RU2303637C2

RU2303637C2 - Probe for controlling the temperature profile in a blast furnace

Info

Publication number: RU2303637C2
Application number: RU2005118147/02A
Authority: RU
Inventors: Валерий Евгеньевич Смелов (RU); Валерий Евгеньевич Смелов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат " (ОАО "НЛМК")
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2007-07-27

Abstract

FIELD: the invention refers to ferrous metallurgy particular to arrangements for controlling the work of the blast furnaces.

SUBSTANCE: the probe has a body fulfilled in the shape of a hollow cantilever beam, a cooling system and at least two temperature sensors each of which is laid in a reinforcing tube. In the low part of the wall of the body there are from the side of the inner cavity deaf hollows, the ends of the reinforcing tubes are set in the indicated deaf openings and the cooling system includes through slit openings in the wall of the body in places directly adjoining to the places of location of the deaf openings.

EFFECT: increases durability and safety of the arrangement and reception of reliable data about the thermodynamic processes in the blast furnace in the regime of real time.

7 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам контроля работы доменных печей.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to devices for controlling the operation of blast furnaces.

Известен термозонд доменной печи, содержащий защитный водоохлаждаемый корпус с закрепленной на нем измерительной головкой, направляющий шток, внутри которого расположен термопарный кабель с цанговым зажимом, и съемный защитный конус, выполненный рифленым [Авторское свидетельство СССР 985048, С21В 7/24, 1981]. Недостатками данной конструкции являются низкая долговечность и взрывобезопасность, а также малая информативность. Указанные недостатки обусловлены тем, что чувствительный элемент датчика температуры находится в контакте с шихтой и подвергается механическим воздействиям. Использование воды для охлаждения конструкции требует выполнения специальных требований по безопасности, а применяемая измерительная схема позволяет осуществлять только периодический контроль температуры.Known thermal probe blast furnace containing a protective water-cooled housing with a measuring head mounted on it, a guide rod, inside which is a thermocouple cable with a collet clamp, and a removable protective cone made corrugated [USSR Author's Certificate 985048, C21B 7/24, 1981]. The disadvantages of this design are low durability and explosion safety, as well as low information content. These disadvantages are due to the fact that the sensitive element of the temperature sensor is in contact with the charge and is subjected to mechanical stress. The use of water for cooling the structure requires the fulfillment of special safety requirements, and the measurement scheme used allows only periodic temperature control.

Частично указанные недостатки удалось устранить авторам изобретения по авторскому свидетельству СССР 1157464, С21В 7/24, 1985, которое выбрано за прототип. Прототип имеет водоохлаждаемый корпус с головной частью, измерительную головку, по оси которой установлен направляющий шток с расположенным в нем термопарным кабелем, и цанговый зажим. Измерительная головка выполнена со сквозным ступенчатым каналом по ее оси и снабжена армирующей трубкой. Термопарный кабель размещен в жестко соединенной с цанговым зажимом, а через него с направляющим штоком, армирующей трубке, а горячий спай термопарного кабеля и армирующая трубка расположены в ступенчатом канале измерительной головки с возможностью выдвижения из нее горячего спая термопарного кабеля. Несмотря на то, что авторам указанного технического решения удалось увеличить ресурс, он остается недостаточным. При этом прототипу присущи и все другие, указанные выше недостатки.Partially these disadvantages were eliminated by the inventors according to the USSR copyright certificate 1157464, C21B 7/24, 1985, which was chosen as the prototype. The prototype has a water-cooled housing with a head part, a measuring head, along the axis of which there is a guide rod with a thermocouple cable located in it, and a collet clamp. The measuring head is made with a through step channel along its axis and is equipped with a reinforcing tube. The thermocouple cable is placed in a rigidly connected to the collet clamp, and through it with the guide rod, the reinforcing tube, and the hot junction of the thermocouple cable and the reinforcing tube are located in the stepped channel of the measuring head with the possibility of extension of the hot junction of the thermocouple cable from it. Despite the fact that the authors of the indicated technical solution managed to increase the resource, it remains insufficient. Moreover, the prototype is also characterized by all the other disadvantages mentioned above.

