CN103307872B - 一种窑内烟气温度检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种窑内烟气温度检测方法及装置，用于直接还原回转窑；所述方法包括：选择指定段作为待测段，并获取所述待测段的特征信息、燃料信息、空气量、物料物理吸热量、化学吸热量、烟气的定压平均比热，然后结合第一模型，获取待测段内的烟气温度。本发明考虑到了回转窑不同位置处燃烧特性的差异，采用基本小单元的热工计算方式，事先令回转窑根据化学反应阶段的不同在长度上被划分为多个分区，每个分区又根据其上分布的二次风烧嘴划分为多段，检测时选取其中一段，根据该段的特征信息，并结合预置的或实时采集到的其他参量以及预置的第一模型，准确得到该段内的烟气温度。

Description

一种窑内烟气温度检测方法及装置

技术领域

本发明实施例一般涉及回转窑技术领域，尤其是涉及一种窑内烟气温度检测方法及装置。

背景技术

回转窑是一种连续转动的高温窑炉，属于直接还原铁生产线中的核心设备。在实际生产过程中，回转窑的筒体经常因局部过热而损坏，例如出现结窑、窑内砖块脱落等现象，对生产造成较大的影响，需要对窑内烟气温度（以下简称烟气温度或窑内温度）进行检测，以便在温度不正常时可以及时调整空气量、燃料量等，实现对窑内温度的控制，使其处于正常范围，从而避免筒体受损。可见，获取窑内温度是其中一个非常关键的环节。

回转窑的旋转给窑内温度的直接检测带来了不少困难，因此现有技术中存在一些对窑内温度进行间接检测（软测量）的方法，但是发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术中这些方法都较为粗糙，仅相当于粗略的估计/估算，检测出的窑内温度的准确度非常低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种窑内烟气温度检测方法及装置，以实现对直接还原回转窑窑内烟气温度的准确检测。

一方面，本发明实施例公开了一种窑内烟气温度检测方法，用于直接还原回转窑；所述回转窑根据化学反应阶段的不同在长度上被划分为多个分区，每个分区又根据其上分布的二次风烧嘴划分为多段；

所述方法包括以下检测步骤：

选择指定分区中的指定段作为待测段，并获取所述待测段的特征信息，所述特征信息包括第一长度比例、第二长度比例以及物料在通过所述待测段时的温度变化量，其中所述第一长度比例为所述指定分区的长度在回转窑总长度中所占的比例，所述第二长度比例为所述待测段的长度在所述指定分区的长度中所占的比例；

