基于数值模拟的烧结终点在线控制

烧结是个复杂的物理化学过程,其中主要包括碳的燃烧,矿石的分解、还原和再氧化,液相的形成与冷凝。从控制的角度来看,它涉及到温度、压力、速度、流量等大量物理参数,是典型的具有多变量、多分布参数、非线性的复杂被控对象。而在工程实际中,烧结过程是通过控制烧结终点来实现的。在国家倡导节能减排的大趋势下,传统的烧结终点控制技术已经难以满足大型烧结设备的控制要求。因此,为了实现更加精确和稳定的自动控制,有效提高烧结生产的产量和质量,需要研究开发新的烧结终点判断及控制技术。
　　 本文以国内某钢铁厂烧结机为研究对象,以流体计算软件Fluent6.3为平台,模拟烧结矿与气体间的换热过程,得到了烧结矿和烧结烟气的温度分布。利用数值模拟结果,准备判断烧结终点位置,根据模糊控制理论对烧结终点实行在线控制,以提高烧结矿产量和质量,充分发挥烧结机的利用效率。
　　 本论文的主要结论有:
　　 (1)利用内热源放热简化燃烧模型,采用用户自定义函数的UDS构建多孔介质局部非热力学平衡的能量双方程模型,模拟烧结矿与气体间的换热过程,计算了烧结机内部烧结矿和烧结烟气的温度分布。
　　 (2)对模型计算结果与现场测试结果相比较,发现模型计算的出口烟气温度值高于现场测试的温度值,分析了误差以及误差产生的原因。
　　 (3)模拟计算结果表明:随着烧结过程的进行,烧结矿的高温区会下移,由于烧结矿的蓄热作用,烧结矿的最高温度逐渐升高,达到一个最高点后开始下降,表明烧结过程结束,因此最高温度点即为烧结终点。通过分析烧结矿的最高温度与台车运行距离,确定了烧结终点的位置。
　　 (4)研究了烧结机进口风速、风温及烧结矿配碳量等主要参数对烧结机烧结过程的影响规律。研究结果表明:适当增加风速,能降低烧结矿的最高温度,能防止烧结矿的过烧,提高烧结矿的质量;适当增加矿石的含碳量,能减少烧结时间,提高烧结机的产量。
　　 (5)开发了基于数值模拟的烧结终点在线控制技术,实现了烧结机台车速度的在线控制。通过对烧结终点控制技术的改进,台车利用系数和烧结矿产量得到了有效提高,同时对烧结矿质量提供了保障。
　　

作 者：

李黎 

学科专业：

热能工程 

授予学位：

硕士 

学位授予单位：

中南大学 

导师姓名：

张家元 

学位年度：

2011 

研究方向：

 

语 种：

chi 

基金项目：