CN103499422A - 窑炉的泄漏监测装置、窑炉及窑炉的泄漏检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的窑炉的泄漏检测装置应用于采用电助熔的窑炉，包括导电耐高温金属层以及与导电耐高温金属层电连接，以监控导电耐高温金属层的工作状态，并输出泄漏信号的监控机构，导电耐高温金属层设置于窑炉的外架与耐火材料内层之间。该泄漏检测装置利用窑炉采用的电助熔方式在窑炉的外架与耐火材料内层之间设置导电耐高温金属层，从而在工作液穿过耐火材料内层之后即向操作人员发出信号，使得操作人员即使处理，避免工作液与窑炉的外架接触。显然，上述泄漏检测装置使得操作人员及时掌握耐火材料内层的状况，进而缓解工作液对窑炉外架的损害，保证窑炉能够正常工作。本发明还公开了一种包括上述泄露检测装置的窑炉，以及一种窑炉的泄露检测方法。

Description

窑炉的泄漏监测装置、窑炉及窑炉的泄漏检测方法

技术领域

本发明涉及高温熔融装置技术领域，尤其涉及一种窑炉的泄漏检测装置。本发明还涉及一种窑炉以及一种窑炉的泄漏检测方法。

背景技术

高温熔融装置是许多材料生产过程中所需的设备，其内部材料在高温作用下达到所需的状态。以玻璃制品的生产为例，玻璃制品的生产通过将矿物原料以及配合料在窑炉内进行熔制、澄清和均化后，再进行制品成型和加工。

玻璃制品的主要生产设备为玻璃窑炉，该玻璃窑炉主要由钢结构外架和耐火材料内层筑建而成，并配套辅助装置，包括监控设备、风机冷却设备、换热器设备等。玻璃窑炉为封闭式结构，其内部玻璃液的温度高达1200℃～1600℃，玻璃液与耐火材料内层直接接触，并沿耐火材料内层的切面方向流动。玻璃液长期冲刷耐火材料内层的切面，会使耐火材料内层逐渐被腐蚀而变薄，这种腐蚀速率受玻璃液温度和玻璃液成分影响，但耐火材料内层腐蚀到一定程度就会出现穿孔或脱落的情况，此时玻璃窑炉内部的高温玻璃液就会泄漏，对钢结构外架造成巨大的破坏，致使玻璃窑炉无法正常工作。上述问题在其他采用电助熔的窑炉内同样存在。

综上所述，如何缓解窑炉因出现泄漏而无法正常工作的问题，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种窑炉的泄漏检测装置，该装置能够缓解窑炉因出现泄漏而无法正常工作的问题。本发明的另一目的是提供一种窑炉以及一种窑炉的泄漏检测方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种窑炉的泄漏检测装置，其应用于采用电助熔的窑炉，包括导电耐高温金属层以及与所述导电耐高温金属层电连接，以监控所述导电耐高温金属层的工作状态，并输出泄漏信号的监控机构，所述导电耐高温金属层设置于所述窑炉的外架与耐火材料内层之间。

优选地，在上述泄漏检测装置中，所述监控机构包括能够输出电流信号的电流监控机构以及能够输出电压信号的电压监控机构，所述电流监控机构和所述电压监控机构均与所述导电耐高温金属层电连接，所述泄露检测装置还包括根据所述电流信号和所述电压信号计算得出所述导电耐高温金属层的泄漏点的处理机构。

