CN105441615A - 冷却壁结构模型的用水量优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷却壁结构模型的用水量优化方法，根据窑炉的冷却壁按行列布置规律，获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁参数；根据获取的每列冷却壁的冷却壁参数，计算出每列冷却壁的冷却水合理用量；以计算出的冷却水合理用量为参考数据，将每列冷却壁作为优化对象，调节整个冷却壁的给水量。本发明根据窑炉各段冷却壁热流量的不同，把整个冷却壁的冷却看作一个总系统进行研究，通过对冷却水合理用量计算和冷却壁的优化，使冷却水的用量更加合理，达到节约用水、降低能耗的效果。

Description

冷却壁结构模型的用水量优化方法

技术领域

本发明涉及工业循环水领域，特别地，涉及一种冷却壁结构模型的用水量优化方法。

背景技术

目前大部分工矿企业的循环水系统只停留在保证生产的水平上，由于种种原因，大多数循环水系统在运行过程中能量并没有得到充分利用，能效较低，能耗较高，其能量利用率，只达到了25％～40％。

高炉是炼铁厂的主要工艺设备，最具代表性的冷却壁结构模型的冷却设备，高炉本体冷却设备主要有冷却壁形式和冷却壁加冷却板的板壁结合形式。冷却控制主要是控制冷却壁的壁面温度，据了解，工业窑(高)炉在正常运行时普遍存在冷却壁面温度过低，造成冷却水用水量过大的现象。工业窑(高)炉本体冷却的过程主要是冷却壁的导热过程和冷却水的管内强制对流换热过程，经过对通过水冷壁冷流道的冷却水运行流量和进出水温度的测量以及水冷壁的有关尺寸的了解，就可以对冷却壁的合理用水进行精确计算，且冷却壁材质不受限制。

因此，对于窑炉冷却水用水量过大的现象，是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种冷却壁结构模型的用水量优化方法，以解决窑炉冷却水用水量过大的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

用水量优化方法包括步骤：

获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁参数；

根据获取的每列冷却壁的冷却壁参数，计算出每列冷却壁的冷却水合理用量；

以计算出的冷却水合理用量为参考数据，将每列冷却壁作为优化对象，调节整个冷却壁的给水量。

进一步地，所述将每列冷却壁作为优化对象的步骤包括：

对冷却壁连接管进行优化重置，将相等或近似相等的冷却水流量的冷却壁组合成在同一列。

进一步地，对冷却壁连接管进行优化重置的步骤包括：

将每行冷却壁间的冷却壁连接管设置为每列串联形式，使流过同一行的N块冷却壁的冷却水流量相等。

进一步地，冷却壁参数包括冷却壁运行参数、冷却壁物性参数和冷却壁尺寸，获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁参数的步骤包括：

获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁运行参数、冷却壁物性参数和冷却壁尺寸。

进一步地，冷却壁运行参数包括冷却水流量、冷却水回水温度、冷却水温差和冷却壁热流密度，获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁运行参数的步骤包括：

获取窑炉中每列冷却壁的冷却水流量、冷却水回水温度、冷却水温差和冷却壁热流密度。

进一步地，冷却壁物性参数包括冷却水比热、冷却水导热系数、冷却水运动粘度、努谢尔特数、普朗特数、冷却壁形状因子和冷却壁导热系数，获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁物性参数包括：

获取窑炉中每列冷却壁的冷却水比热、冷却水导热系数、冷却水运动粘度、努谢尔特数、普朗特数、冷却壁形状因子和冷却壁导热系数。

进一步地，冷却壁尺寸包括冷却壁水道长度、冷却壁水道通径、冷却壁水道中心距、冷却壁面到水道中心厚度和冷却壁水道数量，获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁尺寸的步骤包括：

获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁水道长度、冷却壁水道通径、冷却壁水道中心距、冷却壁面到水道中心厚度和冷却壁水道数量。

进一步地，根据获取的每列冷却壁参数，计算出每列冷却壁的冷却水合理用量的步骤包括：

获取每列冷却壁中热流量最大的冷却壁面温度；

以每列冷却壁中热流量最大的冷却壁面温度为基准，计算出每列冷却壁的冷却水合理用量。

进一步地，冷却壁面温度由下列公式获得：

$T_{w1}=Q(\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_1{S}_1}+\frac{1}{{\mathrm{\αF}}_2})\×1000+\frac{t_1+t_2}{2}$