获取燃料信息，所述燃料信息包括燃料的低位发热量、单位质量的燃料完全燃烧所需要的理论空气量、单位质量的燃料完全燃烧所产生的理论烟气量；

获取单位时间内向所述指定段中输入的空气量；

获取在单位时间内进入回转窑的物料在升高单位温度时的物理吸热量；

获取所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量；

获取回转窑外壁在单位时间内的散热量；

获取所产生的烟气的定压平均比热；

根据上述各参数以及预设的第一模型，获取所述待测段内的烟气温度以作为检测值。

优选的，所述方法还包括：

多次执行所述检测步骤，以获取所述待测段内的多个烟气温度，并在每次获取所述烟气温度的同时采集所述待测段内的实测温度；

对获取到的多个烟气温度及采集到的多个实测温度进行对应关系拟合；

根据拟合结果对以后的检测值进行校正。

优选的，所述第一模型包括：

其中，i为所述指定分区在所述回转窑上的编号，j为所述指定段在所述指定分区上的编号，

x_i为所述第一长度比例，z_j为所述第二长度比例，

t_ij为所述指定段内的烟气温度，

Q_低为所述燃料的低位发热量，

F为所述单位时间内向所述指定段中输入的空气量，

V⁰为所述单位质量的燃料完全燃烧所需要的理论空气量，

V_n ⁰为所述单位质量的燃料完全燃烧所产生的理论烟气量，

Q_物为所述在单位时间内进入回转窑的物料在升高单位温度时的物理吸热量，

△T_ij为所述物料在通过所述待测段时的温度变化量，

Q_化为所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量，

Q_散为所述回转窑外壁在单位时间内的散热量，

c_烟为所述烟气的定压平均比热。

优选的，所述获取单位时间内向所述指定段中输入的空气量，包括：

采集通过中央烧嘴鼓入回转窑的空气流量F₃；

采集通过二次风烧嘴鼓入所述指定段的空气流量F1_ij；

根据

F＝F₃×x_i×z_j+F1_ij

获取单位时间内向所述指定段中输入的空气量F。

优选的，所述获取在单位时间内进入回转窑的物料在升高单位温度时的物理吸热量，包括：

采集物料的入窑流量W₂；

获取物料的比热c_物；

根据

Q_物＝c_物×W₂

获取在单位时间内进入回转窑的物料升高单位温度时的物理吸热量Q_物。

优选的，所述获取所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量，包括：

采集物料的入窑流量W₂；

获取所述指定分区对应的化学反应阶段中单位摩尔球团矿吸收的热量△H_i；

获取物料中燃料的质量比例y_燃；

获取物料中球团矿的Fe₂O₃的含量y_氧化铁；

根据

获取所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量Q_化。

优选的，所述获取回转窑在单位时间内的散热量，包括：

获取回转窑外表面积A；

获取回转窑窑壁的热流密度q；

根据

Q_散＝q×A

获取所述回转窑在单位时间内的散热量Q_散。

另一方面，本发明实施例还公开了一种窑内烟气温度检测装置，用于直接还原回转窑，所述回转窑根据化学反应阶段的不同在长度上被划分为多个分区，每个分区又根据其上分布的二次风烧嘴划分为多段，所述装置包括：

待测段选择单元，用于选择指定分区中的指定段作为待测段，并获取所述待测段的特征信息，所述特征信息包括第一长度比例、第二长度比例以及物料在通过所述待测段时的温度变化量，其中所述第一长度比例为所述指定分区的长度在回转窑总长度中所占的比例，所述第二长度比例为所述待测段的长度在所述指定分区的长度中所占的比例；

燃料信息获取单元，用于获取燃料信息，所述燃料信息包括燃料的低位发热量、单位质量的燃料完全燃烧所需要的理论空气量、单位质量的燃料完全燃烧所产生的理论烟气量；

段内空气量获取单元，用于获取单位时间内向所述指定段中输入的空气量；

物理吸热量获取单元，用于获取在单位时间内进入回转窑的物料在升高单位温度时的物理吸热量；

化学吸热量获取单元，用于获取所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量；

散热量获取单元，用于获取回转窑外壁在单位时间内的散热量；

烟气比热获取单元，用于获取所产生的烟气的定压平均比热；

烟气温度获取单元，用于驱动上述各单元，并根据上述各单元获取到的参数以及预设的第一模型，获取所述待测段内的烟气温度以作为检测值。

优选的，所述装置还包括：

温度统计单元，用于多次驱动所述烟气温度获取单元，以获取所述待测段内的多个烟气温度，并在每次获取所述烟气温度的同时采集所述待测段内的实测温度；

拟合单元，用于对获取到的多个烟气温度及采集到的多个实测温度进行对应关系拟合；

校正单元，用于根据拟合结果对以后的检测值进行校正。

优选的，所述第一模型包括：

其中，i为所述指定分区在所述回转窑上的编号，j为所述指定段在所述指定分区上的编号，

x_i为所述第一长度比例，z_j为所述第二长度比例，

t_ij为所述指定段内的烟气温度，

Q_低为所述燃料的低位发热量，

F为所述单位时间内向所述指定段中输入的空气量，

V⁰为所述单位质量的燃料完全燃烧所需要的理论空气量，

V_n ⁰为所述单位质量的燃料完全燃烧所产生的理论烟气量，

Q_物为所述在单位时间内进入回转窑的物料在升高单位温度时的物理吸热量，

△T_ij为所述物料在通过所述待测段时的温度变化量，

Q_化为所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量，

Q_散为所述回转窑外壁在单位时间内的散热量，

c_烟为所述烟气的定压平均比热。

当需要检测直接还原回转窑窑内烟气温度时，本发明实施例并未将整个回转窑作为研究对象，而是考虑到了回转窑不同位置处燃烧特性的差异，采用基本小单元的热工计算方式，事先将窑体划分为若干分区，在每个分区上划分若干段，检测时选取其中一段，根据该段的特征信息，并结合预置的或实时采集到的其他参量以及预置的第一模型，准确得到该段内的烟气温度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是冷却筒-回转窑-链篦机设备连接示意图；

