JP4113703B2 - Temperature sensor for packed bed in high temperature and highly corrosive atmosphere and method for installing the temperature sensor - Google Patents

Temperature sensor for packed bed in high temperature and highly corrosive atmosphere and method for installing the temperature sensor Download PDF

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JP4113703B2 JP2001375744A JP2001375744A JP4113703B2 JP 4113703 B2 JP4113703 B2 JP 4113703B2 JP 2001375744 A JP2001375744 A JP 2001375744A JP 2001375744 A JP2001375744 A JP 2001375744A JP 4113703 B2 JP4113703 B2 JP 4113703B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサ及びその測温センサ設置方法に係り、特に、高炉コークス層内の温度測定に好適な高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサ及びその測温センサ設置方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のとおり、高温状態では高腐食性ガス、つまり高炉ガスを発生する高炉の充填層であるコークス層では、休風時における抜熱情報は極めて重要である。
即ち、休風時における抜熱情報から、休風立ち上げ時に必要な補償熱量を定量化し、それに応じて立ち上げ時のコークス比や送風温度を調整することにより、高炉の定常操業へ効率良く移行させることが可能になるからである。高炉の休風中の抜熱は、その炉芯の温度分布を長時間測定し、測定される炉芯の温度分布の変化から知ることができる。
【0003】
高炉の炉芯温度は、休風時でも1500℃〜1700℃の高温であることが予想されるが、従来は、羽口におけるコークスをサンプリングし、その組織構造から過去最高履歴温度を推定していた。しかし、このような推定方法では、最高温度を想定することができても、リアルタイムで温度を知ることができないし、また温度の経時変化を把握することができないという本質的な欠点があった。
【0004】
ところで、高炉操業中において、コークス燃焼帯(以下、レースウェイという)の温度を測定する技術が、例えば特開昭61−257405号公報、特開平5−288480号公報、及び特開平7−305105号公報等に開示されている。以下、これら各従来例に係るレースウェイの温度を測定する技術の概要を説明する。
【0005】
前記特開昭61−257405号公報に開示されてなるものは、グラスファイバーを内装した、冷却機能を有するプローブを、羽口の先端から高炉の炉芯体に挿入する技術である。
前記特開平5−288480号公報に開示されてなるものは、コークス充填型溶融還元炉の羽口部に光ファイバを使用した炉内監視装置を設ける。そして、モニタ、画像処理装置によりレースウェイ内の広範囲の状況を自動的に監視する技術である。
前記特開平7−305105号公報に開示されてなるものは、高炉羽口覗孔部に放射温度カメラを設置し、レースウェイの輝度を非接触で測定し、測定した輝度を画像解析装置により温度に変換する。そして、変換した温度の時系列データのスペクトル解析に基づいて、パワー密度スペクトルが最大となる周波数の逆数から高炉レースウェイの崩壊周期θR,0を算定する。一方、羽口風速、微粉炭化、羽口径、及び微粉炭の元素分析値に基づくレースウェイ周りの物質収支からレースウェイの崩壊周期の関係式と崩壊周期θR,0とを用いて微粉炭の燃焼率ηPCを評価する技術である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記各従来技術によれば、レースウェイの温度をリアルタイムに測定することができるのに加えて、温度の経時変化も知ることができるから、極めて有用であると考えられる。しかしながら、これらの何れによっても、レースウェイよりさらに奥の炉芯温度の測定を目的としたものではない。従って、このような従来技術では、高炉の休風時における抜熱情報を把握することができない。
【0007】
従って、本発明の目的は、休風時におけるレースウェイよりさらに奥の炉芯温度を長時間安定して測定することを可能ならしめるようにした、高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサ及びその測温センサ設置方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記各従来技術の欠点を解決するために、高炉の炉芯に測温センサを挿入することを考えた。高炉の炉芯に測温センサを挿入するには、数トンの推力が必要であるため、例えばフォークリフト、油圧打撃装置等を用いて測温センサを打ち込む必要がある。その場合、通常の熱電対で使用する金属保護管だけでは、高炉の炉心温度が金属保護管の融点を超えているため、耐熱の観点からこのような金属保護管を使用することができない。また、セラミックスからなる保護管では、装入時の打撃による衝撃で破損するので使用することができない。
【0009】
そこで、熱電対を組込んだセラミックスからなる保護管を装入してなる金属保護管を打撃したところ、この金属保護管をコークス層に打ち込むことができた。しかしながら、高炉のコークス層内温度測定の場合には、十数時間〜数十時間継続して測温する必要があるのに対して、実際の測温時間は1.5時間程度であり、実用に供し得なかった。
【0010】
コークス層から引き抜いて調査したところ、打ち込み時の衝撃でセラミックスからなる保護管が破損し、破損個所から進入した炉内ガスにより熱電対が炭化したことに起因することが判明した。そこで、発明者らは、先ず高強度金属筒をコークス層に打設する。そして、打設した高強度金属筒内に、熱電対を組込んだセラミックスからなる保護管を装入する。さすれば、この保護管に衝撃力が作用することがないから、この保護管の破損を防止することが可能になると考えて、本発明をなしたものである。
【0011】
従って、上記課題を解決するために、本発明の請求項1に係る高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサが採用した手段は、先端が閉塞され、高腐食性ガスを発生する高温の充填層内に設置される測温センサであって、打設される耐熱性金属筒と、この耐熱性金属筒内に装入され、絶縁管に保持されたセンサ本体を収納した保護管とから構成されてなることを特徴とするものである。
【0012】
本発明の請求項2に係る高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサが採用した手段は、先端が閉塞され、高腐食性ガスを発生する高温の充填層内に設置される測温センサであって、打設される耐熱性金属筒と、この耐熱性金属筒内に装入され、絶縁管に保持されたセンサ本体を収納した第2保護管が収納されてなる保護管とから構成されてなることを特徴とするものである。
【0013】
本発明の請求項3に係る高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサが採用した手段は、先端が閉塞され、高腐食性ガスを発生する高温の充填層内に設置される測温センサであって、打設される耐熱性金属筒と、この耐熱性金属筒内に装入され、絶縁管に保持された長さが相違するセンサ本体をそれぞれ収納した複数の第2保護管が収納されてなる保護管とから構成されてなることを特徴とするものである。
【0014】
本発明の請求項4に係る高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサが採用した手段は、請求項1乃至3のうちの何れか一つの項に記載の高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサにおいて、前記保護管は、複数の径が相違する耐火物管からなり、耐火物管内に順次小径の耐火物管を嵌挿して、耐火物管同士の間の隙間に耐火セメントを介装した2重または3重構成であることを特徴とするものである。
【0015】