其中，T_w1为冷却壁面温度，Q为热流量，λ1为冷却壁导热系数，S1为形状因子，α为冷却水换热系数，F2为水冷壁水流通道面积，t1为冷却壁冷却水进口水温，t2为冷却壁冷却水出口水温。

进一步地，以计算出的冷却水合理用量为参考数据，将每列冷却壁作为优化对象，调节整个冷却壁的给水量的步骤包括：

以计算出的冷却水合理用量为参考数据，对每列的冷却壁的冷却水连接管阀进行重置，若冷却壁面温度达到设定的温度阈值上限时，记录每列的冷却水用量为该列最佳优化用水流量；

根据每列最佳优化用水流量，计算出整个冷却壁的最佳优化用水流量。

本发明具有以下有益效果：

本发明根据窑炉各段冷却壁热流量的不同，把整个冷却壁的冷却看作一个总系统进行研究，通过对冷却水合理用量计算和冷却壁的优化，使冷却水的用量更加合理，达到节约用水、降低能耗的效果。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1高炉冷却壁冷却示意图；

图2是高炉冷却壁的几何形式；

图3是本发明冷却壁结构模型的用水量优化方法一优选实施例的流程示意图；

图4是高炉冷却壁的冷却水连接管优选实施例示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1，本发明提供了一种高炉冷却壁系统，包括冷却壁进水阀1、冷却壁进水支管2、冷却壁3、冷却壁面温度监测热电偶4、冷却壁出水支管5、冷却壁出水阀6、冷却壁出水流量监测流量计7、冷却壁出水水温监测热电偶8和冷却壁进水水温监测热电偶9。

如图2所示，图2是高炉冷却壁的几何形式，其中，Tw1为冷却壁面温度，Tw2为冷却壁水流通道壁面温度，d为水冷壁水流通道通径，b为冷却壁水流通道中心距，h为冷却壁面到水流通道中心厚度。

如图3所示，本发明实施例提供的冷却壁结构模型的用水量优化方法，包括步骤：

步骤S100、获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁参数。

根据窑炉的冷却壁按行列布置规律，获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁参数，冷却壁参数包括冷却壁运行参数、冷却壁物性参数和冷却壁尺寸，冷却壁运行参数包括冷却水流量、冷却水回水温度、冷却水温差和冷却壁热流密度，冷却壁物性参数包括冷却水比热、冷却水导热系数、冷却水运动粘度、努谢尔特数、普朗特数、冷却壁形状因子和冷却壁导热系数，冷却壁尺寸包括冷却壁水道长度、冷却壁水道通径、冷却壁水道中心距、冷却壁面到水道中心厚度和冷却壁水道数量。

步骤S200、根据获取的每列冷却壁的冷却壁参数，计算出每列冷却壁的冷却水合理用量。

根据的获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁参数，计算出每列冷却壁的冷却壁面温度，以每列冷却壁中热流强度最大的冷却壁面温度Tw1为基准，计算出每列冷却壁的冷却水合理用量。

步骤S300、以计算出的冷却水合理用量为参考数据，将每列冷却壁作为优化对象，调节整个冷却壁的给水量。

冷却壁结构冷却的窑炉，共有n×m块冷却壁，由n行m列构成。由于冷却窑炉各段热负荷不同，每块冷却壁的热流强度都不相同，各块冷却壁的壁面温度Tw1也不尽相等，所以每块冷却壁所需冷却水量也不尽相同。对冷却壁连接管进行优化重置，将相等或近似相等的冷却水流量的冷却壁组合成在同一列，将每行冷却壁间的冷却水连管设置为每列串联形式，则对于流过同一列n块冷却壁的水流量Mv相等，整个冷却壁系统的水流量为∑_i＝mMv_i。

以计算出的冷却水合理用量为参考数据，将每列冷却壁作为优化对象，对其进行最佳流量优化，按照不超过技术文件要求的冷却壁面温度范围上限值为预定的规则，对每列冷却壁的水流量进行调节，达到最佳优化用水流量，该列最佳优化流量为Mvj，整个冷却壁系统的最佳优化水流量为∑_i＝mMvj_i。

本实施例提供的冷却壁结构模型的用水量优化方法，根据窑炉各段冷却壁热流量的不同，把整个冷却壁的冷却看作一个总系统进行研究，通过冷却水合理用量计算和冷却壁的优化，使冷却水的用量更加合理，从而达到节约用水、降低能耗的效果。

