[发明专利]基于在线过程模拟的球团焙烧温度控制方法

说明书

基于在线过程模拟的球团焙烧温度控制方法，该方法包括以下步骤：1)基于球团焙烧过程中固相和气相的热质平衡，建立球团焙烧过程模拟模型；2)输入模型全局常量，对干燥一段、干燥二段、预热段、焙烧段依次进行过程模拟；3)获取焙烧段结束点位置的球团温度模拟值，将其与焙烧终点温度设定阈值进行比较，利用焙烧终点温度的模拟值与设定阈值的偏差，来调整焙烧段烧嘴燃气流量，从而实现对球团实际焙烧温度的控制。本发明基于在线过程模拟实现对球团实际焙烧温度的控制，避免了现有技术中无法直接测量球团焙烧温度而通过间接判断造成的误差，能够避免焙烧能源的浪费，提高球团矿产品的质量。

技术领域

本发明涉及球团焙烧温度的控制方法，具体涉及一种基于在线过程模拟的球团焙烧温度控制方法，属于钢铁冶金原料制备领域。

背景技术

球团焙烧过程不仅涉及到热载体与球团料层、篦床之间复杂的传热传质，还伴随着自由水蒸发与冷凝、结晶水以及碳酸盐分解、Fe₃O₄和S氧化、固定碳燃烧等物理化学反应。

生球焙烧成球团矿需要消耗大量的热量用于将球团加热到需要的温度，实现固态固结、得到抗压强度不低于2500N的球团矿产品，以满足后续冶炼的需要。球团焙烧是在一个密闭的容器中进行，由于焙烧温度高达1250℃以上，并且移动床保持连续运行，现有技术手段根本无法直接测量料层的温度，只能根据焙烧段排气温度间接判断料层是否达到了规定的焙烧温度，往往造成焙烧温度过高或过低的情况。球团过烧不仅浪费能源，还导致其冶金性能下降；球团欠烧则导致其质量不能满足要求。

球团矿产品的质量在很大程度上取决于球团在高温焙烧结束时是否达到规定的焙烧温度。因此，如何实现对球团焙烧温度的控制就显得尤为重要。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提出一种基于在线过程模拟的球团焙烧温度控制方法。该方法通过建立焙烧过程模拟模型，对焙烧系统中的各工艺段依次进行过程模拟，以获得焙烧段结束点位置的球团温度模拟值，将该球团温度模拟值与理想焙烧终点温度设定阈值进行比较，利用两者的偏差来调整焙烧段烧嘴的燃气流量，实现对球团实际焙烧温度的控制。该方法避免了现有技术中无法直接测量球团焙烧温度而通过间接判断造成的误差，因而能够避免焙烧能源的浪费，提高球团矿产品的质量。

根据本发明的实施方案，提供一种基于在线过程模拟的球团焙烧温度控制方法。

基于在线过程模拟的球团焙烧温度控制方法，该方法包括以下步骤：

1)基于球团焙烧过程中固相和气相的热质平衡，建立球团焙烧过程模拟模型。

2)输入模型全局常量，对干燥一段、干燥二段、预热段、焙烧段依次进行过程模拟。

3)获取焙烧段结束点位置的球团温度模拟值，将其与焙烧终点温度设定阈值进行比较，利用焙烧终点温度的模拟值与设定阈值的偏差，来调整焙烧段烧嘴燃气流量，从而实现对球团实际焙烧温度的控制。

在本发明中，在步骤1)中，所述建立球团焙烧过程模拟模型具体包括以下子步骤：

101)在焙烧系统上，自下而上依次设有篦床层、铺底料层、生球层，所述篦床层、铺底料层、生球层形成移动床。沿移动床的运行方向建立以时间t为横坐标轴、高度y为纵坐标轴的坐标体系。

102)对移动床划分网格：在高度方向上，铺底料层和生球层采用相同的网格密度，其网格高度小于等于球团直径。在时间方向上，步长设置为1s。

103)基于热量平衡和质量平衡，对每个网格分别构建固相能量方程、固相质量方程、气相能量方程、气相质量方程，同时对每个网格分别适用厄根方程。

在本发明中，在步骤2)中，所述对干燥一段、干燥二段、预热段、焙烧段中的某工艺段进行过程模拟，具体为：