CN106086260B - 一种高温反应器冷却装置多功能试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高温反应器冷却装置多功能试验台，属于高温反应器技术领域。该试验台包括试验台本体、冷却水循环系统、地下水箱、主控室以及无线数据采集系统，试验台本体包括加热板工位、冷却壁工位、风口中小套工位。地下水箱置于地面下，与地上冷却水循环系统连接，冷却水循环系统为试验台本体提供循环冷却水，无线数据采集系统发射射频信号给主控室，主控室反馈信号对试验台进行控制。该试验台炉体采用电加热板加热方案，加热均匀、速率高，加热温度高，可稳定精确的控制炉内温度，并且对环境无污染。试验台下部装有滑轮，为可移动式，布置灵活。

Description

一种高温反应器冷却装置多功能试验台

技术领域

本发明涉及高温反应器技术领域，特别是指一种高温反应器冷却装置多功能试验台。

背景技术

高炉长寿技术对高炉大型化发展和提高企业经济效益意义重大，而高炉寿命与炉体冷却设备息息相关，提高炉体冷却设备的寿命成为高炉长寿技术发展的关键环节。随着高炉高煤比和高风温等操作技术的发展，高炉炉腹、炉腰和炉身下部等热负荷较高区域工作环境恶化，炉体冷却设备受热流冲击严重，冷却设备容易发生损坏。因此，提高冷却设备的寿命成为高炉长寿的研究重点。

高炉冷却壁、风口中套、风口小套是高炉炉体的重要冷却设备。在高炉冷却壁和风口中小套的设计过程中，需要通过数值模拟来掌握冷却壁和风口中小套在不同工况条件下的温度场分布、应力场分布以及形变情况。而热态试验可以验证数值模拟的可靠性，从而为冷却壁以及风口中小套的设计提供指导。因此，热态试验对于高炉冷却壁、风口中小套的设计和使用具有重要意义。

对于高炉冷却壁的热态试验，比较成熟的有三座试验台，分别在常熟喷嘴厂、汕头华兴冶金设备股份有限公司和河北天宇高科冶金铸造有限公司。这三座试验台都采用燃烧柴油的方式加热炉体。主要问题是：油耗量比较大、烟气污染问题严重、无法精确稳定的控制炉内温度；对于高炉风口小套的热态试验，已有的是河北万丰冶金备件有限公司的试验台，采用焦炭鼓风加热炉体。主要问题是：焦炭只能一次性加入、烟气污染问题严重、鼓风量无法调节、炉内温度波动大。对于高炉风口中套，没有检索到热态试验装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高温反应器冷却装置多功能试验台，能够稳定精确的控制炉内温度，对环境没有污染。

该试验台包括试验台本体、冷却水循环系统、地下水箱、主控室和无线数据采集系统，地下水箱位于地面以下，与地面上的冷却水循环系统连接，冷却水循环系统为试验台本体提供循环冷却水，无线数据采集系统发出射频信号，主控室收到射频信号后进行处理，实现对该试验台的控制；

其中，试验台本体包括加热板工位、冷却壁工位和风口中小套工位，加热板工位和冷却壁工位之间设置耐火材料，风口中小套工位设置在冷却壁工位一侧。

该试验台下部装有滑轮，能够自由移动。

加热板工位周围配加炉壳，侧面配加电源保护罩；加热板工位分为上、中、下三个区域控制温度，加热板工位采用硅钼棒自下而上密集排布方式，硅钼棒为横向插入式。

冷却水循环系统为冷却壁工位和风口中小套工位分别供水，冷却水循环系统包括主水箱、进水水箱、出水水箱、水泵、流量控制阀门、压力变送器、电磁流量计和水温测量装置，主水箱中的水一部分经过水泵输送至进水水箱，另一部分经过水泵、流量控制阀门、压力变送器、电磁流量计和水温测量装置输送至风口中小套工位，进水水箱中的水经过水泵、流量控制阀门、压力变送器、电磁流量计和水温测量装置输送至冷却壁工位；冷却壁工位的水经过水温测量装置和压力变送器输送至出水水箱，并返回主水箱，风口中小套工位的水循环后经过水温测量装置和压力变送器返回主水箱。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

1、试验台应用范围广泛。不单适用于高炉冷却壁、风口中套、风口小套的高温热态试验，对于冶金、化工、建筑等行业应用的板式冷却原件和圆柱空心冷却原件的高温热态试验都适用。

