CN105264095A - 用于顶浸没喷射喷射装置中的熔池的温度测量的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于顶浸没喷射装置的温度测量设备，在该装置的反应器中进行的火法冶金操作期间，用于测量包括熔渣相的熔池的温度，包括顶浸没喷射喷枪，其具有至少一个外管和一个内管。由内管限定孔和由外管的内表面部分地限定环形通道。该设备还包括高温计器件，其至少一个传感器头部相关于顶浸没喷射喷枪地安装，并能接收从喷枪的出口端纵向穿过喷枪内的红外线能量。该传感器头部还能聚焦所接收到的红外线能量，以使得能够产生指示熔池的温度的输出信号或显示，其中喷枪的出口端部分浸没在熔池中并且该红外线能量从熔池中接收。

Description

用于顶浸没喷射喷射装置中的熔池的温度测量的设备

技术领域

本发明涉及用于在通过顶浸没喷枪喷射工艺进行的熔池火法冶金操作的过程中的温度测量的设备。

背景技术

需要在熔池和含氧气体源之间的相互作用的熔池熔炼或其他火法冶金操作利用几种不同的供气布置。一般，这些操作牵涉向熔融冰铜/金属的直接喷射。这可以通过如在Bessemer型炉中那样的底吹风口或如在Peirce-Smith型转炉中那样的侧吹风口实现。替代地，气体喷射可以借助于喷枪以提供顶吹或浸没喷射。顶吹喷枪喷射的例子是从熔池上方吹入纯氧以用铁水生产钢的KALDO和BOP/BOF炼钢厂。另一例子由Mitsubishi铜工艺提供，其中喷射喷枪导致要在熔炼和冰铜转化阶段提供的含氧气体的喷射，以便撞击并穿透熔池的顶部表面，以分别生产并转换冰铜。在浸没喷枪喷射的情况下，喷枪下端被浸没，从而喷射发生在熔池的熔渣层之内而不是从其上方，以提供顶浸没喷枪喷射，其公知例子是应用到广泛的金属工艺的OutotecAUSMELT顶浸没喷射技术。

对于从上方的两种形式的喷射，即，利用顶吹和顶浸没喷枪喷射，喷枪经受激烈的占主要的熔池温度。Mitsubishi铜工艺中的顶吹使用具有大约50毫米直径的内管和大约100毫米直径的外管的多个相对小的钢喷枪。内管终结于大约炉顶盖的水平处，远高于反应区。外管可旋转以防止它粘到炉顶盖处的水冷套环，并且它向下延伸到炉子的气体空间以定位其下端在熔池的上表面之上约500-800毫米处。夹带在空气中的颗粒进料被吹过内管，而富氧空气被吹过管道之间的环形空间。尽管外管下端在熔池表面上方有间距并且喷枪由通过它的气体任意冷却，但外管每天回烧约400毫米。外管因此缓慢降低，并且在需要时，新的部分被附连到外消耗管的顶部。

如在上述Mitsubishi工艺中，用于顶浸没喷枪喷射的喷枪比用于顶吹的喷枪大得多。如在下面假定的，顶浸没喷射喷枪通常具有至少一个内管和一个外管，但也可以具有与内管和外管同心的至少一个其它管。典型的大尺度顶浸没喷射喷枪具有200至500毫米或更大的外管直径。另外，喷枪要长得多，并向下延伸通过可以是约10至15米高的顶浸没喷射反应器的顶盖，从而外管的下端沉浸在熔池的熔渣相多达约300毫米或以上的深度，但由通过其内流动的喷射气体的冷却作用而在外管的外表面上形成并保持的凝固熔渣的覆盖层来保护。内管可以终结于与外管大约相同的水平，或终结于外管的下端上方高达约1000毫米的较高水平。因此，它可以是只有外管的下端浸没的情况。在任何情况下，螺旋形叶片或其它流动整形器件可以安装在内管的外表面上以跨越内管与外管之间的环形空间。叶片沿着该环形空间对空气或富氧气流赋予强涡旋作用，并用于增强冷却效果以及确保气体与通过内管供给的燃料和进料材料充分混合，该混合基本上发生在由外管限定的混合室中，该混合室在内管的下端下方，其中内管终结于外管的下端上方足够距离处。

顶浸没喷射喷枪的外管的下端磨损并回烧，但以与无覆盖层的情况相比、被保护性冷冻熔渣覆盖层显著降低的速率进行。然而，在相当大的程度上这由顶浸没喷射技术的操作模式控制。尽管喷枪的下端浸没在熔渣池的高反应性和腐蚀性环境中，但该操作的模式使得该技术可行。顶浸没喷射喷枪的内管可用于供给进料材料(诸如要喷射到熔池的熔渣层的浓缩助熔剂和还原剂)或它可以用作燃料。含氧气体(如空气或富氧空气)通过各管道之间的环形空间供给。在熔池的熔渣层内的浸没喷射开始之前，喷枪以其下端(也就是外管的下端)定位在熔渣表面上方间隔开适当距离。含氧气体和燃料(例如燃料油、粉煤或烃类气体)供给到喷枪，并且所得氧/燃料混合物燃烧以产生撞击到熔渣上的火焰喷流。这会导致熔渣飞溅而在外喷枪管上形成由穿过喷枪的气流凝固而成的熔渣层，以提供上述固体熔渣覆盖层。喷枪然后可以降低以实现在熔渣内的喷射，而含氧气体通过喷枪的输入通道将喷枪的较低范围保持在保持凝固熔渣覆盖层并保护外管的温度下。

新的顶浸没喷射喷枪通常具有关于内管和外管的下端的相对位置，其是关于在设计期间确定的特定火法冶金操作窗口的最佳值。这些相对位置对于顶浸没喷射工艺的不同用途可以不同。然而，随着外管的下端逐渐磨损和回烧，内管的下端与外管的下端之间形成的任何混合室的长度逐渐落入到低于关于给定火法冶金操作的最佳值。同样，如果在外内管的下端之间有零偏移，则内管的下端可以变成暴露于熔渣，并且也被磨损并经受回烧。至少一个外管的下端需要不时被切割以提供适当直径的管道长度焊接到其的整齐边缘，以重新建立管道下端的最佳相对位置来以优化熔炼条件。

