CN111076694B

CN111076694B - 高炉填料层气隙的判断方法

Info

Publication number: CN111076694B
Application number: CN202010008308.6A
Authority: CN
Inventors: 陈生利; 余骏; 程羲; 杨涛
Original assignee: SGIS Songshan Co Ltd
Current assignee: SGIS Songshan Co Ltd
Priority date: 2020-01-03
Filing date: 2020-01-03
Publication date: 2021-06-25
Anticipated expiration: 2040-01-03
Also published as: CN111076694A

Abstract

本申请涉及一种高炉填料层气隙的判断方法，属于高炉炼铁技术领域。高炉填料层气隙的判断方法，包括根据冷却壁对应的耐火砖的温度、冷却壁对应的炉皮温度和冷却壁进出水管头的水温差确定耐火砖层与冷却壁之间的基准能量传递系数k_1基、冷却壁与炉皮之间的基准传递系数k_2基以及耐火砖与炉皮之间的基准传递系数k_3基。根据当前检测数据及关系式得到的k_1测、k_2测、k_3测分别与k_1基、k_2基、k_3基比较判断高炉本体填料层是否存在气隙以及气隙的变化。该判断方法便于本领域技术人员判断气隙，可以有效指导高炉工艺技术人员采取压浆填充的方法治理气隙。

Description

高炉填料层气隙的判断方法

技术领域

本申请涉及高炉炼铁技术领域，且特别涉及一种高炉填料层气隙的判断方法。

背景技术

在高炉安全长寿管理中，全靠高炉热电偶温度来判断高炉本体运行情况。特别是部分高炉过于强化冶炼，忽略了高炉的长寿。当炭砖与冷却壁出现裂缝或者有气隙，会加速炭砖的侵蚀，导致高炉炭砖减薄而缩短高炉炉缸寿命甚至引发高炉本体烧穿的恶性事故。在现有技术条件下，在高炉正常生产时，通过对高炉炉缸传热体系进行长期无间断的数据对应分析计算判断高炉是否存在气隙，但没有便捷的方法判断高炉是否存在气隙以及气隙的变化。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种高炉填料层气隙的判断方法，以改善高炉填料层气隙的判断不便捷的技术问题。

本申请解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本申请实施例提供了一种高炉填料层气隙的判断方法，包括：在高炉本体耐火砖温度稳定周期内获取多组检测数据，每组检测数据包括冷却壁进出水管头的水温差ΔT、冷却壁对应的炉皮温度T_炉皮以及冷却壁对应的耐火砖的温度t。

根据至少两组检测数据中的t和ΔT确定t、ΔT及k₁的关系以及耐火砖层与冷却壁之间的基准能量传递系数k_1基，根据至少两组检测数据中的T_炉皮和ΔT确定T_炉皮、ΔT及k₂的关系以及冷却壁与炉皮之间的基准能量传递系数k_2基，根据至少两组检测数据中的t和T_炉皮确定t、T_炉皮及k₃的关系以及耐火砖与炉皮之间的基准能量传递系数k_3基。其中，k₁为耐火砖层与冷却壁之间的能量传递系数，k₂为冷却壁与炉皮之间能量传递系数，k₃为耐火砖与炉皮之间能量传递系数。

根据t、ΔT及k₁的关系以及当前检测的t、ΔT得到当前耐火砖层与冷却壁之间的能量传递系数k_1测，根据T_炉皮、ΔT及k₂的关系以及当前检测的T_炉皮、ΔT得到当前冷却壁与炉皮之间能量传递系数k_2测，根据t、T_炉皮及k₃的关系以及当前检测的t、T_炉皮得到当前耐火砖与炉皮之间能量传递系数k_3测。再根据k_1测与k_1基的比较结果确定耐火砖层与冷却壁之间的气隙指数W₁，根据k_2测与k_2基的比较结果确定冷却壁与炉皮之间的气隙指数W₂，根据k_3测与k_3基的比较结果确定耐火砖与炉皮之间的气隙指数W₃。根据W₁、W₂以及W₃判断高炉本体填料层是否存在气隙以及气隙的变化。

