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申请/专利权人：东北大学

摘要：本发明涉及一种氢冶金反应器的物质能量耦合优化分析方法。技术方案如下：包括如下步骤：1基于混合整数非线性的数学规划方法进行分析，建立混合整数非线性规划模型；混合整数非线性规划模型包含三个要素，即目标函数、变量与约束条件；2确定变量；以氢冶金反应器的工艺参数和氢气需求量做为变量；3建立约束条件；根据氢冶金反应器的热力学特性，建立物质平衡约束条件和能量平衡约束条件；4确立目标函数；以气体利用率最大或者以能源消耗最小为目标函数：5构成氢冶金反应器的混合整数非线性规划模型；6将实际生产数据代入上述混合整数非线性规划模型，进行模型验证和参数矫正，输出结果。本发明能够提高物质能量利用率、降低能源消耗。

主权项：1.一种氢冶金反应器的物质能量耦合优化分析方法，其特征在于，包括如下步骤：1基于混合整数非线性的数学规划方法进行分析，建立混合整数非线性规划模型；混合整数非线性规划模型包含三个要素，即目标函数、变量与约束条件；2确定变量；以氢冶金反应器的工艺参数和氢气需求量做为变量；3建立约束条件；根据氢冶金反应器的热力学特性，建立物质平衡约束条件和能量平衡约束条件；物质平衡约束条件包括总体物质平衡约束条件和各个元素平衡约束条件；总体物质平衡约束条件为： 其中，More，Mother为反应器物料投入项，分别表示通入氢气的质量、矿石投入质量、其他添加剂投入量；MFe，Mgangue，Mgas，Mloss为反应器物料产出项，分别表示海绵铁产出质量、脉石产出质量、炉气生成量、由于操作和设备原因造成的物质损失量；元素平衡约束条件为： 其中，ni，j为对应物质i的j元素质量含量；i＝H2，ore，other，Fe，gangue，gas，loss；j＝H，O，Fe，Ca，Si，Mg；能量平衡约束条件为： 其中，Qore，Qocher为反应器能量输入项，分别表示氢气带入的热量、矿石带入的热量、其他添加剂带入的热量；Qr,Qevap，QFe，Qgangue，Qgas，Qloss为反应器能量输出项，分别表示化学反应所需热量、水分相变物理热、海绵铁带出的热量、脉石带出的热量、炉气带出的热量、由于操作和设备原因造成的热量损失量；4确立目标函数；以气体利用率最大或者以能源消耗最小为目标函数：目标函数公式如下： 其中，θ，E分别为气体利用率和氢冶金反应器能源消耗量；分别为炉气中氢含量和氢气中氢含量；Qchem,gas分别为氢气带入的化学热和炉气带出的化学热；5上述目标函数、变量与约束条件构成氢冶金反应器的混合整数非线性规划模型；6将实际生产数据代入上述混合整数非线性规划模型，进行模型验证和参数矫正，输出结果。

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