关于顶吹和顶浸没喷射喷枪两者，已经建议流体冷却来保护喷枪免受火法冶金工艺中遇到的高温。用于顶吹的流体冷却喷枪的例子被公开在美国专利3223398(授予Bertram等)、3269829(授予Belkin)、3321139(授予DeSaintMartin)、3338570(授予Zimmer)、3411716(授予Stephan等)、3488044(授予Shepherd)、3730505(授予Ramacciotti等)、3802681(授予Pfeifer)、3828850(授予McMinn等)、3876190(授予Johnstone等)、3889933(授予Jaquay)、4097030(授予Desaar)、4396182(授予Schaffar等)、4541617(授予Okane等)和6565800(授予Dunne)中。

这些参考文献中除授予Bertram等人的3223398和授予Belkin的3269829之外，都利用布置成使能沿供给通道向喷枪的出口尖端的流体流动并从尖端沿返回通道的流回来的同心最外管，虽然Bertram等人使用将这种流动限制到喷枪的喷嘴部分的变体。虽然Belkin提供冷却水，但其沿内管的长度通过出口以混合沿内管和外管之间的环形通道供给的氧，以便作为具有氧气的蒸汽喷射。水的加热和蒸发提供Belkin的喷枪的冷却，而产生和喷射的蒸汽被认为将热带回熔池。

美国专利3521872(授予Themelis)、4023676(授予Bennett等)和4326701(授予Hayden，Jr.等)声称公开了用于浸没喷射的喷枪。Themelis的建议类似于授予Belkin的US3269829的建议。都使用了通过加水到气流并依靠蒸发成喷射流来冷却的喷枪，即，一种不同于在封闭系统中通过热传递来用水冷却喷枪的布置。然而，Themelis的布置不具有内管，并且气体和水沿着汽化水的单一管道供给。Bennett等人的建议虽然称为喷枪，但更类似于在熔融铁基金属的表面之下喷射通过包含熔融金属的炉子的周壁的风口。在Bennett等人的建议中，用于喷射的同心管在陶瓷套筒内延伸，而冷却水通过包裹在陶瓷中的管道循环。在Hayden，Jr.等人的情况下，冷却流体的提供仅仅在喷枪的上部范围中进行，而到可浸没出口端的下部范围包括包裹在耐火水泥中的单一管道。

现有技术的建议的限制被Themelis发现。该讨论涉及利用氧气喷射的铜精炼。虽然铜具有约1085℃的熔点，但Themelis指出在约1140℃至1195℃的过热温度下进行精炼。在这样的温度下，最好的不锈钢或合金钢的喷枪也只有很小的强度。因此，甚至顶吹喷枪也通常利用循环流体冷却，或在Bennett和Hayden，Jr.等人的浸没喷枪的情况下，利用耐火或陶瓷覆盖层。授予Belkin的US3269829的推进以及Themelis提供的在Belkin之上的改进，利用能够通过在喷射气体内混合的水的蒸发来实现强力冷却。在每一种情况下，蒸发将在喷枪内实现并冷却。Themelis在Belkin之上的改进在于在冷却水供给到喷枪之前冷却水处于雾化状态，以避免喷枪出现结构故障和在熔融金属内液态水的喷射造成的爆炸的风险。

授予Dunne的美国专利6565800公开了用于使用不反应载体将固体颗粒材料喷射到熔融材料的固体喷射喷枪。也就是说，喷枪仅仅用于输送颗粒材料进入熔体，而不是作为使能材料混合和燃烧的器件。该喷枪具有通过其吹入颗粒材料的中央芯管，和处于与芯管的外表面直接热接触的、诸如水之类的冷却剂可以通过其循环的双壁夹套。该夹套沿着芯管的长度的一部分延伸，在喷枪的出口端离开芯管的突出长度。该喷枪具有至少1.5米的长度，并从逼真的附图中可以看出，该夹套的外径显而易见是大约12厘米的数量级，而该芯管的内径是大约4厘米的数量级。该夹套包括焊接在一起的连续长度，钢的主要长度和更接近喷枪的出口端的端部分是铜或铜合金的。内管的突出出口端是不锈钢的，其为了便于更换而通过螺纹啮合连接到内管的主要长度。

授予Dunne的US6565800的喷枪被认为适用于熔融铁基金属的生产的Hlsmelt工艺，该喷枪能够喷射铁氧化物进料材料和含碳还原剂。在这种情况下，喷枪暴露于恶劣条件下，包括约1400℃的数量级的操作温度。然而，如上参照Themelis所述，铜具有约1085℃的熔点并且甚至在约1140℃至1195℃的温度下，不锈钢具有非常小的强度。也许Dunne的建议适用于Hlsmelt工艺的情况，假定在冷却时夹套横截面与芯管横截面之比具有约8：1的高比率并且涉及小总横截面的话。Dunne的喷枪不是顶浸没喷射喷枪，也不适用于顶浸没喷射技术。

用于基于顶浸没喷射技术的火法冶金工艺的喷枪的例子由均授予Floyd的美国专利4251271和5251879以及授予Floyd等的美国专利5308043提供。如上详述，熔渣在启动火法冶金操作之前，在顶吹到熔渣层上的时段期间，初始地利用喷枪飞溅。顶吹导致削减熔渣以在喷枪的下部范围上形成熔渣覆盖层，该熔渣覆盖层通过产生飞溅的高速顶吹气体变成凝固，以在喷枪上实现固体熔渣的保护覆盖层。在熔渣内的顶浸没喷射期间保持固体熔渣覆盖层，尽管喷枪然后被降低以将下出口端浸没在熔渣层中，以允许在熔渣内的所需要的顶浸没喷枪喷射。均授予Floyd的美国专利4251271和5251879的喷枪以这种冷却方式操作，在美国专利4251271的情况下由喷射气体，而在美国专利5251879的情况下由该气体加上吹过护罩管的气体，来保持固体熔渣层，是独一无二的。然而，关于授予Floyd等人的美国专利5308043，除了由喷射气体和吹过护罩管的气体提供的冷却之外，由循环通过由喷枪的外三个管限定的环形通道的冷却流体提供冷却。这是通过提供固体合金钢的环形尖端而成为可能，其中该环形尖端在喷枪的出口端处联接围绕喷枪的圆周的那三个管中的最外和最内管。该环形尖端由喷射气体冷却并也由横跨该尖端的上端面流动的冷却剂流体冷却。该环形尖端的固体形式及其用钢合金制成品导致该尖端具有抗磨损和回烧的良好水平。该布置可实现喷枪实际操作寿命在需要更换尖端之前，以防备使冷却流体排放在熔池内的喷枪故障的风险。

