(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210718695.1 (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 中冶南方工程 技术有限公司 地址 430223 湖北省武汉市东湖新 技术开 发区大学园路33号 (72)发明人 严晗　吴映江　高田翔　叶理德　 欧燕　 (74)专利代理 机构 北京大诚新创知识产权代理 有限公司 1 1848 专利代理师 何建华 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) C21B 5/00(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种高炉软熔带区域形状 计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种高炉软熔带区域形状计算 方法， 确定软熔带根部位置参考高度后， 将其作 为高炉温度场数值模拟模型的参数修正依据， 采 用非线性优化方法对高炉内部无法测量或计算 的参数进行修正， 得到最优的经验参数取值， 再 采用此参数值通过温度场数值模拟模型计算得 到炉内温度场分布， 以更为准确地确定软熔带区 域形状特 征。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115169175 A 2022.10.11 CN 115169175 A 1.一种高炉软 熔带区域形状 计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1， 确定高炉软 熔带根部位置参 考高度； S2， 建立炉内温度场数值模拟模型； S3， 选取对软熔带特征有影响但不能计算或测量得到的参数作为优化参数， 以步骤S1 得到的根部位置参 考高度为 修正依据， 采用非线性优化方法修 正优化参数值； S4， 采用步骤S2中的数值模拟模型， 以步骤S3中得到的修正后的优化参数值进行迭代 计算， 得到最终的软 熔带形状特征。 2.根据权利要求1所述的高炉软熔带区域形状计算方法， 其特征在于： 在步骤S1中， 采 用高炉冷却壁测温数据来计算软 熔带根部位置的参 考高度。 3.根据权利要求1所述的高炉软熔带区域形状计算方法， 其特征在于： 在步骤S2中， 将 高炉以及填充在高炉内的炉料作为一个整体考虑， 沿 高炉径向将之划分为n个圆筒体， 再将 每个圆筒体沿轴向划分为m个环形微元体， 根据数值传热学及热量物质平衡原理， 分别建立 高炉内煤气和炉料的传热、 传质平衡方程， 对各微元从边界条件开始， 迭代计算煤气和炉料 的传热、 传质平衡方程， 得到炉内各圆筒体中各微元体的温度值， 根据此温度场结果确认软 熔带的区域。 4.根据权利要求3所述的高炉软熔带区域形状计算方法， 其特征在于： 在步骤S2中， 认 为炉内炉料温度为120 0～1400℃的区域 为软熔带。 5.根据权利要求3所述的高炉 软熔带区域形状计算方法， 其特征在于： 所述边界条件包 括各圆筒体的炉顶煤气温度分布、 成分分布、 炉料体积流量、 煤气体积流量、 炉顶压力、 炉顶 炉料密度和煤气密度， 通过采集高炉的监测及生产数据计算得到 。 6.根据权利要求3所述的高炉软熔带区域形状计算方法， 其特征在于： 在步骤S3中， 提 取最外圈的圆筒体单独作为一个计算模型F(V)， 忽视该圆筒体与相邻圆筒体的相互影响， 采集高炉的监测及生产数据确定该圆筒体的边界条件， 认为模型对圆筒体中各微元的平衡 方程进行自上向下 的迭代计算， 求解出各微元体的煤气和炉料温度分布， 根据具体温度界 限确定计算， 得到软 熔带根部位置计算高度。 7.根据权利要求6所述的高炉软熔带区域形状计算方法， 其特征在于： 在步骤S3中， 选 择最接近1300°温度值的微元体高度为 根部位置计算高度。 8.根据权利要求6所述的高炉软熔带区域形状计算方法， 其特征在于： 在步骤S3中， 采 用非线性优化算法对优化参数进 行优化， 以使得数值模型F(V)计算得到的软熔带根部位置 计算高度与步骤S1中确定的根部位置参考高度 的误差最小， 从而得到修正后的优化参数 值。 9.根据权利要求1所述的高炉 软熔带区域形状计算方法， 其特征在于： 所述对软熔带特 征有影响但不能计算或测量得到的参数包括炉顶炉料温度边界值、 软熔带矿石粒度、 滴落 带矿石粒度、 软熔带焦炭粒度、 滴落带焦炭粒度、 软熔带矿石料层空隙度、 滴落带矿石料层 空隙度、 软熔带焦炭 料层空隙度、 滴落带焦 炭料层空隙度、 炉顶煤气温度 平均值和煤气炉料 对流传热系数。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115169175 A 2一种高炉软熔带区域形状计算方 法 技术领域 [0001]本发明属于高炉炼铁检测技术领域， 具体涉及一种高炉软熔带区域形状计算方 法。 背景技术 [0002]高炉是一种复杂的化学反应器， 生产过程中铁矿石被还原得到铁水。 在炉身内部， 由于炉料重力下降的压缩， 和高温煤气逆流的加热和还原作用， 铁矿石发生软化和熔化， 而 焦炭颗粒没有表现出可观察到的形变， 发生这类现象的区域通常称为软熔带。 气体与固体 之间复杂的相互作用决定了软熔带 的主要特征， 例如其厚度和在高炉中的位置， 这些特征 对生产能力有着重要的影响。 因此， 描述软熔带现象的特征对于构建精确的高炉模型至关 重要。 由于通常无法中断高炉来通过纯粹的实验研究内部现象的细节， 因此数值模拟成为 了处理这些问题的实用工具。 [0003]目前比较常见的软熔带数值模拟方法， 是对高炉在不同维度上划分微元体， 根据 质量传输和热量传输等原理建立各微元体的传热、 传质平衡方程， 然后根据高炉各类监测 与生产数据确定边界条件， 对各微元体的平衡方程进 行迭代求解 获得炉内温度场分布以确 定软熔带的特征； 而另一方面， 还存在很多种根据炉身冷却壁温度、 炉身静压或其他测量结 果来判断或推测软熔带根部位置的高度的方法。 前者一般只能反应软熔带在炉内分布厚度 形状的特征， 其得到的高度位置不具有太大参考意义， 而后者能较为准确的获得软熔带根 部位置高度， 但无法 反应软熔带顶部位置或其 他形状特 征信息。 [0004]因此， 需要设计一种方法， 以得到更加准确的软 熔带形状位置特 征。 发明内容 [0005]因此， 针对上述问题， 本发明提出一种优化的高炉软 熔带区域形状 计算方法。 [0006]本发明采用如下技 术方案实现： [0007]本发明提出一种高炉软 熔带区域形状 计算方法， 包括以下步骤： [0008]S1， 确定高炉软 熔带根部位置参 考高度； [0009]S2， 建立炉内温度场数值模拟模型； [0010]S3， 选取对软熔带特征有影响但不能计算或测量得到的参数作为优化参数， 以步 骤S1得到的根部位置参 考高度为 修正依据， 采用非线性优化方法修 正优化参数值； [0011]S4， 采用步骤S2中的数值模拟模型， 以步骤S3中得到的修正后的优化参数值进行 迭代计算， 得到最终的软 熔带形状特征。 [0012]其中， 优选地， 在步骤S1中， 采用高炉冷却壁测温数据来计算软熔带根部位置的参 考高度。 [0013]其中， 优选地， 在步骤S2中， 将高炉以及填充在高炉内的炉料作为一个整体考虑， 沿高炉径向将之划分为n个圆筒体， 再将每个圆筒体沿轴向划分为m个环形微元体， 根据数 值传热学及热量物质平衡原理， 分别建立高炉内煤气和炉料的传热、 传质平衡方程， 对各微说　明　书 1/5 页 3 CN 115169175 A 3