[发明专利]一种基于热力学机理的氧化锌回转挥发窑高温反应区温度场监测方法

权利要求书

1.一种基于热力学机理的氧化锌回转挥发窑高温反应区温度场监测方法，其特征在于，包括步骤：

将窑体沿轴向方向划分为不同区域，所述不同区域中一个区域为高温反应区；

确定窑内物料、烟气和窑壁之间的传热方式；

根据窑内不同区域发生的多种化学反应，计算焦炭作为还原剂的消耗总量，建立不同区域化学反应放热模型；

将窑体划分为切片单元进行分析，根据确定的窑内物料、烟气和窑壁之间的传热方式，建立物料、烟气和窑壁的能量守恒方程；

将传热系数、化学反应放热模型代入能量守恒方程，计算温度场模型，得到高温反应区的温度分布。

2.根据权利要求1所述的基于热力学机理的氧化锌回转挥发窑高温反应区温度场监测方法，其特征在于，所述将窑体沿轴向方向划分为不同区域，所述不同区域中一个区域为高温反应区的步骤，具体为：将窑体沿轴向方向依次划分为窑头区、高温反应区、窑尾区。

3.根据权利要求1所述的基于热力学机理的氧化锌回转挥发窑高温反应区温度场监测方法，其特征在于，所述确定窑内物料、烟气和窑壁之间的传热方式的步骤，具体包括：

烟气与外露窑壁之间的传热Q_g-ew，包括热对流项和热辐射项

烟气与外露物料之间的传热Q_g-es，包括热对流项和热辐射项

外露窑壁与外露物料之间的传热Q_ew-es，包括热辐射项

被覆盖内壁与被覆盖物料之间的传热Q_cw-cs，包括热辐射项和热传导项

外壳与外部环境的传热Q_sh-a，包括热对流项和热辐射项

4.根据权利要求1所述的基于热力学机理的氧化锌回转挥发窑高温反应区温度场监测方法，其特征在于，所述根据窑内不同区域发生的多种化学反应，计算焦炭作为还原剂的消耗总量，建立不同区域化学反应放热模型的步骤，具体包括：

分析窑内浸出渣中含有的锌化合物；

分析不同锌化合物中锌含量占浸出渣中锌含量的质量比例，根据分析得出的比例确定浸出渣中主要的锌化合物；

确定窑内发生的主要化学反应，所述主要化学反应包括：焦炭参与的燃烧反应、主要锌化合物的还原反应、ZnO的还原反应、锌蒸气与氧气反应生成氧化锌烟尘产品的反应；

计算主要锌化合物的质量流量和氧化锌的质量流量；

计算焦炭作为还原剂的消耗总量；

计算高温反应区内作为燃烧剂的焦炭量，建立不同区域化学反应放热模型。

5.根据权利要求4所述的基于热力学机理的氧化锌回转挥发窑高温反应区温度场监测方法，其特征在于，所述计算主要锌化合物的质量流量和氧化锌的质量流量的公式如下：

其中，M表示相对分子质量，f_Zn和M_Zn分别表示物料中Zn的质量流量和相对原子质量，f₁和M₁分别表示主要锌化合物的质量流量和相对分子质量，f₂和M₂分别表示ZnO的质量流量和相对分子质量；

所述计算焦炭作为还原剂的消耗总量的公式如下：

其中M_C表示碳的相对原子质量，F_c表示焦炭作为还原剂的消耗总量，f_c1表示主要锌化合物的还原反应中焦炭的消耗量，f_c2表示ZnO的还原反应中焦炭的消耗量。

6.根据权利要求5所述的基于热力学机理的氧化锌回转挥发窑高温反应区温度场监测方法，其特征在于，所述不同区域化学反应放热模型如下：

其中，x表示物料离窑尾的距离，Q_c(x)表示x位置处化学反应放热，F_c表示焦炭作为还原剂的消耗总量，F_s表示物料总质量流量，s₁表示物料温度达到900℃时离窑尾的距离，Q_L是低热值，k_u表示微元体内焦炭的利用率，k_r表示焦炭占混合料的质量比例。