Задачей настоящего изобретения является получение достоверных данных о термодинамических процессах в доменной печи в режиме реального времени, в том числе профилей температуры и концентраций газовых составляющих по диаметру печного пространства, а также повышение долговечности и безопасности устройства.The objective of the present invention is to obtain reliable data on thermodynamic processes in a blast furnace in real time, including temperature profiles and concentrations of gas components along the diameter of the furnace space, as well as increasing the durability and safety of the device.

Для решения поставленной задачи предлагается зонд для контроля профиля температуры в доменной печи, включающий корпус с головной частью, датчик температуры, помещенный в армирующую трубку.To solve this problem, a probe is proposed for monitoring the temperature profile in a blast furnace, including a housing with a head part, a temperature sensor placed in a reinforcing tube.

Отличительной особенностью зонда является то, что он снабжен, по меньшей мере, вторым датчиком температуры, помещенным в армирующую трубку, корпус выполнен в виде пустотелой консольной балки, в нижней части которой со стороны внутренней полости выполнены глухие отверстия, в которые вставлены концы армирующих трубок, при этом зонд снабжен системой газового охлаждения, а в стенке корпуса в местах, непосредственно примыкающих к местам расположения глухих отверстий, выполнены сквозные щелевые отверстия для сброса в пространство доменной печи охлаждающего газа.A distinctive feature of the probe is that it is equipped with at least a second temperature sensor placed in a reinforcing tube, the housing is made in the form of a hollow cantilever beam, in the lower part of which from the side of the internal cavity blind holes are made into which the ends of the reinforcing tubes are inserted while the probe is equipped with a gas cooling system, and through the slotted holes are made in the wall of the housing in places directly adjacent to the locations of the blind holes to discharge into the space of the blast furnace chi cooling gas.

Дополнительно предлагается глухие отверстия выполнить в нижней части стенки корпуса, при этом глухие отверстия могут быть выполнены в термопарных вкладышах, приваренных к стенке корпуса.Additionally, blind holes are proposed to be made in the lower part of the housing wall, while blind holes can be made in thermocouple inserts welded to the housing wall.

Дополнительно предлагается головную часть выполнить с поперечным сечением, меньшим, чем поперечное сечение корпуса.In addition, it is proposed that the head part be made with a cross section smaller than the cross section of the housing.

Дополнительно предлагается расположение датчиков в глухих отверстиях стенки корпуса определелять из выраженияAdditionally, it is proposed that the location of the sensors in the blind holes of the housing wall be determined from the expression

где i - номер датчика от 1 до n, r - расстояние от первого датчика до i-того, R - расстояние между крайними датчиками, при этом первый датчик расположен на свободном конце зонда.where i is the sensor number from 1 to n, r is the distance from the first sensor to the i-th one, R is the distance between the extreme sensors, while the first sensor is located on the free end of the probe.

Дополнительно предлагается пустотелый корпус выполнить в виде открытой сверху коробки.Additionally, it is proposed that the hollow body be made in the form of an open box on top.

Также дополнительно предлагается зонд оснастить средством для отбора проб газа.It is also proposed to equip the probe with a means for sampling gas.

Оснащение зонда, по меньшей мере, вторым датчиком температуры, помещенным в армирующую трубку, выполнение корпуса в виде пустотелой консольной балки, в нижней части которой со стороны внутренней полости выполнены глухие отверстия, в которые вставлены концы армирующих трубок, снабжение зонда системой газового охлаждения, со сквозными щелевыми отверстиями для сброса в пространство доменной печи охлаждающего газа позволяет повысить долговечность и безопасность устройства, а также получить достоверные данные о термодинамических процессах в доменной печи в режиме реального времени.Equipping the probe with at least a second temperature sensor placed in the reinforcing tube, housing in the form of a hollow cantilever beam, in the lower part of which blind holes are made from the side of the inner cavity, into which the ends of the reinforcing tubes are inserted, the probe is supplied with a gas cooling system through slotted holes for discharging cooling gas into the space of a blast furnace allows to increase the durability and safety of the device, as well as to obtain reliable data on the thermodynamic process x in the blast furnace in real time.

