一種基于冷卻壁熱負(fù)荷和爐襯測(cè)厚的爐溫在線檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于冷卻壁熱負(fù)荷和爐襯測(cè)厚的高爐爐身、爐腹的爐溫在線檢測(cè) 方法，屬高爐爐溫檢測(cè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常在爐身、爐腹部位的爐溫檢測(cè)，是通過在爐襯內(nèi)埋設(shè)熱電偶來實(shí)現(xiàn)的。由于熱 電偶很容易隨爐襯侵蝕而燒蝕，現(xiàn)場(chǎng)常采用分段熱電偶，無論采用什么樣的熱電偶測(cè)溫，都 存在著偶絲損壞、電偶隨爐襯侵蝕而燒蝕、無爐襯侵蝕厚度作參照和測(cè)溫不連續(xù)，不能檢測(cè) 爐腔溫度的缺點(diǎn)，而且造成了很大的成本消耗。除了上述的爐溫檢測(cè)方法之外，其它可查的 爐溫檢測(cè)方法有：第一，插入式光電溫度傳感器檢測(cè)爐溫，是利用紅外輻射的原理進(jìn)行溫度 測(cè)量，關(guān)于這種檢測(cè)方法的文獻(xiàn)只見于前幾年，近期大范圍的推廣應(yīng)用未見報(bào)道；第二，新 型十字測(cè)溫傳感器檢測(cè)，該方法無法解決爐腹的溫度檢測(cè)問題。第三，非接觸式高爐溫度檢 測(cè)方法，比較典型的是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的紅外圖像識(shí)別的檢測(cè)方法，該方法具有非接 觸、實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，但該方法需要與十字測(cè)溫法相結(jié)合進(jìn)行測(cè)溫定標(biāo)，以上的測(cè)溫方法主要 用于爐頂測(cè)溫。國外的一些爐溫檢測(cè)方法并不適合國內(nèi)的爐況，其預(yù)測(cè)模型通常價(jià)格高達(dá) 幾百萬到上千萬，與國內(nèi)高爐的切入點(diǎn)也有很大區(qū)別，同時(shí)存在技術(shù)壁皇，不利于我國高爐 檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
[0003] 本發(fā)明是基于冷卻壁熱負(fù)荷和爐襯測(cè)厚，針對(duì)高爐爐身、爐腹部位進(jìn)行爐內(nèi)溫度 的在線檢測(cè)方法。爐身主要起著爐料加熱、還原和熔融的作用，爐腹部位形成大量的熔渣， 爐身和爐腹溫度的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，對(duì)于提高高爐的生產(chǎn)效率，確保高爐的爐況穩(wěn)定順行，是 十分重要且必要的。目前國內(nèi)外基于冷卻壁熱負(fù)荷和爐襯測(cè)厚，對(duì)于高爐爐身、爐腹部位的 爐溫在線檢測(cè)的方法，還沒有見到相關(guān)的研宄文獻(xiàn)，因此本發(fā)明是非常有研宄意義和現(xiàn)實(shí) 推廣前景的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了對(duì)高爐爐身、爐腹的爐溫在線檢測(cè)提供一種方法，提出了 一種高爐爐身、爐腹 的爐溫在線檢測(cè)方法的發(fā)明，以便獲取高爐爐身、爐腹部位的溫度。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是： 本發(fā)明包括：冷卻壁中進(jìn)出口冷卻水溫度和流量的檢測(cè)，并計(jì)算得到冷卻壁熱負(fù)荷、爐 襯厚度的檢測(cè)、爐溫在線檢測(cè)模型的構(gòu)建。
[0006] 進(jìn)一步：將冷卻水溫度和流量數(shù)據(jù)，爐襯厚度數(shù)據(jù)傳到上位機(jī)。
[0007] 進(jìn)一步：根據(jù)冷卻水流量及溫度，計(jì)算得到熱負(fù)荷；根據(jù)熱負(fù)荷數(shù)據(jù)和爐襯厚度 數(shù)據(jù)，通過爐溫在線檢測(cè)模型計(jì)算得到爐溫。
