[发明专利]高温熔渣温度光学标定装置及方法

说明书

本发明公开了高温熔渣温度光学标定装置及方法，一种高温熔渣温度光学标定装置，包括高温熔渣液滴、热电偶丝、热电偶固定座、预混火焰枪、数据采集仪、高速摄影仪、同步触发器、光源和色温照度计；其特征在于：热电偶丝固定在热电偶固定座上，并通过补偿导线连接到数据采集仪上；同步触发器同时连接在数据采集仪与高速摄影仪上，用于同时触发数据采集仪和高速摄影仪运行；预混火焰枪将炉渣颗粒加热至半熔融状态后，粘附于热电偶丝上；再用预混火焰枪对半熔融炉渣加热至完全熔化状态，数据采集仪和高速摄影仪分别采集热电偶丝上的高温熔渣的温度数据和图像数据，并传输到电脑；本发明可广泛应用在钢铁、化工、能源等领域。

技术领域

本发明涉及高温熔渣温度测量，具体涉及一种高温熔渣温度光学标定装置及方法。

背景技术

钢铁冶炼及煤粉燃烧过程中会产生大量的高温熔渣。熔渣在炉内的流动和换热等行为过程对冶炼和燃烧过程均具有重要影响；炉渣粘度、表面张力等物性又是决定炉渣行为的重要因素，而炉渣物性与温度相关。因此高温熔渣行为的可视化观测和熔渣温度在线测量对相关过程的监测和控制具有重要指导意义。此外，高温熔渣产量巨大，而目前针对高温熔渣的余热回收技术仍处于研究阶段，如高温熔渣干式粒化技术，熔渣处理过程中的行为观测和温度测量技术亟待解决。

接触式测量方法无法满足相关过程中熔渣温度的测量需求。一方面无法实现滴状高温熔渣飞行和非连续排渣过程中温度的测量；另一方面熔渣对长期接触的金属及陶瓷等材料均会产生腐蚀，已知材料当中无适合的可长时间应用的接触式测量材料或保护装置。红外热像仪等非接触式测量方法目前还无法在高帧频条件下实现对高速运动过程中熔渣温度的测量，且红外热像仪等设备价格高昂，并需要加装特殊红外窗口，增大了设备的复杂程度和投资。

因此，开发能同时观测高温熔渣运动行为，并实现高速运动过程中熔渣温度非接触测量的技术具有重大意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高温熔渣温度光学标定装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种高温熔渣温度光学标定装置，包括高温熔渣液滴、热电偶丝、热电偶固定座、预混火焰枪、数据采集仪、高速摄影仪、同步触发器、光源和色温照度计；其特征在于：光源和色温照度计用于调节标定环境的亮度和色温到目标值；热电偶丝固定在热电偶固定座上，并通过补偿导线连接到数据采集仪上；同步触发器同时连接在数据采集仪与高速摄影仪上，用于同时触发数据采集仪和高速摄影仪运行；预混火焰枪将炉渣颗粒加热至半熔融状态后，粘附于热电偶丝的温度测点处；再用预混火焰枪对半熔融炉渣加热至完全熔化状态，高温熔渣在表面张力及粘附力的共同作用下将形成高温熔融液膜并附着于热电偶丝上，从而形成完全覆盖热电偶丝温度测点的熔渣薄膜；数据采集仪和高速摄影仪分别采集热电偶丝上的高温熔渣的温度数据和图像数据，并传输到电脑；电脑对收到的数据进行处理，通过连续采集，获得高温熔渣温度与热电偶丝温度测点处的图像亮度的关联式。

本发明可对环境亮度及色温进行调节，可获得不同环境亮度条件下的高温熔渣温度的光学测量的标定方案，此方法不同于熔炉加热熔渣的标定方法，克服了熔炉环境亮度不可更改的局限性。

根据本发明所述的高温熔渣温度光学标定装置的优选方案，所述热电偶丝设置为“M”形，热电偶丝的温度测点设置在“M”形的中心内凹点。

本发明的第二个技术方案是，一种高温熔渣温度光学标定方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：热电偶丝固定在热电偶固定座上，并通过补偿导线连接到数据采集仪上；同步触发器同时连接在数据采集仪与高速摄影仪上，用于同时触发数据采集仪和高速摄影仪运行；数据采集仪与高速摄影仪的数据输出端与电脑连接；光源和色温照度计将标定环境的亮度和色温调节到目标值。

步骤二：预混火焰枪将炉渣颗粒加热至半熔融状态后，粘附于热电偶丝的温度测点处。