CN2327693Y - 高炉风口温度传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于冶金领域的高炉风口温度传感器。该传感器是根据硅光电池对物质辐射发光的测温原理研制的,由六角活接头、耐热垫圈、密封玻璃、散热套管、压垫、玻璃、壳体、硅光电池、端子组成,在不采用水冷却的条件下,可以长期连续地、可靠地工作在实际高炉风口高温、多尘的恶劣环境中。利用该传感器和高炉风口温度监测系统的其它仪器,可以实现对高炉风口温度的实时连续监测及断煤报警。

Description

高炉风口温度传感器

本实用新型涉及冶金领域用于高炉炉温判断的高炉风口温度传感器。

高炉炉温预报一直是冶金领域受人关注的问题，国内外已进行了大量研究，这也是高炉自动控制的关键问题之一，因为炉温变化对高炉顺行及生铁质量有直接关系。由于高炉实际上是一个高压、高温和多尘的封闭式分布参数系统，炉子内部不断地进行着一系列十分复杂的气、固、液相之间的物理化学反应。因而检测高炉炉内状态的各类传感器处于极其恶劣的工作环境。故获得高炉冶炼过程的有关数据是非常困难的。

高炉风口区是高炉煤气和热量的主要发源地，目前风口喷煤技术广泛应用，这样风口不仅是热风入口而且还是煤粉给入点，风口回旋区的大小，焦炭在风口回旋区的运动等参数均发生变化。这些变化必将对高炉冶炼过程产生很大影响。另外，风口是高炉下部唯一一处人们能用肉眼观测高炉内部状态的地方。因此，选择风口作为监测点。

目前，国内外有关炼铁高炉炉内风口回旋区测试技术中，测试方法大体上可分成三大类，即接触式测试，非接触式测试和复合式测试。

接触式测试方法主要是从高炉风口或风口附近区域直接将水冷探测器插入风口回旋区。这类探测器一般均采用昂贵的热电偶作为定点测温元件。该类探测器往往配备复杂、笨重的驱动设备。并且，因水冷探测器插入风口回旋区，对风口回旋区实际工作状态将产生影响，造成检测结果的不准确。同时，此类探测器占据空间太大，难以在所有的风口上同时安装。而且，不利于现场操作及维修。另外，从经济观点上考虑，造价也过大。

非接触式测试方法是采用工业电视，高速摄影、光纤、红外辐射温度计、视频成像、激光和红外热成像技术来探测高炉风口回旋区。此类探测器是在高炉外部通过风口来监测风口区工作状态，它们有一个共同的缺点是造价太高。并且目前仍处于试验阶段，对连续监视风口区工作状态仍然是一个问题。再有，该类系统往往需要良好的仪器工作环境，因而，很难适用于高炉恶劣的工作环境。

复合式高炉风口探测器，就是将接触式与非接触式测试技术结合起来制成的高炉风口探测器。它利用前二者各自的优点实现对高炉风口测试。因这种探测器过于复杂，不适于高炉实际应用，所以发展很缓慢。

本实用新型提供一种新型高炉风口温度传感器。这种高炉风口温度传感器在结构上具备制造容易，在操作现场便于安装、使用和维护，不用水冷，无需外接电源，并且能够长期工作在高炉风口平台高温、多尘和操作空间有限的恶劣环境下，能同时直接安装在高炉所有风口窥视孔上。可对喷煤高炉实现喷煤实时断煤报警，并能监测高炉的热状态。

本实用新型提供的高炉风口温度传感器是高炉风口温度监测系统的一部分，同前置滤波放大电路、模拟/数字转换电路和计算机系统共同组成整个监测系统。

利用硅光电池的光照度，电压和温度特性，采用计算机进行数据处理，实现高炉风口温度的监测。

对于光电池，随着物体的温度不同，入射光辐射强度的不同，光电池的感生电动势随之变化。而不同的物质的发光强度是不同的。对于高炉风口回旋区内部的发光主要是煤粉焦炭的燃烧产生的。一般煤粉和焦炭的燃烧是高炉风口区温度变化的主要体现。也就是说，风口回旋区的光量度是随着风口区的温度变化而变化的。所以，风口区温度是与光电池的感生电动势有关。换句话说，随着高炉风口回旋区内焦炭和煤粉的燃烧，风口回旋区温度不断变化，表现为风口回旋区光量度变化，故在光电池上产生变化的感生电动势，即光伏电压。风口区温度T与光伏电压V存在着对应关系，即

                    T=f(V)

所以，可以通过模拟实验的方法求出其数学关系。那么，测得了光电池的光伏电压就可以算出高炉风口区温度。

本实用新型涉及的高炉风口温度传感器及其监测系统同以往的探测器系统相比，具有探测器构造简单、便于安装、成本低、维护简便并能够同时实现对高炉全部风口在线实时监测系统。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，

图1为高炉风口温度传感器结构图。

如图1所示，温度传感器由六角活接头1、耐热垫圈2、密封玻璃3、散热套管4、压垫5、玻璃6、壳体7、硅光电池8、端子9组成。六角活接头1采用普通A3钢制成。在六角活接头1内垫有耐热垫圈2和密封玻璃3。通过六角活接头1将传感器安装在高炉风口上。散热套管4起冷却、散发热量和便于拆卸维护光电池8的作用，传感器长100MM，直径30MM。

为了不用水冷却就能使光电池风口温度传感器在高炉风口处高温且多尘的恶劣环境下工作，传感器壳体7采用耐高温的聚四氟乙烯材料。并且，在壳体7外层涂了一层不透光黑色涂料，防止外界辐射光线对测量的干扰。其壳体7可以自由地从散热套管4中取出，以便操作人员能够正常观察风口。

硅光电池8是高炉风口温度传感器主要的检测器件。由于光电池是选择性器件。考虑高炉风口回旋区煤粉和焦炭燃烧发出的辐射属于可见光和近红外光线。当煤粉燃烧的温度较低时，其发光主要光谱为红外光和红光，煤粉燃烧的温度愈高则可见光的比例愈大，且光色趋于白色。煤粉燃烧比较接近灰体，据此，选用北京光电器件厂生产的2CR61型硅光电池，其响应光谱波长为0.39～1.1um。

传感器校正：因每个2CR61型硅光电池对光照强度的反应不同，即对不同温度光电压不同，所以制成的高炉风口温度传感器在使用之前，为了减小误差和便于计算机处理，需要对每个硅光电池风口温度传感器进行温度-光电压校正。即标定出每个硅光电池风口温度传感器温度-光电压的关系曲线并求出回归方程。

高炉风口温度传感器测得信号由前置滤波放大处理后，通过计算机控制A/D转换器实现对被检测信号的采集，并且将采集到的模拟光电压信号转换成数字信号，最后在数据处理软件控制下进行数据处理，显示高炉风口区当前的有关参数，存储、打印输出处理结果，对风口进行温度监测和断煤报警。

Claims (2)

1、一种用于冶金领域的高炉风口温度传感器，其特征在于该传感器由六角活接头[1]、耐热垫圈[2]、密封玻璃[3]、散热套管[4]、压垫[5]、玻璃[6]、壳体[7]、硅光电池[8]、端子[9]组成。

2、如权利要求1所述的高炉风口温度传感器，其特征在于该传感器外壳采用耐高温聚四氟乙烯材料。

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