基于机理和子空间辨识的煤气混合过程集成建模

针对煤气混合过程特点，建立了基于机理和子空间辨识的集成模型.首先在分析生产工艺和数据基础上，利用蝶阀流量公式建立高炉煤气和焦炉煤气流量机理模型；然后以高炉管道2#阀和焦炉管2#阀开度、高炉煤气和焦炉煤气气源压力为输入，混合煤气压力为输出，建立4输入1输出子空间辨识模型；最后分析各子模型特点，将两种模型进行集成.仿真结果表明，所建立的模型能够有效地反映煤气混合过程的动态特性，为煤气混合过程控制提供可靠的模型基础.     

基于机理和子空间辨识的煤气混合过程集成建模

针对煤气混合过程特点,建立了基于机理和子空间辨识的集成模型.首先在分析生产工艺和数据基础上,利用蝶阀流量公式建立高炉煤气和焦炉煤气流量机理模型;然后以高炉管道2#阀和焦炉管2#阀开度、高炉煤气和焦炉煤气气源压力为输入,混合煤气压力为输出,建立4输入1输出子空间辨识模型;最后分析各子模型特点,将两种模型进行集成.仿真结果表明,所建立的模型能够有效地反映煤气混合过程的动态特性,为煤气混合过程控制提供可靠的模型基础.     

高炉休风时供氧管网压力对氧气调度的影响

以国内某大型钢铁企业空分厂为研究对象,基于混合整数线性规划方法建立以氧气放散量最小为目标的生产调度模型,并在此基础上以高炉休风期间的氧气生产调度为案例,分析了高炉开始休风期间管网初始压力对氧气放散率的影响.高压管网初始压力大于临界值时,系统出现氧气放散,放散率随初始压力上升呈近线性增大关系,高压管网缓冲容量越大,该线性关系斜率越大.有氧气放散的情况下,对于同一高压管网初始压力,高压管网缓冲容量越大,系统放散率越小.该趋势随着高压管网初始压力增大变得越来越不明显,当初始压力等于最高压力时,高压管网缓冲容量的大小对放散率没有影响.     

高炉富氧鼓风对高炉热状态的影响及对策

为进一步探究高炉富氧操作下的冶炼规律,用已建立的高炉富氧综合模型对不同操作条件下的高炉热状态进行计算和分析.结果表明:炉缸喷吹循环煤气能有效抵消富氧操作引起的燃料比增长,且在低富氧操作时高炉不需喷吹循环煤气就能满足上下部热量平衡;增加喷煤量需要与提高富氧率相对应,不同的喷煤量具有不同的富氧操作区间.模型求得富氧操作条件下鼓风加湿极限值,即鼓风加湿不应超过21.2g/m³,相应的富氧率极大值约为4.6%.     

炉顶煤气循环氧气高炉一维气固换热与反应动力学模型

结合风口回旋区燃烧和炉外煤气预热、脱除和循环的平衡关系,建立了氧气高炉一维气固换热与反应动力学模型,并采用传统高炉的运行和解剖数据对模型进行了验证分析.通过模型研究了氧气含量和上部循环煤气流量对氧气高炉炉内过程变量的影响规律.结果表明：氧气含量偏低和上部循环煤气流量不足时,会降低铁矿石还原效果,炉渣内出现大量未还原铁氧化物;氧气含量和上部循环煤气流量的提高可以有效提高炉内CO含量和铁矿石还原速度,但提高上部循环煤气流量会大幅提升炉顶煤气温度,增大热量损失.与传统高炉相比,氧气高炉内CO含量提高1.0~1.5倍,炉内气体还原性更强;铁矿石还原完成位置提高1.49 m,全炉还原反应速度更快;直接还原度降低55.2%~79.2%,炉内直接还原反应消耗的碳量更少.     

