TWI728743B - 高爐內壁結塊之監視方法 - Google Patents

Abstract

揭露一種高爐內壁結塊之監視方法。在此方法中，依據爐身之局部對稱性，且自爐身選取具有複數個對稱面之控制體積。使用複數式子來建立格點之格點溫度模型，並用數值求解法來求解式子，以得到格點之溫度。以第一時間所對應之內襯厚度值、爐內溫度、及溫度感測器所感測之第一感測溫度來調整k值，以得到修正格點溫度模型。取得溫度感測器所感測到之最高感測溫度，並將最高感測溫度及當時之爐內溫度應用於修正格點溫度模型，以得到內襯殘厚值。將內襯殘厚值、第二感測溫度、及當時之爐內溫度應用於修正格點溫度模型，以得到結垢層厚度。

Description

高爐內壁結塊之監視方法

本揭露實施例是有關於一種高爐之監視方法，且特別是有關於一種高爐內壁結塊之監視方法。

為了因應高爐爐身內部之高溫氣體的沖刷以及下降爐料的磨耗，一般在鐵殼之內側安裝內襯及冷卻系統。操作中受到冷卻系統的冷卻作用，於爐身內壁之熱面會形成結垢層。適當厚度的結垢層對內襯壽命與能源節省有正面的作用。但是若結垢層過厚，則形成所謂的爐壁結塊，反而對鐵水產量及內襯壽命有負面影響。大型結塊一旦形成，欲將之去除得大費一番工夫，且效果未卜。故，上策應防範爐壁異常結塊發生。

目前欲掌握高爐爐身結塊狀況，有兩種最常用的方法。第一種方法是直接量測，其係利用高爐定修停爐時，從壓力測點直接量測內襯殘厚。但此種方法有下列缺點。定修停爐間隔數個月，所以數據量很少，以致無法即時獲知結塊成長情形，而且無法分辨是否有結垢層存在。壓力測點少，因此僅能獲知局部位置的情況。壓力測點有時會有凝鐵以致無法進行測量。

第二種方法為間接推斷法，其係利用爐壁溫度及熱負荷來間接判斷，藉由高爐建構時預埋在爐壁之熱電耦所測的溫度、或是利用通過爐壁冷卻元件之冷卻水的進出水溫，來計算所帶走的熱量(即所謂的熱負荷)。若所量測的溫度低或熱負荷低，則定性判斷有爐壁結塊情形。但此種方法有下列缺點。爐壁溫度及熱負荷會受到內襯厚度、爐內溫度、爐內結垢層厚度、以及冷卻水溫度與流量的影響若將溫度降低完全歸因於結垢層厚度所造成的，很容易產生誤判。隨著結垢層厚度的增加，爐壁溫度變化越顯得不敏感，對結塊生成的掌握有困難。高爐的不同位置有不同的蝕耗機制，所選用的內襯材質及冷卻元件之配置也不同，即使在同樣的內襯殘厚以及相同之結垢層厚度的情況下，所呈現的溫度測值及熱負荷也不同，因此由溫度及熱負荷間接判斷是有盲點的。無法定量掌握內襯殘厚與結垢層厚度。

由於爐壁結塊對高爐的操作穩定性及鐵水產能影響甚鉅，因而若在高爐操作中缺乏有效且準確的結垢層監視方法，則無法防範爐壁異常結塊於未然，只能等到爐壁溫度測點或熱負荷已相當低，呈現已結塊的明顯表徵才能感知，為時己晚。

本揭露之目的在於提出一種高爐內壁結塊之監視方法，能以控制體積、數值求解法、及所感測的溫度來監視高爐內壁的結塊情形，以適時採取因應措施。

根據上述目的，本揭露實施例提供一種高爐內壁結塊之監視方法，其中高爐包含爐身及複數個溫度感測器，爐身包含鐵殼及內襯，內襯設於鐵殼之內周緣，溫度感測器穿設於爐身中。在監視方法中，依據爐身之局部對稱性，且對應溫度感測器之一者自爐身選取控制體積，控制體積具有複數個對稱面。將控制體積分成數個格點，使用式(1)至式(4)來建立格點之格點溫度模型，並用數值求解法來求解式(1)至式(4)，以得到格點之溫度。