优选地，在上述泄漏检测装置中，所述电流监控机构和所述电压监控机构分别连接于所述导电耐高温金属层的两个边角处。

优选地，在上述泄漏检测装置中，还包括在所述监控机构输出所述泄漏信号时发出报警信号的报警机构，所述报警机构与所述监控机构电连接。

优选地，在上述泄漏检测装置中，所述导电耐高温金属层为网状结构。

一种窑炉，包括外架和耐火材料内层，还包括设置于所述外架和所述耐火材料内层之间的泄漏检测装置，所述泄漏检测装置为上述任一项所述的泄漏检测装置。

优选地，在上述窑炉中，还包括耐火材料中层，所述泄漏检测装置的导电耐高温金属层设置于所述耐火材料中层与所述耐火材料内层之间。

优选地，在上述窑炉中，所述外架的每个工作平面与所述耐火材料内层的每个工作平面之间均设置有所述导电耐高温金属层。

一种窑炉的泄漏检测方法，其应用于采用电助熔的窑炉，包括以下步骤：

监控导电耐高温金属层的工作状态；

判断所述导电耐高温金属层中是否存在泄露信号，如果是，则输出泄漏信号。

优选地，在上述泄漏检测方法中，所述泄露信号包括电流信号和电压信号，所述判断所述导电耐高温金属层中是否存在泄露信号之后还包括以下步骤：

根据所述电流信号和所述电压信号计算得出耐火材料内层的泄漏点位置。

在上述技术方案中，本发明提供的窑炉的泄漏检测装置包括导电耐高温金属层和监控机构，导电耐高温金属层设置于窑炉的外架与耐火材料内层之间，监控机构与导电耐高温金属层电连接，以监控导电耐高温金属层的工作状态，并输出泄漏信号。窑炉工作时，当其内部的工作液对耐火材料内层的腐蚀达到一定程度，致使耐火材料内层出现漏洞时，该工作液将穿过耐火材料内层并与导电耐高温金属层接触；此时，监控机构将检测到导电耐高温金属层中存在泄漏信号，进而输出监控结果，操作人员随即进行相应处理。

通过上述描述可知，本发明提供的泄漏检测装置利用窑炉采用的电助熔方式在窑炉的外架与耐火材料内层之间设置导电耐高温金属层，从而在工作液穿过耐火材料内层之后即向操作人员发出信号，使得操作人员即使处理，避免工作液与窑炉的外架接触。显然，相比于背景技术中所介绍的内容，上述泄漏检测装置使得操作人员及时掌握耐火材料内层的状况，进而缓解工作液对窑炉外架的损害，保证窑炉能够正常工作。

由于上述泄漏检测装置具有上述技术效果，因此，包括该泄漏检测装置的窑炉，以及与该泄漏检测装置相对应的泄漏检测方法也应具有相应的技术效果。

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，下面将对本发明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为本发明实施例提供的泄漏检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种泄漏检测装置的结构示意图；

图3为耐火材料内层的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的导电耐高温金属层在耐火材料内层上的覆盖示意图。

上图1-4中：

耐火材料内层11、导电耐高温金属层12、外架13、电流监控机构14、电压监控机构15、泄漏点21、第一半径线22、第二半径线23。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种窑炉的泄漏检测装置，该装置能够缓解窑炉因出现泄漏而无法正常工作的问题。本发明的另一核心是提供一种窑炉以及一种窑炉的泄漏检测方法。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-4所示，本发明提供的窑炉的泄漏检测装置应用于采用电助熔的窑炉，即窑炉内的工作液中具有电流信号，该泄漏检测装置包括导电耐高温金属层12和监控机构，其中：

导电耐高温金属层12设置于窑炉的外架13与耐火材料内层11之间，其由具有均匀电阻率ρ的导电且耐高温的金属材料制成，且其结构形式具体可为板件；另外，导电耐高温金属层12的形状、大小可根据窑炉的具体形状确定，以确保导电耐高温金属层12具有足够的覆盖面积；

监控机构与导电耐高温金属层12电连接，以监控导电耐高温金属层12的工作状态，并输出监控信号；窑炉内的工作液带电，当该工作液与导电耐高温金属层12接触时，就会产生电信号，当监控机构检测到这一电信号时，即表征工作液与导电耐高温金属层12接触；具体地，该监控机构可包括电流监控机构14和电压监控机构15中的一者，且该监控机构可采用显示器输出监控信号。

窑炉工作时，当其内部的工作液对耐火材料内层11的腐蚀达到一定程度，致使耐火材料内层11出现漏洞时，该工作液将穿过耐火材料内层11并与导电耐高温金属层12接触；此时，监控机构将检测到导电耐高温金属层12中存在泄漏信号，进而输出出现泄漏的监控信号，操作人员随即进行相应处理。