用于顶浸没喷射技术的喷枪的其他例子提供在我们的共同未决申请WO2013/000017、WO2013/029092和PCT/IB2012/056714中。WO2013/000017的发明涉及具有至少内和外基本上同心的管道的顶浸没喷射喷枪，外管与下一最内管道的相对位置纵向可调整以使得处于它们的下出口端的混合室在使用期间保持所希望的设置，以补偿外管下端的磨损和回烧。WO2013/029092的发明涉及具有至少内管和外管、环绕外管并与外管隔开的护罩的顶浸没喷射喷枪，该护罩相对于喷枪的外管纵向可调整以维护或改变护罩和外管的出口端之间的纵向间距。申请PCT/IB2012/056714提供具有用于冷却剂流体的循环的设施的顶浸没喷射喷枪，其中该喷枪的下端内的收缩导致用于沿喷枪的最外管的冷却剂流体的回流的端壁之间的流体流速增加。

利用顶吹和顶浸没喷枪喷射两者进行的火法冶金操作产生非常高的熔池温度，在由顶浸没喷射技术允许的极端情况下范围高达约1650℃。然而，在熔池熔炼工艺中的温度的精确确定是工艺控制和优化操作的关键。在某些情况下，熔池温度保持在相对窄的范围内是必要的，而其他操作在工艺阶段之间改变时需要能够从一个熔池温度水平改变到另一个。在任何情况下，最低可行温度下的操作提供在成本和环境足迹方面最有效的操作。

传统上，熔池温度由涉及利用如下措施的方法测量或至少推断：

(ⅰ)被安装在反应器侧壁并且或者嵌在或者通过反应器容器的耐火衬里突出的热电偶；

(ii)被放置在排放槽或堰中的热电偶；

(iii)冷冻在冷浸杆上的熔池覆盖层的厚度检查；和/或

(iv)端口或顶盖安装的高温计。

然而，建议的其他更新的方法包括热管、光纤和红外线技术。

传统的方法已经遇到了高固定和操作成本、可靠性、不精确和诸如来自不透明烟气和烟雾的干扰的问题，虽然通过顶盖或端口安装的高温计的高温测量术已被证明只在某些情况下有用。更新的方法也必需证明是可靠或商业上可行的。

基于红外线技术的光学测温术已经以多种方式使用。由Kresch于2010年发表在《工艺加热杂志(ProcessHeatingMagazine)》上的、标题为“固定热成像的好处”的论文指出，来自物体的辐射能量是物体温度和辐射率的函数。Kresch表示热成像摄像机可通过测量表面温度变化来识别热点或冷点，以允许对更大生产率和吞吐量调整工艺参数。与此相反，IR场所传感器被认为能够仅单点温度读数。Kresch设想了安装在焚烧炉中的适当点处的热摄像机的应用，以防止由未检测到的焚烧垃圾导致的大火。许多其他方要么已经建议要么已经使用热摄像机来在倾倒钢流时监视钢流，以使得在流中检测到熔渣时尽快终结倾倒。

由Canfield等人于2009年1月发表在《工艺加热杂志(ProcessHeatingMagazine)》上的、标题为“超宽红外线”的论文涉及还作为身体的温度和辐射率的函数来测量从身体辐射的IR能量的IR传感器的使用。然而，与所检测到的辐射能量使用热摄像机向能够呈现在屏幕上的图像的转换相反，IR传感器将所辐射的能量聚焦到产生能够被放大并显示为温度读数的电信号的检测器上。像用热摄像机一样，传感器可用于固定和移动物体或身体。Canfield等人涉及测量施加到并被凝固在连续箔上的覆盖层的温度。IR传感器被认为可以接收从物体上的一个大区域或小场所辐射的能量。由Starrh于2007年6月/7月发表在《亚太工业自动化(IndustrialAutomationAsia)》第53-54页上的标题为“光谱回旋”的类似文章，在描述IR传感器或温度计时，讨论了目标大小相对于传感器视野或场所大小的重要性。这些传感器被认为具有针对能够从2：1模型向更昂贵的300：1模型变化的场所直径的目标距离的传感器。在形成叠层的那个实例中，Starrh的文章也通过参考施加到并被凝固在带材上的覆盖层进行说明。另外，Raytek网站www.raytek.com在“成功故事64”中详述了用于在真空下测量熔融金属合金的温度并需要保持在稳定温度下以便熔模铸造的IR传感器的使用。两个传感器被使用来允许比较它们的输出，并认为减少了操作者需要使用以便不时检查温度的浸探头(dipprobe)的数量。

IR热成像摄像机和红外线传感器或温度计的这些应用都没有被发现适合用于在由顶浸没喷射技术进行的火法冶金工艺中测量熔池的温度。虽然Kresch、Canfield等人和Starrh的论文和“成功案例64”涉及从Canfield等人的大约685°F(约365℃)改变到“成功案例64”中的约2730°F(约1500℃)的温度测量是事实。至少在上端，此范围可适用于火法冶金操作。

由美国能源部工业技术、能源效率和可再生能源局发表于2001年2月的“钢铁项目情况表”中建议了用于改进型碱性氧转炉(BOF)操作的光学传感器和控制器。该建议在通过其以超音速从生铁和熔渣的熔池上方向下吹入氧气的喷枪尖端处安装光学传感器。安装在该喷枪上的传感器能够利用基于光学图像的技术，根据熔渣温度确定熔池的整体温度(bulktemperature)，而氧气不被吹入。另外，传感器能够在氧气吹入期间监视超音速氧气移位熔渣以暴露铁的表面区域的铁的热点辐射。此外，该布置被认为提供用于在吹气期间用于改进型喷枪操作实践的熔池高度测量，以及能够观察炉内部以评估磨损和熔渣飞溅。

其他人已经建议了利用用于在埋弧炉中的温度测量(如用于含钛熔渣以及铁硅和铁铬合金的生产)的红外线光学传感器。然而，这种使用主要已经聚焦在确定在熔炼期间在炉中形成的电极的温度分布。例如，参见Farina等人的标题为“在用于硅金属生产的电极中的温度分布的测量”(IAS'2004，西雅图，2004年，第195-199页)的论文和Laohasongkram等人的标题为“用于电气拱炉变压器的红外线热探测器的应用”(ICCAS，2007年10月17-20日，韩国首尔)的论文。