(1)、當x=X ₀時，T=T _m(2)、當x=X _n時，T=T _a(3)、以及

(4)。在上述式子中，k為控制體積之熱傳導係數，X ₀為控制體積所對應之爐身之內壁面之x座標，T _m為控制體積所對應之爐內溫度，X _n為控制體積所對應之爐身之外壁面之x座標，T _a為控制體積所對應之空氣溫度，n為對稱面之法線方向。以第一時間所對應之內襯厚度值、第一時間所對應之第一爐內溫度、及第一時間所對應之溫度感測器所感測之第一感測溫度來調整式(1)之k值，以得到修正格點溫度模型。取得對應控制體積之溫度感測器所感測到之最高感測溫度，並將最高感測溫度及最高感測溫度之感測時間所對應之爐內溫度應用於修正格點溫度模型，以得到控制體積所對應之內襯殘厚值。將內襯殘厚值、第二時間所對應之溫度感測器所感測之第二感測溫度、及第二時間所對應之第二爐內溫度應用於修正格點溫度模型，以得到控制體積所對應之結垢層厚度。

在一些實施例中，爐身進一步包含複數個冷卻板。冷卻板設於內襯中。爐身之局部對稱性係冷卻板之局部對稱性，且控制體積係由冷卻板之相鄰二者定義。

在一些實施例中，利用數值求解法求解之步驟包含進行疊代計算直至每一格點之連續二次計算所得的溫度之差低於閥值。

在一些實施例中，數值求解法為差分法。

在一些實施例中，調整式(1)之k值包含調整k值，直到溫度感測器之溫度感測位置之計算溫度與第一感測溫度相同。

在一些實施例中，將最高感測溫度及最高感測溫度之感測時間所對應之爐內溫度應用於修正格點溫度模型包含：依據不同的模擬爐內溫度與不同的模擬內襯殘厚值來計算溫度感測器之溫度感測位置之數個計算溫度，以得到在不同的模擬爐內溫度下，計算溫度與模擬內襯殘厚值之關係的曲線；用三次以上之多項式分別模擬此些曲線；以及將溫度感測器所感測到之最高感測溫度代入最高感測溫度之感測時間所對應之爐內溫度所對應之多項式，以得到控制體積所對應之內襯殘厚值。

在一些實施例中，將內襯殘厚值、第二感測溫度、及第二爐內溫度應用於修正格點溫度模型包含：依據不同的模擬爐內溫度、不同的模擬蝕耗厚度、與不同的模擬結垢層厚度來計算溫度感測器之溫度感測位置之數個計算溫度，以得到在不同的模擬爐內溫度與不同的模擬蝕耗厚度下，計算溫度與模擬結垢層厚度之關係的曲線；用三次以上之多項式分別模擬此些曲線；以及將第二感測溫度代入內襯殘厚值與第二爐內溫度所對應之多項式，以得到控制體積所對應之結垢層厚度。

在一些實施例中，高爐內壁結塊之監視方法進一步包含當結垢層厚度超過閥值時，發出警示訊號。

在一些實施例中，高爐內壁結塊之監視方法進一步包含顯示監視畫面，其中監視畫面包含此些溫度感測器所對應之控制體積之平面展開圖，並以不同顏色代表控制體積所對應之結垢層厚度的大小。

在一些實施例中，高爐內壁結塊之監視方法進一步包含依時間順序播放不同時間所對應之平面展開圖。

綜上所述，在本揭露之高爐內壁結塊之監視方法中，利用控制體積差分法、數值求解法、及溫度感測器所感測到的溫度，建立內襯殘厚與結垢層厚度之推估方法，並且將每一控制體積的結垢層厚度以監視畫面呈現。透過可視化呈現結垢層厚度，同時將相關操作數據整合於同一監視畫面，方便操作者隨時掌握爐壁結垢狀況，有異常時可適時採取因應措施。並且可將歷史資料以自動翻頁方式播放，呈現欲觀察時段之爐壁結垢層消長變化的歷程，有利於肇因分析及驗證採取措施之效果，提供爐操人員最有力的工具，進而避免異常結塊及採取因應措施。

