感器并不能檢測 渣皮的厚度，因此選擇包括爐殼、填料、冷卻壁以及爐襯在內(nèi)的爐墻作為研宄對象來分析計 算傳熱過程。
[0018] (2)爐墻傳熱數(shù)學(xué)模型 高爐爐墻的傳熱可視為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題。
[0019] 模型中邊界條件的確定： 1)冷卻壁中，冷卻水流量大，冷卻水進出口溫差較小，冷卻水溫度取進口水溫和出口水 溫的平均值。將冷卻壁與冷卻水之間的換熱，設(shè)置為對流換熱邊界條件。
[0020] 2) ^=0,爐殼表面，爐殼與空氣之間的對流換熱與輻射換熱邊界條件； 3) Z= Z，爐襯與爐料或渣皮接觸面，設(shè)置為定熱流密度邊界條件。根據(jù)能量守恒定律， F Z處流入爐墻的熱量等于冷卻水帶走的熱量饳卩上爐殼處散失的熱量，從而能計算出Z= Z處的熱流密度。
[0021] 4)由于對稱性，其它表面設(shè)置為絕熱邊界條件 根據(jù)冷卻水管的流量（0、水溫差（Λ ?)，能得到冷卻壁的熱負荷（），根據(jù)熱負荷計算 得到冷卻水通過對流換熱帶走的熱量（奶；通過測距傳感器能夠?qū)崟r檢測出爐墻的厚度Ζ， 亦可知爐襯的厚度，但不能檢測出渣皮的厚度，因此物理模型Z方向的長度取為Ζ，并不考 慮渣皮的厚度。
[0022] 采用ANSYS仿真軟件求解爐墻溫度場數(shù)學(xué)模型，在計算結(jié)果得到實驗數(shù)據(jù)驗證的 基礎(chǔ)上，計算多種工況下（爐襯厚度發(fā)生變化、冷卻壁熱負荷發(fā)生變化等)，爐墻內(nèi)部的溫度 分布（4，? 2，（3等)。
[0023] (3)爐溫在線檢測模型的構(gòu)建 爐溫在線檢測模型的構(gòu)建方法如圖3所示。分為兩部分，爐墻傳熱過程計算，以及爐溫 在線檢測模型的構(gòu)建。
[0024] 1)爐墻傳熱過程計算 檢測出的爐襯厚度作為已知參數(shù)，相同爐襯厚度時的不同熱負荷也是已知條件（熱負 荷1，熱負荷2,熱負荷3,熱負荷η等），將這兩類已知條件帶入爐墻溫度場數(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（等)的溫度數(shù)據(jù)（ 力3等)，如圖2所不。
[0025] 2)爐溫在線檢測模型的構(gòu)建 經(jīng)過爐墻傳熱過程的計算，提取爐襯內(nèi)部各點的溫度數(shù)據(jù)、熱負荷數(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)，分析爐襯內(nèi) 部各點溫度與熱負荷、爐襯厚度之間的關(guān)系，擬合出根據(jù)熱負荷以及爐襯厚度計算爐襯內(nèi) 各點溫度的計算公式，即爐溫在線檢測模型，如下式所示。
[0026] I(Xi) = α?φ+b (2) 式中表示爐襯中各點的溫度，其中靠近爐腔的爐襯溫度即為爐溫，/表示爐襯的厚度， 表示熱負荷，a和6為常數(shù)。
[0027] 并根據(jù)實測數(shù)據(jù)對爐溫在線檢測模型進行校核和修正，提高模型的適用性和準(zhǔn)確 性。
[0028] 將爐溫在線檢測模型嵌入上位機系統(tǒng)，爐溫在線檢測模型根據(jù)熱負荷和爐襯厚度 數(shù)據(jù)實時計算出爐溫。實現(xiàn)在線檢測爐溫。為高爐的冶煉過程提供了直觀的、新的爐溫在 線技術(shù)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于冷卻壁熱負荷和爐襯測厚的高爐爐溫在線檢測方法，該方法包括如下步 驟： (1) 在冷卻壁（1)的進水口和出水口分別安裝水溫及流量檢測傳感器，將水溫及流量數(shù) 據(jù)傳入上位機，根據(jù)水溫差及流量計算得到冷卻壁熱負荷； (2) 在爐墻內(nèi)埋入測桿（6)作為傳播介質(zhì)，在測桿的冷端安裝壓電晶體探頭，利用超聲 波測距法測出桿長，從而計算出爐襯厚度，并將爐襯厚度數(shù)據(jù)傳入上位機； (3) 以冷卻壁熱負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，計算不 同爐襯厚度和熱負荷工況下的爐墻傳熱過程，提取爐襯內(nèi)部各點的溫度數(shù)據(jù)、熱負荷數(shù)據(jù) 以及爐襯厚度數(shù)據(jù)； (4) 根據(jù)得到的爐溫與熱負荷、爐襯厚度組成的多組數(shù)據(jù)，分析爐溫與熱負荷、爐襯厚 度之間的關(guān)系，構(gòu)建爐溫在線檢測模型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冷卻壁熱負荷和爐襯測厚高爐爐身、爐腹的爐溫在 線檢測方法，其特征在于：步驟（4)中爐溫在線檢測模型的構(gòu)建方法具體為： 1) 爐墻傳熱過程計算 檢測出的爐襯厚度作為已知參數(shù)，相同爐襯厚度時的不同熱負荷也是已知條件，將這 兩類已知條件代入爐墻溫度場數(shù)學(xué)模型，得到不同工況下爐墻的溫度分布；并提取^方向 爐襯內(nèi)部各點的溫度數(shù)據(jù)； 2) 爐溫在線檢測模型的構(gòu)建 經(jīng)過爐墻傳熱過程的計算，提取爐襯內(nèi)部各點的溫度數(shù)據(jù)、熱負荷數(shù)據(jù)以及爐襯厚度 數(shù)據(jù)，得到爐溫與熱負荷、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 點溫度與熱負荷、爐襯厚度之間的關(guān)系，擬合出根據(jù)熱負荷以及爐襯厚度計算爐襯內(nèi)各點 溫度的計算公式，即爐溫在線檢測模型，如下式所示： 式中表示爐襯中各點的溫度，其中靠近爐腔的爐襯溫度即為爐溫，/表示爐襯的厚度， 表示熱負荷，a和6為常數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于冷卻壁熱負荷和爐襯測厚的高爐爐溫在線檢測 方法，其特征在于：該方法用于對高爐爐身、爐腹的爐溫在線檢測。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于冷卻壁熱負荷和爐襯測厚的高爐爐溫在線檢測方法。本發(fā)明包括檢測冷卻水流量及溫度數(shù)據(jù)、檢測爐襯厚度數(shù)據(jù)、根據(jù)爐墻傳熱數(shù)學(xué)模型構(gòu)建爐溫在線檢測模型，并將爐溫在線檢測模型嵌入上位機系統(tǒng)。根據(jù)熱負荷數(shù)據(jù)以及爐襯厚度數(shù)據(jù)，通過爐溫在線檢測模型計算得到爐溫。利用該方法實現(xiàn)了高爐爐溫實時在線的檢測。對于提高高爐的生產(chǎn)效率，確保高爐的爐況穩(wěn)定順行，有重大意義。同時，相比其他在線檢測手段更加可靠，成本低。
【IPC分類】C21B7-10, C21B5-00, C21B7-24
【公開號】CN104611483
【申請?zhí)枴緾N201510006627
【發(fā)明人】董大明, 潘剛, 孫采鷹, 李麗榮, 李永治
【申請人】內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月7日...