本申请的有益效果包括：

本申请提供的高炉填料层气隙的判断方法不需要导热系数等无法从实际中准确获得的理论参数，通过获得耐火砖层与冷却壁之间的基准能量传递系数k_1基、冷却壁与炉皮之间的基准能量传递系数k_2基、耐火砖与炉皮之间的基准能量传递系数k_3基，与当前检测数据进行比较，获得耐火砖层与冷却壁之间的气隙指数W₁、冷却壁与炉皮之间的气隙指数W₂、耐火砖与炉皮之间的气隙指数W₃的变化，进而获得高炉本体炉皮与冷却壁、耐火砖与冷却壁之间的填料层气隙的变化。该判断方法贴近生产逻辑，能够方便快捷的判断高炉本体内气隙的变化，可以有效指导高炉工艺技术人员采取压浆填充的方法治理气隙。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

高炉本体内部，是高炉冶炼状态下高温区域。高炉本体从外到内的砌筑结构一般包括炉皮、捣料层、冷却壁、捣料层、耐火砖层。耐火砖层属于炉缸的最里层，耐火砖层与炉内冶炼生成的高温炉料或者高温渣铁直接接触。耐火砖表面使用连接在固定炉壳上的冷却壁对其冷却，冷却壁与碳砖之间采用捣料填充严实，碳砖与冷却壁形成一个稳定的传热体系，使其尽量保持相对稳定。通常情况下，高炉本体所砌筑的耐火砖在投入生产后需要使用一代炉龄，在生产过程中采用人工或仪器是无法进行准确测量砖衬损坏情况，更是无法更换、处理砖衬。

现有方法通常每层给定一个导热系数λ，把炉缸从内到外各层看作均匀稳定的结构来分析，属于理想状态。实际生产情况下是无法获得这个参数的，只能定性描述，现有技术各种评估方法均属于理论层面上的定性判断，不能更好结合生产实践指导现场操作技术人员。

本申请提出一种高炉填料层气隙的判断方法，不采用导热系数，而是测量实际数据，通过实际数据判断耐火砖、冷却壁以及炉皮之间的能量传递情况，再根据实时数据与得到的各层的能量传递情况进行比对，简便的判断出高炉填料层气隙情况，可以有效的验证高炉本体温度升高是气隙所致还是实际温度升高，从而进一步保障高炉本体安全。该判断方法贴近生产逻辑，便于操作技术人员判断。

下面对本申请实施例的一种高炉填料层气隙的判断方法进行具体说明。

本申请提供的高炉本体耐火砖层在环向方向和纵向方向均埋设有多个热电偶，用于对高炉本体内侧耐火砖的温度进行监测。环向方向的热电偶一般保持在间距1.5-2米，纵向方向的热电偶一般保持在0.5-0.6米。该间距可以较大程度保证高炉本体温度的覆盖，热电偶测量的温度值表示高炉本体内侧耐火砖温度。高炉本体冷却壁进出水管头均设有多个热电偶，用于对高炉本体各层、各块冷却壁进出水管头的水温度进行监测。本申请中的高炉本体、热电偶及其设置方式均为本领域的通用设备及技术，本申请对其不做限定。

通过获取上述热电偶的监测结果得到多组检测数据。每组检测数据包括冷却壁进出水管头的水温差ΔT、冷却壁对应的炉皮温度T_炉皮以及冷却壁对应的耐火砖的温度t。需要说明的是，多组检测数据在高炉本体耐火砖温度稳定周期内获得。得到的监测数据可以列表，如下表所示：

表1热电偶监测结果

冷却壁水温差ΔT(℃)	耐火砖温度t(℃)	炉皮温度T<sub>炉皮</sub>(℃)
			ΔT<sub>1</sub>	t<sub>1</sub>	T<sub>炉皮1</sub>
ΔT<sub>2</sub>	t<sub>2</sub>	T<sub>炉皮2</sub>
			...	...	...
ΔT<sub>n</sub>	t<sub>n</sub>	T<sub>炉皮n</sub>