本发明涉及在顶浸没喷射装置中进行火法冶金操作的过程中，用于测量顶浸没喷射装置的熔池的温度的改进型温度测量设备。

发明内容

根据本发明，提供在装置的反应器中进行火法冶金操作期间，用于测量包括熔渣相的熔池的温度的、用于顶浸没喷射装置的温度测量设备。该设备包括具有至少一个外管和一个内管的顶浸没喷射喷枪，由内管所限定的孔和由外管的内表面部分地限定的环形通道。该设备还包括其至少一个接收器单元被相关于顶浸没喷射喷枪地安装的高温计器件，该接收器单元能接收从喷枪的出口端纵向穿过喷枪内的红外线能量，而该高温计器件能根据接收到的红外线能量产生指示熔池的温度的输出信号或显示，其中喷枪的出口端部分浸没在该熔池中并且从该熔池接收红外线能量。

该设备的顶浸没喷射喷枪可以是在使用中，作为通过喷枪喷射的一种气体或多种气体的结果，被冷却并由此仅仅保持保护性熔渣覆盖层的顶浸没喷射喷枪。替代地，喷枪可以另外通过冷却剂流体的循环(例如从入口端至出口端然后返回到入口端)来冷却。对于借助于循环冷却剂流体的冷却，喷枪可以具有双壁外管，在外管的内壁和外壁之间提供套筒来分离输入和输出冷却剂流。

在温度测量器件的使用中，TSL喷枪的出口端部分具有这样的长度：使得当浸没在熔池的熔渣相时，含氧气体的浸没喷射处在熔渣内所需深度，并且燃料的燃烧产生在熔渣相内提供燃烧区域的火焰。此外，浸没喷射在熔渣内产生强湍流并从熔渣的顶表面的飞溅。在顶浸没喷射喷枪被浸没之前，其被悬挂在熔渣表面上方一小段距离，并且从喷枪的出口发出的燃料和氧气的混合物燃烧以产生强火焰喷流，该强火焰喷流撞击在熔渣表面上以导致熔渣的飞溅以及喷枪下部范围的覆盖层。该覆盖层由通过顶浸没喷射喷枪的气体的冷却效果凝固，并且该凝固熔渣覆盖层能够被保留并在出口端部分浸没在熔渣中之后保护喷枪。强火焰防止熔池的熔渣或其它材料在顶浸没喷射喷枪的浸没出口端部分内上升，并且跨越和邻接喷枪的出口端保持熔池内的浸没表面区域。熔池内的浸没表面区域在本文中指定为红外线辐射面，并且提供该红外线能量从被其辐射并纵向通过喷枪内的表面。至少红外线辐射表面的一部分落在高温计器件的接收器单元的视野内，并且其是能够在红外线辐射面上确定熔池的温度的该视野内辐射的红外线能量。红外线辐射表面通常是熔渣表面，但尽管浸没喷射处于熔渣相内，但火焰可延伸到处于熔渣之下的一个相，以使得其是处于限定红外线辐射表面的熔渣之下的相，就像将从下面参考授予Edwards等人的美国专利5888270显而易见的。

在该设备中，高温计器件的至少接收器单元相关于顶浸没喷射喷枪地安装在喷枪的至少外管的外周之内，诸如在只有两个管道的喷枪的内管和外管之间的环形通道内。在顶浸没喷射喷枪在内管和外管之间包括至少一个中间管的情况下，高温计器件的至少接收器单元可以处于外管的外周之内和内管与下一个最内管之间；或两个中间管之间；或内管与下一最外管之间。高温计器件的至少接收器单元甚至可以处于内管的外周内，经受不妨碍器件的操作的适当类型的燃料/还原剂(如烃类气体)。然而，不管包括顶浸没喷射喷枪的管道的数量如何，高温计器件的至少接收器单元优选处于内管的外周之内。接收器单元可以邻接到顶浸没喷射喷枪的入口端，虽然接收器单元优选与喷枪的入口和出口端中的每一个隔开。与喷枪的入口端相比，高温计器件的接收器单元可以更接近到出口端。接收器单元最优选与顶浸没喷射喷枪的出口端隔开喷枪长度的一小部分。在每一种情况下，接收器单元可以如由在其内接收器单元能够接收通过喷枪出口端的红外线能量的锥角和按照接收器单元从具有允许可靠的温度测量的直径的红外线辐射面的场所或区域接收红外线能量的要求所确定的那样，位于顶浸没喷射喷枪内。高温计器件的接收器单元的位置优选导致接收器单元的视野具有足够直径，该视野基本上由场所区域或区域填充。该视野可以基本上由红外线辐射表面填充，使得该场所或区域基本上对应于红外线辐射面。

在整个本说明书中，在进行火法冶金操作时，作为入口端和出口端的顶浸没喷射喷枪的端部的指定相关于沿着喷枪燃料/还原剂和含氧气体通入被喷射到熔池的熔渣相的方向。在用于顶浸没喷射火法冶金操作时，入口和出口端因而分别对应于顶浸没喷射喷枪的上端和下端。此外，关于术语问题，对燃料/还原剂的参考表示在远离喷枪出口端处，适合用作燃烧的燃料以由通过在熔渣内的喷射而形成在喷枪出口端的燃料/还原剂和含氧气体的混合物的燃烧产生燃烧火焰，并适合用作能够在熔渣内分散的还原剂的至少一种材料。通过调整由喷枪喷射的氧气与燃料/还原剂的比例从而确定作为燃料的材料的燃烧程度，用作燃料和用作还原剂的材料的比例可以按照要求调整，以产生适当优化给定的火法冶金操作的氧化或还原条件。

高温计器件的接收器单元优选被定向成具有与顶浸没喷射喷枪的纵向轴线基本上平行的锥轴线。这种定向使得能够从基本上完全圆形的场所或区域接收红外线能量，虽然场所或区域是椭圆形也可以接受。当接收器单元定位在顶浸没喷射喷枪的两个管道之间的环形通道中时，场所或区域通常会具有比接收器单元定位于该内管内时的场所或区域的可能直径更小的直径。也就是说，在接收器单元处于管道之间的环形通道中时视野较小，需要使用具有相对小锥角的接收器单元和/或定位接收器单元在离喷枪出口端的较短距离处。在每种情况下，场所或区域处在红外线辐射面上，该红外线辐射面在熔渣相的顶表面下方、由熔池限定或在熔池内，并且邻接并延伸穿过顶浸没喷射喷枪的出口端，但被燃料/还原剂的燃料成分燃烧产生的燃烧火焰从出口端略微移位。在几乎所有顶浸没喷射火法冶金操作中，表面将是熔渣表面。然而，在浸没喷射导致穿透熔渣下方的冰铜或金属相的火焰的情况下(诸如在粗铜集中在熔渣相之下的、授予Edwards等人的专利US5888270中那样)，该表面由冰铜或金属相限定在熔渣之下。Edwards等人可以合理地被理解为暗示甚至顶浸没喷射喷枪的出口端可以处于铜相内，并且虽然这对于本发明的设备的顶浸没喷射喷枪是可能的，但不希望如此，因为它通常是没有必要并且还在其需要更换和修复(如果实践中需要)之前，导致显著缩短喷枪操作寿命。

