铁矿氧化球团回转窑三维温度场仿真系统的研究与开发

摘要

随着我国高炉炼铁技术的进步，“精料”工作受到高度重视，球团矿因其粒度均匀、透气性好的特点而得到了快速的发展。链篦机-回转窑是我国氧化球团矿主要的生产工艺。在实际生产中球团矿质量的好坏与窑内温度场有直接的关系，然而由于回转窑处于旋转状态，窑内气-固相间不断的逆向流动，难于在线直接测量球团、烟气的温度分布，因此，回转窑窑内温度分布的研究十分必要。
　　 本文以国内某球团厂链篦机-回转窑生产过程为对象，在对回转窑中球团的运动规律和窑内传热过程分析的基础上，建立了回转窑三维传热数学模型。将球团在横截面的运动分为表面活动层和塞流层两个区域，得到了球团在横截面内的速度分布。对三维传热模型进行了合理的简化，应用轴向传热模型来描述窑内烟气的温度分布，应用横截面二维传热模型+轴向传热模型来描述球团的温度分布。
　　 根据实际工况结合窑内各项传热系数的计算式，对传热系数进行了修正。通过对窑内红外图像进行灰度化、去噪、特征提取等处理，确定了修正值△h的大小。
　　 轴向传热模型采用四阶Runge-Kutta方法进行求解，横截面二维传热模型采用有限差分法进行求解，保证了模型求解的精度以及稳定性。获得了球团、烟气温度分布，模型计算的准确率在88％以上。
　　 采用VC++.NET、Matlab和Open CV混合编程的方式，结合ADO数据库编程技术，开发了铁矿氧化球团回转窑三维温度场仿真系统，系统软件由图像处理子系统和三维温度场子系统组成。将系统应用于现场后，使得窑内的温度分布透明化，有效的指导了回转窑的生产，提高了球团矿的产质量，降低了生产能耗。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 钢铁工业发展现状

1．1．1 世界钢铁工业发展现状

1．1．2 我国钢铁工业发展现状

1．2 球团在钢铁工业生产中的地位和现状

1．2．1 球团在钢铁工业生产中的地位

1．2．2 国内外球团矿生产现状

1．2．3 球团生产工艺现状

1．3 回转窑温度场研究现状

1．3．1 回转窑温度检测

1．3．2 回转窑的传热模型研究现状

1．4 论文的提出

第二章 回转窑三维传热模型的建立

2．1 球团在回转窑内的运动

2．1．1 球团在回转窑内的轴向运动

2．1．2 球团在回转窑横截面内的运动

2．2 回转窑内的传热

2．3 传热模型的建立

2．3．1 轴向传热模型

2．3．2 横截面二维传热模型

2．4 模型各项系数计算

2．4．1 对流传热系数

2．4．2 辐射换热系数

2．4．3 被覆盖内壁面与球团间的传热系数

2．4．4 窑外壁的传热系数

2．4．5 煤粉燃烧放热

2．5 小结

第三章 传热模型的修正和求解

3．1 模型中传热系数的修正

3．1．1 图像的获取

3．1．2 图像的预处理

3．1．3 图像的特征提取

3．1．4 修正值△h的计算

3．2 三维传热模型的求解

3．2．1 轴向传热模型求解

3．2．2 横截面二维传热模型求解

3．2．3 模型的计算流程

3．3 模型验证

3．4 小结

第四章 系统软件的开发与实现

4．1 系统开发工具的选取

4．1．1 编程软件的选择

4．1．2 数据库系统平台的选择

4．1．3 计算工具的选择

4．2 软件关键编程的实现

4．2．1 数据库编程

4．2．2 图像的读取与显示

4．3 系统的组成和主要界面

4．3．1 系统的组成

4．3．2 系统主要界面

4．4 系统软件的应用

4．5 小结

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间主要成果