本発明の請求項5に係る高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサが採用した手段は、請求項1乃至4のうちの何れか一つの項に記載の高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサにおいて、前記耐熱性金属筒と前記保護管との間に、耐熱性熱衝撃緩衝材が介装されてなることを特徴とするものである。
【0016】
本発明の請求項6に係る高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサ設置方法が採用した手段は、高腐食性ガスを発生する高温の充填層内に、先端が閉塞されてなる耐熱性金属筒を打設し、次いで絶縁管に保持されたセンサ本体を収納した保護管を、前記耐熱性金属筒内に装入することを特徴とするものである。
【0017】
本発明の請求項7に係る高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサ設置方法が採用した手段は、請求項6に記載の高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサ設置方法において、前記保護管を前記耐熱性金属筒内に装入するにあたり、前記保護管の外周に耐熱性熱衝撃緩衝材を外装することを特徴とするものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態1に係る高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサを、添付図面を参照しながら、高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層が高炉内のコークス層である場合を例として説明する。図1は、高炉への測温センサの設置状態説明図であり、図2(a)は、その先端部の模式的断面図であり、図2(b)は図2(a)のA−A線断面図である。
【0019】
図1に示す符号1は、後述する構成になる測温センサである。この測温センサ1は高炉100の鉄皮101に付設されてなる羽口102から、この高炉100内の充填層であるコークス層103に打設されている。前記測温センサ1は、図1に示すように、羽口102から高炉100内のコークス層103に打ち込まれるSUS304からなる耐熱性金属筒2を備えている。この耐熱性金属筒2の先端部は、コークス層103内に容易に進入し得るよう円錐状体により閉塞されて先鋭になっている。ところで、羽口102の内周と測温センサ1の外周との間に積め込まれてなるものは、綿塊状のアルミナ繊維(商品名;カオウール)6であって、高炉100内への空気の流入を防止するためのものである。
【0020】
次いで、コークス層103に打ち込まれた耐熱性金属筒2内に、後述する構成になる保護管3が装入される。この保護管3は、径が相違する3種類の耐火物管31,32,33から構成されている。より詳しくは、耐火物管内に順次小径の耐火物管が嵌挿されて、図2(a),(b)に示すように、3重構成になっている。これら3種類の耐火物管31,32,33は、何れも再結晶アルミナ(融点2015℃)から形成されている。この保護管3を構成する3種類の耐火物管31,32,33のそれぞれは、何れも耐熱セメント8により接続された複数の管から構成されている。そして、これら管の接続部は、図2(a)に示すように、互いに重なることがないようにオーバーラップしている。
【0021】
さらに、耐火物管31と耐火物管32との間、および耐火物管32と耐火物管33との間の隙間は、管の接続部と同様に、耐熱セメント8で埋められている。このような保護管3の構成により、耐熱性金属筒2が溶損しても、熱電対5の位置まで炉内ガスが侵入するのに要する時間を大幅に延長させることができ、長時間の安定測温が可能になる。
【0022】
再結晶アルミナ以外の耐火物としては、例えば、シリコンカーバイト、ジルコニア、サーメットセルモサーム等も、保護管3用に採用することができる。
ところで、保護管の材質としては、気密性があり、熱衝撃に強く、還元性雰囲気に対して耐性がある耐火物であれば良い。なお、再結晶アルミナからなる保護管3を採用したのは、上記特性を備えると共に、コストが安価で、しかも入手が容易であるからである。
【0023】
前記保護管3内には、再結晶アルミナからなる絶縁管4の2つの平行な線通し孔に通されて保持されたセンサ本体である3つの熱電対5が装入されている。これら3つの熱電対5の長さはそれぞれ相違しており、この保護管3の長手方向に所定距離ずれた3箇所の温度を個別に測温し得るように構成されている。これら熱電対5は何れもB熱電対、つまり白金・30%ロジウム/白金・10%ロジウム熱電対であって、これらは何れも予め校正されている。ところで、この場合、保護管3内に3対の熱電対5が装入されているが、熱電対は1対であっても、2対であっても、また4対以上であっても良い。換言すれば、羽口102に挿入し得る耐熱性金属筒2に挿入し得る保護管3の内径によって、熱電対5の装入対数が決定されるものである。なお、白金・ロジウム系の熱電対以外に、例えばタングステン・レニウム系の熱電対を用いることができる。
【0024】
さらに、前記耐熱性金属筒2の内面と前記保護管3の外面との間には、耐熱性熱衝撃緩衝材7が介装されている。この耐熱性熱衝撃緩衝材7は、アルミナスリーブ、またはアルミナ繊維(商品名;カオウール)からなっている。この耐熱性熱衝撃緩衝材7は、保護管3を耐熱性金属筒2内に装入するに際して、この保護管3の外周に外装される。このように、保護管3の外周に耐熱性熱衝撃緩衝材7を外装するのは、耐熱性金属筒2の内壁面が高温になっている関係上、装入時の熱衝撃により破損する恐れがあるからである。
【0025】
以下、上記構成になる測温センサ1の作用態様を説明する。この測温センサ1を高炉100の羽口102からコークス層103に打設するに際しては、先ず耐熱性金属筒2が所定深さの炉芯に到達するまでコークス層103に打ち込む。
次いで、熱電対5が装入されてなる保護管3の外周に耐熱性緩衝材7を外装した後に、この耐熱性緩衝材7と共に保護管3を押し込んで耐熱性金属筒2内に装入するという手順で測温センサ1が構成される。
【0026】
このような手順によれば、保護管3に対して打撃による衝撃が作用することもなく、また熱衝撃が作用することもないので、保護管3を損傷させることなく耐熱性金属筒2内に装入して、測温センサ1を構成することができる。
【0027】
コークス層103に打設された耐熱性金属筒2は、このコークス層103内の温度が高温であるために、ある所定時間経過すると溶損する。しかしながら、この温度センサ1では、上記のとおり、下記のように構成されている。
(1)保護3の3種類の耐火物管31,32,33の接続部は、耐熱セメント8により接続されている。
(2)保護3の3種類の耐火物管31,32,33の接続部は、互いに重なることがないようにオーバーラップしている。
(3)保護3の耐火物管31と耐火物管32との間、および耐火物管32と耐火物管33との間の隙間は、耐熱セメント8により埋められている。
【0028】
従って、本実施の形態1に係る測温センサ1によれば、熱電対5の位置まで炉内ガスが侵入するのに長時間を要するから、長時間にわたりコークス層103内の温度を測温し続けることができる。そして、測温終了後には、この測温センサ1を引き抜いて羽口102から取り外すことにより、何の支障もなく高炉操業を継続することができる。
【0029】
次に、本発明の実施の形態2に係る高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサを、その先端部の模式的断面図の図3を参照しながらする。但し、本実施の形態2に係る測温センサは上記実施の形態1に係る測温センサと類似であるから、上記実施の形態1と同一のものならびに同一機能を有するものに同一符号を付し、かつ同一名称を以って説明する。
【0030】
本実施の形態2に係る測温センサ1の保護管3は、再結晶アルミナからなる耐火物管31と耐火物管32との2重構成になっている。そして、この保護管3に、絶縁管4に保持された長さが相違する熱電対5が装入された、長さが相違する3本の第2保護管34,34,34が装入されている。
【0031】
つまり、本実施の形態2に係る測温センサ1も、上記実施の形態1に係る測温センサ1の場合と同様に、保護管3の長手方向に所定距離ずれた3箇所の温度を個別に測温し得るようになっている。そして、保護3の2種類の耐火物管31,32の接続部が耐熱セメント8で接続されると共に、互いに重ならないようにオーバーラップしている。さらに、保護3の耐火物管31と耐火物管32との間の隙間が耐熱セメント8で埋められている。
【0032】
