【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及结圈厚度测量，尤其涉及一种回转窑结圈厚度软测量方法。
技术介绍
1、回转窑是氧化球团、直接还原铁、固废提锌提钒等热工过程的常用设备。然而，筒状的回转窑窑壁1结圈问题始终是限制回转窑生产效率的瓶颈。在处理矿石、固废等物料的工业过程中，窑内温度在1000℃以上，容易导致物料粉末等形成的低熔点物质逐渐附着在回转窑窑壁1内表面上，随着作业时间增加，回转窑窑壁1内表面常常产生厚度不一的结圈3，如图1和图2所示，结圈3使得回转窑窑壁1内物料通行面积减小，阻碍物料运行的连续性，降低生产效率，甚至引发耐火材料拉裂和剥落，缩短炉衬使用寿命。
2、通过对回转窑窑壁1内表面上的结圈3厚度进行实时监测和预测，可以有效减缓结圈3的形成速度，或者将结圈3的厚度限制在一定范围。由于结圈3的厚度无法直接测量或观测，业内通常采用以下方式对结圈3的厚度进行计算预测：
3、1)从回转窑窑壁1外表面穿孔至结圈3内表面，在孔内设置测温探头2，由测温探头2测量窑内烟气温度与回转窑窑壁1径向深度方向的温度变化；
4、2)再假定结圈3内表面温度等于窑内烟气温度，根据传热学方程反推结圈3的厚度；
5、首先，以上测算方式具有破坏性，由于回转窑窑壁1内表面上附着的结圈3厚度不均一，需要在回转窑窑壁1上多处穿孔测量才能大致获得结圈3的厚度，这种测量方式对回转窑窑壁1造成不可逆的损害，测量过程复杂、危险。
6、其次，回转窑窑壁1上的穿孔数量是有限的，无法对结圈3内表面任意位点的烟气温度进行测量，也就无法预测结圈3
7、第三，上述方法假定结圈3内表面温度等于窑内烟气温度，而窑内烟气温度随气相运动不断变化，同时结圈3内表面与气相是在不断进行动态热量传递的，结圈3内表面的实际温度并不等于窑内烟气温度，因此采用窑内烟气温度作为结圈3内表面温度进行结圈3厚度预测的误差较大。
技术实现思路
1、本申请提供一种回转窑结圈厚度软测量方法，在不破坏窑壁结构的基础上可以更加准确地获得内表面温度，从而预测结圈厚度。
2、本专利技术提供如下技术方案：
3、一种回转窑结圈厚度软测量方法，包括：
4、步骤一、获取回转窑结构及焙烧工艺参数，对回转窑无结圈状态的气固两相运动与传热传质过程进行数值仿真，获得第一结圈内表面温度值分布；
5、步骤二、获取热电偶对测温值，根据热电偶对测温值和第一结圈内表面温度值，获得结圈内表面上离散点的径向坐标值；所述热电偶对为埋置于回转窑窑壁内的一圈浅层热电偶和一圈深层热电偶，所述浅层热电偶与深层热电偶沿回转窑径向一一对应设置；所述离散点均位于对应的浅层热电偶与深层热电偶连线的延长线上；
6、步骤三、根据结圈内表面上离散点的径向坐标值进行插值计算，获得结圈内表面任意点的径向坐标值；
7、步骤四、基于结圈内表面任意点的径向坐标值对回转窑内部计算域进行网格重构，重新进行气固两相运动与传热传质过程数值仿真，获得第二结圈内表面温度分布；
8、步骤五、比较第一结圈内表面温度分布和第二结圈内表面温度分布的相对误差是否小于最小误差值，如果相对误差小于最小误差值，获得收敛的结圈厚度。
9、可选地，所述步骤五中如果第一结圈内表面温度分布和第二结圈内表面温度分布的相对误差大于最小误差值，重复步骤二～步骤五。
10、在一些实施例中，获取回转窑结构及焙烧工艺参数，对回转窑无结圈状态的气固两相运动与传热传质过程进行数值仿真，获得第一结圈内表面温度值分布的具体方法为：
11、通过网络模拟计算回转窑结构及焙烧工艺参数的定解条件，根据所述定解条件，基于气相流动传热控制方程、固相运动与传热传质控制方程、回转窑内化学反应速率计算公式和回转窑内传热速率计算公式，获得第一结圈内表面温度值分布，具体为：
12、基于气相流动传热控制方程，根据气体浓度、气体体积分数、气体密度、气体压力、气体动力粘度和气体速度矢量的定解条件进行气相温度数值仿真；
13、基于固相运动与传热传质控制方程，根据固体体积分数、固体密度、固体速度矢量、重力加速度矢量、固体组分质量分数、比热容、热导率及热交换速率的定解条件进行固相温度数值仿真；
14、基于回转窑内化学反应速率计算公式，根据比表面积、化学反应速率、初始颗粒直径、未反应核颗粒直径、混合物料颗粒直径、浓度、传质系数、固相物料中水的质量分数、临界水质量分数的定解条件进行化学反应温度数值仿真；
15、基于回转窑内主要传热方式及传热速率计算公式，根据固体比表面积、混合物料颗粒直径、气体比表面积、固相颗粒发射率、气体发射率、气体导热率、壁面特征长度、固体体积分数、气体体积分数的定解条件进行气相温度和固相温度数值仿真。
16、在一些实施例中，所述通过网络模拟计算回转窑结构及焙烧工艺参数的定解条件具体方法为：网格划分回转窑窑壁、回转窑内气相和回转窑内固相进行网格模拟，将回转窑数值作为输入量，获得回转窑结构及焙烧工艺参数的定解条件；所述回转窑数值包括回转窑内部气体运动参数、回转窑内部固体运动参数及回转窑窑壁参数。