燃气管网中大流量用户事故工况下动态模拟及分析

大型钢铁企业中高炉煤气透平因故突然停机时,超大的煤气流量突变将使管网压力急剧上升,可能会发生击穿排水密封罐而外泄煤气等安全事故.采用可压缩流体的高阶有限容积法(FVM)及其系列改进算法对此典型故障工况进行了动态分析.这对国内燃气管网动态分析中还在普遍应用的有限差分法和特征线法是更高层次的补充.利用FVM中稳定性较强的求解压力耦合方程半隐式方法(SIMPLE改进算法),可以克服管网计算中各管段管径大小不同,在相连接处流量突变的困难.     

浅谈高炉煤气锅炉的安装

我国是世界钢铁生产的大国,在冶炼一吨生铁时就会产生3000m2左右的副产品-高炉煤气,这样年产高炉煤气就高达3000亿m2.据不完全统计,全国主要钢铁企业每年高炉煤气的放散损失在十多亿元人民币.在节能减排和低碳生活成为社会主流意识的同时高炉煤气利用技术也突飞猛进,各钢铁企业对高炉煤气锅炉的利用也随之增多,下面就对高炉煤气锅炉的安装工艺进行简单介绍.     

钢铁企业高炉煤气供需预测模型及应用

以钢铁企业高炉煤气系统为研究对象,采用灰色关联度分析了高炉煤气产生量、消耗量的影响因素与煤气量的关系.基于人工神经网络预测方法,建立了高炉煤气BP神经网络预测模型,对钢铁企业各生产工序中高炉煤气的产生与消耗量进行预测,探讨了企业在正常生产、事故检修等工况下各工序的煤气产生量和消耗量预测的合理性.研究表明:所建立的预测模型精度高、误差小,能有效解决实际生产中高炉煤气的供需预测问题,从而减少高炉煤气放散,为企业制定合理煤气使用计划提供了理论依据.     

高炉喷吹焦炉煤气风口回旋区的数学模拟

基于质量平衡和热量平衡理论,建立了高炉喷吹焦炉煤气风口回旋区数学模型,系统研究了焦炉煤气喷吹量对回旋区焦炭质量流量、理论燃烧温度、炉腹煤气量、炉腹煤气组成和回旋区形状的影响.研究表明:在维持高炉现有的基准操作不变的条件下,随着焦炉煤气喷吹量的增加,理论燃烧温度呈降低的趋势,而炉腹煤气量呈增加的趋势;为了维持理论燃烧温度和炉腹煤气量与基准操作一致,可通过降低风量和提高富氧率进行热补偿.热补偿后,随着焦炉煤气喷吹量的增加,焦炭质量流量呈上升趋势,炉腹煤气中还原气体积呈增加趋势,回旋区体积呈缩小趋势.每增加1 m3/s的焦炉煤气喷吹量,焦炭质量流量上升1.74%,炉腹煤气中还原气体积增加2.04%,...     

钢铁联合企业煤气系统动态仿真

以钢铁联合企业煤气不平衡理论为基础,分析了富余煤气波动、分配和放散的特点,基于统计学方法建立了煤气系统动态数学模型,并以某钢铁联合企业煤气系统为背景,开发了调试简单的煤气仿真系统.实例仿真计算结果表明:优化分配改进算法能够缓解富余煤气的波动影响;仿真模型能方便地分析几种方案的优劣;通过调整设备参数可以调试理想柜容;采用混合调度能减少煤气放散和管网报警;转炉煤气柜并网运行可提高回收率20%左右;焦炉改造后,煤气柜容量扩大一倍才能实现近零放散.     