為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

以下仔細討論本揭露的實施例。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論與揭示的實施例僅供說明，並非用以限定本揭露之範圍。本揭露的所有實施例揭露多種不同特徵，但這些特徵可依需求而單獨實施或結合實施。另外，關於本文中所使用之「第一」、「第二」、…等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。此外，本揭露所敘述之二元件之間的空間關係不僅適用於圖式所繪示之方位，亦適用於圖式所未呈現之方位，例如倒置之方位。

圖1為本揭露實施例之一種高爐內壁結塊之監視方法所應用之高爐10的示意圖。請參照圖1，高爐10包含爐身101及爐座102。爐座102為高爐10之底部，爐身101設於爐座102之上並與爐座102相結合而形成容置空間H。高爐10進一步包含數個鼓風嘴103及數個出鐵口104。鼓風嘴103穿設於爐座102中並可提供熱風至容置空間H內。出鐵口104設於爐座102中且位於鼓風嘴103之下。操作人員可經由出鐵口104進行出鐵作業。容置空間H可容置煉鐵原料、以及煉鐵原料經熔煉後所生成之鐵水105及爐渣106。鐵水105及爐渣106位於容置空間H之底部，且爐渣106位於鐵水105之上。另外，為監控爐身101之溫度，高爐10進一步包含數個溫度感測器107，溫度感測器107穿設於爐身101中，並可感測爐身101的溫度。溫度感測器107例如為熱電耦。在一示範例子中，溫度感測器107以8層的配置設於爐身101中，並且各層設有8個溫度感測器107，也就是共有64個溫度感測器107，但本揭露不限於此。各層的8個溫度感測器107環繞設於爐身101，且可平均設置。

在本實施例中，將高爐10位於鼓風嘴103之上的範圍定義為爐身101。圖2為圖1之爐身101具有溫度感測器107之部分的放大示意圖。請參照圖2，爐身101包含鐵殼201及內襯202，內襯202設於鐵殼201之內周緣，並可阻隔爐內之熱量傳至鐵殼201。內襯202包含填充材203及耐火磚204。填充材203設於鐵殼201之內側面。耐火磚204設於填充材203之一側且與填充材203接合。填充材203位於鐵殼201與耐火磚204之間。溫度感測器107穿設於爐身101中，進一步說是穿設於鐵殼201、填充材203、及部分之耐火磚204中。另外，為將爐身101之熱量帶走，本實施例之爐身101可進一步包含數個冷卻板205。冷卻板205設於內襯202中，且冷卻板205為中空以讓熱交換之液體流通。數個冷卻板205可構成一個散熱單元。在一例子中，4個或6個冷卻板205構成一個散熱單元，且具有一個入口與一個出口，或是多個入口與多個出口，以讓液體流入並流出，而將爐身101之部分熱量帶走。

圖3為本揭露實施例之一種高爐內壁結塊之監視方法的流程圖，本揭露之監視方法利用控制體積及數值求解法來監視高爐內壁的結塊情形。請參照圖3，在監視方法中，先進行步驟301，以依據爐身101之局部對稱性，且對應溫度感測器107之一者而自爐身101選取一個控制體積。控制體積具有數個對稱面。依據爐身101之局部對稱性來選取控制體積是為了降低或簡化整個爐身101之溫度分佈的計算量。所選取的控制體積具有代表性，因此一旦建立單個控制體積的計算模式，即可應用於爐身101之所有的控制體積。由於是依據爐身101的局部對稱性來選取控制體積，因此控制體積具有多個對稱面。

在本實施例中，控制體積係由相鄰二個冷卻板205定義。請參照圖4，其為本揭露實施例之部分冷卻板205從爐身101之外面看向爐內且呈平面展開的示意圖。在本實施例中，冷卻板205平均分佈於爐身101，控制體積CV係由相鄰二個冷卻板205定義。控制體積CV具有代表性，因此可簡化整個爐身101的計算量。請參照圖5，其為一個控制體積CV的透視示意圖。控制體積CV共有4個對稱面S1~S4，此些對稱面S1~S4的法線向量係與爐內至爐外的方向垂直。控制體積CV經由對稱面S1~S4而與其他相鄰的四個控制體積相連，換言之，二個相鄰的控制體積CV具有一個共同的對稱面。在此共同的對稱面上，此二相鄰的控制體積CV具有相同的溫度。對控制體積CV而言，溫度變化是沿面S5到面S6之方向發生。