图2是说明本发明实施例一方法的流程图；

图3是说明回转窑划分的示意图；

图4是说明本发明实施例四装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了众多具体的细节，但是本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。在其他实施例中，不详细描述公知的方法、过程、组件和电路，以免不必要地导致实施例模糊。

实施例一

回转窑一般为倾斜一定角度的筒体，尾部高头部低，为了使本发明更容易理解，现先把直接还原回转窑的相关情况进行一下简单介绍。图1为典型的冷却筒-回转窑-链篦机设备连接示意图，球团矿作为物料的主要部分，从链篦机进入回转窑尾部，在回转窑旋转过程中从窑尾按一定速度向窑头移动，并最终排至冷却筒进行冷却。

为了燃烧需要向回转窑中输入燃料（如煤粉）及空气。煤粉分为两部分，一部分是小颗粒煤粉（直径一般3～25mm），从位于窑头的中央烧嘴送入，送入回转窑燃烧后形成一定范围的火焰，火焰分布在窑头至窑中部，一般占窑长2/3左右；另一部分是大颗粒煤粉（直径一般25～35mm），从窑尾输入，与球团矿混合在一起作为物料进入回转窑。

回转窑内空气气流方向与物料流向相反，压缩空气作为一次风从回转窑窑头中央烧嘴送入窑内，供燃烧用，同时二次风通过窑身底部的多个二次风烧嘴补入窑中。回转窑内燃烧后产生的烟气分别经过回转窑尾部、链篦机抽出，从而使整个回转窑内处于微负压状态。

本实施例公开了一种窑内烟气温度检测方法，用于直接还原回转窑。本实施例首先根据化学反应阶段的不同将回转窑在长度上划分为多个分区，在每个分区中又根据其上分布的二次风烧嘴将其划分为多段。

直接还原回转窑中起还原作用的碳或一氧化碳永远是过量的，在微负压情况下，窑内保持还原性气氛。气体间的化学反应通常有：C+O₂=CO₂，2C+CO₂=2CO，2CO+O₂=2CO₂；还原反应主要有：3Fe₂O₃+CO＝2Fe₃O₄+CO₂，Fe₃O₄+CO＝3FeO+CO₂，FeO+CO＝Fe+CO₂。通常直接还原回转窑中球团矿发生的还原反应主要由以下三步（即三个化学反应阶段）组成：

$\frac{1}{2}{\mathrm{Fe}}_2{O}_3+\frac{1}{6}\mathrm{CO}=\frac{1}{3}{\mathrm{Fe}}_3{O}_4+\frac{1}{6}{\mathrm{CO}}_2$   ΔH₁＝-11207J/mol

$\frac{1}{3}{\mathrm{Fe}}_3{O}_4+\frac{1}{3}\mathrm{CO}=\mathrm{FeO}+\frac{1}{3}{\mathrm{CO}}_2$    ΔH₂＝-7467J/mol

FeO+CO＝Fe+CO₂    ΔH₃＝-13190J/mol

其中，ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃分别表示每个还原反应中1mol球团矿吸收的热量。以上三步按时间顺序依次发生，即物料刚进入回转窑窑尾后先发生第一步化学反应，随着时间的推移，物料在回转窑内匀速移动了一定距离后开始发生第二步反应，以此类推。可见各步反应不仅在时间上前后承接，在物料运行的距离上也前后承接，可以认为物料运行到哪个距离范围便发生哪步反应。

