CN201665687U - 高炉风口小套状态监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高炉风口小套状态监测装置，它包括一个密封罐体，该罐体的下部两侧分别开设有输入口、输出口，一个过滤罩安装在该罐体内，该过滤罩的两侧分别与该输入口、输出口相对应，以使从该输入口流入的冷却水经由该过滤罩后而从该输出口流出以及该冷却水中的气体经由该过滤罩上升到该罐体内的顶部，该罐体的上部设有一个泄气装置和一个温度压力传感器，该温度压力传感器的感测端位于该罐体内，该温度压力传感器的信号输入输出端与CPU连接。本实用新型可对风口小套的运行状态进行实时监测，提前判断出风口小套的局部沸腾现象与程度以及局部开裂现象与程度。

Description

高炉风口小套状态监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种高炉设备监测装置，尤指一种高炉风口小套状态监测装置。

背景技术

由于高炉生产是在高温高压下进行的，因此，为了保证生产的顺利进行，延长设备的使用寿命，在高炉的许多设备都必须采用水冷设施，例如：冷却壁、风口大、小套等。而这些设备在经过一段时间的工作后，均会因设备本体破损而产生漏水现象。高炉内一旦漏水却不能及时发现与处理，便会给高炉生产带来很大损失，特别是风口小套的漏水，其将产生非常恶劣的后果。因此，实时监测风口小套运行状态是国内乃至国外本领域科研人员的一项重要课题。

目前国内外，现有的风口小套监测系统的监测原理主要有以下三种：

A、差流量法

差流量法是利用冷却水进出水流量差来判断风口小套的运行状态。在正常的情况下，进出水流量是相等的，这时的差流量为零，一旦发生漏水，出水流量就会小于进水流量，流量差值是判漏的依据。从理论上讲，这种方法是可行的，但在高炉生产上不适用，由于风口小套冷却水水压大(＞1Mpa)，流量大，而风口小套漏水往往又是裂纹漏水，再加上高炉气体的串入，流量计无法准确地计量，所以，差流量法也就无法及时检漏，另外流量计的计量误差也直接影响到监测的效果。

B、取气法

取气法是利用风口小套冷却设备漏水，高炉气体串入冷却水后，通过取出冷却水中的气体进行分析，如有CO气体出现，则冷却设备已经出现了泄漏。但由于风口小套时常出现局部过热使部分冷却水受热产生水蒸气，所以该方法也不能及时正确判别所取气体是水蒸气还是串入冷却壁内的气体，时常造成误判。

C、温差法

在正常情况下，风口小套进出水温差ΔT为一个较稳定的值，ΔT值受高炉内温度变化及进出水温、流量大小的影响，但ΔT值波动很小，根据现场测定，通常在1～3℃，用手摸感觉不明显，可是，一旦出现异常漏水，由于高炉内高温气体的串入，将会使出水温度迅速上升，根据现场及实验得出的结果，其上升5℃以上，故温差法可行。但温差法却很难解决风口小套时常出现局部过热使部分冷却水受热产生水蒸气的问题，同时要求温度传感器的反应灵敏度很高。该温差法实际应用中经常出现漏报现象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高炉风口小套状态监测装置，该装置简单实用，可实时对风口小套的局部沸腾、局部裂缝泄漏情况进行监测。

为了达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种高炉风口小套状态监测装置，其特征在于：它包括一个密封罐体，该罐体的下部两侧分别开设有输入口、输出口，一个过滤罩安装在该罐体内，该过滤罩的两侧分别与该输入口、输出口相对应，以使从该输入口流入的冷却水经由该过滤罩后而从该输出口流出以及该冷却水中的气体经由该过滤罩上升到该罐体内的顶部，该罐体的上部设有一个泄气装置和一个温度压力传感器，该温度压力传感器的感测端位于该罐体内，该温度压力传感器的信号输入输出端与CPU连接。

所述罐体为不锈钢制成。

所述过滤罩为其上设有多个通孔的筒体。

所述泄气装置由输气管、连动杆、浮力球组成，该输气管穿设在所述罐体的上部，该输气管的入气口、出气口分别位于所述罐体内、外，该输气管的入气口与该连动杆的上端部活动连接，该连动杆的下端部与该浮力球连接，该连动杆用于通过浮力球的上升、下降来分别实现其上端面与该输气管的入气口的抵顶、分离动作。

