(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 202211036616.5 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 安徽工业大学 地址 243000 安徽省马鞍山市湖东路59号 (72)发明人 崔平　王志昊　许明　刘欣明　 孙业新　周建峰　凌强　雷昭　 赵志刚　 (74)专利代理 机构 马鞍山市金桥专利代理有限 公司 341 11 专利代理师 王益西 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种利用COMSOL Multiphysics软件优 化干 熄焦循环风 量的方法 (57)摘要 本 发 明 公 开 了 一 种 利 用 COMSOLMultiphysics软件优化干熄焦循环风量 的方法， 属于优化干熄焦循环风量技术领域， 包 括以下步骤： 首先通过焦化厂干熄炉实际生产测 量获得的数据； 然后建立目标干熄炉模型， 确立 模拟工况； 通过软件分析干熄炉炉内流场、 温度 场和反应场， 研究正常生产下干熄炉炉内的压 力、 温度和化学反应的分布。 本发明提出的一种 利用COMSOLMultiphysics软件优化干熄焦循环 风 量的 方 法 ， 通 过 将现 场采 集的 数 据 和 COMSOLMultiphysics软件模拟相结合， 模拟干熄 炉内物料流动、 气固对流传热和气固反应， 究其 内部压力场、 温度场以及反应场的分布， 同时研 究不同循环风量对干熄炉内传热和焦炭烧损的 影响， 提出一个适合目标干熄炉的循环风量优化 工况。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 115374563 A 2022.11.22 CN 115374563 A 1.一种利用COMSOLMultiphysics软件优化干熄焦循环风量的方法， 其特征在于， 包括 以下步骤： S1： 对正在稳定运行的干熄焦为研究对象， 测定与分析干熄焦系统 的运行参数、 干熄焦 的烧损率， 获得干熄炉实际生产数据和干熄炉结构； S2： 模型假设； S3： 采用COMSOLMultiphysics对二维干熄炉模型的计算域建立几何模型， 忽略斜道和 环形风道的具体结构， 以预存段和冷却段为主， 用氮气作为填充 材料， 冷却段和预存段归为 多孔介质域， 以焦炭作为 填充材料； S4： 模型网格化； S5： 模型验证； S6： 对不同循环风 量下的干熄炉内物料流动、 气固对流传热和气固反应进行分析。 2.如权利要求1所述的一种利用COMSOL  Multiphysics软件优化干熄焦循环风量的方 法， 其特征在于， 针对步骤S4， 用COMSOLMultiphysics软件的Meshing对计算域进行网格划 分； 其中二维干熄炉模型主要分为冷却段和预存段两部分， 它们同为多孔介质域， 作为多 孔介质域的预存段虽然体积 很大， 但是其结构简单， 并且它不是气体流动、 换热和焦 炭反应 的主要区域， 对其的网格化可以适当粗 化； 同为多孔介质域的冷却段则大不相同， 作为干熄炉内气体流动和换热的主要区域， 化 学反应也主要发生在其中， 所以其上 的网格自然需要细化， 适当减少预存段多孔介质域网 格数， 细化冷却段， 并对流体出入口边界进行合理细化。 3.如权利要求1所述的一种利用COMSOL  Multiphysics软件优化干熄焦循环风量的方 法， 其特征在于， 针对步骤S2， 干熄炉可以看作是焦块堆积形成的填料床反应器， 忽略焦炭 本身繁复杂乱的微小孔隙， 以堆积孔隙作为多孔介质的孔隙率， 将焦炭层看作均匀的多孔 介质， 从宏观角度研究它的传热和反应问题； 因此， 做出以下假设： (1)干熄炉内的焦炭为均匀的多孔介质， 具有各向同性； (2)忽略焦炭本身孔隙， 以焦炭的堆积孔隙为主， 将其看作成一个整体； (3)焦炭本身温度均匀， 忽略其高温形变； (4)传热以气固对流传热为主， 包含化学反应热， 忽略辐射传热， 外部壁面皆作绝热壁 面处理； (5)忽略干熄炉的周期加料， 只计算 一个周期内地传热和焦炭烧损反应； (6)干熄炉各个操作参数恒定， 无波动。 4.如权利要求1所述的一种利用COMSOL  Multiphysics软件优化干熄焦循环风量的方 法， 其特征在于， 针对步骤S 5， 利用现场实测数据与干熄炉模拟结果相对比的方法验证干熄 炉模型的准确性， 对比数据包括排焦温度、 出口气体温度、 预存室下段压力以及出口CO、 CO2 浓度。 5.如权利要求1所述的一种利用COMSOL  Multiphysics软件优化干熄焦循环风量的方 法， 其特征在于， 针对步骤S 6， 对计算结果的干熄炉流场、 温度场和反应场进 行分析， 研究正 常生产下干熄炉炉内的压力、 温度和化学反应的分布， 干熄炉内的压力分布呈现中间高， 两权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115374563 A 2边低的分布， 冷却室上部和预存室呈现微负压状态； 干熄炉内气流速度在干熄炉入口处和斜道入口处较大， 在冷却室内较为均匀， 其中冷 却室中部气流速度要略低于周边， 更多的气流从干熄炉的四周向上扩散进入斜道中； 干熄炉内的温度 呈现中间高， 四周低的分布， 冷却室下段接近入口风温， 上段则 很高有 明显的温度分界； 焦炭的燃烧反应在温度较低的冷却室下段就已发生， 焦炭的水煤气反应和溶损反应发 生在温度较高的冷却室上段， 冷却室内地焦炭反应不断产生CO， 其浓度变化可以反映冷却 室内的焦炭烧损。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115374563 A 3