在工况基本不变的情况下，各步反应时间在总反应时间即物料运行时间中所占的比例是一定的。设三步反应在总反应时间中所占的比例分别为 那么各步反应的距离范围在回转窑总长度中所占的比例也分别为x₁、x₂、x₃。因此便可以按照x₁、x₂、x₃的比例将回转窑沿长度方向从窑尾至窑头分为三个分区，参见图3所示。

进一步的，因为直接还原回转窑窑身分布有多个与窑一起旋转的二次风烧嘴，当对窑体进行了分区划分后，每个分区内会包括一个或多个二次风烧嘴，可以再根据二次风烧嘴将每个分区继续细分为段，如令每段都包含有一个二次风烧嘴，此时设第i个分区内二次烧嘴的数量为n_i，则该分区可以划分为n_i段，每段长度在该分区长度中所占比例为z_j，j=1,2...n_i，则通过每段中的二次风烧嘴补入窑内的空气量可记为F1_ij，单位Nm³/h（N表示标况），i=1,2,3，j=1,2...n_i，i表示分区的编号，j表示分区中的段的编号。

当然以上只是举例说明，在本发明某些实施例中，当直接还原回转窑内的还原反应包括更多或更少化学反应阶段时，所述分区数量也可以相应的会更多或更少。而每段中包含的二次风烧嘴数目也可以是两个或更多个。

图2为本发明实施例一方法的流程图，包括以下S201～S208的检测步骤：

S201、选择指定分区中的指定段作为待测段，并获取所述待测段的特征信息，所述特征信息包括第一长度比例、第二长度比例以及物料在通过所述待测段时的温度变化量，其中所述第一长度比例为所述指定分区的长度在回转窑总长度中所占的比例，所述第二长度比例为所述待测段的长度在所述指定分区的长度中所占的比例。

对于物料在通过所述待测段时的温度变化量，例如物料刚进入某分区第j段时的温度为T_j-1，离开第j段时温度为T_j，则物料在通过第j段时的温度变化量为△T_j=T_j-T_j-1。针对同一工况该温度变化量基本为常量。

S202、获取燃料信息，所述燃料信息包括燃料的低位发热量、单位质量的燃料完全燃烧所需要的理论空气量、单位质量的燃料完全燃烧所产生的理论烟气量。低位发热量是指燃烧产物冷却到20℃所释放的热量。

S203、获取单位时间内向所述指定段中输入的空气量。

S204、获取在单位时间内进入回转窑的物料在升高单位温度时的物理吸热量。

S205、获取所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量。

S206、获取回转窑外壁在单位时间内的散热量。

S207、获取所产生的烟气的定压平均比热。

对于上述各参数的获取方式本实施例并不加以限制，可以直接凭经验确定或直接查表得到，也可以根据实验获得，还可以先通过测量、查表等方式得到中间参数后再计算获得，等等。此外，容易理解的是，上述步骤S201～S207可以没有先后顺序。

S208、根据上述各参数以及预设的第一模型，获取所述待测段内的烟气温度以作为检测值。获取该检测值后可以直接输出或用于其他测量、计算等。

针对整个直接还原回转窑，根据热平衡原理并忽略各分区差异，则燃烧产物的平均温度t_烟，即窑内烟气温度，为：

其中Q_燃总是窑内燃料释放出的总热量；Q_物总是窑内物料物理吸热量；Q_化总是窑内物料化学吸热量；Q_散总是窑体向外界的总散热量；V_烟总是窑内燃烧产生的总烟气量；c_烟是所述烟气的定压平均比热，单位kJ/（Nm³·℃）（N代表标况下，下同）。

而着眼于某一分区中的某一段，并考虑到物料、燃料等是匀速输入的，则所述第一模型可以为：

其中，i为所述指定分区在所述回转窑上的编号，j为所述指定段在所述指定分区上的编号；

x_i为所述第一长度比例，z_j为所述第二长度比例；

t_ij为所述指定段内的烟气温度，单位℃；

Q_低为所述燃料的低位发热量，单位kJ/h；

F为所述单位时间内向所述指定段中输入的空气量，单位Nm³/h；

V₀为所述单位质量的燃料完全燃烧所需要的理论空气量，单位Nm³/kg，则1/V⁰为单位体积的空气所消耗的燃料质量，（1/V⁰）×F即所述指定段内单位时间内消耗的燃料质量，Q_低×（1/V⁰）×F即所述指定段内单位时间内燃料燃烧放热量；