利用本发明的温度测量设备，高温计器件的接收器单元能接收从由熔池限定的表面的场所或区域辐射并且会聚朝向在设置接收器单元的锥角内的接收器单元的红外线能量。高温计器件可包括：透镜单元，其接收并聚焦红外线能量；以及检测器单元，由透镜单元将聚焦的能量传递到检测器单元上。检测器单元产生指示在熔池表面的场所或区域的熔池温度的电信号。检测器单元信号可以传递到高温计器件的放大器单元并且由放大器单元产生的放大信号传递到位于顶浸没喷射喷枪外部的显示单元，该显示单元能显示在场所或区域处所测量的熔池温度。检测器单元通常需要关于熔池在场所或区域处的辐射率的数据，并且这可以通过高温计器件来测量，或者作为对器件的输入数据，从关于产生高温计器件正在处理的辐射红外线能量的熔池的材料的已发布辐射率数据提供。通常用以单波长测温术操作的高温计器件提供辐射率作为供给器件的输入数据。然而，关于以双或多波长测温术操作的器件，如果辐射率在各波长下基本相同，则温度确定可以基于在接收到的红外线能量的两个不同波长下的频谱能量的比率。

接收器单元可以包括包含在通过其相关于顶浸没喷射喷枪地安装该器件的公共机壳中的高温计器件的透镜单元、检测器单元和放大器。然而，这也可以并且通常会需要向器件供给冷却剂流体，以保持该器件处于避免器件的部件过热的环境温度。然而，通常希望的替代方法是用独立的接收器单元机壳将检测器单元和放大器收纳在顶浸没喷射喷枪外部，该独立的接收器单元机壳包含接收器单元并且优选包含透镜单元，该接收器单元机壳相关于顶浸没喷射喷枪地安装。在后一种情况下，接收器单元和其机壳包括远程头部总成，其由线或线缆(例如光缆)与检测器和放大器单元通信连接，该线或线缆从接收器单元在喷枪中向上穿过喷枪的出口端，到达检测器单元。该两者之间的通信连接可以适当保护，并且能够在高温下工作。替代地，在接收器单元、检测器单元、还可能有放大器处于公共机壳中的情况下，电线或线缆可以在喷枪中向上延伸到外部显示器件。

正如作为在“南非火法冶金技术”上作为2011年3月7日讲授的课程，由伦敦帝国学院的Mills发表的《熔渣性能估计》所指出，辐射率值主要取决于表面而不是整体(bulk)，就像表面张力那样。在不是相对简单的公知结构的熔渣中，高温计器件可以优选能产生在该高温计器件从其接收红外线能量的场所或区域处的熔池的辐射率的确定。Mills进一步指出，熔渣对红外线辐射是半透明的，从而导致辐射率随熔渣深度变化。如果熔渣吸收系数和以米为单位的熔渣深度的乘积大于3(即，如果α*d>3，其中“α”是吸收系数，而“d”是以米为单位的深度)，则熔渣被视为处于光学厚条件。然而，如果可用的话，在顶浸没喷射操作中的熔渣深度一般将足以满足这种关系，并能够依赖公布的可用辐射率值。这是因为顶浸没喷射在许多实例中处于熔渣相的上部区域内，从而使得熔渣的基本上的深度都处在顶浸没喷射喷枪的出口端之下，更具体地说，处于红外线辐射表面之下。此外，本发明的设备允许的温度测量，虽然截取在熔渣相内的平面，但基本上测量作为一个整体的熔渣相的温度。这是因为在测量其温度的那个平面上的表面，即，高温计器件的视野所位于的红外线辐射面，是保持在作为一个整体的湍流熔渣相内的一个深度处的表面。这是完全不同于熔渣相的顶部表面区域的温度的测量，即使熔渣相不经受由顶浸没喷射产生的湍流，因为在这样的顶表面处的温度可以显著不同于熔渣内的熔渣温度。取决于是否在熔渣之上进行烟气的后燃烧工艺，熔渣顶部的表面温度可以显著高于或低于熔渣内的温度。

在本发明的设备中，接收器单元的头部总成，或接收器单元和透镜，或整个高温计器件，能够相关于顶浸没喷射喷枪地以多种不同方式安装。头部总成可通过固定到至少一个管道上的托架(例如框架或支架)固定到该至少一个管道上，托架不妨碍通过顶浸没喷射喷枪的、将被摄取进入熔渣层以实现所需的熔炼或熔炼条件的所需燃料/还原剂、含氧气体或原料的流动。替代地，头部总成或高温计器件可以通过附连到从喷枪的入口端向下在喷枪内纵向延伸的细长杆或导管，相关于顶浸没喷射喷枪地安装，优选在高温计器件和喷枪的邻接管的表面之间提供支架，以支撑高温计器件并将其保留在喷枪中的所需位置。如果高温计器件需要通过高温计器件机壳循环的冷却剂流体，以便保持器件处于适合于防止对其操作部件的热损坏的环境温度，则可以使用具有冷却剂流体供给和返回管线的管道系统。然而，冷却剂对于可操作在足够高的环境温度下的高温计器件的部件是不必要的。用于在顶浸没喷射喷枪内悬挂高温计器件的杆或导管的使用具有使得器件能够从喷枪中移去(例如因为维修或更换)的好处。此外，杆或导管使得高温计器件能够在顶浸没喷射喷枪内纵向调整，诸如在喷枪作为整体需要升高或降低、或喷枪的至少一个管道相对于至少一个其它管道的相对纵向位置需要调整的情况下，在火法冶金操作的过程中或为了允许在喷枪出口端处外管的磨损和回烧需要。

高温计器件的放大器单元可以集成在还含有接收器单元、透镜或探测器单元的公共机壳内。替代地，放大器单元可以诸如单独容纳在顶浸没喷射喷枪之外。来自检测器的输出是非线性的，并且可以是仅约100至1000μν。如果来自检测器单元的输出信号传递到喷枪外部的放大器单元，则优选将该输出信号转换成允许其经由光缆向外部放大器单元的传输的形式，以便最大限度地减少输出信号的劣化。替代地，仅利用相关于顶浸没喷射喷枪地安装的接收器单元，接收到的红外线能量能够通过光缆基本上没有劣化风险地传送到检测器。