下面就冷却壁的冷却水合理用量的计算过程作详细说明：

一、冷却壁合理用水量的评估

1、冷却壁的热流量计算

由现场的在线监测系统或便携式流量计和测温仪进行现场测量，获得冷却壁冷却水体积流量Mv，单位为m³/h；冷却壁冷却水进口水温t₁，单位为℃；冷却壁冷却水出口水温t₂，单位为℃。通过查找有关物质的物性参数表可以获得有关饱和水与冷却壁的物性参数，其中，Cp为冷却水比热，单位为kj/kg；ρ为冷却水密度，单位为kg/m³；可由下式计算出冷却壁的热流量

Q＝0.278×10^-3×Cp×ρ×Mv×(t₂-t₁)(1)

2、换热系数计算

由传热学理论可知，管内紊流强制对流换热系数为：

a＝(λs/d)·Nu(2)

其中，a为冷却水换热系数，单位为W/(m².℃)；λs为水的导热系数，单位为W/(m.℃)；冷却壁水流通道通径d，单位为m；Nu为努谢尔特数，无量纲。

努谢尔特数

Nu＝0.023Re^0.8Pr^0.4(3)

通过查阅高炉设备的技术资料等方法获冷却壁的有关尺寸冷却壁水流通道通径d，冷却壁水流通道数量n，由式：

$\mathrm{\μ}=Mv/3600n\mathrm{\π}{\left(\frac{d}{2}\right)}^2---\left(4\right)$

计算出冷却水在冷却壁水流通道中流速。通过查找有关物质的物性参数表可以获得有关饱和水与冷却壁的物性参数冷却水导热系数λs×m²，单位为W/(m.℃)；冷却水运动黏度v，单位为m²/s；普朗特数Pr×10^-6，无量纲；冷却壁导热系数λ1，单位为W/(m.℃)。可算得雷诺数：

Re＝ud/v(5)

可用雷诺数来判别冷却水在冷却壁流道中的状态，即：

Re＞104，为紊流状态，

冷却水对冷却壁的冷却过程可视为管内紊流强制对流换热过程，管内紊流强制对流换热系数可由下式计算：

a＝(λs/d)0.023(ud/v)^0.8Pr^0.4(6)

3、冷却壁水流通道壁面温度计算

在传热学中，对流换热过程其热流量表达式如下：

$Q=\mathrm{\α}\×F_2\×(T_{w2}-\frac{t_1+t_2}{2})/1000---\left(7\right)$

其中，Q为热流量，单位为kw；α为冷却水换热系数，单位为W/m²·℃)；F2为水冷壁水流通道面积，单位为m²；T_w2冷却壁水流通道壁面温度，单位为℃；t₁冷却壁冷却水进口水温，单位为℃；t₂冷却壁冷却水出口水温，单位为℃。

水冷壁水流通道面积由下式算得

F₂＝n2πdl(8)

式中，F₂为水冷壁水流通道面积，单位为m²；n为水流通道数量；d为水流通道直径，单位为m；l为水流通道长度，单位为m。

通过查阅高炉设备的技术资料等方法获取冷却壁的有关尺寸，冷却壁水流通道长度l，单位为m；水冷壁水流通道通径d，单位为m；n为冷却壁水流通道数量，

冷却壁水流通道壁面温度可由下式算得：

$T_{w2}=\frac{1000Q}{{\mathrm{\αF}}_2}\×\left(\frac{t_1+t_2}{2}\right)---\left(9\right)$

4、冷却壁热面温度计算

同理在传热学中，导热过程其热流量可由下式表示：

Q＝λ₁S₁×(T_w1-T_w2)/1000(10)

式中，Q为热流量，单位为kw；λ1为冷却壁导热系数，单位为W/(m.℃)；S1为形状因子，单位为m；Tw1为水冷壁壁面温度，单位为℃；Tw2为水冷壁水流通道壁面温度，单位为℃。其中，S1取决于等温面面积沿热流途径改变的性质。

如图2所示，上式适用于任意几何形状的概括性表示式，

在h＞d，d《l时，有：

$S_1=\frac{n2\mathrm{\π}l}{ln\[\frac{2b}{\mathrm{\π}d}sh\left(2\mathrm{\π}\frac{h}{b}\right)\]}---\left(11\right)$

