CN217418738U - 一种基于新装与老旧热电偶结合的高炉炉缸炉底侵蚀判别系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于新装与老旧热电偶结合的高炉炉缸炉底侵蚀判别系统，其包括高炉本体及其上的原电偶、新装位点和数据处理单元，所述新装位点设置在所述原电偶的相同标高不同深度和/或相同深度不同标高处，所述数据处理单元接收所述高炉本体、所述新装位点、所述原电偶的检测数据。本实用新型综合考虑炉缸现有热电偶分布及损坏情况，合理安排新增电偶的布点，采用本实用新型所述系统及时恢复和完善了炉缸侧壁侵蚀状况的监控功能，为及时了解高炉炉缸炉底内衬耐材的侵蚀状况提供了有力的理论依据，为改善高炉长寿水平以及指导安全生产提供一条有效捷径。

Description

一种基于新装与老旧热电偶结合的高炉炉缸炉底侵蚀判别 系统

技术领域

本实用新型涉及高炉炉缸炉底侵蚀检测技术领域，具体涉及一种基于新装与老旧热电偶结合的高炉炉缸炉底侵蚀判别系统。

背景技术

近年来，在高炉炉型日趋扩大的背景下，高炉炉缸炉底的工作条件也变得更加恶劣，各个要求也更为苛刻，而炉内高温铁水直接与耐材接触，随着高炉炉役时间的增加，炉缸炉底内衬耐材的侵蚀也越来严重。一般在高炉修建时就已埋入热电偶用于及时检测炉缸炉底侵蚀状况，但在高炉整个生产过程中由于各种突发情况会导致部分热电偶失效，导致对炉缸炉底侵蚀状况实时监控明显缺失，成为炉役后期生产的安全隐患。

因此在高炉原有电偶的情况下合理的新增热电偶，发挥新旧热电偶合理搭配的作用，对于指导高炉安全生产和提高经济技术指标都有重要意义。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于新装与老旧热电偶结合的高炉炉缸炉底侵蚀判别系统，主要基于传热学原理通过后期数据处理为高炉炉缸炉底提供了监测、预报功能。

技术方案：为了解决由于高炉服役期间部分热电偶失效导致不能及时监控高炉炉缸炉底耐材残余厚度的问题，本实用新型提供了一种基于新装与老旧热电偶结合的高炉炉缸炉底侵蚀判别系统，其包括高炉本体及其上的原电偶、新装热电偶和数据处理单元，所述新装热电偶设置在所述原电偶的相同标高不同深度或相同深度不同标高处，所述新装热电偶用于安装热电偶，所述数据处理单元接收所述高炉本体、所述新装热电偶处电偶、所述原电偶的检测数据。

优选的，若所述原电偶为双侧损坏热电偶，则所述新装热电偶设置在所述原电偶原孔位碳砖背面。

优选的，所述原电偶和所述新装热电偶均设置多个。

优选的，所述高炉本体区分为多个结构网格，各个所述结构网格在标高处向左右方向延伸、在插入深度处向上下方向延伸连接得到高炉炉缸纵剖和横剖二维结构网格。

优选的，所述结构网格的节点上设置所述原电偶和/或所述新装热电偶。

优选的，所述数据处理单元为智能终端。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型综合考虑炉缸现有热电偶分布及损坏情况，合理安排新增电偶的布点。采用本实用新型所述系统及时恢复和完善了炉缸侧壁侵蚀状况的监控功能，为及时了解高炉炉缸炉底内衬耐材的侵蚀状况提供了有力的理论依据，为改善高炉长寿水平以及指导安全生产提供一条有效捷径。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的新装与老旧热电偶结合的高炉炉缸炉底侵蚀判别方法中的系统逻辑图；

