[发明专利]基于流程模拟的富氧底吹炼铜过程能效评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及铜冶炼领域，具体地说是一种基于流程模拟的富氧底吹炼铜过程能效评估方法。

背景技术

富氧底吹炼铜炉作为我国完全自主知识产权的“富氧底吹炼铜新工艺”和世界上第一个工业规模底吹炉，具有原料适应性强、无碳造硫熔炼、CO2零排放、低耗氧量等工艺特点，受到了国内外冶金领域专家的高度评价。中国有色金属工业协会2009年11月26日在中色协铜字[2009]252号文中明确指出：该工艺是我国自己研发的、具有自主知识产权，在炼铜领域的重大技术创新成果，是世界先进的炼铜技术之一。该项技术已被列为国务院《关于发挥科学技术支撑作用，促进经济平稳较快发展的意见》(国发[2009]9号)重点推广应用技术。

但是，作为刚刚工业应用的炼铜工艺过程，富氧底吹炼铜过程自动化水平偏低，很多能源相关放热关键参数无法直接测量，生产参数的调整优化、过程操作的风险评价，以及各种节能备选方案可行性评定等没有有效的支撑和可靠的理论依据。炉子的操控很大程度上受操作人员素质的影响，过程能效和产品品质波动较大，制约了该项工艺优势的发挥。

作为一款用于工艺严格计算的模拟软件，Aspen Plus能够针对不同原料进料、工艺条件、用户模型，实现快速得到不同工况下的设备或工艺的能量使用和生产运行情况。目前，国内外研究者已经普遍采用流程模拟软件Aspen plus对化工过程进行研究，以期通过对生产参数的调整优化和对工艺的改造，达到节能降耗、提高生产效益的目的。

发明内容

针对现有富氧底吹炼铜炉缺乏有效的理论依据，无法科学地评价设备的运行水平、挖掘节能潜力、出具参数优化方案以及提出工艺改造措施等问题，本发明提供一种基于流程模拟软件的富氧底吹炼铜过程能效评估的模拟计算方法，计算富氧底吹炼铜炉的能效。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于流程模拟的富氧底吹炼铜过程能效评估方法，包括以下步骤：

数据采集模块采集现场数据和离线数据，并将数据传输到数据处理模块；

数据处理模块将收到的数据进行分类存储，根据需要设定能效评估对象，对评估对象的目标数据进行加权平均，得到模拟输入数据；

建立Aspen plus模型，将模拟输入数据通过数据接口传输到所述模型中；

根据Aspen plus模型，计算所述模拟输入数据对应的理论能效数据。

所述建立Aspen plus模型包括以下过程：

步骤1：根据氧气底吹操作特点，将富氧底吹炉划分功能区；

步骤2：根据系统漏风面积，通过伯努利方程计算系统漏风量；

步骤3：根据所述功能区的功能，选择单元操作模块，建立Aspen plus模型。

所述功能区划分为精矿加热区、反应液化区、造锍反应区、造渣反应区以及产物分离区。

所述系统漏风量计算如下：

q=3600×A×2ΔPρ(1-f)---(1)]]>

其中，q为系统漏风量，A为系统漏风面积，ΔP为系统内外压差，ρ为标准状态下大气密度，f为阻力系数。

所述单元操作模块包括：

精矿加热区的第一精矿换热模块Heater-1和第二精矿换热模块Heater-2；反应液化区的液化反应模块RGibbs-1和液体分离模块Sep-1；造锍反应区的造锍反应模块RGibbs-2；造渣反应区的造渣反应模块RGibbs-3；产物分离区的流股分割模块FSplit、相分离模块Sep-2和流股混合模块Mixer。

所述理论能效数据计算过程如下：