[发明专利]一种预测热风炉煤气消耗量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高炉炼铁领域，特别涉及一种预测热风炉煤气消耗量的方法，是一种用于预测高炉热风炉煤气消耗量的方法。

背景技术

在高炉炼铁生产中，热风炉是最重要的配套设施之一。热风炉的作用将鼓风加热到要求的温度，并提供给高炉。热风炉燃烧一般使用高炉煤气，其能耗约占到高炉煤气的45%左右，是炼铁工序煤气资源消耗大户。由于高炉煤气的压力、成分受炉况影响而波动频繁，因而热风炉的燃烧控制成为热风炉最复杂的系统之一。因此，根据高炉现有条件，建立热风炉传热模型对热风炉系统进行计算、预测，以实现对热风炉燃烧系统优化控制，同时降低煤气消耗，成为国内外众多学者的研究重点。

早在20世纪二三十年代豪森（Hausen)等人对蓄热式热风炉热交换进行过研究，提出了以格子砖内部的导热传热过程为基础的数学模型。但由于无法确定气流速度、温度分布参数对传热过程的影响，这种模型不能真实准确反映热风炉蓄热传热过程，造成研究人员后续无法利用该模型预测出热风炉的煤气消耗情况。

德国西门子公司的热风炉数学模型，规避了前期研究中无法确定传热参数的问题，以热流计算为基础，通过列出热风炉热损失计算出热风炉每个工作循环的效率，以求得加热用的煤气流量。该模型虽然能模拟烧炉现场、较准确的预测煤气消耗量，但由于该数学模型用常微分方程来表述，模型的输入、干扰因素设定范围有限等缺陷，这个早期的模型预测精度和应用范围很有限。

日本在1974年发表了关于热风炉数模法控制的专利，该方法是以热风炉的热平衡为研究基础，通过高炉作业条件，计算出输入热量、燃烧目标值、拱顶温度等燃烧条件的物理模型，根据热风温度、风量等要求预测出热风炉热状态和煤气消耗情况。该模型在预测煤气消耗、指导操作、提高热效率等方面获得了相当大的成功，是后期热风炉数学模型优化奠定了理论研究基础。但由于该模型的理论分析因素复杂（耦合了热风炉炉型结构、内部煤气流动等参数），无法用在热风炉炉型设计参数位置的情况下预测热风炉煤气消耗。而且在实际使用的过程中检测点多、投资大，在生产条件不够稳定、装备水平较低的热风炉中不容易实现，因此限制了方法的广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预测热风炉煤气消耗量的方法，用于在对热风炉炉型参数未知的情况下对热风炉煤气的消耗量进行预测。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种预测热风炉煤气消耗量的方法，所述方法包括：

a.输入热风炉前一周期使用的煤气参数、助燃空气参数、排出的废烟气参数、热风炉拱顶温度参数、能源鼓风参数；

b.计算热风炉煤气燃烧所产生的热量、热风炉排出废烟气带走的热量、热风炉损失的热量、热风炉加热鼓风所消耗的热量，以及热风炉理论燃烧产生的烟气流量； 

c.根据煤气燃烧所产生的热量和热风炉理论燃烧产生的烟气流量计算出热风炉理论燃烧温度，根据热风炉理论燃烧温度和排出废烟气带走的热量计算热风炉实际燃烧产生的烟气热容；

d.判断所述热风炉理论燃烧温度和所述热风炉排出废烟气带走的热量与所述热风炉实际燃烧产生的烟气的热容偏差是否收敛，如发散则返回步骤c，调整炼铁气体计算常数重新计算热风炉的理论燃烧温度，如收敛则确定热风炉理论燃烧温度；

e.根据的热风炉理论燃烧温度以及所述热风炉排出的废烟气带走的热量、热风炉损失的热量确定热风炉的热效率；

f.根据热风炉的热效率和热风炉加热鼓风所消耗的热量，根据公式

    m³/h预测下一燃烧周期的热风炉煤气的消耗量，并对预测的数据结果进行可视化处理得到直观的图像结果；其中，Q_in’为煤气燃烧所产生的热量，kJ；为单位时间加热鼓风所消耗的热量，kJ；为热风炉热效率；为单位时间内鼓风流量量，m³/h；

其中，所述热风炉理论燃烧温度是通过公式：   kJ/m³  得到，公式中： 为单位体积下炼铁气体组分的平均热容，kJ/m³； a、b、c为炼铁气体计算常数，m³。