Выполнение глухих отверстий в термопарных вкладышах, приваренных к стенке корпуса, а также головной части с поперечным сечением меньшим, чем поперечное сечение корпуса, позволяет снизить материалоемкость устройства.The implementation of blind holes in thermocouple inserts welded to the wall of the housing, as well as the head part with a cross section smaller than the cross section of the housing, allows to reduce the material consumption of the device.

Размещение датчиков температуры в глухих отверстиях стенки корпуса с координатами, определяемыми из указанного математического выражения, позволяет контролировать температуру в кольцевых зонах доменной печи с равными площадями.The placement of temperature sensors in the blind holes of the casing wall with coordinates determined from the specified mathematical expression, allows you to control the temperature in the annular zones of the blast furnace with equal areas.

Выполнение пустотелого корпуса в виде открытой сверху коробки, позволяет предохранять зонд от истирающего воздействия шихты при ее загрузке в доменную печь.The implementation of the hollow body in the form of an open box on top allows you to protect the probe from the abrasive effect of the charge when it is loaded into the blast furnace.

Оснащение зонда средством для отбора проб газа позволяет расширить функциональные возможности устройства.Equipping the probe with a gas sampling device allows you to expand the functionality of the device.

На прилагаемых чертежах представлено заявляемое устройство. На фигуре 1 изображен продольный, а на фигуре 2 - поперечный разрез термозонда, где 1 - корпус, выполненный в виде пустотелой консольной балки, 2, 3, - датчики температуры, 4, 5, - армирующие трубки, 6 - система охлаждения, 7, 8 - глухие отверстия, 9, 10 - сквозные щелевые отверстия в стенке корпуса, 11 - термопарные вкладыши, 12 - головная часть термозонда, 13 и 14 - ребра жесткости, образующие коробчатую форму, 15 - импульсные трубки для отбора проб газа, 16 - корпус доменной печи. Датчики температуры 2 и 3 помещены в армирующие трубки 4 и 5. Глухие отверстия 7 и 8 выполнены в нижней части пустотелого корпуса 1. Сквозные щелевые отверстия 9 и 10 расположены в стенке корпуса 1 в местах, непосредственно примыкающих к местам расположения глухих отверстий 7 и 8.The accompanying drawings show the inventive device. Figure 1 shows a longitudinal, and figure 2 shows a transverse section of a thermal probe, where 1 is a body made in the form of a hollow cantilever beam, 2, 3, temperature sensors, 4, 5, reinforcing tubes, 6, cooling system, 7, 8 - blind holes, 9, 10 - through slotted holes in the wall of the housing, 11 - thermocouple inserts, 12 - the head of the thermal probe, 13 and 14 - stiffeners forming a box shape, 15 - impulse tubes for gas sampling, 16 - case blast furnace. Temperature sensors 2 and 3 are placed in reinforcing tubes 4 and 5. Blind holes 7 and 8 are made in the lower part of the hollow housing 1. Through slotted holes 9 and 10 are located in the wall of the housing 1 in places directly adjacent to the locations of blind holes 7 and 8 .

Устройство работает следующим образом. Зонд устанавливают в корпус доменной печи 16 над уровнем засыпи. К имеющимся в составе домны магистралям подключают датчики температуры 2 и 3, систему охлаждения зонда 6, импульсные трубки отбора газа 15.The device operates as follows. The probe is installed in the housing of the blast furnace 16 above the level of the mound. The temperature sensors 2 and 3, the cooling system of the probe 6, and the pulsed gas sampling tubes 15 are connected to the mains that are part of the blast furnace lines.

