冷卻壁結(jié)構(gòu)模型的用水量?jī)?yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)循環(huán)水領(lǐng)域，特別地，涉及一種冷卻壁結(jié)構(gòu)模型的用水量?jī)?yōu)化方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前大部分工礦企業(yè)的循環(huán)水系統(tǒng)只停留在保證生產(chǎn)的水平上，由于種種原因， 大多數(shù)循環(huán)水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中能量并沒有得到充分利用，能效較低，能耗較高，其能量利 用率，只達(dá)到了 25 %~40 %。
[0003] 高爐是煉鐵廠的主要工藝設(shè)備，最具代表性的冷卻壁結(jié)構(gòu)模型的冷卻設(shè)備，高爐 本體冷卻設(shè)備主要有冷卻壁形式和冷卻壁加冷卻板的板壁結(jié)合形式。冷卻控制主要是控制 冷卻壁的壁面溫度，據(jù)了解，工業(yè)窯（高）爐在正常運(yùn)行時(shí)普遍存在冷卻壁面溫度過低，造成 冷卻水用水量過大的現(xiàn)象。工業(yè)窯(高)爐本體冷卻的過程主要是冷卻壁的導(dǎo)熱過程和冷卻 水的管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流換熱過程，經(jīng)過對(duì)通過水冷壁冷流道的冷卻水運(yùn)行流量和進(jìn)出水溫度的 測(cè)量以及水冷壁的有關(guān)尺寸的了解，就可以對(duì)冷卻壁的合理用水進(jìn)行精確計(jì)算，且冷卻壁 材質(zhì)不受限制。
[0004] 因此，對(duì)于窯爐冷卻水用水量過大的現(xiàn)象，是一個(gè)亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種冷卻壁結(jié)構(gòu)模型的用水量?jī)?yōu)化方法，以解決窯爐冷卻水用水量 過大的技術(shù)問題。
[0006] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0007] 用水量?jī)?yōu)化方法包括步驟：
[0008] 獲取窯爐中每列冷卻壁的冷卻壁參數(shù)；
[0009] 根據(jù)獲取的每列冷卻壁的冷卻壁參數(shù)，計(jì)算出每列冷卻壁的冷卻水合理用量； [0010]以計(jì)算出的冷卻水合理用量為參考數(shù)據(jù)，將每列冷卻壁作為優(yōu)化對(duì)象，調(diào)節(jié)整個(gè) 冷卻壁的給水量。
[0011] 進(jìn)一步地，所述將每列冷卻壁作為優(yōu)化對(duì)象的步驟包括：
[0012] 對(duì)冷卻壁連接管進(jìn)行優(yōu)化重置，將相等或近似相等的冷卻水流量的冷卻壁組合成 在同一列。
[0013] 進(jìn)一步地，對(duì)冷卻壁連接管進(jìn)行優(yōu)化重置的步驟包括：
[0014] 將每行冷卻壁間的冷卻壁連接管設(shè)置為每列串聯(lián)形式，使流過同一行的N塊冷卻 壁的冷卻水流量相等。
[0015] 進(jìn)一步地，冷卻壁參數(shù)包括冷卻壁運(yùn)行參數(shù)、冷卻壁物性參數(shù)和冷卻壁尺寸，獲取 窯爐中每列冷卻壁的冷卻壁參數(shù)的步驟包括：
[0016] 獲取窯爐中每列冷卻壁的冷卻壁運(yùn)行參數(shù)、冷卻壁物性參數(shù)和冷卻壁尺寸。
[0017] 進(jìn)一步地，冷卻壁運(yùn)行參數(shù)包括冷卻水流量、冷卻水回水溫度、冷卻水溫差和冷卻 壁熱流密度，獲取窯爐中每列冷卻壁的冷卻壁運(yùn)行參數(shù)的步驟包括：
[0018] 獲取窯爐中每列冷卻壁的冷卻水流量、冷卻水回水溫度、冷卻水溫差和冷卻壁熱 流密度。