Q_物为所述在单位时间内进入回转窑的物料在升高单位温度时的物理吸热量，单位kJ/（h·℃）；

△T_ij为所述物料在通过所述待测段时的温度变化量，单位℃；

Q_物乘以x_i和z_j后便相当于在单位时间内进入所述指定段内的物料在升高单位温度时的物理吸热量，再乘以△T_ij后便是单位时间内进入所述指定段内的物料在通过所述指定段时的吸热量；

Q_化为所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量，单位kJ/h，乘以z_j后便相当于所述指定段中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量；

Q_散为所述回转窑外壁在单位时间内的散热量，单位kJ/h，乘以x_i和z_j后便是所述指定段外壁在单位时间内的散热量；

c_烟为所述烟气的定压平均比热，单位kJ/（Nm³·℃），查表可得；

V_n ⁰为所述单位质量的燃料完全燃烧所产生的理论烟气量，单位Nm³/kg，且由上文知（1/V⁰）×F为所述指定段内单位时间内消耗的燃料质量，则（1/V⁰）×F×V_n ⁰为所述指定段内单位时间内所产生的烟气量。

实施例二

本实施例基于实施例一，是对实施例一的进一步完善和细化。对于实施例一中的几个参数，在本实施例中，优选的可以分别通过下面的方式获取：

i）所述获取单位时间内向所述指定段中输入的空气量，包括：

采集通过中央烧嘴鼓入回转窑的空气流量F₃，也即每小时通过中央烧嘴鼓入的空气量，单位Nm³/h，可以通过流量检测仪器测得；

采集通过二次风烧嘴鼓入所述指定段的空气流量F1_ij，单位Nm³/h，同样可以通过流量检测仪器测得；

根据

F＝F₃×x_i×z_j+F1_ij

获取单位时间内向所述指定段中输入的空气量F。

ii）所述获取在单位时间内进入回转窑的物料在升高单位温度时的物理吸热量，包括：

采集物料的入窑流量W₂，单位kg/h；

获取物料的比热c_物，单位kJ/(kg·℃)，可以通过化验得到；

根据

Q_物＝c_物×W₂

获取在单位时间内进入回转窑的物料升高单位温度时的物理吸热量Q_物。

iii）所述获取所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量，包括：

采集物料的入窑流量W₂，单位kg/h；

获取所述指定分区对应的化学反应阶段中单位摩尔球团矿吸收的热量△H_i，可参见实施例一中ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃；

获取物料中燃料的质量比例y_燃；

获取物料中球团矿的Fe₂O₃的含量y_氧化铁；

根据

获取所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量Q_化。

iv）所述获取回转窑在单位时间内的散热量，包括：

获取回转窑外表面积A，单位m²；

获取回转窑窑壁的热流密度q，单位kJ/m²；

根据

Q_散=q·A

获取所述回转窑在单位时间内的散热量Q_散。

v）此外，对于单位质量的燃料完全燃烧所需要的理论空气量V⁰、单位质量的燃料完全燃烧所产生的理论烟气量V_n ⁰，可以通过如下方式获得：

对于每千克煤粉来讲，先分析煤粉中的C_ar、H_ar、O_ar、N_ar、S_ar、M_ar等，即基碳、氢、氧、氮、硫、水分等的百分含量，

然后计算每千克煤粉完全燃烧需要的理论空气量V⁰，单位Nm³/kg：

V⁰＝0.0889C_ar+0.265H_ar-0.0333(O_ar-S_ar)