В процессе работы доменной печи доменный газ, имеющий разную температуру по диаметру печного пространства, обтекает зонд, контактирует с зонами установки датчиков температуры 2 и 3, которые расположены по границам равновеликих площадей доменного пространства. Результатом является график распределения (профиль) температуры доменного газа по диаметру доменной печи, с помощью которого корректируется технологический процесс.During the operation of the blast furnace, a blast furnace gas having a different temperature along the diameter of the furnace space flows around the probe and contacts the zones for installing temperature sensors 2 and 3, which are located at the boundaries of the equal areas of the domain space. The result is a graph of the distribution (profile) of the temperature of the blast furnace gas over the diameter of the blast furnace, with which the process is adjusted.

Одновременно по импульсным трубкам 15, вход газа в которые совпадает с точками измерения температуры, отбирают доменный газ для контроля распределения концентраций составляющих компонентов (СО, CO₂ и др.).At the same time, through the impulse tubes 15, the gas inlet to which coincides with the temperature measuring points, blast furnace gas is taken to control the distribution of concentrations of the constituent components (CO, CO ₂ , etc.).

При превышении температуры выше допустимой в систему охлаждения зонда 6 подают охлаждающий газ (азот, водяной пар и др.), который снижает температуру конструкции на расчетную величину, а затем сбрасывают в доменное пространство по системе специальным образом организованных щелей 9 и 10 в головной части зонда 12.If the temperature is higher than the permissible temperature, cooling gas (nitrogen, water vapor, etc.) is supplied to the cooling system of probe 6, which reduces the design temperature by the calculated value, and then it is discharged into the domain space through a system of specially organized slots 9 and 10 in the head of the probe 12.

С целью обеспечения длительной эксплуатации зонда в условиях постоянно действующей ударной нагрузки (в результате воздействия на зонд падающей шихты при загрузке печи) при повышенных температурах его конструкция выполнена в виде пустотелой коробки с ребрами жесткости 13 и 14 и донышком 17, формирующими «корыто», заполняемое мелкой фракцией шихты и предохраняющее таким образом зонд от абразивно-ударного износа.In order to ensure long-term operation of the probe under conditions of a constant impact load (as a result of the impact of a falling charge on the probe when the furnace is loaded) at elevated temperatures, its design is made in the form of a hollow box with stiffeners 13 and 14 and a bottom 17 forming a “trough”, filled fine fraction of the mixture and thus protecting the probe from abrasion-shock wear.

Claims

1. A probe for controlling the temperature in a blast furnace, comprising a housing with a head part, a temperature sensor placed in a reinforcing tube, characterized in that it is provided with at least a second temperature sensor placed in a reinforcing tube, the housing is made in the form of a hollow cantilever beam, in the lower part of which, from the side of the internal cavity, blind holes are made into which the ends of the reinforcing tubes are inserted, while the probe is equipped with a gas cooling system, and in the case wall, in places directly adjacent to the place arrangement of blind holes, provided with through slots for discharge into the gas space of the blast furnace cooling.

2. The probe according to claim 1, characterized in that the blind holes are made in the lower part of the housing wall.

3. The probe according to claim 1, characterized in that the blind holes are made in thermocouple inserts welded to the wall of the housing.

4. The probe according to claim 1, characterized in that the head part is made with a cross section smaller than the cross section of the housing.

5. The probe according to claim 1, characterized in that the location of the sensors in the blind holes of the housing wall is determined from the ratio

,

where i is the sensor number from 1 to n; r _i is the distance from the first sensor to the i-th; R is the distance between the extreme sensors.

6. The probe according to claim 1, characterized in that it has a hollow body in the form of a box open on top.

7. The probe according to claim 5, characterized in that it is equipped with a means for sampling gas.