従って、本実施の形態2に係る測温センサ1によれば、熱電対5の位置まで炉内ガスが侵入するのに長時間を要するから、上記実施の形態1に係る測温センサ1と同等の効果がある。但し、本実施の形態2に係る測温センサ1では、上記のとおり、熱電対5が、長さが相違する第2保護管34に装入されているから、下記の点で上記実施の形態1に係る測温センサ1よりも優れている。
【0033】
例えば、保護管3が損傷した場合、上記実施の形態1に係る測温センサ1では全ての熱電対5の位置まで炉内ガスが侵入し、炭化白金(低融点である)となって熱電対5の素線が溶融するため、同時に測温不能になる。これに対して、本実施の形態2に係る測温センサ1では、3本の第2保護管34が同時に損傷する確率が少ない。つまり、たとえ1本の第2保護管34が損傷しても、残りの第2保護管34内の熱電対5で測温を継続することができるから、測温時間延長効果があるという点で、上記実施の形態1に係る測温センサ1よりも優れている。
【0034】
【実施例】
以下、本発明の実施例に係る測温センサを説明する。この測温センサを構成する各部品の仕様等は、下記に示すとおりである。
(1)耐熱性金属筒
材 質 ;SUS304
全 長 ;6000mm(先鋭部を除く)
外径/内径;34mm/28mm(肉厚;3mm)
(2)保護管(3重構成)
材 質 ;再結晶アルミナ
外径/内径;20mm/16mm、15mm/11mm、10mm/6mm
(3)絶縁管
材 質 ;再結晶アルミナ
線通し孔数;2
使用本数 ;1
(4)熱電対
材 質 ;白金・30%ロジウム/白金・10%ロジウム
線 径 ;0.5mm
使用数 ;1対
【0035】
このような仕様の各部品からなる測温センサ1を羽口からコークス層内に打設して、羽口の先端から4000mm深さの炉芯の温度を測定した。その結果、休風中の炉芯の温度分布を約16時間継続して測定することができた。なお、本実施例に係る測温センサ1では、耐熱性熱衝撃緩衝材として、上述のカオウールを採用した。
【0036】
以上の実施例においては、絶縁管に支持されてなる熱電対を直に3重構成の保護管に収納した場合を説明した。これに対して、例えば上記実施の形態2に係る測温センサで説明したように、絶縁管に支持されてなる熱電対を第2保護管に収納し、この熱電対を収納した第2保護管を3重構成の保護管に収容する構成にしても良い。このような構成にすると、熱電対の位置に炉内ガスが到達するのに、さらに長時間を要するから、より一層長時間にわたって測温することが可能になるという効果がある。
【0037】
また、以上の実施の形態および実施例においては、何れも測温センサにより高炉内のコークス層の温度を測温する場合の例を説明した。しかしながら、本発明に係る測温センサを、例えば、直接還元炉や合金鉄製造炉等の充填層内の温度測定に適用することができる。従って、本発明に係る測温センサは、高炉内のコークス層の温度測定用に限定されるものではない。
【0038】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項1乃至5に係る測温センサ、または本発明の請求項6,7に係る測温センサ設置方法では、耐熱性金属筒が所定深さに到達するまで高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層に打ち込む。次いで、センサ本体が装入されてなる保護管に耐熱性熱緩衝材を外装した後に、この耐熱性熱緩衝材と共に保護管を押し込んで、充填層に打ち込まれた耐熱性金属筒内に装入する。そのため、耐熱性金属筒内への装入時に、保護管に対して打撃による衝撃が作用するようなこともなく、また熱衝撃が作用するようなことがない。
【0039】
従って、本発明の請求項1乃至5に係る測温センサ、または本発明の請求項6,7に係る測温センサ設置方法によれば、保護管を損傷させることなく耐熱性金属筒内に装入して、測温センサを構成することができる。そして、耐熱性金属筒は溶損するが、センサ本体は保護管に装入されていて、このセンサ本体の位置まで高温、かつ高腐食性雰囲気が侵入するのに長時間を要する。そのため、長時間にわたり充填層内の温度を測温し続けることができる。
【0040】
また、本発明の請求項3に係る測温センサでは、保護管内に長さが相違するセンサ本体をそれぞれ収納した複数の第2保護管が収納されていて、これら第2保護管が同時に破損するようなことがない。そのため、たとえ保護管が破損しても、他の第2保護管に収納されているセンサ本体で測温を継続することができる。従って、本発明の請求項3に係る測温センサによれば、保護管内にセンサ本体が直に収納されている場合に比較して、高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層内の温度を、より長時間測温することができるという測温時間の延長効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係り、高炉への測温センサ設置状態説明図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係り、図2(a)は、測温センサの先端部の模式的断面図であり、図2(b)は、図2(a)のA−A線断面図である。
【図3】本発明の実施の形態2に係る測温センサの先端部の模式的断面図である。
【符号の説明】
1…測温センサ、2…耐熱性金属筒、3…保護管、31,32,33…耐火物管、34…第2保護管、4…絶縁管、5…熱電対、6…アルミナ繊維、7…耐熱性熱衝撃緩衝材、8…耐熱セメント
100…高炉、101…鉄皮、102…羽口、103…コークス層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a temperature sensor for a packed bed having a high temperature and a highly corrosive atmosphere and a method for installing the temperature sensor, and more particularly, filling a high temperature and highly corrosive atmosphere suitable for measuring the temperature in the blast furnace coke layer. The present invention relates to a temperature sensor for a layer and a method for installing the temperature sensor.
[0002]
[Prior art]
As is well known, in a high temperature state, in a coke layer, which is a packed bed of a blast furnace that generates highly corrosive gas, that is, blast furnace gas, heat removal information at the time of rest is extremely important.
In other words, from the heat removal information at the time of off-air, the amount of compensation heat required at the start-up of the off-air is quantified, and the coke ratio at the start-up and the air temperature are adjusted accordingly. It is because it becomes possible to make it. The heat removal during the blast furnace break can be determined by measuring the temperature distribution of the core for a long time and measuring the change in the temperature distribution of the measured core.
[0003]