由于实际生产中，即便是刚砌筑好的高炉本体，它的结构依然是不均匀稳定的，依然是存在气隙的。因为高炉本体砌筑时，填料层是不可能均匀稳定的，特别是填料层的导热系数是不可能测量计算得出来的。因此现有技术采用计算导热系数不能准确获得高炉本体气隙的变化情况。本申请发明人对冷却壁进出水管头的水温差ΔT和耐火砖的温度t建立关系式，根据能量传输原理可知，能量由高向低进行传递，正常稳定状态下，高炉本体内侧耐火砖温度与冷却壁水温差及炉皮层温度相关性很强，所以用一元函数关系满足其相关性要求。

以耐火砖的温度为纵坐标Y轴，冷却壁水温差为横坐标X轴，建立一元函数关系式k₁＝(t-b₁)/ΔT，其中，b₁为常数，k₁为耐火砖层与冷却壁之间的能量传递系数。用高炉长周期处于正常稳定状态下的耐火砖及冷却壁之间的热能传递相关性，把高炉本体从耐火砖层到冷却壁看作一个整体结构，得到耐火砖与冷却壁之间填料层的原始气隙指数k₁。需要说明的是，耐火砖的温度为耐火砖内插入的热电偶平均温度，可以是插入的多个点的温度，也可以是某个点的温度，只要热电偶正常即可。

通过至少两组检测数据以及ΔT及k₁的关系确定耐火砖层与冷却壁之间的基准能量传递系数k_1基和b₁。在一种可实现的方式中，选取耐火砖温度稳定周期内的两个温度值为t₁、t₂，对应周期内冷却壁水温差为ΔT₁、ΔT₂，对应周期内炉皮温度值为T_炉皮1、T_炉皮2。分别代入相应公式，得：k_1基＝(t₁-b₁)/ΔT₁、k_1基＝(t₂-b₁)/ΔT₂，得到k_1基和b₁。

以炉皮温度为纵坐标Y，冷却壁水温差为横坐标X建立一元函数关系式：k₂＝(T_炉皮-b₂)/ΔT，其中，b₂为常数。根据至少两组T_炉皮、ΔT以及T_炉皮、ΔT、k₂的关系确定冷却壁与炉皮之间的基准能量传递系数k_2基。k_1基、k_2基表示填料层初始气隙量，是符合生产实际的且可以接受的定量的气隙状态。因为填料层不可能完全处于充实状态，此时无需计算导热系数等无法从实际中准确获得的理论参数，该方法能更好结合生产实践指导现场操作技术人员。

在一种可实现的方式中，选取耐火砖温度稳定周期内的两个温度值为t₁、t₂，对应周期内冷却壁水温差为ΔT₁、ΔT₂，对应周期内炉皮温度值为T_炉皮1、T_炉皮2。分别代入相应公式，得：k_2基＝(T_炉皮1-b₂)/ΔT₁、k_2基＝(T_炉皮2-b₂)/ΔT₂，得到k_2基和b₂。

以耐火砖温度为纵坐标Y，炉皮温度为横坐标X建立一元函数关系式：k₃＝(t-b₃)/T_炉皮，其中，b₃为常数。根据至少两组检测数据中的t、T_炉皮以及t、T_炉皮、k₃的关系确定耐火砖与炉皮之间的基准能量传递系数k_3基。

通过至少两组检测数据确定k_3基和b₃。在一种可实现的方式中，选取耐火砖温度稳定周期内的两个温度值为t₁、t₂，对应周期内冷却壁水温差为ΔT₁、ΔT₂，对应周期内炉皮温度值为T_炉皮1、T_炉皮2。分别代入相应公式，得：k_3基＝(t₁-b₃)/T_炉皮1、k_3基＝(t₂-b₃)/T_炉皮2，得到k_3基和b₃。

获取上述参数后，再判断气隙。

在高炉本体耐火砖温度升高趋势阶段获取当前检测数据：冷却壁进出水管头的水温差ΔT₃，冷却壁对应的炉皮温度T_炉皮3以及耐火砖的温度值t₃，需要说明的是，该温度值可以是瞬时值，可以是某一变化周期内的平均值，能有效表示在该周期温度变化特征。

