[发明专利]一种高炉风口回旋区深度计算方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种高炉风口回旋区深度计算方法及系统。

背景技术

高炉是一个复杂的逆流式反应器，从高炉下部吹进的高温高压的热风，在风口回旋区与焦炭发生燃烧反应，产生煤气流。煤气流在上升过程中，与高炉上部加入的矿石之间进行能量交换，发生还原反应，生成铁水和炉渣。风口回旋区是高炉稳定操作不可缺少的重要反应区，高炉风口回旋区的深度和反应情况，直接影响着高炉煤气分布、炉料下降以及整个高炉的传热传质过程。

现有技术中，一般是采用欧拉模型建立风口回旋区的机理模型，然后利用机理模型，计算不同条件下的风口回旋区深度。

然而，采用现有的采用机理模型来计算回旋区深度的方法中，模型需要的参数和条件较多，比如炉壁的近壁区域使用标准壁面函数、喷煤参数、死料柱表面使用壁面条件等，使得计算复杂，并且该方法的计算时间较长，导致效率低下。

可见，现有技术中的高炉风口回旋区深度的计算方法，存在实现复杂、效率低的技术问题。

发明内容

本发明提供一种高炉风口回旋区深度的计算方法及系统，用以解决现有技术中高炉风口回旋区深度计算方法的实现复杂、效率低的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种高炉风口回旋区深度计算方法，包括：获取利用欧拉模型得到的回旋区深度的计算结果；根据所述计算结果，获得所述回旋区深度的变化规律；根据所述变化规律，获取与所述回旋区深度相关的参数，所述参数包括炉腹煤气密度、焦炭密度、风口前焦炭粒度、煤气体积流率、风口总面积、回旋区煤气温度和热风压力；根据所述参数，构建所述回旋区深度的计算模型，所述计算模型为：其中，D_R为回旋区深度，ρ_o为炉腹煤气密度，ρ_s为焦炭密度，D_P为风口前焦炭粒度，V_g为煤气体积流率，S_T为风口总面积，T_r回旋区煤气温度，P_b热风压力。

可选的，所述获取利用欧拉模型得到的回旋区深度的计算结果，包括：根据欧拉模型，构建所述回旋区深度的机理模型，所述机理模型具体为：

其中，k为湍动能，ε为湍动能耗散率，G_k表示由层流速度梯度而产生的湍流动能，G_b为浮力产生的湍流动能，Y_M为在可压缩湍流中，过渡的扩散产生的波动，σ_k和σ_ε是k方程和ε方程的湍流Prandtl数，式中C_1ε＝1.44，C_2ε＝1.92，C_3ε＝0.09，C_μ＝0.09，σ_k＝1.0，σ_ε＝1.3，S_k和S_ε为常数；确定所述机理模型的边界条件，所述边界条件包括炉壁的近壁区域使用标准壁面函数、风口处设置速度入口边界、模型上部出口处设定压力出口条件、模型对称的两侧面使用周期循环边界和死料柱表面使用壁面条件；根据所述机理模型和所述边界条件，获得回旋区深度的计算结果。

可选的，根据所述参数，构建所述回旋区深度的计算模型，包括：获取回旋区的受力情况；获得所述参数；根据所述受力情况和所述参数，计算所述回旋区的穿透系数，所述穿透系数为根据所述穿透系数，拟合得到所述回旋区深度的计算模型。

可选的，所述回旋区煤气温度为一固定值。

可选的，所述炉腹煤气密度为煤气中各组分的分子量所占的百分比。