2、试验台炉体采用电加热板加热方案，加热均匀、速率高，加热温度高(最高温度可达1500℃)，可稳定精确的控制炉内温度，并且对环境无污染。试验台下部装有滑轮，为可移动式，布置灵活。

3、电加热板分为上、中、下三个区域控制温度。便于分别进行高炉冷却壁、风口中套、风口小套的热态试验：在进行高炉冷却壁热态试验时，同时采用三个区域控制温度，可降低单个变压器的功率，降低变压器采购成本；在进行风口中套、风口小套的热态试验时，可单独采用下部区域控制温度，节省电能。

4、电加热板内部设计采用硅钼棒自下而上密集排布方式，热负荷可达17w/cm²，加热板的最高温度可达1500℃，且硅钼棒为横向插入式，损坏后便于及时更换。

5、试验台设计了冷却水循环系统，便于高炉冷却壁、风口中套、风口小套进行热态试验时通水冷却。冷却水循环系统设计满足了高炉冷却壁、风口中套、风口小套在实际工业应用中的水流量、水速的要求。

6、试验台设计了无线数据采集、收发系统，便于实时采集传输高炉冷却壁、风口中套、风口小套热态试验过程中的数据。其中，设计无线测量装置测量热态试验过程中的水温；设计无线热电偶测量热态试验过程中冷却壁、风口中套、风口小套不同位置和不同深度的温度。另外，为实现热态试验数据精确的采集、传输，设计了基于nRF905的无线数据采集系统。无线数据采集系统设计了系统总体方案、基站方案和从站方案。

附图说明

图1为本发明的高温反应器冷却装置多功能试验台整体结构示意图；

图2为本发明的加热板工位结构示意图；

图3为本发明的加热板工位主视图；

图4为本发明的加热板工位左视图；

图5为本发明的加热板工位俯视图；

图6为本发明的冷却水循环系统结构示意图；

图7为本发明的无线数据采集系统总体结构图；

图8为本发明的无线数据采集系统基站结构图

图9为本发明的无线数据采集系统从站结构图。

其中：1-冷却水循环系统；2-地下水箱；3-主控室；4-无线数据采集系统；5-加热板工位；6-冷却壁工位；7-风口中小套工位；8-耐火材料；9-炉壳；10-电源保护罩；11-硅钼棒；12-主水箱；13-进水水箱；14-出水水箱；15-水泵；16-流量控制阀门；17-压力变送器；18-电磁流量计；19-水温测量装置。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种主要适于高炉冷却壁、风口中套、风口小套的高温热态试验，也适用于冶金、化工、建筑等行业应用的板式冷却原件和圆柱空心冷却原件的高温热态试验的高温反应器冷却装置多功能试验台。

如图1所示，为该试验台结构示意图。包括试验台本体、冷却水循环系统1、地下水箱2、主控室3和无线数据采集系统4，地下水箱2位于地面以下，地下水箱2与地面上的冷却水循环系统1连接，冷却水循环系统1为试验台本体提供循环冷却水，无线数据采集系统4发出射频信号，主控室3收到射频信号后进行处理，实现对该试验台的控制；

其中，试验台本体包括加热板工位5、冷却壁工位6和风口中小套工位7，加热板工位5和冷却壁工位6之间设置耐火材料8，风口中小套工位7设置在冷却壁工位6一侧。

试验台下部装有滑轮，便于移动。加热板工位5固定，冷却壁工位6和风口中小套工位7可根据热态试验需要随时吊装与加热板工位5组合，四周砌筑耐火材料8。

具体实施过程：将试验台摆放在相对空旷、便于试验的位置并固定好。将冷却器吊装至试验台前，周围用耐火材料8砌筑并固定好冷却壁工位6位置。将冷却水循坏系统1组装好，安装好相应监测、控制设备，并连接好冷却器。打开冷却水循坏系统1、打开无线数据采集系统4后，再启动试验台电加板加热程序，开始进行热态试验，并采集热态试验过程中的参数。

如图2、图3、图4和图5所示，加热板工位5周围配加炉壳9，侧面配加电源保护罩10；加热板工位5分为上、中、下三个区域控制温度，便于分别进行高炉冷却壁、风口中套、风口小套的热态试验：在进行高炉冷却壁热态试验时，同时采用三个区域控制温度，可降低单个变压器的功率，降低变压器采购成本；在进行风口中套、风口小套的热态试验时，可单独采用下部区域控制温度，节省电能。加热板工位5采用硅钼棒11自下而上密集排布方式，热负荷可达17w/cm²，加热板的最高温度可达1500℃，硅钼棒11为横向插入式，损坏后便于及时更换。加热板工位5的尺寸为2500×1200mm，为避免升温过程中压力过大，顶部耐火材料8开有尺寸为Φ100mm的圆孔。