将t₃、ΔT₃和T_炉皮3分别代入k₁＝(t₃-b₁)/ΔT₃、k₂＝(T_炉皮3-b₂)/ΔT₃、k₃＝(t₃-b₃)/T_炉皮3中，得到当前耐火砖层与冷却壁之间的能量传递系数k_1测、当前冷却壁与炉皮之间能量传递系数k_2测及当前耐火砖与炉皮之间能量传递系数k_3测。

根据k_1测和k_1基确定耐火砖层与冷却壁之间的气隙指数W₁，关系式为：W₁＝k_1测/k_1基；根据k_2测和k_2基确定冷却壁与炉皮之间的气隙指数W₂，关系式为：W₂＝k_2测/k_2基；根据k_3测和k_3基确定耐火砖层与炉皮之间的气隙指数W₃，关系式为：W₃＝k_3测/k_3基。

当W₁＞1且W₃＞1，即k_1测＞k_1基且k_3测＞k_3基，说明耐火砖与冷却壁之间存在气隙，随W₁增大，耐火砖与冷却壁之间气隙率增加。k_3测＞k_3基说明耐火砖与冷却壁之间存在气隙，不能将热能传递给冷却壁，也不能将耐火砖的热能传递到炉皮，说明在高炉正常条件下内侧耐火砖温度肯定高于外侧炉皮层温度。

当W₂＞1且W₃＞1，即k_2测＞k_2基且k_3测＞k_3基，说明炉皮与冷却壁之间存在气隙，随W₂增大，炉皮与冷却壁之间气隙率增加。k_3测＞k_3基同样说明耐火砖与冷却壁之间存在气隙，耐火砖层的热能不能传递给炉皮。判断炉皮与冷却壁之间存在气隙可以有效判断炉皮是否变形，同时对验证高炉本体长高有显著的验证效果，很多高炉在炉龄后期都出现炉皮长高现象，这是高炉长寿十分关注的问题。在实际生产中，如果大面积炉皮与冷却壁之间气隙增加，说明该区域冷却壁破损加剧。

在本申请的部分实施例中，W₁＞1且W₂＞1，即k_1测＞k_1基且k_2测＞k_2基。说明耐火砖与冷却壁之间存在气隙，且炉皮与冷却壁之间存在气隙。气隙随气隙指数W₁和W₂的增大而增大。

高炉铁口孔道两侧炉皮区域，当k_3测等于或小于k_3基，即W₃＜1，耐火砖温度未出现升高趋势，可判断对应的炉皮区域出现煤气串入。当炉皮与冷却壁之间存在气隙且串入高温煤气时，炉皮温度与冷却壁水温差均会升高，此属于特殊情况。一般情况下，高炉本体热能均是从内侧横向往外传递，但是，当高炉沿高度方向的某一炉皮区域填料层气隙较大时，高温气体会从该处串入该气隙区域，然后从高炉本体炉皮热电偶孔、冷却壁水管等微小孔道串出，这也是实际生产中高炉本体某些区域不可避免存在一定煤气浓度的原因，特别是高炉铁口孔道两侧炉皮区域易出现该现象。此情况下，耐火砖温度处于稳定状态。

本申请提供的高炉填料层气隙的判断方法不需要计算导热系数，通过获得耐火砖层与冷却壁之间的基准能量传递系数k_1基、冷却壁与炉皮之间的基准能量传递系数k_2基、耐火砖与炉皮之间的基准能量传递系数k_3基，与当前检测数据进行比较，获得耐火砖层与冷却壁之间的气隙指数W₁、冷却壁与炉皮之间的气隙指数W₂、耐火砖与炉皮之间的气隙指数W₃的变化，进而获得高炉本体炉皮与冷却壁、耐火砖与冷却壁之间的填料层气隙的变化。该判断方法贴近生产逻辑，能够方便快捷的判断高炉本体内气隙的变化，可以有效指导高炉工艺技术人员采取压浆填充的方法治理气隙。同时，针对高炉本体温度的变化来判断气隙是否存在及变化，可以有效的验证高炉本体温度升高是气隙所致还是实际温度升高，从而进一步保障高炉本体安全。