本实用新型的优点是：本实用新型适用于炼铁高炉风口小套，可对风口小套的运行状态进行实时监测，提前判断出风口小套的局部沸腾现象与程度以及局部开裂现象与程度，提前判断出事故的发生机率，使维修人员及时安排修风等操作，避免了风口小套漏水等重大事故的发生，保证了高炉生产的顺利进行，提高了工作效率，降低了高炉运营成本，延长了设备的使用寿命。本实用新型简单实用，安装方便，使用寿命长，适合炼铁高炉恶劣环境下使用。

附图说明

图1是本实用新型的结构组成示意图。

具体实施方式

风口小套的损坏主要表现为裂纹、磨损、熔损三种形式，其中：裂纹的部位与产生的原因：风口小套产生裂纹的部位一般处于风口小套正前端或者靠近前端，其产生的机理与风口小套材质及其加工工艺有关；熔损的部位与产生的原因：风口小套在瞬间导热能力不足便造成熔损，它与冷却水的纯净度、流量、压力以及风口前回旋区的工作状态密切相关，另外，渣铁分离不好而使渣中带铁也会造成风口小套的熔损。分析风口小套的损坏表现，除裂纹外，其他两种表现都将产生局部过热现象，从而造成水蒸气产生，而水蒸气的产生将使冷却效果降低，加剧风口小套的损坏。而磨损、熔损的最终结果都可能会产生局部沸腾，乃至裂纹。

在风口小套损坏初期，不管是裂纹、磨损还是熔损，由于目前国内的高炉中的炉缸风口的压力大于风口小套的水压，炉缸风口的压力平均值约为0.1Mpa，所以裂纹、磨损或熔损现象发生后，风口小套都将出现串气现象，炉内气体将串入冷却水中。

从以上分析可以发现，分析风口小套冷却水中是否含有气体，并且同时通过监测气体的温度高低来判断该气体是水蒸气还是炉内气体，便可准确监测风口小套的运行状态，预测出风口小套的局部沸腾、局部开裂现象，从而准确判断出风口小套的泄漏问题。

由此，本实用新型提出了一种监测风口小套工作状态的装置。如图1所示，本实用新型高炉风口小套状态监测装置包括一个密封罐体10，该罐体10可为不锈钢制成。该罐体10的下部两侧分别开设有输入口11、输出口12，一个过滤罩20经由固定板30安装在该罐体10内，该过滤罩20可为其上设有多个通孔的筒体。该固定板30位于该罐体10的中间部位。该过滤罩20的两侧分别与该输入口11、输出口12相对应，以使从该输入口11流入的冷却水经由该过滤罩20后而从该输出口12流出以及该冷却水中的气体经由该过滤罩20上升到该罐体10内的顶部(即储气仓13内)，该罐体10的上部设有一个泄气装置和一个温度压力传感器70，该温度压力传感器70的感测端位于该罐体10内，该温度压力传感器70的信号输入输出端与CPU 80连接。如图，泄气装置可由输气管50、连动杆60、浮力球40组成，该输气管50穿设在罐体10的上部，该输气管50的入气口51、出气口52分别位于该罐体10的内、外，该输气管50的入气口51与该连动杆60的上端部活动连接，该连动杆60的下端部与该浮力球40连接，该连动杆60用于通过浮力球40的上升、下降来分别实现其上端面与该输气管50的入气口51的抵顶、分离动作。

本实用新型的工作原理为：

在风口小套正常运行状态下安装本实用新型，将本实用新型的输入口11与风口小套的冷却水输出口连接，从而风口小套内的冷却水从输入口11流入本实用新型内，流经过滤罩20后从输出口12流出，并且，由于高炉内的压力以及罐体10的密封设计，流入罐体10内的冷却水会上升到罐体10内的上部。在安装本实用新型时，应使流入罐体10内的冷却水与罐体10内顶面保持有一定的空间(在本文中，该空间被称为储气仓13)，并且，使输气管50和温度压力传感器70位于该储气仓13内，浮力球40悬浮在冷却水水面上，连动杆60抵顶住输气管50的入气口51，即储气仓13内的气体无法经由入气口51进入输气管50。

使用本实用新型时，温度压力传感器70实时监测着储气仓13内的压力和温度的变化，并将压力、温度数据传送给CPU 80，CPU 80通过传送来的温度数据分析计算出温度的变化和峰值温度以及通过传送来的压力数据分析计算出压力波动频率(压力波动频率间接体现气体产生的量)，从而判断出风口小套是否出现局部沸腾现象、局部沸腾的程度、局部开裂现象和局部开裂的程度。

