[发明专利]一种高炉高热负荷区域操作炉型计算方法

摘要

一种高炉高热负荷区域操作炉型计算方法，属于高炉内型监控和高炉长寿技术领域。该方法通过高炉本体传感器采集炉顶煤气温度、冷却壁水流量、冷却水进口温度、冷却水出口温度、冷却壁热电偶温度，同时结合现场经验数据和实验室模拟计算结果，对冷却水、炉衬、渣皮、铜冷却壁、煤气的物性参数进行修正。利用冶金传热学原理，开发高炉高热负荷区域操作炉型监控模型，实现了高炉铜冷却壁区域的剩余炉衬厚度、渣皮厚度及热面温度的实时监控，并对渣皮厚度、热面温度的变化趋势做出判断，提示采取必要措施，保持渣皮厚度在正常范围内，减少高热负荷区域的热损失，保证高炉操作炉型的合理性。

主权项

一种高炉高热负荷区域操作炉型计算方法，其特征在于：步骤一：数据准备及有效性判断：从读取炉顶煤气温度、冷却壁水流量、冷却水进口水温、冷却水出口水温、铜冷却壁热电偶温度组成一组计算样本，并进行有效性判断；步骤二：高热负荷区域剩余炉衬厚度计算：数据有效性判断完成后，对剩余炉衬厚度进行计算，主要包括：冷却壁热电偶温度最高时热流密度的计算；高热负荷区域剩余炉衬厚度的计算；炉衬剩余厚度修正计算；所述的冷却壁热电偶温度最高时热流密度的计算：炉墙的平均热流密度q为：Q水为冷却水带走的热量；Q散为炉壳散失的热量；S为冷却壁的热面面积；所述的高热负荷区域剩余炉衬厚度的计算：d衬为剩余炉衬厚度，T为铜冷却壁热电偶温度，Tg为煤气温度，λ衬为剩余炉衬导热系数，R铜为热电偶位置到冷却壁热面的导热热阻，Rf为煤气与渣皮对流换热热阻；所述的炉衬剩余厚度修正计算：在冷却壁热电偶温度达到最高值时，炉墙表面的渣皮厚度应该为0，如果不为0，说明剩余炉衬厚度计算存在偏差，需要进行修正；修正公式为：λ渣为炉渣导热系数，Tg为煤气温度，T水1为热电偶标高位置处冷却水温度，S为冷却壁的热面面积，Ra为冷却水与铜冷却壁的对流换热热阻，Rb为冷却壁体的导热热阻，Rc为混合层的导热热阻，Rd为砖衬导热热阻，Rf为煤气与渣皮对流换热热阻；根据计算得到的渣皮厚度判断剩余炉衬厚度是否准确：如果|d渣|<1mm，则认为剩余炉衬厚度计算准确，保存d衬值；如果|d渣|≥1mm，则认为剩余炉衬厚度计算存在偏差，对剩余炉衬厚度公式进行修正，然后利用修正后d衬重新计算d渣，直到满足|d渣|<1mm的判断条件；具体步骤如下：1)如果d渣>1mm，说明剩余炉衬厚度值d衬过薄，需要增加额外的热阻值R额进行修正，计算公式为：2)如果d渣<―1mm，说明剩余炉衬厚度值d衬过厚，需要减去额外的热阻值R额进行修正，计算公式为：步骤三：高热负荷区域渣皮厚度的计算：当步骤二中剩余炉衬厚度计算结果达到精度要求后，将剩余炉衬厚度作为已知条件，计算渣皮厚度；所述的渣皮厚度为选取当前的炉顶煤气温度、冷却壁水流量、冷却水进口水温、冷却水出口水温、铜冷却壁热电偶温度数据，带入新的渣皮厚度计算公式，进行渣皮厚度d渣求解，计算公式为：λ渣为炉渣导热系数，q为通过炉墙的平均热流密度，Tg为煤气温度，T水1为热电偶标高位置处冷却水温度，S为冷却壁的热面面积，Ra为冷却水与铜冷却壁的对流换热热阻，Rb为冷却壁体的导热热阻，Rc为混合层的导热热阻，Rd为砖衬导热热阻，Rf为煤气与渣皮对流换热热阻；如果求得的渣皮厚度d渣为负值，说明此时没有渣皮生成，炉衬被进一步侵蚀；如果此时剩余炉衬厚度d衬>0，需要对d衬进行再次修正，计算公式为：此时如果d衬<0，则说明炉衬已经侵蚀完全，不需再修正；步骤四：铜冷却壁热面温度的计算：T热为冷却壁热面温度，q为通过炉墙的平均热流密度，T为冷却壁热电偶温度，d铜为热电偶位置到冷却壁热面的距离，λ铜为铜冷却壁的导热系数。