在選取控制體積CV之後，可進行步驟302，以將控制體積CV分成數個格點，並使用下列式(1)至式(4)來建立此些格點之格點溫度模型，且用數值求解法來求解式(1)至式(4)，以得到格點之溫度。

(1) 當x=X ₀時，T=T _m(2) 當x=X _n時，T=T _a(3)

(4)

式(1)係在穩態(steady state)下表示爐身101之能量平衡，其中k為控制體積CV之熱傳導係數，x、y、及z為此格點溫度模型之座標系。x軸方向例如平行於從爐內至爐外之方向。

式(2)係基於控制體積CV所對應之爐身101之內壁面上的溫度皆相同之假設，例如是皆與此內壁面上的平均爐內溫度相同。控制體積CV所對應之爐身101之內壁面例如是控制體積CV與爐內的接觸面，由圖5之面S5表示。X ₀係控制體積CV所對應之爐身101之內壁面之x座標，例如是控制體積CV所涵蓋到之內壁面之x座標。T _m為控制體積CV所對應之爐內溫度。

式(3)係基於控制體積CV所對應之爐身101之外壁面上的溫度皆等於空氣溫度之假設。控制體積CV所對應之爐身101之外壁面例如是控制體積CV與爐外空氣之接觸面，由圖5之面S6表示。X _n係控制體積CV所對應之爐身101之外壁面之x座標，例如是控制體積CV所涵蓋到之外壁面之x座標。T _a為控制體積CV所對應之空氣溫度，在此亦假設每一控制體積CV所對應的空氣溫度皆相同。

式(4)係基於各冷卻板205之間互不傳熱之假設，其中n為圖5之對稱面S1~S4之法線方向。

利用數值求解法求解式(1)至式(4)包含進行疊代計算直至每一格點之連續二次計算而得的溫度差低於閥值。舉例來說，在第49次與第50次疊代計算中，每一格點之溫度的差值小於0.001，即可停止疊代計算。在疊代計算完成後，可得到每一格點之溫度。數值求解法可例如為差分法。

由於不知上述格點溫度模型與實際情況是否有差異，因此進行步驟303，以進行格點溫度模型的確認。在步驟303中，以第一時間所對應之內襯厚度值、第一時間所對應之第一爐內溫度、及第一時間所對應之溫度感測器所感測之第一感測溫度來調整式(1)之k值，而得到修正格點溫度模型。在一例子中，第一時間是指開爐初期，此時的內襯厚度值又稱為原始內襯厚度值。舉例來說，請參照圖2，在開爐初期，由於爐身101之內襯202尚未被爐內之高溫氣流蝕耗，因此內襯202的厚度即為原初設計的厚度，也就是式(2)與式(3)的X ₀與X _n是確定的。再者，開爐初期的爐內溫度與空氣溫度也是可量測到的，因此式(2)與式(3)的T _m與T _a亦是確定的。又，在設計高爐時，溫度感測器107用以感測溫度之部分所對應的溫度感測位置也是確定的，溫度感測位置例如是對應某格點、或位於二格點之間。綜合上述，將上述X ₀與X _n以及T _m與T _a代入格點溫度模型並進行計算，可得到溫度感測器107之溫度感測位置之計算溫度。可將此計算溫度與溫度感測器107所感測到的實際溫度，即第一感測溫度作比較，就可知道格點溫度模型與實際情況是否有差異。若有差異，可調整格點溫度模型的參數，例如控制體積CV之熱傳導係數k，直到溫度感測器107之計算溫度與實際感測溫度相同。在經過此步驟後，即可確認式(1)至式(4)所代表的格點溫度模型符合實際情況。