具体地，若风口小套出现局部沸腾现象而产生水蒸气，则带有水蒸气的冷却水从输入口11流入罐体10，水蒸气被过滤罩20分离出，过滤出水蒸气的冷却水从输出口12流出，而被过滤罩20分离出的水蒸气由于密度比水低，因而从过滤罩20内上升到储气仓13内，在储气仓13内聚集。由于水蒸气的温度在90℃到110℃左右，因此，其经过冷却水的换热后，在储气仓13内将达到85℃左右，而冷却水的温度不会超过60℃。当储气仓13内的水蒸气增多时，储气仓13中的温度会升高，储气仓13内的压力增加，储气仓13中的冷却水液位会下降。由于冷却水液位的下降，浮力球40因浮力减小而下降，因此，连动杆60随浮力球40的下降而向下运动，入气口51与连动杆60的上端面分离开，泄气装置打开，储气仓13内的水蒸气经由入气口51、出气口52而向外排出。当水蒸气排出后，储气仓13内的温度又会下降，储气仓13内的压力又会减小，浮力球40上升，连动杆60的上端面与入气口51抵顶，泄气装置关闭。在上述过程中，温度压力传感器70会检测出储气仓13内的压力和温度的变化，从而CPU 80判断出风口小套已经出现局部沸腾现象，并且CPU 80会判断出局部沸腾的程度，进行局部沸腾报警。

具体地，若风口小套出现局部开裂现象，则炉内气体将串入冷却水中，带有炉内气体的冷却水从输入口11流入罐体10，炉内气体被过滤罩20分离出，过滤出炉内气体的冷却水从输出口12流出，而被过滤罩20分离出的炉内气体由于密度比水低，因而从过滤罩20内上升到储气仓13内，在储气仓13内聚集。由于炉内气体的温度在1000℃以上，因此，其经过冷却水的换热后，在储气仓13内将达到150℃以上，而冷却水的温度不会超过60℃。当储气仓13内的炉内气体增多时，储气仓13中的温度会升高，储气仓13内的压力增加，储气仓13中的冷却水液位会下降。由于冷却水液位的下降，浮力球40因浮力减小而下降，因此，连动杆60随浮力球40的下降而向下运动，入气口51与连动杆60的上端面分离开，泄气装置打开，储气仓13内的炉内气体经由入气口51、出气口52而向外排出。当炉内气体排出后，储气仓13内的温度又会下降，储气仓13内的压力又会减小，浮力球40上升，连动杆60的上端面与入气口51抵顶，泄气装置关闭。在上述过程中，温度压力传感器70会检测出储气仓13内的压力和温度的变化，从而CPU 80判断出风口小套已经出现局部开裂现象，并且CPU 80会判断出局部开裂的程度，进行泄漏报警。

若风口小套处于正常状态下，由于储气仓13内的压力稳定不变且温度处于60℃左右的稳定状态。因此，温度压力传感器70会检测出储气仓13内的压力和温度值为一个固定值，从而CPU 80判断出风口小套处于正常运行中。

本实用新型的优点是：本实用新型适用于炼铁高炉风口小套，可对风口小套的运行状态进行实时监测，提前判断出风口小套的局部沸腾现象与程度以及局部开裂现象与程度，提前判断出事故的发生机率，使维修人员及时安排修风等操作，避免了风口小套漏水等重大事故的发生，保证了高炉生产的顺利进行，提高了工作效率，降低了高炉运营成本，延长了设备的使用寿命。本实用新型简单实用，安装方便，使用寿命长，适合炼铁高炉恶劣环境下使用。

以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高炉风口小套状态监测装置，其特征在于：它包括一个密封罐体，该罐体的下部两侧分别开设有输入口、输出口，一个过滤罩安装在该罐体内，该过滤罩的两侧分别与该输入口、输出口相对应，以使从该输入口流入的冷却水经由该过滤罩后而从该输出口流出以及该冷却水中的气体经由该过滤罩上升到该罐体内的顶部，该罐体的上部设有一个泄气装置和一个温度压力传感器，该温度压力传感器的感测端位于该罐体内，该温度压力传感器的信号输入输出端与CPU连接。

2.如权利要求1所述的高炉风口小套状态监测装置，其特征在于：所述罐体为不锈钢制成。

3.如权利要求1所述的高炉风口小套状态监测装置，其特征在于：所述过滤罩为其上设有多个通孔的筒体。

4.如权利要求1所述的高炉风口小套状态监测装置，其特征在于：所述泄气装置由输气管、连动杆、浮力球组成，该输气管穿设在所述罐体的上部，该输气管的入气口、出气口分别位于所述罐体内、外，该输气管的入气口与该连动杆的上端部活动连接，该连动杆的下端部与该浮力球连接，该连动杆用于通过浮力球的上升、下降来分别实现其上端面与该输气管的入气口的抵顶、分离动作。

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