[0008] 具體為： 在冷卻壁進(jìn)出口的適當(dāng)位置安裝水溫及流量檢測(cè)傳感器，將水溫及流量數(shù)據(jù)傳入上位 機(jī)，根據(jù)水溫差及流量計(jì)算得到冷卻壁熱負(fù)荷；借助超聲波測(cè)距技術(shù)，在爐墻內(nèi)埋入一根 金屬制成的測(cè)桿作為傳播介質(zhì)，在測(cè)桿的冷端安裝壓電晶體探頭測(cè)出桿長，從而計(jì)算出爐 襯厚度，并將爐襯厚度數(shù)據(jù)傳入上位機(jī)。根據(jù)傳熱學(xué)理論，以冷卻壁熱負(fù)荷及爐襯厚度作為 已知量，建立高爐爐墻傳熱過程數(shù)學(xué)模型，計(jì)算不同爐襯厚度和熱負(fù)荷工況下的爐墻傳熱 過程，提取爐襯內(nèi)部各點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)、熱負(fù)荷數(shù)據(jù)以及爐襯厚度數(shù)據(jù)。這樣可以得到爐溫與 熱負(fù)荷、爐襯厚度組成的多組數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，分析爐溫與熱負(fù)荷、爐襯厚度之間的關(guān) 系，擬合出根據(jù)熱負(fù)荷以及爐襯厚度計(jì)算爐溫的計(jì)算公式，即爐溫在線檢測(cè)模型。
[0009] 其中，爐溫在線檢測(cè)模型的構(gòu)建方法具體為： 1) 爐墻傳熱過程計(jì)算 檢測(cè)出的爐襯厚度作為已知參數(shù)，相同爐襯厚度時(shí)的不同熱負(fù)荷也是已知條件，將這 兩類已知條件代入爐墻溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，得到不同工況下爐墻的溫度分布；并提取Z方向 爐襯內(nèi)部各點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)； 2) 爐溫在線檢測(cè)模型的構(gòu)建 經(jīng)過爐墻傳熱過程的計(jì)算，提取爐襯內(nèi)部各點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)、熱負(fù)荷數(shù)據(jù)以及爐襯厚度 數(shù)據(jù)，得到爐溫與熱負(fù)荷、爐襯厚度組成的多組數(shù)據(jù)；根據(jù)所述多組數(shù)據(jù)，分析爐襯內(nèi)部各 點(diǎn)溫度與熱負(fù)荷、爐襯厚度之間的關(guān)系，擬合出根據(jù)熱負(fù)荷以及爐襯厚度計(jì)算爐襯內(nèi)各點(diǎn) 溫度的計(jì)算公式，即爐溫在線檢測(cè)模型，如下式所示： I(Xi) = α?φ+h 式中表示爐襯中各點(diǎn)的溫度，其中靠近爐腔的爐襯溫度即為爐溫，/表示爐襯的厚度， 表示熱負(fù)荷，a和6為常數(shù)。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是，通過在爐身、爐腹測(cè)量冷卻水溫度和流量，同時(shí)測(cè)量爐襯厚 度，根據(jù)嵌入上位機(jī)中的爐溫在線檢測(cè)模型計(jì)算得到爐溫。在高爐測(cè)溫技術(shù)領(lǐng)域，解決爐 身、爐腹部位難以進(jìn)行爐內(nèi)溫度的實(shí)時(shí)在線測(cè)量的難題，提高高爐的生產(chǎn)效率，確保高爐的 爐況穩(wěn)定順行和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。
[0011]
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明涉及的一種基于冷卻壁熱負(fù)荷和爐襯測(cè)厚的高爐爐身、爐腹的爐溫 在線檢測(cè)方法原理示意圖。圖中測(cè)桿長度為L。
[0013] 圖2是本發(fā)明涉及的一種基于冷卻壁熱負(fù)荷和爐襯測(cè)厚的高爐爐身、爐腹的爐溫 在線檢測(cè)方法中爐墻物理模型三維結(jié)構(gòu)圖。其中水流量表示為q，水溫表示為Af。
[0014] 圖3是本發(fā)明涉及的一種基于冷卻壁熱負(fù)荷和爐襯測(cè)厚的高爐爐身、爐腹的爐溫 在線檢測(cè)方法中爐溫在線檢測(cè)模型的構(gòu)建過程圖。
[0015] 附圖標(biāo)記說明：1、冷卻壁；2、爐襯；3、渣皮；4、填料；5、爐殼；6、測(cè)桿；7、冷卻水 管；12、凸肋。
[0016]
【具體實(shí)施方式】
[0017] 分析爐墻的傳熱過程，運(yùn)用傳熱學(xué)理論建立爐墻溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過多種工況 下爐墻溫度場(chǎng)的計(jì)算，構(gòu)建爐溫在線檢測(cè)模型： (1)爐墻傳熱物理模型 爐墻計(jì)算模型三維結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，在Z方向爐墻厚度方向，從原點(diǎn)開始分別是 爐殼、填料、冷卻壁、爐襯，渣皮會(huì)隨著爐溫以及氣流的變化而不同程度存在。根據(jù)冷卻壁在 爐墻中布置的幾何對(duì)稱性，在_7, ^方向選取適當(dāng)?shù)挠?jì)算區(qū)域。由于測(cè)距傳