几种市售高温计器件能够在本发明的温度测量设备中使用。对高温计器件的主要要求是测量超过1000℃并可能高于2000℃的温度时可靠地操作的能力。另外，虽然高温计器件能够被冷却时，但它最好能够在它可以被暴露到高达约450℃的环境温度下可靠地操作，即使只在向器件提供冷却剂流体的流动的系统出故障的情况下。高温计器件可以是以单、双或多波长测温术操作的高温计器件，成本和给定熔池的熔渣相的辐射率数据的可用性处于在这些替代方案之间选择的主要决定因素。用于本发明的温度测量设备的适当高温计器件的例子包括可从Mikron红外线公司获得的M668高温计模型、Newport电子公司的NEWPORTiR2高温计和DiasInfraredGmbH的PYROSPOTDSRF11N高温计。

顶浸没喷射喷枪可以是任何已知形式的。因此，顶浸没喷射喷枪可以根据均授予Floyd的美国专利4251271和5251879、授予Floyd等的美国专利5308043中的任一项或我们的共同未决专利申请WO2013/000017、WO2013/029092和PCT/IB2012/0567714中的任一项任所公开的任何形式。

利用本发明的温度测量设备，熔池的熔渣相的温度的那种良好测量成为可能，在用该设备的喷枪进行的火法冶金工艺的过程中，这是非常令人惊讶的。不用浸没在熔池中的喷枪的出口端部分，测量在燃料和氧气的混合物已燃烧之后用顶浸没喷射喷枪产生的火焰喷流的温度的企图，被证明是不成功的。接收从出口端纵向进入到喷枪的、由火焰产生的红外线能量，并且似乎高温计将只测量火焰温度，而不提供关于熔池温度的有用信息。也就是说，有迹象表明，有关浸没在熔池的熔渣相中的喷枪的出口端部分的结果，也不会提供熔渣相的温度的有用测量，特别在假定起因于浸没喷射的熔渣内的高程度湍流的情况下。另外，在顶浸没喷射操作中，熔渣是一种反应介质，在该反应介质中，原料分散并循环流动，并且它们经受通过顶浸没喷射的所选条件允许的还原或氧化反应。具有分散的原料的熔渣相和反应产物的组合物完全不同于单独熔渣的组合物。因此，这种情形十分不同于在使用红外线测温术利用固体(即使移动)或利用诸如钢水之类的液体的流动蒸汽，或在炼生铁的碱性氧气炉中的温度测量中获得的情况。在后一种情况下，顶吹氧气导致熔渣将移位以暴露铁水用于温度测量。在这种顶吹喷枪的出口端尖端处也不存在燃料的燃烧。当它是铁的所需温度而不是熔渣的温度时，铁呈现相对恒定组合物的表面。此外，如在顶浸没喷射操作中那样，BOF熔渣处于湍流状态，并且不提供适合于温度测量的稳定表面形式。在顶浸没喷射操作中的熔渣的表面总是被打破，大量熔渣喷出到熔池之上的反应器空间中然后回落。这样的喷出熔渣或者冷却到低于熔渣层的温度，或者更通常情况下，利用散发的烟气(如一氧化碳和氢)的后燃烧处理，为回收热能到熔池的目的而将喷出熔渣加热在熔渣层的温度之上。这些因素的每一个都表明，熔池温度将不能够使用本发明的设备可靠地测量。

尽管有关于红外线测温术的其他用途以及关于不用本发明的设备的喷枪的出口端部分的浸没而进行的燃烧顶浸没喷射喷枪的初步试验的经验，但已经令人惊讶地发现，根据进行火法冶金操作的需要，利用本发明的设备的顶浸没喷射喷枪的出口端部分的优异温度测量成为可能。特别地，本发明的设备允许在顶浸没喷射操作中熔池的熔渣相的温度的优异测量，并当熔渣相是关于给定顶浸没喷射操作的、用于反应的反应介质时，这种测量是至关重要的。在如埋弧焊冶炼之类的其他工艺中，处于熔渣或反应混合物之下的金属相的温度是必要的测量，但金属相不能直接可接近的(accessible)并且折衷测量针对普通较冷熔渣或反应混合物作出。

本发明的温度测量设备可以包括一个高温计器件。在那种情况下，每个器件可具有至少一个接收器单元，其相关于顶浸没喷射喷枪地安装并能接收从所述出口端纵向穿过喷枪内的红外线能量，每个能聚焦红外线能量以便它接收并且允许相应输出信号的产生。每个高温计器件可安装在由内管所限定的孔之内。替代地或另外，该高温计器件可以包括安装在限定在内管和外管至少之一与内管和外管之间的中间管之间的环形通道内的至少一个高温计器件。

附图说明

为了可以更加全面地理解本发明，现在对附图进行引用，在附图中：

图1是顶浸没喷射反应器的部分剖开透视图；

图2示出根据本发明的温度测量设备一个形式的表示，其下端部分以放大尺度示出；

图3是根据本发明的温度测量设备的另一种形式的下部的部件的部分剖面图。

图4示出相关于图3的设备的上部的部件的细节；和

图5示出在利用本发明的温度测量设备进行的半工业工厂试验中测出的温度随时间的变化。

具体实施方式

在图1中所示的反应器10仅仅是可能的顶浸没喷射反应器和喷枪布置的一个例子。反应器10具有柱形外壳12，在其顶端由倾斜顶盖14封闭，排烟道16从倾斜顶盖14向上突出到烟气锅炉/热交换器18。在图1的图示中，外壳12的矩形部分已被移去以使得能够观察内部，虽然外壳12除了出孔(taphole)外，在其高度上的所有水平上都是圆周向连续的。顶盖14具有入口20，顶浸没喷射喷枪22向下通过该入口20延伸，以便在保护性熔渣覆盖层24已经形成并凝固在喷枪22的下部之后，喷枪22的下端部分浸没在熔池26的上部熔渣相28中。反应器10还具有：通过顶盖14开口的进料口29，以使得用于所需要的火法冶金操作的原料能够装载到熔池26的熔渣28中；以及燃烧器端口30，用于在需要时能够插入用于加热反应器的燃烧器31。喷枪22具有连接器34，其使得能够连接喷枪22以分离燃料/还原剂和含氧气体的源，以使得这些材料的分离通道向下通过喷枪22并在喷枪22的下部出口端混合以供应燃烧混合物。燃料和氧气混合物的燃烧在喷枪22的下部出口端处的熔渣28中产生燃烧带以及在熔渣28中的强湍流，该强湍流导致通过出口29装载的原料分散在熔渣28中，以便在熔渣28内产生所需要的火法冶金反应。