直接还原回转窑内煤粉过剩，属于还原气氛，因此窑内的燃烧反应计算应以空气量为基准。由上式可得每立方米空气能燃烧的煤粉质量为1/V⁰，单位kg/Nm³。

再计算每千克煤粉完全燃烧所产生的理论烟气量V_n ⁰，单位Nm³/kg：

${V_n}^0=V_{{\mathrm{RO}}_2}+V_{N_2}^0+V_{H_{2}O}^0$

$={0.01867C}_{\mathrm{ar}}+{0.007S}_{\mathrm{ar}}+{0.008N}_{\mathrm{ar}}+{0.79V}^0+{0.111H}_{\mathrm{ar}}+{0.0124M}_{\mathrm{ar}}+{0.0161V}^0$

由此便得V⁰和V_n ⁰。

最后，如果将上述各参数的计算方法带入到式（1）中，则有式（2）：

另外，上文不同的步骤里有时会都涉及到同一参数的获取，如采集物料的入窑流量，可以理解的是在具体实施时该参数获取一次即可，而没有必要重复获取多次。

实施例三

本实施例基于实施例一，是对实施例一的进一步完善。与实地测量的最精确结果相比，软测量这种间接测量方式不可避免的会存在一点误差。因此在实施例一基础上，为了进一步提高检测值的精度，在本实施例中优选的，所述方法还可以包括：

a）多次执行所述检测步骤，以获取所述指定段内的多个烟气温度，并在每次获取所述烟气温度的同时采集所述指定段内的实测温度；

b）对获取到的多个烟气温度及采集到的多个实测温度进行对应关系拟合；

c）根据拟合结果对以后的检测值进行校正。

具体实施时，虽然检测窑内烟气真实温度（或称实测温度）比较困难，但是仍有两种方法可以检测得到窑内烟气真实温度。第一种方法：在窑身上的所述指点段上安装一支插入窑内的热电偶，以对该区域窑内烟气温度进行检测，从而得到实际检测的温度数据。第二种方法：通过安装于回转窑窑头处的红外热成像仪获取距窑头25m以内位置处窑内真实烟气温度，如果所述指点段位于该范围内，则通过该方式可以获取其内的实测温度。综合来讲，在距窑头较近的位置可以采用红外热成像仪获取窑内实际的烟气温度，距窑头较远处则可采用直接开孔安装热电偶的方式获取窑内实际的烟气温度。

当假设热电偶或红外热成像仪检测信号无故障时，实测温度t_ij测和由实施例一得到的烟气温度t_ij之间的对应关系可以简化为下式：

t_ij测=kt_ij+b    （3）

其中k和b为待确定的常数。当获得了各种工况下大量的t_ij测与t_ij的对应数据后，根据其中的规律可以得到基本稳定的k及b值。

这样当再使用本发明实施例一或二中的方法获取到烟气温度t_ij后，在将其作为最终的检测值之前，可以通过式（3）对得到的t_ij进行校正，使其精度进一步提高，然后再作为最终的检测值输出。

此外，本实施例中只是以举例的方式简单地假设实测温度t_ij测和由式（2）得到的烟气温度t_ij之间的对应关系是式（3）那样的一次函数线性关系，而在实际中，可以采用曲线拟合的方法，得到t_ij测和t_ij之间的多次函数或对应数据库表等更复杂的对应关系。

实施例四

图4为本发明实施例四装置的示意图。本实施例与上述各方法实施例相对应，提供了一种窑内烟气温度检测装置400，用于直接还原回转窑，所述回转窑根据化学反应阶段的不同在长度上被划分为多个分区，每个分区又根据其上分布的二次风烧嘴划分为多段，所述装置400包括：

待测段选择单元401，用于选择指定分区中的指定段作为待测段，并获取所述待测段的特征信息，所述特征信息包括第一长度比例、第二长度比例以及物料在通过所述待测段时的温度变化量，其中所述第一长度比例为所述指定分区的长度在回转窑总长度中所占的比例，所述第二长度比例为所述待测段的长度在所述指定分区的长度中所占的比例；