以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种高炉填料层气隙的判断方法，包括如下步骤：

S1：高炉本体耐火砖层与炉皮之间埋设3条热电偶，环向距离一般保持在间距1.5米，纵向距离一般保持在0.5米水平，热电偶测量温度值表示高炉本体内侧耐火砖温度。

对高炉本体各层、各块冷却壁进出水管头进行对冷却壁水温监控，得到冷却壁水温差记为ΔT，对各层冷却壁对应的耐火砖温度进行监控，温度记为t；该冷却壁对应的炉皮温度为T_炉皮。高炉本体12层5#冷却壁水温差ΔT、对应炉皮温度T_炉皮与对应耐火砖温度t的对应统计表，如下表所示：

表2对应统计表

冷却壁水温差与耐火砖温度对应关系公式建立：根据能量传输原理可知，能量由高向低进行传递：以碳砖温度为纵坐标Y轴，冷却壁水温差为横坐标X轴，建立一元函数关系式：t＝k₁ΔT+b₁(k₁为耐火砖层与冷却壁之间的能量传递系数，b₁为常数)；k₁＝(t-b₁)/ΔT。

以炉皮温度温为纵坐标Y，冷却壁水温差为横坐标X建立一元函数关系式：T_炉皮＝k₂ΔT+b₂(k₂为冷却壁与炉皮层之间能量传递系数，b₂为常数)；k₂＝(T_炉皮-b₂)/ΔT。

以耐火砖温度温为纵坐标Y，炉皮温差为横坐标X建立一元函数关系式：t＝k₃T_炉皮+b₃(k₃为耐火砖与炉皮层之间能量传递系数，b₃为常数)；k₃＝(t-b₃)/T_炉皮。

S2：计算能量传递系数

选取2019年3月8日至9日耐火砖温度稳定周期内的两个温度值为t₁＝230、t₂＝228，对应冷却壁水温差为ΔT₁＝0.81℃、ΔT₂＝0.78℃，对应周期内炉皮温度值为T_炉皮1＝42℃、T_炉皮2＝41℃。分别代入相应公式，得：k₁＝(t₁-b₁)/ΔT₁＝(230-b₁)/0.81、k₁＝(t₂-b₁)/ΔT₂＝(228-b₁)/0.78，求解得到k _1基为66.85，b₁为175.85；k₂＝(T_炉皮1-b₂)/ΔT₁＝(42-b₂)/0.81、k₂＝(T_炉皮2-b₂)/ΔT₂＝(41-b₂)/0.78，求解得：k_2基为38，b₂为11.216；求解得：k₃＝(t₁-b₃)/T_炉皮1＝(230-b₃)/42、k₃＝(t₂-b₃)/T_炉皮2＝(228-b₃)/41，求解得：k_3基为2，b₃为146。

S3：判断气隙

2019年6月10日，耐火砖温度升高明显，温度值t₃＝375℃，冷却壁水温差为ΔT₃＝0.91，炉皮温度值为T_炉皮3＝46℃。

将t₃、ΔT₃、T_炉皮3分别代入关系式k₁＝(t-b₁)/ΔT、k₂＝(T_炉皮-b₂)/ΔT、k₃＝(t-b₃)/T_炉皮，得到k_1测＝(375-175.85)/0.91＝218.12，k_2测＝(46-11.216)/0.91＝38.22，k_3测＝(375-146)/46＝4.978。

2019年6月9日判断出k_1测＞k_1基且k_3测＞k_3基，W₁＞1且W₃＞1，耐火砖层与冷却壁之间填料层存在气隙；随k₁₁逐步增大，耐火砖与冷却壁之间气隙率增加，气隙指数W₁为：k_1测/k_1基＝218.12/66.85＝3.262。

2019年6月9日计算，k_2测＝38.22，k_2基＝38，且k_3测＞k_3基，判断炉皮与冷却壁之间存在气隙，气隙指数W₂为：k_2测/k_2基＝38.22/38＝1.005。根据计算结果，W₂略等于1，说明炉皮与冷却壁之间填料层气隙变化很小。