The core temperature of the blast furnace is expected to be a high temperature of 1500 ° C to 1700 ° C even when there is no wind, but conventionally, the coke in the tuyere is sampled and the highest historical temperature is estimated from its structure. It was. However, such an estimation method has an essential drawback that even if the maximum temperature can be assumed, the temperature cannot be known in real time, and the change with time of the temperature cannot be grasped.
[0004]
Incidentally, techniques for measuring the temperature of a coke combustion zone (hereinafter referred to as a raceway) during blast furnace operation are disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 61-257405, 5-288480, and 7-305105. It is disclosed in the gazette. The outline of the technique for measuring the temperature of the raceway according to each conventional example will be described below.
[0005]
The technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-257405 is a technique for inserting a probe having a cooling function, in which glass fiber is incorporated, from the tip of a tuyere into the core body of a blast furnace.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-288480 discloses an in-furnace monitoring device using an optical fiber at the tuyere of a coke-filling smelting reduction furnace. This is a technique for automatically monitoring a wide range of situations in the raceway by using a monitor and an image processing device.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-305105 discloses that a radiation temperature camera is installed at the blast furnace tuyeres, the brightness of the raceway is measured in a non-contact manner, and the measured brightness is measured by an image analyzer. Convert to Then, based on the spectrum analysis of the time-series data of the converted temperature, the decay period θR, 0 of the blast furnace raceway is calculated from the reciprocal of the frequency at which the power density spectrum becomes maximum. On the other hand, the combustion of pulverized coal using the relational expression of the decay period of the raceway and the decay period θR, 0 from the mass balance around the raceway based on the elemental analysis values of tuyere wind speed, pulverized carbon, tuyere diameter, and pulverized coal This is a technique for evaluating the rate ηPC.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
According to each of the prior arts described above, the temperature of the raceway can be measured in real time, and also the change with time of the temperature can be known, which is considered to be extremely useful. However, none of these are intended to measure the core temperature deeper than the raceway. Therefore, with such conventional technology, it is not possible to grasp heat extraction information when the blast furnace is closed.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a high temperature and highly corrosive atmosphere packed bed that makes it possible to stably measure the core temperature deeper than the raceway during a long period of time. It is to provide a temperature sensor and a method for installing the temperature sensor.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The inventors have considered inserting a temperature sensor into the core of a blast furnace in order to solve the above-described drawbacks of the conventional techniques. In order to insert the temperature sensor into the core of the blast furnace, a thrust of several tons is required, and therefore it is necessary to drive the temperature sensor using, for example, a forklift or a hydraulic hammering device. In that case, since the core temperature of the blast furnace exceeds the melting point of the metal protective tube only with the metal protective tube used in a normal thermocouple, such a metal protective tube cannot be used from the viewpoint of heat resistance. In addition, a protective tube made of ceramics cannot be used because it is damaged by an impact caused by impact during charging.