冷却壁热面温度Tw1可由下式算得

$T_{w1}=Q(\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_1{S}_1}+\frac{1}{{\mathrm{\αF}}_2})\×1000+\frac{t_1+t_2}{2}---\left(12\right)$

通过查阅高炉设备的技术资料等方法获取冷却壁的有关尺寸，冷却壁水流通道长度l，单位为m；水冷壁水流通道通径d，单位为m；冷却壁水流通道中心距b，单位为m；冷却壁面到水流通道中心厚度h，单位为m；冷却壁水流通道数量n；通过查表可得冷却壁导热系数λ1，单位为W/(m.℃)；a为冷却水换热系数，单位为W/(m².℃)，可由式(2)得知。

5、冷却壁合理用水量的评估

根据公式(12)可计算得出在冷却壁水流通道长度为l，水冷壁水流通道通径为d，冷却壁水流通道中心距为b，冷却壁面到水流通道中心厚度为h，且通过冷却壁水流通道冷却水主要运行参数冷却壁水流通道的流量为Mv，冷却壁冷却水进口温度为t1，冷却壁冷却水出口温度为t2时的冷却壁壁面温度Tw1。用冷却壁壁面温度Tw1与工艺技术文件中冷却壁面允许温度进行比较，就可判断出当前运行工况下的用水量是否合理。

二、冷却壁合理用水量的精确计算

根据运行工况得知，通过冷却壁传热的热流量Q、有技术文件要求的冷却壁面温度Tw1和测得的冷却水的给水温度为t1这三个参数，便可计算出冷却壁的冷却水合理用水量。

将冷却水回水温度用温差的形式来表示，即t2＝⊿t+t1，由公式(1)可将冷却水流量写成以下形式：

Mv＝Q/(0.278×10^-3×Cp×ρ×Δt)(13)

当在某一运行工况下，通过冷却板的热流量为Q时，冷却水流量Mv与温差⊿t成反比函数。

Mv＝f(⊿t)

冷却水流速u与冷却水用量Mv关系如下：

$\mathrm{\μ}=Mv/3600n\mathrm{\π}{\left(\frac{d}{2}\right)}^2---\left(14\right)$

由公式(2)：

a＝(λs/d)0.023(ud/v)^0.8Pr^0.4

可知：

冷却水的换热系数α又与冷却水流速u有关，物性参数又与冷却水的进出水温差有关。水在管内紊流强制对流换热的换热系数a可写为饱和水流速u、温差⊿t的关联式：

a＝f(u、⊿t)

由公式(9)

$T_{w2}=\frac{1000Q}{{\mathrm{\αF}}_2}\×\left(\frac{t_1+t_2}{2}\right)$

可知：

T_W2＝f(α、⊿t)

由公式(12)得知，冷却壁的热面温度Tw1与冷却水的换热系数α和冷却水温差⊿t互为关联。冷却壁的热面温度Tw1与冷却水的换热系数α和冷却水温差⊿t的关联式可写成：

$T_{w1}=Q(\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_1{S}_1}+\frac{1}{{\mathrm{\αF}}_2})\×1000+\frac{2t_1+\mathrm{\Δ}t}{2}---\left(15\right)$

由此可知，冷却壁的热面温度Tw1可写成水在管内紊流强制对流换热的换热系数a和冷却水温差⊿t的关联式

T_w1＝f(α、⊿t)

以上公式，在计算过程中有互为循环关系。所以，无法在利用以上算式直接求得Mv。但可以应用在运行工况下，已知冷却壁传热的热流量是Q、冷却水的给水温度为t1和，利用有关联的算式进行迭代计算，求得满足技术文件要求冷却壁热面温度Tw1范围值的冷却水用量。

迭代计算方法如下：在冷却水实际运行温差值上增加一个小于运行温差一个数量级增量进行计算，直到冷却壁的热面温度Tw1计算值，无限接近或等于技术文件要求冷却壁面温度范围的上限值。计算步骤如下：

给定一个在实际运行温差值上增加一个小于运行温差一个数量级增量的温差⊿t，由下式算得对应的冷却水用量Mv；

Mv＝Q/(0.278×10^-3×Cp×ρ×Δt)(16)

