[发明专利]一种利用COMSOL Multiphysics软件优化干熄焦循环风量的方法

说明书

本发明公开了一种利用COMSOLMultiphysics软件优化干熄焦循环风量的方法，属于优化干熄焦循环风量技术领域，包括以下步骤：首先通过焦化厂干熄炉实际生产测量获得的数据；然后建立目标干熄炉模型，确立模拟工况；通过软件分析干熄炉炉内流场、温度场和反应场，研究正常生产下干熄炉炉内的压力、温度和化学反应的分布。本发明提出的一种利用COMSOLMultiphysics软件优化干熄焦循环风量的方法，通过将现场采集的数据和COMSOLMultiphysics软件模拟相结合，模拟干熄炉内物料流动、气固对流传热和气固反应，究其内部压力场、温度场以及反应场的分布，同时研究不同循环风量对干熄炉内传热和焦炭烧损的影响，提出一个适合目标干熄炉的循环风量优化工况。

技术领域

本发明涉及优化干熄焦循环风量技术领域，特别涉及一种利用COMSOLMultiphysics软件优化干熄焦循环风量的方法。

背景技术

干熄焦技术是指炽热的红焦与以氮气为主的循环气体产生换热的一种熄焦工艺。在熄焦过程中，高温红焦从焦罐车中缓缓进入干熄炉内，低温循环气体从干熄炉底部进入与红焦进行换热，换热后的低温焦炭从干熄炉底部排出，高温循环气体从干熄炉出口进入一次除尘器后进入余热锅炉，与锅炉中的水换热产生高温蒸汽，高温蒸汽输送到汽轮机发电站进行发电。冷却过后的循环气体经过二次除尘器、循环风机和换热器后温度降至160℃左右，再次进入干熄炉中与焦炭换热，如此不断的循环进行，直至焦炭冷却到200℃以内。

COMSOL Multiphysics大型高级数值仿真软件，以有限元法为基础，通过对偏微分方程或偏微分方程组的求解来实现物理现象的仿真，随着对软件不断的更新与发展，目前已经应用于各领域的科学研究和工程计算中，被当今科学家称为“最专业的多物理场仿真分析软件”。COMSOL提供多个专业模块，模块与模块之间能够不限物理场数量进行任意组合，能够被用来模拟科学和工程领域的各种物理过程，目前在全球领先的数值模拟领域得到广泛的应用。

干熄炉作为干熄焦系统的主体结构，其中的物料流动、气固对流传热和气固反应是研究整个干熄焦传热效率和焦炭烧损的关键，也是决定整个干熄焦系统的运行效率和经济效益的关键。干熄炉内的物流主要分为气固两股：一是固体物料红焦在重力作用下的下降运动；一是循环气体在风机压力下自下而上穿过焦炭层的运动，两股物流的相互作用和能量传递是干熄炉问题的核心所在。通过现场测试可以获得大量的干熄炉生产运行参数，分析计算数据对于了解干熄炉问题有着巨大的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用COMSOL Multiphysics软件优化干熄焦循环风量的方法，运用软件模拟干熄炉内物料流动、气固对流传热和气固反应，优化干熄焦循环风量的技术，以满足干熄炉排焦温度要求，均匀分布冷却段温度，优化干熄炉冷却室熄焦效果，充分运用干熄炉处理能力，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用COMSOL Multiphysics软件优化干熄焦循环风量的方法，包括以下步骤：

S1：对正在稳定运行的干熄焦为研究对象，测定与分析干熄焦系统的运行参数、干熄焦的烧损率，获得干熄炉实际生产数据和干熄炉结构；

S2：模型假设；

S3：采用COMSOL Multiphysics对二维干熄炉模型的计算域建立几何模型，忽略斜道和环形风道的具体结构，以预存段和冷却段为主，用氮气作为填充材料，冷却段和预存段归为多孔介质域，以焦炭作为填充材料；

S4：模型网格化；

S5：模型验证：利用现场实测数据与干熄炉模拟结果相对比的方法验证干熄炉模型的准确性；

S6：对不同循环风量下的干熄炉内物料流动、气固对流传热和气固反应进行分析。

进一步地，针对步骤S4，用COMSOL Multiphysics软件的Meshing对计算域进行网格划分；