除了利用開爐初期的原始內襯厚度值來進行格點溫度模型的確認之外，也可利用定修期間所量測到之內襯的殘厚值來進行模型的確認，此時的第一時間係指定修期間。由於定修是在高爐運轉一定時間後才進行的，因此爐身之內襯應該已發生蝕耗現象，此時內襯的厚度稱為殘厚值。在一實施例中，殘厚值可由鐵殼201的外壁面起算。同樣地，可使用定修期間所對應之內襯厚度值、定修期間開始前所對應之第一爐內溫度、及定修期間開始前所對應之溫度感測器所感測之第一感測溫度來調整式(1)之k值，而得到修正格點溫度模型。

在得到修正格點溫度模型之後，可進行步驟304，以利用修正格點溫度模型來取得內襯殘厚值。在步驟304中，取得對應控制體積之溫度感測器所感測到的最高感測溫度，並將此最高感測溫度、及最高感測溫度之感測時間所對應之爐內溫度應用於修正格點溫度模型，以得到控制體積所對應之內襯殘厚值。爐內高溫氣流會蝕耗內襯，使得內襯的厚度隨著製程時間的增加而減少。當內襯的殘厚越小時，內襯的熱量阻隔作用就下降，以致溫度感測器所感測到的溫度會越高。然而，當結垢層開始形成於內襯的內壁時，結垢層反而會提供熱量阻隔作用，使得溫度感測器所感測到的溫度會開始下降。因此，溫度感測器所感測到的最高感測溫度就代表內襯的蝕耗已達最大，此時的內襯厚度就是內襯殘厚值。

在步驟304中，可先依據不同的模擬爐內溫度與不同的模擬內襯殘厚值來計算溫度感測器之溫度感測位置的多個計算溫度，以得到在不同的模擬爐內溫度下，溫度感測器之溫度感測位置之計算溫度與模擬內襯殘厚值之關係的曲線。藉由調整在上述式(2)中T _m的值，可在不同的模擬爐內溫度的情況下來進行計算。藉由調整在上述式(2)及式(3)中X ₀與X _n的值，可在不同的模擬內襯殘厚值的情況下來進行計算。在一例子中，X ₀到X _n的距離等於內襯殘厚值。請參照圖6，其為依據不同的模擬爐內溫度來計算溫度感測器之溫度感測位置之計算溫度(縱軸)與蝕耗厚度(橫軸)之關係的曲線圖。請注意，圖6的橫軸並非是內襯殘厚值，但是由於內襯殘厚值+蝕耗厚度=原始內襯厚度值的關係，因此模擬蝕耗厚度可以確定地轉換成模擬內襯殘厚值(反之亦然)。因此，圖6的曲線圖可轉換成模擬內襯殘厚值(縱軸)與溫度感測器之溫度感測位置之計算溫度(橫軸)之關係的曲線圖。在得到模擬內襯殘厚值與溫度感測器之溫度感測位置之計算溫度之關係的曲線圖之後，可用三次以上之多項式模擬此些曲線，以方便之後的代入計算。在一例子中，以多個三次多項式分別模擬此些曲線。三次多項式如下所示： E _R=(C ₁+C ₂T+C ₃T ²+C ₄T ³)/1000         (5)

在式(5)中，E _R為內襯殘厚值，C ₁~C ₄為迴歸係數。當用溫度感測器所感測到的歷史最高溫，即最高感測溫度，代入最高感測溫度之感測時間所對應之爐內溫度所對應之式(5)之T時，可得到溫度感測器所對應之控制體積所對應之內襯殘厚值。

在得到內襯殘厚值之後，就可進行步驟305，以利用修正格點溫度模型來得到結垢層厚度。請參照圖3，在步驟305中，利用內襯殘厚值、第二時間所對應之溫度感測器之第二感測溫度、第二時間所對應之第二爐內溫度、及修正格點溫度模型，來取得控制體積所對應之結垢層厚度。第二時間可以是在得到內襯殘厚值之後的一個時間。在此步驟中，先利用不同的模擬爐內溫度、不同的模擬蝕耗厚度(可轉成內襯殘厚值)、與不同的模擬結垢層厚度來計算溫度感測器之溫度感測位置之計算溫度，以得到在不同的模擬爐內溫度與不同的模擬蝕耗厚度的情況下，溫度感測器之溫度感測位置之計算溫度與模擬結垢層厚度之關係的曲線。藉由調整在上述式(2)中T _m的值，可針對不同的模擬爐內溫度來進行計算。由於上述式(2)及式(3)中之X ₀到X _n的距離等於模擬內襯殘厚值(可轉成模擬蝕耗厚度)加上模擬結垢層厚度，因此藉由調整X ₀與X _n的值，就可利用修正格點溫度模型針對不同的模擬蝕耗厚度與模擬結垢層厚度來進行計算。