[0009]
Then, when a metal protective tube formed by inserting a protective tube made of ceramics incorporating a thermocouple was struck, this metal protective tube could be driven into the coke layer. However, in the measurement of the temperature in the coke layer of a blast furnace, it is necessary to measure the temperature continuously for several tens of hours to several tens of hours, whereas the actual temperature measurement time is about 1.5 hours. Could not be used.
[0010]
When it was pulled out from the coke layer and investigated, it was found that the protective tube made of ceramics was damaged by the impact at the time of driving, and that the thermocouple was carbonized by the furnace gas entering from the damaged part. Therefore, the inventors first place a high-strength metal cylinder on the coke layer. Then, a protective tube made of ceramics incorporating a thermocouple is inserted into the placed high-strength metal cylinder. In this case, since the impact force does not act on the protective tube, it is considered that the protective tube can be prevented from being damaged.
[0011]
Therefore, in order to solve the above problems, the means adopted by the temperature measuring sensor for the packed bed in the high temperature and highly corrosive atmosphere according to claim 1 of the present invention is closed at the tip and generates highly corrosive gas. A temperature sensor installed in a hot packed bed that protects the heat-resistant metal cylinder to be placed and the sensor body that is inserted into the heat-resistant metal cylinder and held in the insulating tube It is characterized by comprising a tube.
[0012]
The means employed by the temperature measuring sensor for the packed bed in a high temperature and highly corrosive atmosphere according to claim 2 of the present invention is installed in a high temperature packed bed that is closed at the tip and generates highly corrosive gas. Protective tube which is a temperature sensor, and includes a heat-resistant metal tube to be placed and a second protective tube which is inserted into the heat-resistant metal tube and houses a sensor body held by an insulating tube It is characterized by being comprised from these.
[0013]
The means employed by the temperature measuring sensor for the packed bed in a high temperature and highly corrosive atmosphere according to claim 3 of the present invention is installed in a packed bed at a high temperature where the tip is closed and a highly corrosive gas is generated. A plurality of second protections each comprising a heat-resistant metal cylinder to be placed and a sensor main body inserted in the heat-resistant metal cylinder and having different lengths held by an insulating tube. It is comprised from the protective tube in which a pipe | tube is accommodated, It is characterized by the above-mentioned.
[0014]
The means employed by the temperature sensor for the packed bed in the high temperature and highly corrosive atmosphere according to claim 4 of the present invention is the high temperature and high corrosion according to any one of claims 1 to 3. In the temperature sensor for the packed bed in the atmosphere, the protective tube is composed of a plurality of refractory tubes having different diameters, and a small-diameter refractory tube is inserted into the refractory tube in order, It is characterized by having a double or triple structure in which a refractory cement is interposed in the gap.
[0015]
The means employed by the temperature sensor for the packed bed in the high temperature and highly corrosive atmosphere according to claim 5 of the present invention is the high temperature and high corrosion according to any one of claims 1 to 4. In the temperature measuring sensor for the packed bed in the atmosphere, a heat-resistant thermal shock absorbing material is interposed between the heat-resistant metal tube and the protective tube.
[0016]
The means adopted by the temperature sensor installation method for a packed bed in a high temperature and highly corrosive atmosphere according to claim 6 of the present invention is that the tip is closed in the high temperature packed bed that generates highly corrosive gas. A heat-resistant metal cylinder is placed, and then a protective tube containing a sensor body held by an insulating tube is inserted into the heat-resistant metal cylinder.
[0017]
The means adopted by the temperature sensor installation method for the packed bed in the high temperature and highly corrosive atmosphere according to claim 7 of the present invention is the measurement for the packed bed in the high temperature and highly corrosive atmosphere described in claim 6. In the temperature sensor installation method, when the protective tube is inserted into the heat-resistant metal cylinder, a heat-resistant thermal shock absorbing material is provided on the outer periphery of the protective tube.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a temperature sensor for a packed bed in a high temperature and highly corrosive atmosphere according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. A case of a layer will be described as an example. FIG. 1 is an explanatory diagram of the state of installation of a temperature sensor in a blast furnace, FIG. 2 (a) is a schematic cross-sectional view of the tip, and FIG. 2 (b) is an A- It is A sectional view.
[0019]
Reference numeral 1 shown in FIG. 1 is a temperature measuring sensor having a configuration to be described later. The temperature sensor 1 is driven from a tuyere 102 attached to the iron skin 101 of the blast furnace 100 to a coke layer 103 which is a packed bed in the blast furnace 100. As shown in FIG. 1, the temperature sensor 1 includes a heat-resistant metal cylinder 2 made of SUS304 that is driven from a tuyere 102 into a coke layer 103 in a blast furnace 100. The tip of the heat-resistant metal cylinder 2 is closed and sharpened by a conical body so that it can easily enter the coke layer 103. By the way, what is stacked between the inner periphery of the tuyere 102 and the outer periphery of the temperature sensor 1 is a fluffy alumina fiber (trade name; kao wool) 6, which is used for air flow into the blast furnace 100. This is to prevent inflow.