[0019] 進(jìn)一步地，冷卻壁物性參數(shù)包括冷卻水比熱、冷卻水導(dǎo)熱系數(shù)、冷卻水運(yùn)動(dòng)粘度、 努謝爾特?cái)?shù)、普朗特?cái)?shù)、冷卻壁形狀因子和冷卻壁導(dǎo)熱系數(shù)，獲取窯爐中每列冷卻壁的冷卻 壁物性參數(shù)包括：
[0020] 獲取窯爐中每列冷卻壁的冷卻水比熱、冷卻水導(dǎo)熱系數(shù)、冷卻水運(yùn)動(dòng)粘度、努謝爾 特?cái)?shù)、普朗特?cái)?shù)、冷卻壁形狀因子和冷卻壁導(dǎo)熱系數(shù)。
[0021] 進(jìn)一步地，冷卻壁尺寸包括冷卻壁水道長(zhǎng)度、冷卻壁水道通徑、冷卻壁水道中心 距、冷卻壁面到水道中心厚度和冷卻壁水道數(shù)量，獲取窯爐中每列冷卻壁的冷卻壁尺寸的 步驟包括：
[0022] 獲取窯爐中每列冷卻壁的冷卻壁水道長(zhǎng)度、冷卻壁水道通徑、冷卻壁水道中心距、 冷卻壁面到水道中心厚度和冷卻壁水道數(shù)量。
[0023] 進(jìn)一步地，根據(jù)獲取的每列冷卻壁參數(shù)，計(jì)算出每列冷卻壁的冷卻水合理用量的 步驟包括：
[0024] 獲取每列冷卻壁中熱流量最大的冷卻壁面溫度；
[0025] 以每列冷卻壁中熱流量最大的冷卻壁面溫度為基準(zhǔn)，計(jì)算出每列冷卻壁的冷卻水 合理用量。
[0026] 進(jìn)一步地，冷卻壁面溫度由下列公式獲得：
[0027]
[0028] 其中，Twl為冷卻壁面溫度，Q為熱流量，λ?為冷卻壁導(dǎo)熱系數(shù)，S1為形狀因子，α為冷 卻水換熱系數(shù)，F(xiàn)2為水冷壁水流通道面積，tl為冷卻壁冷卻水進(jìn)口水溫，t2為冷卻壁冷卻水 出口水溫。
[0029] 進(jìn)一步地，以計(jì)算出的冷卻水合理用量為參考數(shù)據(jù)，將每列冷卻壁作為優(yōu)化對(duì)象， 調(diào)節(jié)整個(gè)冷卻壁的給水量的步驟包括：
[0030] 以計(jì)算出的冷卻水合理用量為參考數(shù)據(jù)，對(duì)每列的冷卻壁的冷卻水連接管閥進(jìn)行 重置，若冷卻壁面溫度達(dá)到設(shè)定的溫度閾值上限時(shí)，記錄每列的冷卻水用量為該列最佳優(yōu) 化用水流量；
[0031] 根據(jù)每列最佳優(yōu)化用水流量，計(jì)算出整個(gè)冷卻壁的最佳優(yōu)化用水流量。
[0032] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0033] 本發(fā)明根據(jù)窯爐各段冷卻壁熱流量的不同，把整個(gè)冷卻壁的冷卻看作一個(gè)總系統(tǒng) 進(jìn)行研究，通過對(duì)冷卻水合理用量計(jì)算和冷卻壁的優(yōu)化，使冷卻水的用量更加合理，達(dá)到節(jié) 約用水、降低能耗的效果。
[0034] 除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。 下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0035] 構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí) 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0036]圖1高爐冷卻壁冷卻示意圖；
[0037]圖2是高爐冷卻壁的幾何形式；
[0038] 圖3是本發(fā)明冷卻壁結(jié)構(gòu)模型的用水量?jī)?yōu)化方法一優(yōu)選實(shí)施例的流程示意圖；