17、具体地，所述回转窑内部气体运动参数为窑内气流速度，所述回转窑内部固体运动参数为窑内固体物料速度，所述回转窑窑壁参数为回转窑窑壁转速和回转窑窑壁外壁温度。
18、在一些实施例中，所述获取热电偶对测温值，根据热电偶对测温值和第一结圈内表面温度值，获得结圈内表面上离散点的径向坐标值的具体方法为：
19、根据回转窑窑壁壁体材料参数以及回转窑窑壁壁体内部导热模型建立窑壁结圈厚度传热逆解模型；根据浅层热电偶测温值、深层热电偶测温值获得径向热流密度；基于所述窑壁结圈厚度传热逆解模型，输入径向热流密度和第一结圈内表面温度值，输出结圈内表面上离散点的径向坐标值。
20、进一步地，所述根据回转窑窑壁壁体材料参数以及回转窑窑壁壁体内部导热模型建立窑壁结圈厚度传热逆解模型的具体方法为：将窑衬导热系数以及结圈渣皮导热系数统一设为温度的线性函数，根据结圈渣皮导热系数、窑衬导热系数和柱坐标系圆筒壁传热模型建立窑壁结圈厚度传热逆解模型。
21、上述窑壁结圈厚度传热逆解模型为：
22、
23、其中：z下标表示结圈渣皮，w下标表示窑筒壁内衬，hf下标表示结圈渣皮与烟气接触面，t表示温度，d下标表示深层热电偶，s下标表示浅层热电偶，r为回转窑窑筒壁任意点半径，a为材料导热率线性函数中的常数项，b为材料导热率线性函数中的一次项系数，thf为结圈内表面温度值，rhf为结圈厚度。
24、本专利技术取得的有益效果：
25、本专利技术不需要对回转窑窑壁进行打孔测算结圈形状，本专利技术通过埋置于回转窑窑壁内的一圈浅层热电偶和一圈深层热电偶即可连续实时监测回转窑结圈厚度，消除了现有结圈厚度监测方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种回转窑结圈厚度软测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述回转窑结圈厚度软测量方法，其特征在于，所述步骤五中如果第一结圈内表面温度分布和第二结圈内表面温度分布的相对误差大于最小误差值，重复步骤二～步骤五。
3.根据权利要求1所述回转窑结圈厚度软测量方法，其特征在于，获取回转窑结构及焙烧工艺参数，对回转窑无结圈状态的气固两相运动与传热传质过程进行数值仿真，获得第一结圈内表面温度值分布的具体方法为：
4.根据权利要求3所述回转窑结圈厚度软测量方法，其特征在于，所述通过网络模拟计算回转窑结构及焙烧工艺参数的定解条件具体方法为：网格划分回转窑窑壁(1)、回转窑内气相和回转窑内固相进行网格模拟，将回转窑数值作为输入量，获得回转窑结构及焙烧工艺参数的定解条件；所述回转窑数值包括回转窑内部气体运动参数、回转窑内部固体运动参数及回转窑窑壁(1)参数。
5.根据权利要求4所述回转窑结圈厚度软测量方法，其特征在于，所述回转窑内部气体运动参数为窑内气流速度，所述回转窑内部固体运动参数为窑内固体物料速度，所述回转窑窑壁(1)参数为回转窑窑
6.根据权利要求1所述回转窑结圈厚度软测量方法，其特征在于，所述获取热电偶对测温值，根据热电偶对测温值和第一结圈内表面温度值，获得结圈内表面上离散点的径向坐标值的具体方法为：
7.根据权利要求6所述回转窑结圈厚度软测量方法，其特征在于，所述根据回转窑窑壁(1)壁体材料参数以及回转窑窑壁(1)壁体内部导热模型建立窑壁结圈厚度传热逆解模型的具体方法为：将窑衬导热系数以及结圈渣皮导热系数统一设为温度的线性函数，根据结圈渣皮导热系数、窑衬导热系数和柱坐标系圆筒壁传热模型建立窑壁结圈厚度传热逆解模型。
8.根据权利要求7所述回转窑结圈厚度软测量方法，其特征在于，所述窑壁结圈厚度传热逆解模型为：
...【技术特征摘要】
1.一种回转窑结圈厚度软测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述回转窑结圈厚度软测量方法，其特征在于，所述步骤五中如果第一结圈内表面温度分布和第二结圈内表面温度分布的相对误差大于最小误差值，重复步骤二～步骤五。
3.根据权利要求1所述回转窑结圈厚度软测量方法，其特征在于，获取回转窑结构及焙烧工艺参数，对回转窑无结圈状态的气固两相运动与传热传质过程进行数值仿真，获得第一结圈内表面温度值分布的具体方法为：
4.根据权利要求3所述回转窑结圈厚度软测量方法，其特征在于，所述通过网络模拟计算回转窑结构及焙烧工艺参数的定解条件具体方法为：网格划分回转窑窑壁(1)、回转窑内气相和回转窑内固相进行网格模拟，将回转窑数值作为输入量，获得回转窑结构及焙烧工艺参数的定解条件；所述回转窑数值包括回转窑内部气体运动参数、回转窑内部固体运动参数及回转窑窑壁(1)参数。
5.根据权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱蓉甲，温荣耀，李谦，周浩宇，魏进超，
申请(专利权)人：中冶长天国际工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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