[0020]
Next, a protective tube 3 having a configuration which will be described later is inserted into the heat-resistant metal cylinder 2 driven into the coke layer 103. The protective tube 3 is composed of three types of refractory tubes 31, 32, and 33 having different diameters. More specifically, a refractory tube having a small diameter is sequentially inserted into the refractory tube, and a triple structure is formed as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). These three types of refractory tubes 31, 32, 33 are all formed from recrystallized alumina (melting point 2015 ° C.). Each of the three types of refractory pipes 31, 32, 33 constituting the protective pipe 3 is composed of a plurality of pipes connected by a heat resistant cement 8. And the connection part of these pipe | tubes overlaps so that it may not mutually overlap as shown to Fig.2 (a).
[0021]
Further, the gap between the refractory tube 31 and the refractory tube 32 and between the refractory tube 32 and the refractory tube 33 is filled with the heat-resistant cement 8 in the same manner as the connection portion of the tube. With such a configuration of the protective tube 3, even if the heat-resistant metal tube 2 is melted, the time required for the in-furnace gas to penetrate to the position of the thermocouple 5 can be greatly extended, and stable for a long time. Temperature measurement is possible.
[0022]
As refractories other than recrystallized alumina, for example, silicon carbide, zirconia, cermet cermotherm and the like can also be employed for the protective tube 3.
By the way, the material of the protective tube may be a refractory material that is airtight, resistant to thermal shock, and resistant to a reducing atmosphere. The reason why the protective tube 3 made of recrystallized alumina is used is that it has the above characteristics, is inexpensive, and is easily available.
[0023]
In the protective tube 3, three thermocouples 5, which are sensor bodies that are passed through and held by two parallel through holes of an insulating tube 4 made of recrystallized alumina, are inserted. The lengths of these three thermocouples 5 are different from each other, and the three thermocouples 5 are configured to be able to individually measure the temperatures at three locations shifted by a predetermined distance in the longitudinal direction of the protective tube 3. These thermocouples 5 are all B thermocouples, that is, platinum / 30% rhodium / platinum / 10% rhodium thermocouples, and these are all calibrated in advance. In this case, three pairs of thermocouples 5 are inserted in the protective tube 3, but the number of thermocouples may be one pair, two pairs, or four or more pairs. . In other words, the number of inserted thermocouples 5 is determined by the inner diameter of the protective tube 3 that can be inserted into the heat-resistant metal cylinder 2 that can be inserted into the tuyere 102. In addition to a platinum / rhodium thermocouple, for example, a tungsten / rhenium thermocouple can be used.
[0024]
Further, a heat resistant thermal shock absorbing material 7 is interposed between the inner surface of the heat resistant metal cylinder 2 and the outer surface of the protective tube 3. The heat-resistant thermal shock absorbing material 7 is made of an alumina sleeve or alumina fiber (trade name: kao wool). The heat-resistant thermal shock absorbing material 7 is packaged on the outer periphery of the protective tube 3 when the protective tube 3 is inserted into the heat-resistant metal cylinder 2. As described above, the heat-resistant thermal shock absorbing material 7 is provided on the outer periphery of the protective tube 3 because the inner wall surface of the heat-resistant metal cylinder 2 is at a high temperature and may be damaged by the thermal shock at the time of charging. Because there is.
[0025]
Hereinafter, the operation mode of the temperature sensor 1 having the above-described configuration will be described. When the temperature sensor 1 is driven from the tuyere 102 of the blast furnace 100 to the coke layer 103, the heat-resistant metal cylinder 2 is first driven into the coke layer 103 until it reaches the furnace core having a predetermined depth.
Next, after heat-resistant buffer material 7 is sheathed on the outer periphery of protective tube 3 into which thermocouple 5 is inserted, protective tube 3 is pushed together with heat-resistant buffer material 7 to be inserted into heat-resistant metal tube 2. The temperature measuring sensor 1 is configured by the procedure described above.
[0026]
According to such a procedure, the impact due to the impact does not act on the protective tube 3 and the thermal shock does not act on the protective tube 3, so that the protective tube 3 is not damaged in the heat resistant metal cylinder 2. The temperature sensor 1 can be configured by charging.
[0027]
Since the temperature in the coke layer 103 is high, the heat-resistant metal cylinder 2 placed on the coke layer 103 is melted down after a predetermined time. However, the temperature sensor 1 is configured as follows as described above.
(1) The connecting portions of the three types of refractory pipes 31, 32, 33 of the protective pipe 3 are connected by a heat resistant cement 8.
(2) The connection parts of the three types of refractory pipes 31, 32, 33 of the protective pipe 3 are overlapped so as not to overlap each other.
(3) The gaps between the refractory pipe 31 and the refractory pipe 32 of the protective pipe 3 and between the refractory pipe 32 and the refractory pipe 33 are filled with the heat-resistant cement 8.
[0028]
Therefore, according to the temperature measuring sensor 1 according to the first embodiment, it takes a long time for the gas in the furnace to enter the position of the thermocouple 5, so the temperature in the coke layer 103 is measured for a long time. You can continue. And after temperature measurement is completed, the blast furnace operation can be continued without any trouble by pulling out the temperature sensor 1 and removing it from the tuyere 102.
