[发明专利]一种预测水泥回转窑熟料质量的一维仿真方法

摘要

本发明公开了一种预测水泥回转窑熟料煅烧质量的一维仿真方法，(1)采集拟预测熟料煅烧质量的回转窑的相关信息；(2)建立水泥回转窑内的一维数学模型，该过程中创新性地提出了煤粉燃烧模型，并包括传热模型、料床运动模型和熟料矿物化学反应模型。(3)采集水泥回转窑实际生产部分数据作为数学模型的边界条件；(4)根据所述一维数学模型和边界条件，计算得到回转窑内烟气温度、物料温度、料床高度、壁面温度、物料化学成分、熟料矿物含量等随回转窑长度的变化情况；(5)根据步骤(4)中的仿真结果，所预测的熟料质量为窑头位置的f‑CaO和C3S、C2S、C3A、C4AF矿物含量，根据预测结果对实际生产操作进行优化和调整。

主权项

1.一种预测水泥回转窑熟料煅烧质量的一维仿真方法，包括如下步骤：(1)采集拟预测熟料煅烧质量的回转窑的相关信息，包括回转窑长度、外径、耐火保温材料厚度、斜度、转速作为建立相关回转窑数学模型的基础；(2)建立水泥回转窑内的一维数学模型，该数学模型提出了煤粉燃烧模型，并包括传热模型、料床运动模型和熟料矿物化学反应模型，分别用以模拟窑内煤粉燃烧情况，回转窑内气相、物料、窑壁以及环境之间的传热情况，回转窑内物料运动情况和熟料矿物化学反应过程；(3)采集水泥回转窑实际生产部分数据，包括喂料量、喂煤量、入窑生料温度、入窑生料化学组分、二次风温度、回转窑转速、窑皮长度作为数学模型的边界条件；(4)根据所述一维数学模型和边界条件，计算得到回转窑内烟气温度、物料温度、料床高度、壁面温度、物料化学成分、熟料矿物含量随回转窑长度的变化情况；(5)根据步骤(4)中的仿真结果，所预测的熟料质量为窑头位置的f‑CaO含量和C3S、C2S、C3A、C4AF矿物含量，根据预测结果对实际生产操作进行优化和调整；所述的步骤(2)中的煤粉燃烧模型如下所示：认为在水泥回转窑内，火焰长度为窑皮长度；在火焰长度范围内，归一化后的煤粉颗粒质量满足如下公式：C_f＝e^a(60‑x)+b其中，C_f为归一化后的煤粉质量；a、b为模型中的常数，根据如下边界条件来确定：在窑头处即熟料出口处认为C_f＝1；根据所采集的窑皮长度，认为在该位置处C_f＝煤粉中的灰分；从窑尾即热生料入窑处到窑皮长度所在的位置，认为C_f始终等于煤粉中的灰分；根据煤粉颗粒质量变化公式，认为在对应的x处，煤粉放热量如下所示：其中，m_f为窑头喂煤量，kg/s；ΔH_f为煤粉工业分析的低位放热量，J/kg。