如图2中所示的喷枪22是具有温度测量设备的顶浸没喷射喷枪的一种形式的下端的示意图。喷枪22包括外管38、内管40和在管道38和40之间的中间管42。管道38、40和42的横截面基本上为圆形，并且基本上同心地布置。限定在管道38和42之间的环形通道44能够供给空气，而限定在管道40和42之间的通道46能够供给氧气。由管道40限定的孔48能够供给燃料/还原剂。如图所示，管道40和42在管道38的下端之上、相对于喷枪22的总长度的一段短距离处终结，以提供混合室50，在该混合室50中，燃料/还原剂、空气和氧气混合以促进燃料在管道38下端的有效燃烧。喷枪22可以具有长达约25米的长度和长达约0.5米的外径，以便于商业操作。喷枪22的半工业工厂版可能只有大约4米长和大约0.075米外径。

根据本发明的温度测量设备的一种形式图示于图2，并包括与高温计器件52组合的喷枪22。相对于内管40的直径大大放大地示出的器件52包括传感器头，在示出的布置中，该传感器头由包含透镜或传感器单元54的机壳56以及具有与透镜单元通信的一端的光缆60组成。传感器头54安装在内管40的下部范围内，在该下部范围内，传感器头54由对燃料/还原剂向下通过管40的流动提供最小妨碍的适当框架或支架(未示出)支承。传感器头54定位成能够接收向上通过下端并纵向沿喷枪22的红外线能量和聚焦接收到的该红外线能量。该布置可以使得透镜单元58诸如从作为喷枪22的顶浸没喷射的结果、在熔渣28的层内形成的表面(如由线64示意性地描绘的)接收由线62所描绘的锥内的红外线能量。由线62所描绘的锥角对于透镜单元58离喷枪22的出口端的距离来说是最大了，因为更大的锥角会导致来自锥击中管道38和40中至少一个的干扰。更小的锥角可能是适当的，因为透镜单元58离线64处的表面(在其上辐射接收到的红外线能量)的间距需要与透镜单元58的透镜的焦距基本上对应。例如可从DiasInfraredGmbH可得到的PYROSPOTDSRF11N具有可调焦距。然而，所示的布置提供了在红外线能量辐射表面上的最大视野，从而允许准确的温度确定。

在图2的布置中，光缆60从传感器头54向上穿过内管40并从喷枪22的入口端出来，到达含有检测器单元68、放大器单元70和显示器件72的外部机壳66。由透镜单元58聚焦在该传感器头54上接收到的红外线能量，从而使聚焦的红外线能量沿线缆60传递到机壳66。由检测器单元68接收该能量并将其转换成由放大器单元70放大的输出电信号，并传递给在其上显示熔渣温度的读出的显示器72。

如果需要的话，线缆60在内管40的范围可以处于通过其冷却剂流体能够循环以控制机壳56内的传感器头54尤其是透镜单元58的环境温度的导管内。

虽然图1和2的温度测量设备仅示出了在喷枪22中的单一高温计器件52，但在一个喷枪22可以存在多于一个器件52，例如多达4个器件52。这些器件可全部处于内管40内，或至少有一个可以处于管道40和管道42之间，和/或处于管道38和管道42之间。

图3和4的布置在很大程度上将根据图1和2的描述来理解。在图3和4中，对应于图1和2中的那些部件的部件具有相同的附图标记加100。喷枪122具有中间管142和如在图4中以虚线轮廓中所看见的内管140。相应管道142和140还称为内空气/氧气管和燃料气体管。然而，管道142可以沿着限定在管道140和142之间的通道146供给氧气或富氧空气，而管道140可以沿着由管道140所限定的孔148供给夹带在载体气体中的细颗粒煤、或燃料油或天然气。另外，虽然未示出，但喷枪122具有对应于喷枪22的管道38的外管，空气通过处于外管和管道142之间的、对应于喷枪22的通道44的环形通道供给，以便能够供给空气来冷却外管并在喷枪122下部范围的足够部分上保持凝固熔渣的保护性覆盖层。

正如在图4中所见，喷枪122的上部或入口端具有固定在管道142上并且突出在管道142之上的耦合器件80，以使得喷枪122能够由高架提升系统升高和降低。此外，喷枪122具有入口连接器82，其为燃料/还原剂向下通过管道140的孔148的流动，而与管道140连通，以便能够从供给源供给天然气(或其它适用于顶浸没喷射操作的燃料/还原剂)。连接器82穿过管道142的可分离上部分142a的壁，与管道140连通。管道142的部分142a由双凸缘密封耦合器142c端对端地与管道142的主要范围142b相耦合。在低于连接器82和耦合142c的水平上，喷枪122具有连接器84，其为向下通过通道146的流动，而连通通过管道142，以便能够从供给源供给含氧气体(如富氧空气)。

虽然未示出，但外管的上端终结于连接器84之下的一个短距离处。其他连接器(未示出)为向下通过外管和管道142之间的环形通道的流动，而连通通过外管的上端，以便能够从供给源供给空气。空气的流动使得飞溅到外管的外表上的熔渣冷却以形成凝固熔渣的保护性覆盖层，该保护性覆盖层能够甚至当浸没在熔渣相中时保持在喷枪122的下部范围之上。

由用于外管的该其他连接器和连接器82和84导致的布置使得从通道146和外管与管道142之间的通道向喷枪122下喷射的气体，在喷枪122的下端与来自孔148的燃料/还原剂混合。因此，可以在喷枪122的下端形成可燃混合物，并且当燃烧时，该混合物产生提供燃料/还原剂的燃料成分的燃烧的燃烧火焰。由于该下端浸没在熔渣相内来便于顶浸没喷射，燃烧火焰在进行浸没喷射的整个时期，在熔渣相内产生发热燃烧区域。如果该混合物的氧含量等于或超过用于作为燃料的所有燃料/还原剂的燃烧的化学计量要求，则取决于氧过量的水平，将在熔渣相内产生对氧化条件的中性。替代地，由于混合物中用于所有燃料/还原剂的燃烧的不足够的氧，部分燃料/还原剂将不燃烧，所以将可作为还原剂使用，使得还原条件将在熔渣内占主要。管道140但最好还有管道142，可以在其下端在外管的下端之上的相对短距离处终结，使得混合室(未示出)例如以类似于喷枪22的腔室50的方式形成在外管的下端内。