图2为本实用新型实施例提供的一种新装与老旧热电偶结合的高炉炉缸炉底侵蚀判别方法流程图；

附图标记说明：

1-高炉本体，2-新装热电偶，3-数据处理单元，4-原电偶，5-结构网格。

具体实施方式

为更好的说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本申请作进一步说明。

实施例1

本实施例提供一种基于新装与老旧热电偶结合的高炉炉缸炉底侵蚀的判别系统，该系统包括高炉本体1，高炉本体1上设置有原电偶4(或旧电偶)，原电偶4向数据处理单元3发送信号，利用数据处理单元3可对高炉内部温度情况进行直接监测，数据处理单元3为智能终端，如计算机等，并具有如LED显示屏等的数据展示模块。在高炉整个生产过程中由于各种突发情况会导致部分热电偶失效，在受损区域安装新装热电偶2，使新装热电偶2和原电偶4 都向数据处理单元3发送监测书，可以解决部分热电偶失效的问题。较好的，新装热电偶2 设置在原电偶4的相同标高不同深度和/或相同深度不同标高处，若原电偶4为双侧损坏热电偶，则新装热电偶2设置在原电偶4原孔位碳砖背面即可。

进一步的，由于高炉体积较大，根据高炉的结构参数，将高炉本体1划分不同区域，形成多个结构网格5，各个结构网格5在标高处向左右方向延伸、在插入深度处向上下方向延伸以连接得到高炉炉缸纵剖和横剖二维结构网格。结构网格5的节点上设置原电偶4和/或新装热电偶2，便于获取结构网格5的温度数据，经在标高处向左右方向延伸、在插入深度处向上下方向延伸连接得到高炉炉缸纵剖和横剖二维结构网格。较好的，结构网格5可以按照位置关系绘制、刻蚀在高炉本体1的表面，或者通过1个或多个投影灯投射到高炉本体 1相应位置。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例提供一种基于新装与老旧热电偶结合的高炉炉缸炉底侵蚀的判别方法，高炉本体1为5800m³高炉，考虑炉缸侧壁传热为二维传热，分别在相同标高不同深度和相同深度不同标高处合理安排新装热电偶2的布点，炉底部分根据热电偶具体损坏部位进行合理更换，具体操作方法如下：

第一步：选取覆盖炉缸侵蚀严重的如象脚区和铁口附近区域的关键四层热电偶进行重点调研，分别为标高8.59m、标高9.79m、标高10.99m、标高12.19m处。

第二步：通过对选取的关键四层热电偶损坏情况进行综合分析统计，基于常规甄别和长期经验甄别两种手段：1、常规帧别为所获取温度数据低于常温，高于最高阈值，判断损坏；2、基于长期经验甄别为结合周边温度点变化趋势进行判断，如炉体内测温度明显高于外侧温度，炉体温度趋势不能符合高炉生产实际状况等，具体温度点损坏情况需要结合多种情况综合分析判断，最后甄别出原电偶4中损坏的热电偶(包括单侧损坏和双侧损坏)。

第三步：在原损坏热电偶标高处采取错缝原则插入新装热电偶2，即在原标高向上错开200mm(碳砖厚度600mm)的位置进行设置，铁口两侧以原损坏电偶原冷板缝隙上布置为主，插入热电偶的深度应视炉缸侧壁残余厚度(炉役时间长短)而定，电偶插入深度为150mm(内侧)到50mm(外侧)。对于步骤二甄别出的双侧损坏热电偶，继续在已坏热电偶原孔位碳砖背面安装一个新装热电偶2，虽然该热电偶前端导热系数复杂，但是毕竟可以反映温度的变化趋势，具有辅助监控效能。

第四步：结合传热学理论和差分数学理论，通过新装热电偶2温度场的测量，利用数据处理单元3执行反运算，计算出所对应损坏热电偶处的温度，基于测温点数据计算出稳态温度场，就可以得到全炉的温度分布。然后利用各个测温点的温度生成结构网格5的整体数据，然后完善网格，通过炉缸炉底温度场的计算来反映炉缸炉底的侵蚀状况，1150℃等温线即为侵蚀参考线，得到炉缸炉底侵蚀状况模型，具体过程如下：

1)根据炉缸的尺寸选取炉缸展开面进行网格划分得到各个结构网格5节点信息。

2)取炉缸中部分切片(炉缸侵蚀严重的象脚区和铁口附近区域)，测量新装热电偶2 节点处的温度，通过傅里叶定律利用温度补偿差法得到损坏热电偶节点处的温度t₃，

其中t₁、t₂分别为新装热电偶2节点处的温度，λ₁、λ₂分别为新旧热电偶接触耐材的导热系数，Δx₁、Δx₂分别为温度节点1、2间的距离和温度节点2、3间的距离。同理，利用上述方法可以得到其他位置热电偶的温度场。