通过上述描述可知，本发明实施例提供的泄漏检测装置利用窑炉采用的电助熔方式的特性，在窑炉的外架13与耐火材料内层11之间设置导电耐高温金属层12，从而在工作液穿过耐火材料内层11之后即向操作人员发出信号，使得操作人员即使处理，避免工作液与窑炉的外架13接触。显然，相比于背景技术中所介绍的内容，上述泄漏检测装置使得操作人员及时掌握耐火材料内层的状况，进而缓解工作液对窑炉外架13的损害，保证窑炉能够正常工作。

如图2所示，进一步的技术方案中，上述监控机构包括电流监控机构14和电压监控机构15，电流监控机构14能够输出电流信号，电压监控机构15能够输出电压信号，两者分别电连接于导电耐高温金属层12的不同点处，同时，本发明实施例提供的泄漏检测装置还包括处理机构，该处理机构根据上述电流信号和电压信号计算得出耐火材料内层11的泄漏点21。

假设耐火材料内层11的泄漏点21如图2所示，当窑炉内的工作液与导电耐高温金属层12接触时，电流将传导入电流监控机构14和电压监控机构15中，电流监控机构14和电压监控机构15检测出两点处的电流I₁、I₂及接地电压ε₁、ε₂，导电耐高温金属层12的电阻率恒定，则

$R=\frac{\mathrm{\ρl}}{S}---\left(1\right)$

其中R为长度l段的电阻，S为导电耐高温金属层12的横截面积，ρ为电阻率；

由公式（1）可得：

$\frac{R_1}{R_2}\≈\frac{l_1}{l_2}---\left(2\right)$

根据上述测得的电流I₁、I₂，接地电压ε₁、ε₂及工作液的对地电压ε₀，可以求得电阻R₁、R₂：

$R_1=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0-{\mathrm{\ϵ}}_1}{I_1}---\left(3\right)$

$R_2=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0-{\mathrm{\ϵ}}_2}{I_2}---\left(4\right)$

将上述公式（3）和（4）分别带入公式（1），可以得到l₁和l₂的大小，令r₁=l₁，r₂=l₂，再以r₁和r₂为半径作圆弧，分别得到第一半径线22和第二半径线23，两者的交点即为泄漏点21。由此，该泄漏检测装置能够精确计算出耐火材料内层11的泄漏点21，以便操作人员在更短的时间内修复耐火材料内层11。

为了便于确定耐火材料内层11的泄漏点21，本发明提供的电流监控机构14和电压监控机构15分别连接于导电耐高温金属层12的两个边角处。一般地，窑炉的结构为立方体结构，其工作平面为规则的矩形平面，因此，将电流监控机构14和电压监控机构15分别连接于导电耐高温金属层12的两个边角处有利于简化计算过程。

为了更直观地输出监控结果，同时提高操作人员的反应效率，本发明实施例提供的检测装置还包括报警机构，该报警机构与监控机构电连接，其在监控机构输出泄漏信号时发出报警信号。据此，当监控机构检测到窑炉内存在泄漏信号时，报警机构将报警，以此及时引起操作人员的注意。具体地，上述报警机构可以采用蜂鸣报警器，也可采用报警灯，或者其他结构。

更进一步的技术方案中，上述导电耐高温金属层12为网状结构，该网状结构的网格大小依据具体使用环境而定。以耐火材料内层11为图3所示耐火砖为例，每块耐火砖上可覆盖12个网格，如图4所示。当然，导电耐高温金属层12的网格大小并不局限于上述描述。相比于实心结构，上述导电耐高温金属层12采用网状结构可有效降低泄漏检测装置的生产成本。

本发明实施例提供的窑炉包括外架13、耐火材料内层11以及设置于外架13和耐火材料内层11之间的泄漏检测装置，该泄漏检测装置为上述任一方案所描述的泄漏检测装置。由于该泄漏检测装置具有上述技术效果，包括该泄漏检测装置的窑炉也应具有相应的技术效果，此处不再赘述。

为了提高窑炉的耐高温性能，本发明实施例提供的窑炉还包括耐火材料中层，泄漏检测装置的导电耐高温金属层12设置于耐火材料中层与耐火材料内层11之间，即耐火材料中层设置于外架13与耐火材料内层11之间。当窑炉内的工作液穿透耐火材料内层11时，其与导电耐高温金属层12相接触，即使工作液进一步穿透导电耐高温金属层12，也不会直接与耐火材料内层11接触，而是与耐火材料中层接触，从而更大程度地避免耐火材料内层11受到损坏，同时为操作人员维修该窑炉争取更长的时间。