[0039] 圖4是高爐冷卻壁的冷卻水連接管優(yōu)選實(shí)施例示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0041] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明提供了一種高爐冷卻壁系統(tǒng)，包括冷卻壁進(jìn)水閥1、冷卻壁進(jìn)水支 管2、冷卻壁3、冷卻壁面溫度監(jiān)測(cè)熱電偶4、冷卻壁出水支管5、冷卻壁出水閥6、冷卻壁出水 流量監(jiān)測(cè)流量計(jì)7、冷卻壁出水水溫監(jiān)測(cè)熱電偶8和冷卻壁進(jìn)水水溫監(jiān)測(cè)熱電偶9。
[0042] 如圖2所示，圖2是高爐冷卻壁的幾何形式，其中，Twl為冷卻壁面溫度，Tw2為冷卻 壁水流通道壁面溫度，d為水冷壁水流通道通徑，b為冷卻壁水流通道中心距，h為冷卻壁面 到水流通道中心厚度。
[0043] 如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的冷卻壁結(jié)構(gòu)模型的用水量?jī)?yōu)化方法，包括步驟：
[0044] 步驟S100、獲取窯爐中每列冷卻壁的冷卻壁參數(shù)。
[0045] 根據(jù)窯爐的冷卻壁按行列布置規(guī)律，獲取窯爐中每列冷卻壁的冷卻壁參數(shù)，冷卻 壁參數(shù)包括冷卻壁運(yùn)行參數(shù)、冷卻壁物性參數(shù)和冷卻壁尺寸，冷卻壁運(yùn)行參數(shù)包括冷卻水 流量、冷卻水回水溫度、冷卻水溫差和冷卻壁熱流密度，冷卻壁物性參數(shù)包括冷卻水比熱、 冷卻水導(dǎo)熱系數(shù)、冷卻水運(yùn)動(dòng)粘度、努謝爾特?cái)?shù)、普朗特?cái)?shù)、冷卻壁形狀因子和冷卻壁導(dǎo)熱 系數(shù)，冷卻壁尺寸包括冷卻壁水道長(zhǎng)度、冷卻壁水道通徑、冷卻壁水道中心距、冷卻壁面到 水道中心厚度和冷卻壁水道數(shù)量。
[0046] 步驟S200、根據(jù)獲取的每列冷卻壁的冷卻壁參數(shù)，計(jì)算出每列冷卻壁的冷卻水合 理用量。
[0047] 根據(jù)的獲取窯爐中每列冷卻壁的冷卻壁參數(shù)，計(jì)算出每列冷卻壁的冷卻壁面溫 度，以每列冷卻壁中熱流強(qiáng)度最大的冷卻壁面溫度Twl為基準(zhǔn)，計(jì)算出每列冷卻壁的冷卻水 合理用量。
[0048]步驟S300、以計(jì)算出的冷卻水合理用量為參考數(shù)據(jù)，將每列冷卻壁作為優(yōu)化對(duì)象， 調(diào)節(jié)整個(gè)冷卻壁的給水量。
[0049] 冷卻壁結(jié)構(gòu)冷卻的窯爐，共有n Xm塊冷卻壁，由η行m列構(gòu)成。由于冷卻窯爐各段熱 負(fù)荷不同，每塊冷卻壁的熱流強(qiáng)度都不相同，各塊冷卻壁的壁面溫度Twl也不盡相等，所以 每塊冷卻壁所需冷卻水量也不盡相同。對(duì)冷卻壁連接管進(jìn)行優(yōu)化重置，將相等或近似相等 的冷卻水流量的冷卻壁組合成在同一列，將每行冷卻壁間的冷卻水連管設(shè)置為每列串聯(lián)形 式，則對(duì)于流過同一列η塊冷卻壁的水流量Mv相等，整個(gè)冷卻壁系統(tǒng)的水流量為Σ i=mMVi。
[0050] 以計(jì)算出的冷卻水合理用量為參考數(shù)據(jù)，將每列冷卻壁作為優(yōu)化對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行 最佳流量?jī)?yōu)化，按照不超過技術(shù)文件要求的冷卻壁面溫度范圍上限值為預(yù)定的規(guī)則，對(duì)每 列冷卻壁的水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到最佳優(yōu)化用水流量，該列最佳優(yōu)化流量為Mvj，整個(gè)冷卻 壁系統(tǒng)的最佳優(yōu)化水流量為Σ i=mMv j i。
[0051] 本實(shí)施例提供的冷卻壁結(jié)構(gòu)模型的用水量?jī)?yōu)化方法，根據(jù)窯爐各段冷卻壁熱流量 的不同，把整個(gè)冷卻壁的冷卻看作一個(gè)總系統(tǒng)進(jìn)行研究，通過冷卻水