[0029]
Next, a temperature sensor for a packed bed in a high temperature and highly corrosive atmosphere according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. However, since the temperature sensor according to the second embodiment is similar to the temperature sensor according to the first embodiment, the same reference numerals are given to the same and the same functions as those in the first embodiment. The same name is used for explanation.
[0030]
The protective tube 3 of the temperature measuring sensor 1 according to the second embodiment has a double structure of a refractory tube 31 and a refractory tube 32 made of recrystallized alumina. The protection tube 3 is loaded with three second protection tubes 34, 34, 34 having different lengths, in which the thermocouples 5 having different lengths held in the insulating tube 4 are loaded. ing.
[0031]
That is, the temperature measuring sensor 1 according to the second embodiment also individually adjusts the temperatures at three locations that are shifted by a predetermined distance in the longitudinal direction of the protective tube 3 as in the case of the temperature measuring sensor 1 according to the first embodiment. The temperature can be measured. And the connection part of two types of refractory pipe | tubes 31 and 32 of the protection pipe 3 is connected with the heat-resistant cement 8, and it overlaps so that it may not mutually overlap. Further, the gap between the refractory tube 31 and the refractory tube 32 of the protective tube 3 is filled with the heat-resistant cement 8.
[0032]
Therefore, according to the temperature sensor 1 according to the second embodiment, since it takes a long time for the in-furnace gas to enter the position of the thermocouple 5, it is equivalent to the temperature sensor 1 according to the first embodiment. There is an effect. However, in the temperature measuring sensor 1 according to the second embodiment, as described above, the thermocouple 5 is inserted into the second protective tube 34 having a different length. 1 is superior to the temperature sensor 1 according to FIG.
[0033]
For example, when the protective tube 3 is damaged, in the temperature measuring sensor 1 according to the first embodiment, the in-furnace gas penetrates to the positions of all the thermocouples 5 and becomes platinum carbide (having a low melting point). Since the strand of 5 melts, it becomes impossible to measure temperature at the same time. On the other hand, in the temperature sensor 1 according to the second embodiment, the probability that the three second protective tubes 34 are damaged at the same time is small. That is, even if one second protective tube 34 is damaged, the temperature measurement can be continued with the thermocouple 5 in the remaining second protective tube 34, and thus there is an effect of extending the temperature measurement time. It is superior to the temperature sensor 1 according to the first embodiment.
[0034]
【Example】
Hereinafter, a temperature sensor according to an embodiment of the present invention will be described. The specifications and the like of each part constituting this temperature sensor are as follows.
(1) Heat-resistant metal cylinder Material: SUS304
Total length: 6000mm (excluding sharp edges)
Outer diameter / inner diameter: 34 mm / 28 mm (thickness: 3 mm)
(2) Protection tube (triple structure)
Material: Recrystallized alumina Outer diameter / Inner diameter: 20mm / 16mm, 15mm / 11mm, 10mm / 6mm
(3) Insulating tube material: Recrystallized alumina Number of through-holes: 2
Number used: 1
(4) Thermocouple Material: Platinum, 30% rhodium / Platinum, 10% rhodium Wire diameter: 0.5 mm
Number used: 1 pair
A temperature sensor 1 composed of each part having such specifications was placed in the coke layer from the tuyere, and the temperature of the furnace core at a depth of 4000 mm from the tip of the tuyere was measured. As a result, it was possible to continuously measure the temperature distribution of the core during resting for about 16 hours. In addition, in the temperature sensor 1 which concerns on a present Example, the above-mentioned kao wool was employ | adopted as a heat resistant thermal shock buffer material.
[0036]
In the above embodiment, the case where the thermocouple supported by the insulating tube is directly accommodated in the protective tube having the triple structure has been described. On the other hand, for example, as described in the temperature measuring sensor according to the second embodiment, the thermocouple supported by the insulating tube is accommodated in the second protective tube, and the second protective tube in which the thermocouple is accommodated. May be accommodated in a protective tube having a triple structure. With such a configuration, it takes an even longer time for the in-furnace gas to reach the position of the thermocouple, so there is an effect that it is possible to measure the temperature for an even longer time.
[0037]
Moreover, in the above embodiment and Example, all demonstrated the example in the case of measuring the temperature of the coke layer in a blast furnace with a temperature sensor. However, the temperature measuring sensor according to the present invention can be applied to temperature measurement in a packed bed such as a direct reduction furnace or an alloy iron manufacturing furnace. Therefore, the temperature sensor according to the present invention is not limited to the temperature measurement of the coke layer in the blast furnace.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, in the temperature sensor according to claims 1 to 5 of the present invention or the temperature sensor installation method according to claims 6 and 7 of the present invention, until the heat-resistant metal cylinder reaches a predetermined depth. Punch into packed bed in high temperature and highly corrosive atmosphere. Next, after the heat-resistant thermal buffer material is packaged in the protective tube into which the sensor body is inserted, the protective tube is pushed together with the heat-resistant thermal buffer material, and is inserted into the heat-resistant metal cylinder that is driven into the filling layer. To do. Therefore, at the time of insertion into the heat-resistant metal cylinder, impact due to impact does not act on the protective tube, and thermal impact does not act.
[0039]
Therefore, according to the temperature sensor according to claims 1 to 5 of the present invention or the temperature sensor installation method according to claims 6 and 7 of the present invention, the protection tube is not damaged and is mounted in the heat-resistant metal cylinder. The temperature sensor can be configured. The heat-resistant metal cylinder melts, but the sensor body is inserted in the protective tube , and it takes a long time for the high temperature and highly corrosive atmosphere to enter the position of the sensor body. Therefore, the temperature in the packed bed can be continuously measured for a long time.
