[发明专利]一种基于冷却壁热负荷和炉衬测厚的炉温在线检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于冷却壁热负荷和炉衬测厚的高炉炉身、炉腹的炉温在线检测方法，属高炉炉温检测领域。

背景技术

通常在炉身、炉腹部位的炉温检测，是通过在炉衬内埋设热电偶来实现的。由于热电偶很容易随炉衬侵蚀而烧蚀，现场常采用分段热电偶，无论采用什么样的热电偶测温，都存在着偶丝损坏、电偶随炉衬侵蚀而烧蚀、无炉衬侵蚀厚度作参照和测温不连续，不能检测炉腔温度的缺点，而且造成了很大的成本消耗。除了上述的炉温检测方法之外，其它可查的炉温检测方法有：第一，插入式光电温度传感器检测炉温，是利用红外辐射的原理进行温度测量，关于这种检测方法的文献只见于前几年，近期大范围的推广应用未见报道；第二，新型十字测温传感器检测，该方法无法解决炉腹的温度检测问题。第三，非接触式高炉温度检测方法，比较典型的是在此基础上发展起来的红外图像识别的检测方法，该方法具有非接触、实时性的特点，但该方法需要与十字测温法相结合进行测温定标，以上的测温方法主要用于炉顶测温。国外的一些炉温检测方法并不适合国内的炉况，其预测模型通常价格高达几百万到上千万，与国内高炉的切入点也有很大区别，同时存在技术壁垒，不利于我国高炉检测技术的进一步发展。

本发明是基于冷却壁热负荷和炉衬测厚，针对高炉炉身、炉腹部位进行炉内温度的在线检测方法。炉身主要起着炉料加热、还原和熔融的作用，炉腹部位形成大量的熔渣，炉身和炉腹温度的实时在线检测，对于提高高炉的生产效率，确保高炉的炉况稳定顺行，是十分重要且必要的。目前国内外基于冷却壁热负荷和炉衬测厚，对于高炉炉身、炉腹部位的炉温在线检测的方法，还没有见到相关的研究文献，因此本发明是非常有研究意义和现实推广前景的。

发明内容

为了对高炉炉身、炉腹的炉温在线检测提供一种方法，提出了一种高炉炉身、炉腹的炉温在线检测方法的发明，以便获取高炉炉身、炉腹部位的温度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明包括：冷却壁中进出口冷却水温度和流量的检测，并计算得到冷却壁热负荷、炉衬厚度的检测、炉温在线检测模型的构建。

进一步：将冷却水温度和流量数据，炉衬厚度数据传到上位机。

进一步：根据冷却水流量及温度，计算得到热负荷；根据热负荷数据和炉衬厚度数据，通过炉温在线检测模型计算得到炉温。

具体为：

在冷却壁进出口的适当位置安装水温及流量检测传感器，将水温及流量数据传入上位机，根据水温差及流量计算得到冷却壁热负荷;借助超声波测距技术，在炉墙内埋入一根金属制成的测杆作为传播介质，在测杆的冷端安装压电晶体探头测出杆长，从而计算出炉衬厚度，并将炉衬厚度数据传入上位机。根据传热学理论，以冷却壁热负荷及炉衬厚度作为已知量，建立高炉炉墙传热过程数学模型，计算不同炉衬厚度和热负荷工况下的炉墙传热过程，提取炉衬内部各点的温度数据、热负荷数据以及炉衬厚度数据。这样可以得到炉温与热负荷、炉衬厚度组成的多组数据。根据这些数据，分析炉温与热负荷、炉衬厚度之间的关系，拟合出根据热负荷以及炉衬厚度计算炉温的计算公式，即炉温在线检测模型。

其中，炉温在线检测模型的构建方法具体为：

1）炉墙传热过程计算

检测出的炉衬厚度作为已知参数，相同炉衬厚度时的不同热负荷也是已知条件，将这两类已知条件代入炉墙温度场数学模型，得到不同工况下炉墙的温度分布；并提取x方向炉衬内部各点的温度数据；

2）炉温在线检测模型的构建

经过炉墙传热过程的计算，提取炉衬内部各点的温度数据、热负荷数据以及炉衬厚度数据，得到炉温与热负荷、炉衬厚度组成的多组数据；根据所述多组数据，分析炉衬内部各点温度与热负荷、炉衬厚度之间的关系，拟合出根据热负荷以及炉衬厚度计算炉衬内各点温度的计算公式，即炉温在线检测模型，如下式所示：

式中表示炉衬中各点的温度，其中靠近炉腔的炉衬温度即为炉温，l表示炉衬的厚度，表示热负荷，a和b为常数。

本发明的有益效果是，通过在炉身、炉腹测量冷却水温度和流量，同时测量炉衬厚度，根据嵌入上位机中的炉温在线检测模型计算得到炉温。在高炉测温技术领域，解决炉身、炉腹部位难以进行炉内温度的实时在线测量的难题，提高高炉的生产效率，确保高炉的炉况稳定顺行和优质高产。

附图说明

图1是本发明涉及的一种基于冷却壁热负荷和炉衬测厚的高炉炉身、炉腹的炉温在线检测方法原理示意图。图中测杆长度为L。