实施例2

对高炉本体各层、各块冷却壁进出水管头进行对冷却壁水温监控，得到冷却壁水温差记为ΔT，对各层冷却壁对应的耐火砖温度进行监控，温度记为t；该冷却壁对应的炉皮温度为T_炉皮。

高炉本体10层20#冷却壁水温差ΔT、对应炉皮温度T_炉皮与对应耐火砖温度t的对应统计表，如下表所示：

表3对应统计表

S2：计算能量传递系数

选取2019年5月12日至13日耐火砖温度稳定周期内的两个温度值为t₁＝256、t₂＝264，对应冷却壁水温差为ΔT₁＝1.22℃、ΔT₂＝1.27℃，对应周期内炉皮温度值为T_炉皮1＝47℃、T_炉皮2＝46℃。分别代入相应公式，得：k₁＝(t₁-b₁)/ΔT₁＝(256-b₁)/1.22、k₁＝(t₂-b₁)/ΔT₂＝(264-b₁)/1.27，求解得到k_1基为160；b₁为60.8；k₂＝(T_炉皮1-b₂)/ΔT₁＝(45-b₂)/1.22、k₂＝(T_炉皮2-b₂)/ΔT₂＝(46-b₂)/1.27，求解得：k_2基为20，b₂为20.6；求解得：k₃＝(t1-b₃)/T_炉皮1＝(256-b₃)/45、k₃＝(t₂-b₃)/T_炉皮2＝(264-b₃)/46，求解得k_3基为8，b₃为-104。

S3：判断气隙

2019年7月10日，耐火砖温度升高明显，同时冷却壁水温差升高明显，耐火砖温度值t₃＝425℃，冷却壁水温差为ΔT₃＝2.48，炉皮温度值为T_炉皮3＝86℃。

将t₃、ΔT₃、T_炉皮3分别代入关系式k₁＝(t-b₁)/ΔT、k₂＝(T_炉皮-b₂)/ΔT、k₃＝(t-b₃)/T_炉皮，得到k_1测＝(425-60.8)/2.48＝146.8，k_2测＝(86-20.6)/2.48＝26.37，k_3测＝(425+104)/47＝11.25。

2019年7月10日判断出k_1测＜k_1基，10层20#冷却壁与耐火砖之间填料层气隙无变化；气隙指数W₁为：k_1测/k_1基＝146.8/160＝0.9175，W₁小于1。

2019年7月10日计算，k_2测＝26.37，k_2基＝20，且k_3测＞k_3基，判断10层20#冷却壁区域，炉皮与冷却壁之间存在气隙，气隙指数W₂为：k_2测/k_2基＝26.37/20＝1.32。根据计算结果，W₂＞1且W₃＞1，炉皮与冷却壁之间填料层气隙逐步增大。

实施例3

S1：高炉本体耐火砖层与炉皮之间埋设3条热电偶，环向距离一般保持在间距1.8米，纵向距离一般保持在0.6米水平，热电偶测量温度值表示高炉本体内侧耐火砖温度。

高炉本体6层1#冷却壁水温差ΔT、对应炉皮温度T_炉皮与对应耐火砖温度t的对应统计表，如下表所示：

表4对应统计表

S2：计算能量传递系数

选取2019年5月16至17日耐火砖温度稳定周期内的两个温度值为t1＝362、t2＝360，对应冷却壁水温差为ΔT₁＝0.86℃、ΔT₂＝0.84℃，对应周期内炉皮温度值为T_炉皮1＝48℃、T_炉皮2＝47℃。分别代入相应公式，得：k₁＝(t₁-b₁)/ΔT₁＝(362-b₁)/0.86、k₁＝(t₂-b₁)/ΔT₂＝(360-b₁)/0.84，求解得到k_1基为100；b₁为276；k₂＝(T_炉皮1-b₂)/ΔT₁＝(48-b₂)/0.86、k₂＝(T_炉皮2-b₂)/ΔT₂＝(47-b₂)/0.84，求解得：k_2基为50，b₂为5；求解得：k₃＝(t₁-b₃)/T_炉皮1＝(362-b₃)/48、k₃＝(t₂-b₃)/T_炉皮2＝(360-b₃)/47，求解得k₃基为2，b₃为170。