燃料信息获取单元402，用于获取燃料信息，所述燃料信息包括燃料的低位发热量、单位质量的燃料完全燃烧所需要的理论空气量、单位质量的燃料完全燃烧所产生的理论烟气量；

段内空气量获取单元403，用于获取单位时间内向所述指定段中输入的空气量；

物理吸热量获取单元404，用于获取在单位时间内进入回转窑的物料在升高单位温度时的物理吸热量；

化学吸热量获取单元405，用于获取所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量；

散热量获取单元406，用于获取回转窑外壁在单位时间内的散热量；

烟气比热获取单元407，用于获取所产生的烟气的定压平均比热；

烟气温度获取单元408，用于驱动上述各单元，并根据上述各单元获取到的参数以及预设的第一模型，获取所述待测段内的烟气温度以作为检测值。

优选的，所述装置400还包括：

温度统计单元409，用于多次驱动所述烟气温度获取单元，以获取所述待测段内的多个烟气温度，并在每次获取所述烟气温度的同时采集所述待测段内的实测温度；

拟合单元410，用于对获取到的多个烟气温度及采集到的多个实测温度进行对应关系拟合；

校正单元411，用于根据拟合结果对以后的检测值进行校正。

优选的，所述第一模型包括：

其中，i为所述指定分区在所述回转窑上的编号，j为所述指定段在所述指定分区上的编号，

x_i为所述第一长度比例，z_j为所述第二长度比例，

t_ij为所述指定段内的烟气温度，

Q_低为所述燃料的低位发热量，

F为所述单位时间内向所述指定段中输入的空气量，

V⁰为所述单位质量的燃料完全燃烧所需要的理论空气量，

V_n ⁰为所述单位质量的燃料完全燃烧所产生的理论烟气量，

Q_物为所述在单位时间内进入回转窑的物料在升高单位温度时的物理吸热量，

△T_ij为所述物料在通过所述待测段时的温度变化量，

Q_化为所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量，

Q_散为所述回转窑外壁在单位时间内的散热量，

c_烟为所述烟气的定压平均比热。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM、RAM、磁碟、光盘等。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了闸述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种窑内烟气温度检测方法，用于直接还原回转窑，其特征在于，所述回转窑根据化学反应阶段的不同在长度上被划分为多个分区，每个分区又根据其上分布的二次风烧嘴划分为多段；

所述方法包括以下检测步骤：

选择指定分区中的指定段作为待测段，并获取所述待测段的特征信息，所述特征信息包括第一长度比例、第二长度比例以及物料在通过所述待测段时的温度变化量，其中所述第一长度比例为所述指定分区的长度在回转窑总长度中所占的比例，所述第二长度比例为所述待测段的长度在所述指定分区的长度中所占的比例；

获取燃料信息，所述燃料信息包括燃料的低位发热量、单位质量的燃料完全燃烧所需要的理论空气量、单位质量的燃料完全燃烧所产生的理论烟气量；

获取单位时间内向所述指定段中输入的空气量；

获取在单位时间内进入回转窑的物料在升高单位温度时的物理吸热量；

获取所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量；

获取回转窑外壁在单位时间内的散热量；

获取所产生的烟气的定压平均比热；

根据上述各参数以及预设的第一模型，获取所述待测段内的烟气温度以作为检测值；

其中，所述第一模型包括：

其中，i为所述指定分区在所述回转窑上的编号，j为所述指定段在所述指定分区上的编号，

x_i为所述第一长度比例，z_j为所述第二长度比例，

t_ij为所述指定段内的烟气温度，

Q_低为所述燃料的低位发热量，

F为所述单位时间内向所述指定段中输入的空气量，

V⁰为所述单位质量的燃料完全燃烧所需要的理论空气量，

V_n ⁰为所述单位质量的燃料完全燃烧所产生的理论烟气量，

Q_物为所述在单位时间内进入回转窑的物料在升高单位温度时的物理吸热量，

△T_ij为所述物料在通过所述待测段时的温度变化量，

Q_化为所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量，

Q_散为所述回转窑外壁在单位时间内的散热量，

c_烟为所述烟气的定压平均比热。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

多次执行所述检测步骤，以获取所述待测段内的多个烟气温度，并在每次获取所述烟气温度的同时采集所述待测段内的实测温度；

对获取到的多个烟气温度及采集到的多个实测温度进行对应关系拟合；

根据拟合结果对以后的检测值进行校正。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取单位时间内向所述指定段中输入的空气量，包括：