[0040]
In the temperature measuring sensor according to claim 3 of the present invention, a plurality of second protective tubes each containing a sensor body having a different length are stored in the protective tube, and these second protective tubes are damaged at the same time. There is no such thing. Therefore, even if the protective tube is damaged, the temperature measurement can be continued with the sensor body housed in another second protective tube. Therefore, according to the temperature measuring sensor according to claim 3 of the present invention, the temperature in the packed bed of the high temperature and highly corrosive atmosphere is higher than that in the case where the sensor main body is directly accommodated in the protective tube. There is an effect of extending the temperature measurement time that the temperature can be measured for a longer time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a state where a temperature sensor is installed in a blast furnace according to the first embodiment of the present invention.
2 (a) is a schematic cross-sectional view of a tip portion of a temperature sensor, and FIG. 2 (b) is a cross-sectional view taken along line A- of FIG. 2 (a) according to the first embodiment of the present invention. It is A sectional view.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a tip portion of a temperature sensor according to Embodiment 2 of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Temperature sensor, 2 ... Heat-resistant metal cylinder, 3 ... Protection tube, 31, 32, 33 ... Refractory tube, 34 ... 2nd protection tube, 4 ... Insulation tube, 5 ... Thermocouple, 6 ... Alumina fiber, 7 ... heat-resistant thermal shock absorbing material, 8 ... heat-resistant cement 100 ... blast furnace, 101 ... iron skin, 102 ... tuyere, 103 ... coke layer

Claims (7)

先端が閉塞され、高腐食性ガスを発生する高温の充填層内に設置される測温センサであって、打設される耐熱性金属筒と、この耐熱性金属筒内に装入され、絶縁管に保持されたセンサ本体を収納した保護管とから構成されてなることを特徴とする高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサ。A temperature measuring sensor installed in a high-temperature packed bed that closes the tip and generates highly corrosive gas, and is inserted into the heat-resistant metal cylinder and the heat-resistant metal cylinder for insulation. A temperature measuring sensor for a packed bed in a high temperature and highly corrosive atmosphere, characterized by comprising a protective tube containing a sensor main body held in a tube. 先端が閉塞され、高腐食性ガスを発生する高温の充填層内に設置される測温センサであって、打設される耐熱性金属筒と、この耐熱性金属筒内に装入され、絶縁管に保持されたセンサ本体を収納した第2保護管が収納されてなる保護管とから構成されてなることを特徴とする高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサ。A temperature measuring sensor installed in a high-temperature packed bed that closes the tip and generates highly corrosive gas, and is inserted into the heat-resistant metal cylinder and the heat-resistant metal cylinder for insulation. A temperature measuring sensor for a packed bed having a high temperature and a highly corrosive atmosphere, characterized in that the temperature sensor is composed of a protective tube in which a second protective tube containing a sensor main body held by the tube is accommodated. 先端が閉塞され、高腐食性ガスを発生する高温の充填層内に設置される測温センサであって、打設される耐熱性金属筒と、この耐熱性金属筒内に装入され、絶縁管に保持された長さが相違するセンサ本体をそれぞれ収納した複数の第2保護管が収納されてなる保護管とから構成されてなることを特徴とする高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサ。A temperature measuring sensor installed in a high-temperature packed bed that closes the tip and generates highly corrosive gas, and is inserted into the heat-resistant metal cylinder and the heat-resistant metal cylinder for insulation. A high temperature and highly corrosive atmosphere packed bed comprising: a protective tube containing a plurality of second protective tubes each housing a sensor body of different length held by the tube Temperature sensor. 前記保護管は、複数の径が相違する耐火物管からなり、耐火物管内に順次小径の耐火物管を嵌挿して、耐火物管同士の間の隙間に耐火セメントを介装した2重または3重構成であることを特徴とする請求項1乃至3のうちの何れか一つの項に記載の高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサ。It said protective tube consists of refractory pipes in which a plurality of diameters are different, sequentially fitted to the small diameter of the refractory tube to refractory tube, double or interposed refractory cement into the gap between the adjacent refractories tube temperature measuring sensor hot, and filling layer of highly corrosive atmosphere according to any one of of the preceding claims 1 to 3, characterized in that a triple configuration. 前記耐熱性金属筒と前記保護管との間に、耐熱性熱衝撃緩衝材が介装されてなることを特徴とする請求項1乃至4のうちの何れか一つの項に記載の高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサ。  The high temperature according to any one of claims 1 to 4, wherein a heat resistant thermal shock absorbing material is interposed between the heat resistant metal tube and the protective tube. A temperature sensor for packed beds in highly corrosive atmospheres. 高腐食性ガスを発生する高温の充填層内に、先端が閉塞されてなる耐熱性金属筒を打設し、次いで絶縁管に保持されたセンサ本体を収納した保護管を、前記耐熱性金属筒内に装入することを特徴とする高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサ設置方法。  A heat-resistant metal cylinder whose tip is closed is placed in a high-temperature packed bed that generates a highly corrosive gas, and then the protective tube containing the sensor body held by the insulating pipe is connected to the heat-resistant metal cylinder. A method of installing a temperature sensor for a packed bed in a high temperature and highly corrosive atmosphere, characterized by being inserted into the inside. 前記保護管を前記耐熱性金属筒内に装入するにあたり、前記保護管の外周に耐熱性熱衝撃緩衝材を外装することを特徴とする請求項6に記載の高温、かつ高腐食性雰囲気の充填層用の測温センサ設置方法。  The high temperature and highly corrosive atmosphere according to claim 6, wherein a heat resistant thermal shock absorbing material is sheathed on an outer periphery of the protective tube when the protective tube is inserted into the heat resistant metal cylinder. How to install temperature sensor for packed bed.
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