基于双流体模型的人工煤气管道腐蚀预测

人工煤气管网中广泛存在的多相流动腐蚀是造成人工煤气管道减薄的主要原因。针对现有检测技术难以检测输送复杂介质管道的剩余壁厚的问题,以昆明市燃气管网为例,基于双流体模型进行人工煤气管网的多相流动分析,采用实验与理论研究相结合的方法,确定了人工煤气管道的腐蚀特征,计算得到管道的腐蚀情况,结果表明：管道腐蚀程度主要与持液率和CO₂分压相关;采用多相流动仿真模型平均腐蚀速率为0.054 3 mm/a,全动态多相流模拟的腐蚀预测结果存在明显误差;建立的人工煤气管网腐蚀速率预测模型误差平均值为8.9%,优于全动态多相流模拟多相流腐蚀预测结果。     

输气管道非稳态优化运行技术研究进展

 天然气在管道系统中流动时,需要依靠压缩机组提供能量,压缩机组的能耗很大,一般可占所输送天然气的3%~5%,因此非常有必要研究输气管道的优化运行问题。本文论述了输气管道系统非稳态优化运行技术的研究现状及发展趋势,总结了国内外研究的典型输气管道非稳态优化运行问题以及采用的数学模型,包括决策变量、目标函数和约束条件等。分析了输气管道非稳态优化运行数学模型的求解难点、主要算法、典型算例及其应用效果。     

某气田集输配气管网仿真分析

针对国内的某些老气田已经进入开发后期,产气规模小,产量田已满足不了市场的需求的实际,提出以管网仿真分析,实施地面管网规划和改造,进行邻区天然气的开发和利用。建立了包括管道和非管元件的复杂管网的数学模型,对稳态仿真采用节点压力法建立非线性方程,对瞬态仿真采用隐式法建立非线性差分方程,并应用广义阻尼牛顿—拉夫逊法求解非线性方程组,最后研制出管道仿真系统Pipeline Emulation System（PES）仿真软件包,对某片区的目前管网和规划管网进行仿真分析。结果表明：规划后管网中的管道压力没有超过允许压力,大部分管道可以增加流量,个别管道应该改换成较大管径的管道。     

基于函数链神经网络的管道煤气流量计量系统

在管道煤气计量系统测量中引入管道煤气相对湿度修正,并采用湿度传感器转换相对湿度信号,利用函数链神经网络对管道煤气工况温度下所对应的水蒸汽饱和压力进行拟合,得到基于函数链神经网络的管道煤气流量计量模型和在线计量系统,从而大大简化管道煤气流量计量软件,在流量计设计范围内实现管道煤气流量实时在线计量.实际应用结果表明,该计量系统测量管道煤气流量误差小于0.7%.     

高炉煤气燃烧反应的敏感度分析

对详细化学反应机理的简化是高炉煤气燃烧模拟的一个重要步骤.使用CHEMKIN软件,针对一维稳态层流预混燃烧模型,通过分析高炉煤气内主要组分在各个基元反应中对燃烧速率的影响,将详细化学反应机理简化为高炉煤气燃烧的基干机理.将化学反应简化机理与详细机理的计算结果进行对比验证,用详细反应机理计算高炉煤气燃烧反应的时间为18s,而使用简化反应机理的计算时间则不到1s.组分摩尔分数差值不超过0.4%,验证了简化机理的可靠性.     

天然气管网优化调度方法研究

以压缩机站最小年运营费用为目标函数,考虑气田资源、压缩机站特性参数、管网输送工艺等多种约束条件,建立了天然气管网优化调度数学模型。基于现代启发式演化算法的基本思想,将差分进化算法的繁殖策略与遗传算法的交叉、变异结合起来形成了一种新的混合遗传算法,应用于模型的优化求解,避免了一般演化算法早熟收敛现象,并以一个12个节点、11条管段、2个压缩机站的天然气管网为例,评选出了最优的管网运行方案,用于该管网的日常运营调度和后期改造设计。结果表明,所建模型和优化方法是有效的,具有一定的实用性。     

未燃煤粉在填充床内的分布及对料柱压差的影响

为揭示未燃煤粉在高炉块状带的分布及其对块状带压差的影响,利用冷态填充床模型研究得出,空塔流速对填充床中气流压差具有较大的影响,随空塔流速的增加压差呈线性增加·本试验条件下,空塔流速每增加10m/s,压差将增加037kPa/m;填充床内未燃煤粉积蓄量越多,压差增加越大,当积粉量为60kg/m3,压差将增加25kPa/m;局部的过量积粉可能导致悬料