由下式计算出冷却水在冷却壁水流通道中流速u

$\mathrm{\μ}=Mv/3600n\mathrm{\π}{\left(\frac{d}{2}\right)}^2---\left(17\right)$

由冷却水在冷却壁水流通道中流速u和根据饱和水热物理性质表查得数据进行拟合，得出饱和水的物性参数函数式

运动粘度为

v＝(-3×10^-6x³+0.0006x²-0.0471x+1.759)×10^-6(18)

水导热系数为

λs＝(-0.0016x²+0.3003x+53.972)×10^-2(19)

普朗特数为

Pr＝-2×10^-5x³+0.0052x²-0.402x+13.391(20)

公式(20)中，物性参数中x＝(t₁+t₂)/2

由下式计算管内紊流强制对流换热系数a：

a＝(λs/d)0.023(ud/v)^0.8Pr^0.4(21)

由下式计冷却壁水流通道壁面温度：Tw2

$T_{w2}=\frac{1000Q}{{\mathrm{\αF}}_2}\×\left(\frac{t_1+t_2}{2}\right)---\left(22\right)$

在由下式算得冷却壁面温度Tw1，

$T_{w1}=Q(\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_1{S}_1}+\frac{1}{{\mathrm{\αF}}_2})\×1000+\frac{t_1+t_2}{2}---\left(23\right)$

由于冷却壁的材质不同，拟合曲线也不相同，所以冷却壁导热系数为

λ₁＝f(T_W)(24)

当冷却壁的热面温度Tw1计算值，无限接近或等于技术文件要求冷却壁面温度范围的上限值时，冷却水温差⊿t就是最佳温差，对应的冷却水用量Mv就是最佳用水量。

下面以南方某大型钢铁公司炼铁厂某高炉的典型的案例进行说明：

高炉冷却水为软水密闭循环系统，由系统母管分两根支管送到高炉底层，一根为高炉冷却壁冷却供水，另一根为炉底和背部冷却供水。高炉监控系统和冷却壁水温差与热流强度监测系统，可以实时监测到部分冷却壁的温度和冷却壁水温差、流量与热流强度和观察到高炉的运行情况。

高炉本体冷却为冷却壁结构，如图4所示，包括冷却水给水管10、冷却水回水管20、冷却水混水集箱30和冷却水回水管箱40，每块冷却壁各有4根进出水管,其冷却壁水管Φ63×6mm，高炉冷却壁共15段，分两级串联冷却。第一级为第一段至第八段，其中，一至五段为铸铁水冷壁，六至八段为铜冷却壁，第二级为第九段至第十五段，第八段出水管分八组，分别汇集到冷却水回水信箱30，在冷却水回水信箱30混合后，流进第九段冷却壁。

由于该公司操作技术规程，高炉冷却控制要求铜冷却壁壁面的温度阈值控制在40～80℃之间；对第一级串联冷却水第十五列六至八段铜冷却壁进行了优化技改。

一、参数统计采集

1、高炉第十五列六至八段铜冷却壁运行参数：

注：冷却壁四根出水管中只安装一个流量计，流量显示为17.39m³/h，取冷却壁用水总流量为4×17.39m³/h＝69.56m³/h。

2、冷却壁尺寸：

3、高炉第十五列六至八段铜冷却壁物性参数：

二、冷却壁面温度计算

应用以上参数计算第十五列第六到八段铜冷却壁面温度，计算结果如下表：

三、冷却水合理用量计算

由于第六至八段冷却水管是串联连接，各段冷却水流量相等，故取三段中冷却壁温最高者进行计算。取第七段的运行参数进行计算，计算结果如下表：

	名称	符号	单位	计算值
					1	冷却水量	Mv	m3/h	56.29444304
2	冷却水温差	⊿t	℃	1.73
					3	冷却壁热面温度	Tw1	℃	79.97334364

在热流量不变的前提下，当冷却水温差由1.4℃增加到1.73℃时，冷却壁热面温度由77.88℃上升到79.97℃，冷却水流量由69.56m³/h下降到56.29m³/h，节水率为19.07％。

四、冷却壁用水量优化

以计算结果为参考数据，对第十五列冷却壁冷却水连接管阀进行重置后，调整冷却壁的给水量，同时对第七段水冷壁面温度进行监测，使冷却壁面温度在设定的温度阈值上限80℃运行，流量计显示14.89m3/h，则整个冷却壁总流量为59.56m3/h，冷却水温差为1.71℃，实际节水率为14.8％。