請參照圖7，其為依據不同的模擬爐內溫度與不同的模擬蝕耗厚度來計算溫度感測器之溫度感測位置之計算溫度(縱軸)與模擬結垢層厚度(橫軸)之關係的曲線圖。需說明的是，為了後續代入方便，在計算上將圖7的曲線圖轉為溫度感測器之溫度感測位置之計算溫度(橫軸)與模擬結垢層厚度(縱軸)之關係的曲線圖。在得到此曲線圖之後，可利用三次以上之多項式來模擬此些曲線，以方便之後代入計算。在一例子中，以多個三次多項式分別模擬此些曲線。三次多項式如下所示： S _R=(A ₁+A ₂T+A ₃T ²+A ₄T ³)/1000       (6)

在式(6)中，S _R為結垢層厚度，A ₁~A ₄為迴歸係數。在代入前先利用式(5)所得到之內襯殘厚值來得到實際的蝕耗厚度。接著，用溫度感測器所感測到的第二感測溫度代入上述實際的蝕耗厚度與第二爐內溫度所對應之式(6)之T時，即可得到溫度感測器所對應之控制體積所對應之結垢層厚度。

藉由上述步驟301~305之操作，可得到單個溫度感測器所對應之控制體積所對應之結垢層厚度。可將此些操作推廣至所有溫度感測器所對應之控制體積，即可得到每一控制體積所對應之結垢層厚度。至於沒有溫度感測器所對應之控制體積，可利用有對應溫度感測器之控制體積來進行內插計算，以得到其溫度分佈、內襯殘厚值、及/或結垢層厚度。

需說明的是，上述實施例是基於每一控制體積對應一個溫度感測器，但本揭露實施例可包含每一控制體積對應多個溫度感測器，其亦可利用上述實施例之原則來施行。另外，本揭露實施例之監視方法亦可用於以冷卻壁作為冷卻機制之高爐。同樣地，可先依據此高爐之爐身之局部對稱性選取爐身之控制體積，然後再按照上述步驟進行操作即可得到每一控制體積所對應之結垢層厚度。

本揭露實施例之監視方法可進一步包含當結垢層厚度超過閥值時，發出警示訊號。閥值可設定為固定值或可調整值，其中可調整值例如是隨製程的時間調整。閥值亦可為關係式，關係式的參數例如包含原始內襯厚度值、內襯殘厚值、前一次所得到之結垢層厚度、或其組合。警示訊號可為聲音或視覺效果，其中視覺效果可包含影像、文字、符號、或其組合。

本揭露實施例之監視方法可進一步包含顯示監視畫面，其中監視畫面包含所有溫度感測器所對應之控制體積之平面展開圖，並以不同顏色代表每一控制體積所對應之結垢層厚度的大小。請參照圖8，其為本揭露實施例之一種監視畫面P。在區塊A中，顯示爐身及設於爐身之溫度感測器分佈於8層， 即S1層~S8層。前述實施例所使用的溫度感測器例如為S3層的其中一個溫度感測器。在區塊B中，在縱向上顯示對應S1層~S8層之控制體積，在橫向上顯示對應每一層之8個溫度感測器所對應之控制體積，所以共有64個控制體積，並且用不同顏色來代表其結垢層厚度的大小。將相關的操作數據與控制體積所對應之結垢層厚度整合於圖8所示之監視畫面P，方便操作人員隨時掌握爐壁結垢狀況。操作人員可經由觀看圖8所示之監視畫面P來檢測結垢層厚度，進而得到直覺且有效率的檢測結果，並採取因應措施。除了控制體積的平面展開圖之外，本揭露實施例之監視方法亦可產生控制體積的立體圖，即顯示爐身之立體影像及其上之控制體積。