3)对于步骤二中截取切片得到的不同结构网格5的温度监控节点，在结构网格5标高处向左右方向延伸、在插入深度处向上下方向延伸，连接各个温度监控节点，得到炉缸纵剖和横剖二维温度监控节点。

4)将得到的温度监控节点与前面划分的网格节点信息进行校正，如果节点温度超过 1150摄氏度，即判断发生了侵蚀。已发生侵蚀点温度低于1150摄氏度，即发生了结厚，最后判断各节点是否发生侵蚀以及耐材剩余厚度。

对于网格节点信息校正的具体方法为：

(1)判断温度监控节点与炉缸尺寸网格节点的位置关系；

(2)若温度监控节点与网格节点距离在误差允许范围内

则直接对照炉缸温度场视图判断节点是否发生侵蚀即可；

(3)若两点距离超过误差范围，则采用绝对距离法平均处理；

5)在数据处理单元3内设定不同结构网格5的监控温度，训练模型，输入新增热电偶2处的监控温度，即可得到对应损坏热电偶处以及旧热电偶4的温度，将结果反馈给数据处理单元3，即可判断不同结构网格5的侵蚀情况，通过后期处理形成完整的高炉炉缸炉底侵蚀模型。

由于高炉内炉况的复杂性和维修安全的特殊性，本方案选取重点区域，通过数据处理单元3采用上述方法进行模拟研究，最终得出炉缸炉底侵蚀模型。如图2所示为整个实施方式流程图，通过对象脚区和铁口附近区域旧热电偶4进行调研分析，甄别出损坏的热电偶，然后合理的安排新增热电偶的布点，在损坏热电偶标高处采取错缝原则即在原标高向上错开 200mm(碳砖厚度600mm)的位置插入新装热电偶2。本案例中考虑炉缸侵蚀剩余厚度的状况，插入热电偶的深度为50mm，铁口两侧以原损坏电偶原冷板缝隙上布置为主。

通过新装热电偶2处的温度计算得出区域内损坏及旧热电偶4的温度，获得配置模型中各个网格节点的监控温度，训练模型，输入新装热电偶2处的监控温度，即可得到对应损坏热电偶处以及旧装热电偶的温度，将结果反馈给模型，通过后期处理形成完整的高炉炉缸炉底侵蚀模型。从而达到新旧热电偶的有序联动，恢复和完善炉缸侧壁侵蚀状况的监控功能。

应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种基于新装与老旧热电偶结合的高炉炉缸炉底侵蚀判别系统，其特征在于：包括高炉本体(1)及其上的旧电偶(4)、新装热电偶(2)和数据处理单元(3)，所述新装热电偶(2)设置在所述旧电偶(4)的相同标高不同深度或相同深度不同标高处，所述数据处理单元(3)接收所述高炉本体(1)、所述新装热电偶(2)、所述旧电偶(4)的检测数据。

2.如权利要求1所述的基于新装与老旧热电偶结合的高炉炉缸炉底侵蚀判别系统，其特征在于：若所述旧电偶(4)为双侧损坏热电偶，则所述新装热电偶(2)设置在所述旧电偶(4)原孔位碳砖背面。

3.如权利要求1所述的基于新装与老旧热电偶结合的高炉炉缸炉底侵蚀判别系统，其特征在于：所述旧电偶(4)和所述新装热电偶(2)均设置多个。

4.如权利要求3所述的基于新装与老旧热电偶结合的高炉炉缸炉底侵蚀判别系统，其特征在于：所述高炉本体(1)设置多个结构网格(5)，各个所述结构网格(5)在标高处向左右方向延伸、在插入深度处向上下方向延伸连接得到高炉炉缸纵剖和横剖二维结构网格。

5.如权利要求4所述的基于新装与老旧热电偶结合的高炉炉缸炉底侵蚀判别系统，其特征在于：所述结构网格(5)的节点上设置所述旧电偶(4)、所述新装热电偶(2)。

6.如权利要求3所述的基于新装与老旧热电偶结合的高炉炉缸炉底侵蚀判别系统，其特征在于：所述数据处理单元(3)为智能终端。

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