本实施例提供的冷却壁结构模型的用水量优化方法，根据窑炉各段冷却壁热流量的不同，把整个冷却壁的冷却看作一个总系统进行研究，，通过对冷却壁面温度和冷却壁串联管阀的重置，使冷却水的用量更加合理，达到节约用水降低能耗的效果，适应任一工业循环冷却水系统末端冷却设备为冷却壁结构模型的能耗水平分析和节能优化。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冷却壁结构模型的用水量优化方法，其特征在于，所述用水量优化方法包括步骤：

获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁参数；

根据获取的每列冷却壁的冷却壁参数，计算出每列冷却壁的冷却水合理用量；

以计算出的冷却水合理用量为参考数据，将每列冷却壁作为优化对象，调节整个冷却壁的给水量。

2.根据权利要求1所述的用水量优化方法，其特征在于，

所述将每列冷却壁作为优化对象的步骤包括：

对冷却壁连接管进行优化重置，将相等或近似相等的冷却水流量的冷却壁组合成在同一列。

3.根据权利要求2所述的用水量优化方法，其特征在于，

所述对冷却壁连接管进行优化重置的步骤包括：

将每行冷却壁间的冷却壁连接管设置为每列串联形式，使流过同一行的N块冷却壁的冷却水流量相等。

4.根据权利要求3所述的用水量优化方法，其特征在于，

所述冷却壁参数包括冷却壁运行参数、冷却壁物性参数和冷却壁尺寸，所述获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁参数的步骤包括：

获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁运行参数、冷却壁物性参数和冷却壁尺寸。

5.根据权利要求4所述的用水量优化方法，其特征在于，

所述冷却壁运行参数包括冷却水流量、冷却水回水温度、冷却水温差和冷却壁热流密度，所述获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁运行参数的步骤包括：

获取窑炉中每列冷却壁的冷却水流量、冷却水回水温度、冷却水温差和冷却壁热流密度。

6.根据权利要求4所述的用水量优化方法，其特征在于，

所述冷却壁物性参数包括冷却水比热、冷却水导热系数、冷却水运动粘度、努谢尔特数、普朗特数、冷却壁形状因子和冷却壁导热系数，所述获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁物性参数包括：

获取窑炉中每列冷却壁的冷却水比热、冷却水导热系数、冷却水运动粘度、努谢尔特数、普朗特数、冷却壁形状因子和冷却壁导热系数。

7.根据权利要求4所述的用水量优化方法，其特征在于，

所述冷却壁尺寸包括冷却壁水道长度、冷却壁水道通径、冷却壁水道中心距、冷却壁面到水道中心厚度和冷却壁水道数量，所述获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁尺寸的步骤包括：

获取窑炉中每列冷却壁的冷却壁水道长度、冷却壁水道通径、冷却壁水道中心距、冷却壁面到水道中心厚度和冷却壁水道数量。

8.根据权利要求7所述的用水量优化方法，其特征在于，

所述根据获取的每列冷却壁参数，计算出每列冷却壁的冷却水合理用量的步骤包括：

获取每列冷却壁中热流量最大的冷却壁面温度；

以每列冷却壁中热流量最大的冷却壁面温度为基准，计算出每列冷却壁的冷却水合理用量。

9.根据权利要求8所述的用水量优化方法，其特征在于，所述冷却壁面温度由下列公式获得：

$T_{w1}=Q\left(\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_1{S}_1}+\frac{1}{{\mathrm{\αF}}_2}\right)\×1000+\frac{t_1+t_2}{2}$

其中，T_w1为冷却壁面温度，Q为热流量，λ₁为冷却壁导热系数，S₁为形状因子，a为冷却水换热系数冷却水换热系数，F₂为水冷壁水流通道面积，t₁为冷却壁冷却水进口水温，t₂为冷却壁冷却水出口水温。

10.根据权利要求8或9所述的用水量优化方法，其特征在于，

所述以计算出的冷却水合理用量为参考数据，将每列冷却壁作为优化对象，调节整个冷却壁的给水量的步骤包括：

以计算出的冷却水合理用量为参考数据，对每列的冷却壁的冷却水连接管阀进行重置，若冷却壁面温度达到设定的温度阈值上限时，记录每列的冷却水用量为该列最佳优化用水流量；

根据每列最佳优化用水流量，计算出整个冷却壁的最佳优化用水流量。