如图6所示，冷却水循环系统1为冷却壁工位和风口中小套工位7分别供水，冷却水循环系统1包括主水箱12、进水水箱13、出水水箱14、水泵15、流量控制阀门16、压力变送器17、电磁流量计18和水温测量装置19，主水箱12中的水一部分经过水泵15输送至进水水箱13，另一部分经过水泵15、流量控制阀门16、压力变送器17、电磁流量计18和水温测量装置19输送至风口中小套工位7，进水水箱13中的水经过水泵15、流量控制阀门16、压力变送器17、电磁流量计18和水温测量装置19输送至冷却壁工位6；冷却壁工位6的水经过水温测量装置19和压力变送器17输送至出水水箱14，并返回主水箱12，风口中小套工位7的水循环后经过水温测量装置19和压力变送器17返回主水箱12。冷却水循环系统可保证热态试验过程中水量、水速满足冷却壁和风口中小套实际工业应用的需要。

如图7所示，本发明包括试验台无线数据采集系统总体结构。其中，圆形区域内部代表为无线信号所能覆盖的范围。从站代表无线数据采集系统的电子侧头，基站代表主控室。在热态试验过程中，数据可通过从站采集，通过无线射频发射，由基站接收，然后通过CAN接口传输到工业网络。

如图8所示，本发明包括试验台无线数据采集系统基站结构。从站传输过来的数据，经过射频收发模块传输至微处理器，然后通过CAN接口传输到工业CAN网络。

如图9所示，本发明包括试验台无线数据采集系统从站结构。无线侧头传感器采集的信号经过滤波放大器传输至采样/保持器，经过多路开关、A/D转换传输至微处理器，然后通过无线射频收发模块发出。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种高温反应器冷却装置多功能试验台，其特征在于：包括试验台本体、冷却水循环系统(1)、地下水箱(2)、主控室(3)和无线数据采集系统(4)，地下水箱(2)位于地面以下，地下水箱(2)与地面上的冷却水循环系统(1)连接，冷却水循环系统(1)为试验台本体提供循环冷却水，无线数据采集系统(4)发出射频信号，主控室(3)收到射频信号后进行处理，实现对该试验台的控制；

其中，试验台本体包括加热板工位(5)、冷却壁工位(6)和风口中小套工位(7)，加热板工位(5)和冷却壁工位(6)之间设置耐火材料(8)，风口中小套工位(7)设置在冷却壁工位(6)一侧；

所述加热板工位(5)周围配加炉壳(9)，侧面配加电源保护罩(10)；加热板工位(5)分为上、中、下三个区域控制温度，加热板工位(5)采用硅钼棒(11)自下而上密集排布方式，硅钼棒(11)为横向插入式；

所述冷却水循环系统(1)为冷却壁工位(6)和风口中小套工位(7)分别供水，冷却水循环系统(1)包括主水箱(12)、进水水箱(13)、出水水箱(14)、水泵(15)、流量控制阀门(16)、压力变送器(17)、电磁流量计(18)和水温测量装置(19)，主水箱(12)中的水一部分经过水泵(15)输送至进水水箱(13)，另一部分经过水泵(15)、流量控制阀门(16)、压力变送器(17)、电磁流量计(18)和水温测量装置(19)输送至风口中小套工位(7)，进水水箱(13)中的水经过水泵(15)、流量控制阀门(16)、压力变送器(17)、电磁流量计(18)和水温测量装置(19)输送至冷却壁工位(6)；冷却壁工位(6)的水经过水温测量装置(19)和压力变送器(17)输送至出水水箱(14)，并返回主水箱(12)，风口中小套工位(7)的水循环后经过水温测量装置(19)和压力变送器(17)返回主水箱(12)；

设计无线测量装置测量热态试验过程中的水温；设计无线热电偶测量热态试验过程中冷却壁、风口中套、风口小套不同位置和不同深度的温度；基于nRF905的无线数据采集系统实现热态试验数据精确的采集、传输。

2.根据权利要求1所述的高温反应器冷却装置多功能试验台，其特征在于：所述试验台下部装有滑轮。