[发明专利]一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法

说明书

本发明公开了一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法，依据配矿结构和制粒水分对各组分分配系数的影响，计算给定配矿结构时各粒级制粒小球的性质特征，并按原料组分的粒级分为最大粒级、黏附层粒级及中间粒级三种情况解析制粒后原料组分在不同制粒小球中的分布情况，结合配矿结构中焦粉在原料的分布计算各粒级制粒小球中焦粉占比和给定配矿结构时各粒级制粒小球的质量分数，计算得到制粒小球的燃料分布。该方法依据机理模型建立了一种新的燃料分布计算方法，为烧结燃料高效利用提供依据，具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种燃料分布的计算方法，具体涉及一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法，属于钢铁冶金领域。

背景技术

我国作为钢铁生产和消耗的大国，化石燃料的高效利用是钢铁工业实现“碳达峰”的重要途径之一。而烧结作为钢铁行业的第一道高温工序，其在整个钢铁生产的能耗排名第二，约占总能耗的10％，其中约70-80％来源于固体燃料消耗。因此，为了实现烧结过程节能降耗，企业实施了一系列包括源头减排、过程控制和末端治理等技术，其中精细化使用燃料是实现烧结源头减排的重要发展方向，这对实现钢铁企业实现绿色低碳发展具有重要意义。

在给定烧结布料技术时，固体燃料在烧结料层分布决定了料层的热量分布，影响了烧结产质量，固体燃料的分布与燃料物化性质及制粒工序密切相关。在一定制粒条件下，制粒过程决定了燃料在制粒小球的分布，为了更准确的了解燃料在烧结过程中的作用，进而加强燃料的精细化利用，对于给定配矿结构时各粒级制粒小球的性质特征需要有全面的掌握，才能够解析燃料组分在制粒小球的分布。现有技术当中关于燃料分布的研究大多依靠多次实验反复逼近的做法，这种方法对于人力物力的消耗很大，且实验周期长，可适配性差，一旦有矿物替换或配矿比例发生变化就需要重新试凑，因此，通过开发一种计算方法精确计算制粒小球中的燃料分布，能够很好的拟合实验结果，并代替繁琐的实验过程，对实际生产有重要的指导性作用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法，该算法可以很好地预测给定原料条件和制粒水分下燃料在小球中的分布，与实际情况拟合度较高，对燃料配比和粒度控制、优化烧结料层热量分布起到指导性作用。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法，包括以下步骤：

(1)在配矿结构和制粒水分已知的条件下，计算制粒小球的黏附层性质，并根据黏附层性质与原料组分分配系数的多项式关系，计算分配系数；

(2)根据分配系数解析已知配矿结构时各粒级制粒小球的包括粘附比、黏附层厚度、最大小球粒度及质量分数在内的性质特征；

(3)根据各粒级制粒小球的性质特征，计算混合料制粒后各组分在制粒小球中的占比；

(4)根据上述步骤(1)、(2)和(3)的计算结果，计算燃料在各粒级制粒小球中的分布，即得。

本发明以制粒小球的黏附层性质为基础，细化混合料中的粒级分布，并根据适合的核粒子分配系数，按照制粒小球成型的实际过程设计相应的计算过程，得到小球生长过程中其各项理化特性，再拟合燃料的添加，并计算得到燃料在制粒小球中的分布，该方法只需要了解最开始的配矿结构及特征参数，对于配矿种类以及矿物的含量没有要求，可适配于各种矿物类型的计算，且在计算过程中设计了相应的反馈机制，保证了计算的稳定性，提高了计算结果的容错率。

作为一项优选的方案，所述黏附层性质的计算步骤为：

①计算可用于制粒的水分含量，可用于制粒的水分质量与混合料干基体积比记为W_g，单位为kg/m³，计算过程为式1；