换热系数，k
ws
、k
comp
分别表示内壁与物料、内壁与窑壳之间的导热系数，∈
g
、∈
s
、∈
w
、∈
sh
分别表示烟气、物料、内壁、窑壳的发射率，α
g
表示烟气的吸收率，σ为斯蒂芬
‑
玻尔兹曼常数，
gs
、P
gw
、P
cws
、P
rws
、P
rsw
、P
sh
分别表示烟气与物料、烟气与内壁、内壁与物料传导、内壁到物料辐射、物料到内壁辐射、窑壳与外界之间的换热周长；所述的水泥回转窑物化反应的表示方法如下：所述的水泥回转窑物化反应的表示方法如下：其中，E
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春节，赵雨辰，肖航，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：