喷枪122还包括其下部152a示出在图3中而上部152b显示在图4中的高温计器件。下部152a安装在紧靠管道140的外表面的通道146中，并包括安装在喷枪122的下部区域中、邻接于具有多个叶片98的旋流器96、处于光缆160的下端的传感器头154。线缆160在通路146内向上通过。如图4所示，线缆160的上端形成高温计器件152的上部152b的一部分，在通道146中向上通过进入喷枪122的顶端，到达在其上通过管道142的部分142a中的密封件退出的位置。由传感器头154接收到并聚焦的红外线能量可以沿着光缆160传递到检测器单元168。该红外线能量由检测器单元168转换成电信号。电力和信号线缆92可以将电信号发送到电接线盒(未示出)并能够监视正在经受用于所需要的火法冶金操作的顶浸没喷射的熔渣的温度的信号显示器件或记录器(也未示出)。

如可从图3和4可以理解，喷枪122的高温计器件152布置在内管140和中间管142之间，在这些管道140、142之间的氧气通道146中。这与图2的布置相反，其中器件52处于内管40的孔48内。在图2中，器件52邻接于混合室50的上端，并且喷枪122优选具有混合室，器件152也定位于邻接混合室的上端。图2的布置适用于半工业工厂或小容量顶浸没喷射反应器，虽然图3和4的布置特别对于较大反应器是优选的。

图5提供了在利用顶浸没喷射的火法冶金操作期间监视熔渣温度随时间的变化时，在三个半工业工厂试验中获得的结果。所使用的工厂类似于图1中所示的工厂，具有根据图3和4的喷枪。该喷枪装有可从德国的Dresden的DIAS红外线系统公司获得的Pyrospot44N高温计器件。熔渣温度能够被监视以提供对每个试验示出的连续线。对于这一点，所检测到的红外线辐射被转换成电信号，该信号传递给记录器。对于每一个试验，熔渣的温度也使用手持单次测量一次性器件以连续时间间距测量，以产生对每次试验示出的菱形测量，这些测量验证本发明的设备获得的高精度。

最后，应该理解，各种变更、改进和/或添加可以引入到之前描述的部件的结构和布置中，而不脱离本发明的精神或范围。

Claims (19)

1.一种用于顶浸没喷射装置的温度测量设备，在该装置的反应器中进行的火法冶金操作期间，用于测量包括熔渣相的熔池的温度，其中该设备包括顶浸没喷射喷枪，其具有至少一个外管和一个内管，由内管限定的孔和由外管的内表面部分地限定的环形通道，并且其中该设备还包括高温计器件，其至少一个接收器单元相关于顶浸没喷射喷枪地安装，该接收器单元能接收从喷枪的出口端纵向穿过喷枪内的红外线能量，并且该高温计器件能聚焦所接收到的红外线能量，以使得能够产生指示熔池的温度的输出信号或显示，其中喷枪的出口端部分浸没在熔池中并且该红外线能量从熔池接收。

2.根据权利要求1的温度测量设备，其中该高温计器件包括检测器单元，其能从接收器单元接收聚焦的红外线能量，并产生相应电输出信号。

3.根据权利要求2的温度测量设备，其中该检测器单元耦合到传感器头，并直接从接收器单元接收聚焦的红外线能量。

4.根据权利要求的温度测量设备，其中该检测器单元处在顶浸没喷射喷枪外部并且通过光缆与传感器头通信。

5.根据权利要求3或4的温度测量设备，其中该高温计器件包括放大器单元，其能接收来自检测器单元的输出信号，并产生放大输出信号。

6.根据权利要求5的温度测量设备，其中该放大器单元耦合到显示器件，该显示器件能提供指示由该接收器单元从其接收红外线能量的熔池的温度的显示。

7.根据权利要求1至6中任何一项的温度测量设备，其中该高温计器件的至少接收器单元相关于顶浸没喷射喷枪地安装在喷枪的至少外管的外周内。

8.根据权利要求7的温度测量设备，其中至少接收器单元处于内管和外管之间的环形通道内。

9.根据权利要求7的温度测量设备，其中该顶浸没喷射喷枪包括处于内管和外管之间的至少一个中间管，并且该接收器单元处于外管和下一个最内管之间，或两个中间管之间，或者内管和下一个最外管之间。

10.根据权利要求7的温度测量设备，其中该接收器单元处于内管的外周内。

11.根据权利要求1至10中任何一项的温度测量设备，其中该高温计器件的至少接收器单元与顶浸没喷射喷枪的入口和出口端中的每一个隔开。

12.根据权利要求11的温度测量设备，其中至少该接收器单元与喷枪的出口端隔开喷枪的长度的一小部分。

13.根据权利要求1至12中任何一项的温度测量设备，其中至少该接收器单元被定向成使得接收器单元具有与顶浸没喷射喷枪的纵向轴线基本上平行的锥轴线。

14.根据权利要求1至13中任何一项的温度测量设备，其中该内管以及任选的任意中间管终结于喷枪出口端处外管端部的一短距离处，以在喷枪出口端部分内限定混合室，并且该高温计器件的至少接收器单元相关于喷枪地、在或邻接于更接近喷枪的出口端的内管端部如内管的孔内安装。

15.根据权利要求1至14中任何一项的温度测量设备，其中该设备包括至少两个所述高温计器件，每一个高温计器件具有至少一个接收器单元部分，其相关于顶浸没喷射喷枪地安装并能接收从所述出口端纵向通过喷枪内的红外线能量，并且每一个高温计器件能聚焦其接收的红外线能量并能够产生相应所述输出信号。

16.根据权利要求15的温度测量设备，其中每个高温计器件被安装在由内管所限定的孔内。

17.根据权利要求15的温度测量设备，其中至少一个所述设备被安装在环形通道内，该环形通道限定在内管和外管中至少一个与在内管与外管之间的中间管之间。

18.根据权利要求1至17中任何一项的温度测量设备，其中该顶浸没喷射喷枪适于使得在使用中，仅作为通过喷枪喷射的一种气体或多种气体的结果，其被冷却并由此保持保护性固体熔渣覆盖层。

19.根据权利要求1至17中任何一项的温度测量设备，其中该顶浸没喷射喷枪适于使得在使用中，作为通过喷枪喷射的一种气体或多种气体和冷却剂流体的循环的组合冷却效果的结果，其被冷却并保持保护性固体熔渣覆盖层。