上述窑炉通常包括多个工作面，导电耐高温金属层12可仅覆盖工作面的一部分，也可全部覆盖。以窑炉的工作面为平面为例，此时，可在耐火材料内层11的每个工作平面与耐火材料内层11的每个工作平面之间均设置导电耐高温金属层12，以此扩大导电耐高温金属层12的覆盖面积，提高泄漏检测装置的检测准确性。

本发明实施例提供的窑炉的泄漏检测方法应用于采用电助熔的窑炉，包括以下步骤：

监控导电耐高温金属层12的工作状态；

此步骤主要检测导电耐高温金属层12中是否存在电流信号。

判断导电耐高温金属层12中是否存在泄露信号，如果是，则输出泄漏信号。

当导电耐高温金属层12中存在电流信号，则判定导电耐高温金属层12中存在泄露信号，输出该泄漏信号的方式可以是显示、报警等等，如果导电耐高温金属层12中不存在泄露信号，则继续监控。

由于该泄漏检测方法与上述泄漏检测装置相对应，因此，该泄漏检测方法的技术效果可直接参照上述泄漏检测装置的技术效果，此处不再赘述。

优选的技术方案中，本发明实施例提供的泄漏检测方法中，上述泄露信号包括电流信号和电压信号，判断导电耐高温金属层中是否存在泄露信号之后还包括以下步骤：

根据电流信号和电压信号计算得出耐火材料内层11的泄漏点位置。

具体计算过程可参照前述有关公式（1）、（2）、（3）、（4）的内容。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种窑炉的泄漏检测装置，其应用于采用电助熔的窑炉，其特征在于，包括导电耐高温金属层以及与所述导电耐高温金属层电连接，以监控所述导电耐高温金属层的工作状态，并输出泄漏信号的监控机构，所述导电耐高温金属层设置于所述窑炉的外架与耐火材料内层之间。

2.根据权利要求1所述的泄漏检测装置，其特征在于，所述监控机构包括能够输出电流信号的电流监控机构以及能够输出电压信号的电压监控机构，所述电流监控机构和所述电压监控机构均与所述导电耐高温金属层电连接，所述泄露检测装置还包括根据所述电流信号和所述电压信号计算得出所述导电耐高温金属层的泄漏点的处理机构。

3.根据权利要求2所述的泄漏检测装置，其特征在于，所述电流监控机构和所述电压监控机构分别连接于所述导电耐高温金属层的两个边角处。

4.根据权利要求1所述的泄漏检测装置，其特征在于，还包括在所述监控机构输出所述泄漏信号时发出报警信号的报警机构，所述报警机构与所述监控机构电连接。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的泄漏检测装置，其特征在于，所述导电耐高温金属层为网状结构。

6.一种窑炉，包括外架和耐火材料内层，其特征在于，还包括设置于所述外架和所述耐火材料内层之间的泄漏检测装置，所述泄漏检测装置为权利要求1-5中任一项所述的泄漏检测装置。

7.根据权利要求6所述的窑炉，其特征在于，还包括耐火材料中层，所述泄漏检测装置的导电耐高温金属层设置于所述耐火材料中层与所述耐火材料内层之间。

8.根据权利要求6或7所述的窑炉，其特征在于，所述外架的每个工作平面与所述耐火材料内层的每个工作平面之间均设置有所述导电耐高温金属层。

9.一种窑炉的泄漏检测方法，其应用于采用电助熔的窑炉，其特征在于，包括以下步骤：

监控导电耐高温金属层的工作状态；

判断所述导电耐高温金属层中是否存在泄露信号，如果是，则输出泄漏信号。

10.根据权利要求9所述的泄漏检测方法，其特征在于，所述泄露信号包括电流信号和电压信号，所述判断所述导电耐高温金属层中是否存在泄露信号之后还包括以下步骤：

根据所述电流信号和所述电压信号计算得出耐火材料内层的泄漏点位置。

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