[发明专利]一种高炉炉缸侧壁的监测方法

摘要

本发明提供了一种高炉炉缸侧壁的监测方法，包括获取炉缸侧壁监测位置的角热流密度以及通过布置在炉缸炭砖中热电偶检测温度值和炉缸内衬的角热流密度计算不同位置处的热阻值并对炉缸侧壁损伤情况进行诊断。本发明方法直接利用温度等现场检测变量变化规律判断高炉炉缸状况，通过不同位置处热阻及其在一定时间内变化速率对炉缸状况进行诊断，可排除现场干扰、炉况波动、冷却条件发生变化等情况带来的误判，且在多种损伤情况同时出现时也可以进行有效诊断。

主权项

1.一种高炉炉缸侧壁的监测方法，其特征在于，所述高炉炉缸侧壁由内至外包括依次设置的第一砖衬、第二砖衬、第一填料层、冷却壁、第二填料层以及炉壳，第二砖衬内部由炉缸侧壁内侧至外侧方向依次设有第一组测温元件和第二组测温元件，冷却壁内设有冷却水管，监测方法包括以下步骤：获取炉缸侧壁监测位置的角热流密度，具体通过表达式3)或表达式3)’获得：Q(τ)＝rq(τ)   3)；表达式3)的获取过程具体是：在稳态传热条件下，根据傅里叶定律通过表达式1)计算炉缸内衬的热流密度q：其中：t_in为炉缸侧壁沿径向方向由内向外位于内侧的第一点的温度值，t_out为炉缸侧壁沿径向方向由内向外位于外侧的第二点的温度值，r_in为第一点所在圆周对应的半径，r_out为第二点所在圆周对应的半径，λ为导热系数，r为检测热流密度处圆周对应的半径，R为炉缸侧壁的热阻；稳态传热条件下通过表达式2)计算得到热流量Φ：其中：l为炉缸侧壁纵向高度；将表达式1)和表达式2)代入获得τ时刻炉缸内衬的角热流密度的表达式为表达式3)：Q(τ)＝rq(τ)   3)；其中：Q(τ)为τ时刻炉缸内衬的角热流密度，r为监测位置处圆周对应的半径，q(τ)为τ时刻的热流密度；表达式3)’的获取过程是：所述高炉炉缸侧壁上装有测量元件组，所述测量元件组包括测量热流密度的热流计和测量温度的第三组测温元件，则角热流密度通过表达式3)’计算得到：其中：r为热流计所处位置距离炉缸中心的距离；为(τ‑Δτ₁，τ]时间范围内热流计检测到的热流密度均值，Δτ₁为平滑时间周期；通过布置在炉缸炭砖中热电偶检测温度值和炉缸内衬的角热流密度计算不同位置处的热阻值并对炉缸侧壁损伤情况进行诊断，所述诊断包括内衬结厚与侵蚀诊断、内衬炭砖环裂诊断以及填料层气隙情况诊断中的至少一种；内衬结厚与侵蚀诊断具体是：先通过表达式5)计算内衬热面与第二组测温元件之间热阻值，再通过表达式6)计算内衬热面与第二组测温元件之间热阻值的变化速率，最后进行诊断，若deltR_h2(τ)＞0，诊断为结厚；若deltR_h2(τ)＜0，当R_h2(τ)＞R_h2min时，诊断为渣皮侵蚀；当R_h2(τ)＜R_h2min，诊断为内衬炭砖侵蚀且将R_h2min更新为R_h2(τ)的数值，其中：R_h2min为内衬热面与第二组测温元件之间热阻值的历史最小值，R_h2(τ)为τ时刻内衬热面与第二组测温元件之间热阻值；若deltR_h2(τ)＝0，诊断为内衬状态保持；其中：R_h2(τ)为τ时刻内衬热面与第二组测温元件之间热阻值；t_h为内衬热面温度；为(τ‑Δτ₁，τ]时间范围内第二组测温元件的检测温度均值，Q(τ)为τ时刻炉缸内衬的角热流密度；Δτ₂为诊断时间周期，R_h2(τ‑Δτ₂)为前一诊断时刻的热阻值；内衬炭砖环裂诊断具体是：先通过表达式8)计算第一组测温元件和第二组测温元件之间的热阻值，再通过表达式13)计算得到第一组测温元件与第二组测温元件之间热阻值的变化速率，最后进行诊断，若deltR₂₁(τ)＞0，诊断为环裂加剧；若deltR₂₁(τ)≤0，诊断为环裂保持；其中：R₂₁(τ)为τ时刻第一组测温元件与第二组测温元件之间热阻值，为(τ‑Δτ₁，τ]时间范围内第一组测温元件的检测温度均值，为(τ‑Δτ₁，τ]时间范围内第二组测温元件的检测温度均值，Q(τ)为τ时刻炉缸内衬的角热流密度；Δτ₂为诊断时间周期，R₂₁(τ)为τ时刻第一组测温元件与第二组测温元件之间热阻值，R₂₁(τ‑Δτ₂)为τ‑Δτ₂时刻第一组测温元件与第二组测温元件之间热阻值；填料层气隙情况诊断具体是：先通过表达式15)或表达式15)’计算得到第一组测温元件与冷却壁内侧面之间的热阻值，再通过表达式16)计算得到第一组测温元件与冷却壁内侧面之间的热阻值的变化速率，最后进行诊断，若deltR_1w(τ)＞0，诊断为气隙增加；若deltR_1w(τ)≤0，诊断为气隙保持；其中：为(τ‑Δτ₁，τ]时间范围内第一组测温元件的检测温度均值，为(τ‑Δτ₁，τ]时间范围内冷却水进出口平均温度均值；r_w为冷却壁与炉缸中心距离；h_w(τ)为τ时刻冷却水与冷却壁等效对流换热系数，W/(m²·K)，h_w由计算得到，v为冷却水流速，m/s；为(τ‑Δτ₁，τ]时间范围内冷却水的流量均值，m³/h；r_d为冷却水管内半径，m；为(τ‑Δτ₁，τ]时间范围内第三组测温元件的检测温度均值；R_1w(τ)为τ时刻的第一组测温元件与冷却壁内侧面之间的热阻值，R_1w(τ‑Δτ₂)为τ‑Δτ₂时刻第一组测温元件与冷却壁内侧面之间的热阻值。