S3：判断气隙

2019年8月20日，耐火砖温度升高明显，同时期冷却壁水温差升高不明显，耐火砖温度值t₃＝537℃，冷却壁水温差为ΔT₃＝0.78，炉皮温度值为T_炉皮3＝48℃。

将t₃、ΔT₃、T_炉皮3分别代入关系式k₁＝(t-b₁)/ΔT、k₂＝(T_炉皮-b₂)/ΔT、k₃＝(t-b₃)/T_炉皮，得到k_1测＝(537-276)/0.88＝296.6，k_2测＝(48-5)/0.78＝55.12，k_3测＝(537-170)/48＝7.65。

2019年8月20日判断出k_1测＞k_1基，6层1#冷却壁与耐火砖之间填料层气隙增大；气隙指数W₁为：k_1测/k_1基＝296.6/276＝1.074，W₁大于1。

2019年8月20日计算，k_2测＝55.12，k_2基＝50，且k_3测＞k_3基，判断6层1#冷却壁区域，炉皮与冷却壁之间存在气隙，气隙指数W₂为：k_2测/k_2基＝55.12/50＝1.102。根据计算结果，W₂＞1且W₃＞1，炉皮与冷却壁之间填料层气隙逐步增大。

气隙指数W₁为：k_1测/k_1基大于1，气隙指数W₂为：k_2测/k_2基大于1，说明耐火砖与冷却壁之间存在气隙，且炉皮与冷却壁之间存在气隙。

实施例4

S1：高炉本体耐火砖层与炉皮之间埋设3条热电偶，环向距离一般保持在间距2米，纵向距离一般保持在0.6米水平，热电偶测量温度值表示高炉本体内侧耐火砖温度。

高炉本体5层1#冷却壁水温差ΔT、对应炉皮温度T_炉皮与对应耐火砖温度t的对应统计表，如下表所示：

表5对应统计表

S2：计算能量传递系数

选取2019年5月16至17日耐火砖温度稳定周期内的两个温度值为t1＝352、t2＝350，对应冷却壁水温差为ΔT₁＝0.92℃、ΔT₂＝0.90℃，对应周期内炉皮温度值为T_炉皮1＝52℃、T_炉皮2＝50℃。分别代入相应公式，得：k₁＝(t₁-b₁)/ΔT₁＝(352-b₁)/0.92、k₁＝(t₂-b₁)/ΔT₂＝(350-b₁)/0.90，求解得到k_1基为100；b₁为260；k₂＝(T_炉皮1-b₂)/ΔT₁＝(52-b₂)/0.92、k₂＝(T_炉皮2-b₂)/ΔT₂＝(50-b₂)/0.90，求解得：k_2基为100，b₂为-40；求解得：k₃＝(t₁-b₃)/T_炉皮1＝(352-b₃)/52、k₃＝(t₂-b₃)/T_炉皮2＝(350-b₃)/50，求解得k₃基为1，b₃为300。

S3：判断气隙

2019年9月3日，耐火砖温度稳定，同时期冷却壁水温差升高较快，炉皮温度升高明显，耐火砖温度值t₃＝348℃，冷却壁水温差为ΔT₃＝1.63，炉皮温度值为T_炉皮3＝122℃。

将t₃、ΔT₃、T_炉皮3分别代入关系式k₁＝(t-b₁)/ΔT、k₂＝(T_炉皮-b₂)/ΔT、k₃＝(t-b₃)/T_炉皮，得到k_1测＝(348-260)/1.63＝53.98，k_2测＝(122+40)/1.63＝99.38，k_3测＝(348-300)/122＝0.39。

2019年9月3日判断出k_1测＜k_1基，5层1#冷却壁与耐火砖之间填料层气隙无变化；气隙指数W₁为：k_1测/k_1基＝53.98/100＝0.54，W₁小于1。

2019年9月3日计算，k_2测＝99.38，k_2基＝100，且k_3测＜k_3基，耐火砖温度未出现升高趋势，可判断5层1#冷却壁炉皮与冷却壁之间填料层区域出现高温煤气串入。在这样的现象下，继续对该区域周围冷却壁周围进行监控计算，可以找到高温煤气串入通道。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims

1.一种高炉填料层气隙的判断方法，其特征在于，包括：

在所述高炉本体耐火砖温度稳定周期内获取多组检测数据，每组检测数据包括冷却壁进出水管头的水温差ΔT、所述冷却壁对应的炉皮温度T_炉皮以及所述冷却壁对应的耐火砖的温度t；

根据至少两组检测数据中的t和ΔT确定t、ΔT及k₁的关系以及耐火砖与冷却壁之间的基准能量传递系数k_1基，根据至少两组检测数据中的T_炉皮和ΔT确定T_炉皮、ΔT及k₂的关系以及冷却壁与炉皮之间的基准能量传递系数k_2基，根据至少两组检测数据中的t和T_炉皮确定t、T_炉皮及k₃的关系以及耐火砖与炉皮之间的基准能量传递系数k_3基；

其中，k₁为耐火砖与冷却壁之间的能量传递系数，k₂为冷却壁与炉皮之间能量传递系数，k₃为耐火砖与炉皮之间能量传递系数；

根据所述t、ΔT及k₁的关系以及当前检测的t、ΔT得到当前耐火砖与冷却壁之间的能量传递系数k_1测，根据所述T_炉皮、ΔT及k₂的关系以及当前检测的T_炉皮、ΔT得到当前冷却壁与炉皮之间能量传递系数k_2测，根据所述t、T_炉皮及k₃的关系以及当前检测的t、T_炉皮得到当前耐火砖与炉皮之间能量传递系数k_3测；

再根据k_1测与k_1基的比较结果确定耐火砖与冷却壁之间的气隙指数W₁，根据k_2测与k_2基的比较结果确定冷却壁与炉皮之间的气隙指数W₂，根据k_3测与k_3基的比较结果确定耐火砖与炉皮之间的气隙指数W₃；所述耐火砖与所述冷却壁之间的气隙指数W₁＝k_1测/k_1基，所述冷却壁与所述炉皮之间的气隙指数W₂＝k_2测/k_2基，所述耐火砖与所述炉皮之间的气隙指数W₃＝k_3测/k_3基；

根据W₁、W₂以及W₃判断高炉本体填料层是否存在气隙以及气隙的变化。

2.根据权利要求1所述的高炉填料层气隙的判断方法，其特征在于，当W₁＞1且W₃＞1，所述耐火砖与所述冷却壁之间存在气隙，随W₁增大，所述耐火砖与所述冷却壁之间气隙率增加。

3.根据权利要求1所述的高炉填料层气隙的判断方法，其特征在于，当W₂＞1且W₃＞1，所述炉皮与所述冷却壁之间存在气隙，随W₂增大，所述炉皮与所述冷却壁之间气隙率增加。

4.根据权利要求1至3任一项所述的高炉填料层气隙的判断方法，其特征在于，所述t、ΔT及k₁的关系为：k₁＝(t-b₁)/ΔT，其中，b₁为常数。

5.根据权利要求1至3任一项所述的高炉填料层气隙的判断方法，其特征在于，所述T_炉皮、ΔT及k₂的关系为：k₂＝(T_炉皮-b₂)/ΔT，其中，b₂为常数。

6.根据权利要求1至3任一项所述的高炉填料层气隙的判断方法，其特征在于，所述t、T_炉皮及k₃的关系为：k₃＝(t-b₃)/T_炉皮，其中，b₃为常数。

7.根据权利要求1所述的高炉填料层气隙的判断方法，其特征在于，高炉铁口孔道两侧炉皮区域，当k_3测等于或小于k_3基，耐火砖温度未出现升高趋势，判断所述区域出现煤气串入。

8.根据权利要求1所述的高炉填料层气隙的判断方法，其特征在于，在所述高炉本体耐火砖温度升高趋势阶段获得当前检测数据。

9.根据权利要求1或8所述的高炉填料层气隙的判断方法，其特征在于，所述当前检测数据为瞬时值或变化周期内的平均值。