采集通过中央烧嘴鼓入回转窑的空气流量F₃；

采集通过二次风烧嘴鼓入所述指定段的空气流量F1_ij；

根据

F＝F₃×x_i×z_j+F1_ij

获取单位时间内向所述指定段中输入的空气量F。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取在单位时间内进入回转窑的物料在升高单位温度时的物理吸热量，包括：

采集物料的入窑流量W₂；

获取物料的比热c_物；

根据

Q_物＝c_物×W₂

获取在单位时间内进入回转窑的物料升高单位温度时的物理吸热量Q_物。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量，包括：

采集物料的入窑流量W₂；

获取所述指定分区对应的化学反应阶段中单位摩尔球团矿吸收的热量△H_i；

获取物料中燃料的质量比例y_燃；

获取物料中球团矿的Fe₂O₃的含量y_氧化铁；

根据

获取所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量Q_化。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取回转窑在单位时间内的散热量，包括：

获取回转窑外表面积A；

获取回转窑窑壁的热流密度q；

根据

Q_散＝q×A

获取所述回转窑在单位时间内的散热量Q_散。

7.一种窑内烟气温度检测装置，用于直接还原回转窑，其特征在于，所述回转窑根据化学反应阶段的不同在长度上被划分为多个分区，每个分区又根据其上分布的二次风烧嘴划分为多段，所述装置包括：

待测段选择单元，用于选择指定分区中的指定段作为待测段，并获取所述待测段的特征信息，所述特征信息包括第一长度比例、第二长度比例以及物料在通过所述待测段时的温度变化量，其中所述第一长度比例为所述指定分区的长度在回转窑总长度中所占的比例，所述第二长度比例为所述待测段的长度在所述指定分区的长度中所占的比例；

燃料信息获取单元，用于获取燃料信息，所述燃料信息包括燃料的低位发热量、单位质量的燃料完全燃烧所需要的理论空气量、单位质量的燃料完全燃烧所产生的理论烟气量；

段内空气量获取单元，用于获取单位时间内向所述指定段中输入的空气量；

物理吸热量获取单元，用于获取在单位时间内进入回转窑的物料在升高单位温度时的物理吸热量；

化学吸热量获取单元，用于获取所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量；

散热量获取单元，用于获取回转窑外壁在单位时间内的散热量；

烟气比热获取单元，用于获取所产生的烟气的定压平均比热；

烟气温度获取单元，用于驱动上述各单元，并根据上述各单元获取到的参数以及预设的第一模型，获取所述待测段内的烟气温度以作为检测值；

其中，所述第一模型包括：

其中，i为所述指定分区在所述回转窑上的编号，j为所述指定段在所述指定分区上的编号，

x_i为所述第一长度比例，z_j为所述第二长度比例，

t_ij为所述指定段内的烟气温度，

Q_低为所述燃料的低位发热量，

F为所述单位时间内向所述指定段中输入的空气量，

V⁰为所述单位质量的燃料完全燃烧所需要的理论空气量，

V_n ⁰为所述单位质量的燃料完全燃烧所产生的理论烟气量，

Q_物为所述在单位时间内进入回转窑的物料在升高单位温度时的物理吸热量，

△T_ij为所述物料在通过所述待测段时的温度变化量，

Q_化为所述指定分区中单位时间内物料发生化学反应时的化学吸热量，

Q_散为所述回转窑外壁在单位时间内的散热量，

c_烟为所述烟气的定压平均比热。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

温度统计单元，用于多次驱动所述烟气温度获取单元，以获取所述待测段内的多个烟气温度，并在每次获取所述烟气温度的同时采集所述待测段内的实测温度；

拟合单元，用于对获取到的多个烟气温度及采集到的多个实测温度进行对应关系拟合；

校正单元，用于根据拟合结果对以后的检测值进行校正。