本揭露實施例之監視方法可進一步包含依時間順序播放對應的平面展開圖。以一預設間隔時間為單位，將歷史資料以自動翻頁的方式播放，呈現欲觀察的時段之結垢層消長變化的歷程，這有利於肇因分析及採取措施。

由以上說明可知，在本揭露之高爐內壁結塊之監視方法中，利用控制體積差分法、數值求解法、及溫度感測器所感測到的溫度，建立內襯殘厚與結垢層厚度之推估方法，並且將每一控制體積的結垢層厚度以監視畫面呈現。透過可視化呈現結垢層厚度，同時將相關操作數據整合於同一監視畫面，方便操作者隨時掌握爐壁結垢狀況，有異常時可適時採取因應措施。並且可將歷史資料以自動翻頁方式播放，呈現欲觀察時段之爐壁結垢層消長變化的歷程，有利於肇因分析及驗證採取措施之效果，提供爐操人員最有力的工具，進而避免異常結塊及採取因應措施。

以上概述了數個實施例的特徵，因此熟習此技藝者可以更了解本揭露的態樣。熟習此技藝者應了解到，其可輕易地把本揭露當作基礎來設計或修改其他的製程與結構，藉此實現和在此所介紹的這些實施例相同的目標及/或達到相同的優點。熟習此技藝者也應可明白，這些等效的建構並未脫離本揭露的精神與範圍，並且他們可以在不脫離本揭露精神與範圍的前提下做各種的改變、替換與變動。

10:高爐 101:爐身 102:爐座 103:鼓風嘴 104:出鐵口 105:鐵水 106:爐渣 107:溫度感測器 201:鐵殼 202:內襯 203:填充材 204:耐火磚 205:冷卻板 301~305:步驟 A,B:區塊 CV:控制體積 H:容置空間 P:監視畫面 S1~S4:對稱面 S5,S6:面

從以下結合所附圖式所做的詳細描述，可對本揭露之態樣有更佳的了解。需注意的是，根據業界的標準實務，各特徵並未依比例繪示。事實上，為了使討論更為清楚，各特徵的尺寸都可任意地增加或減少。 〔圖1〕為本揭露實施例之一種高爐內壁結塊之監視方法所應用之高爐的示意圖。 〔圖2〕為〔圖1〕之高爐具有溫度感測器之部分的放大示意圖。 〔圖3〕為本揭露實施例之一種高爐內壁結塊之監視方法的流程圖。 〔圖4〕為本揭露實施例之冷卻板從爐身之外面看向爐內且呈平面展開的示意圖。 〔圖5〕為一個控制體積的透視示意圖。 〔圖6〕為依據不同的模擬爐內溫度來計算溫度感測器之溫度感測位置之計算溫度(縱軸)與模擬蝕耗厚度(橫軸)之關係的曲線圖。 〔圖7〕為依據不同的模擬爐內溫度與不同的模擬蝕耗厚度來計算溫度感測器之溫度感測位置之計算溫度(縱軸)與模擬結垢層厚度(橫軸)之關係的曲線圖。 〔圖8〕為本揭露實施例之一種監視畫面。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

301~305:步驟

Claims (10)

1. 一種高爐內壁結塊之監視方法，其中該高爐包含一爐身及複數個溫度感測器，該爐身包含一鐵殼及一內襯，該內襯設於該鐵殼之一內周緣，該些溫度感測器穿設於該爐身中，該監視方法包含：依據該爐身之局部對稱性，且對應該些溫度感測器之一者自該爐身選取一控制體積，該控制體積具有複數個對稱面；將該控制體積分成複數個格點，使用式(1)至式(4)來建立該些格點之一格點溫度模型，並利用一數值求解法來求解該式(1)至該式(4)，以得到該些格點之溫度，

   

   當x=X₀時，T=T_m (2) 當x=X_n時，T=T_a (3)

   

   其中，k為該控制體積之一熱傳導係數，X₀為該控制體積所對應之該爐身之一內壁面之x座標，T_m為該控制體積所對應之一爐內溫度，X_n為該控制體積所對應之該爐身之一外壁面之x座標，T_a為該控制體積所對應之一空氣溫度，n為該些對稱面之法線方向；以一第一時間所對應之一內襯厚度值、該第一時間所對應之一第一爐內溫度、及在該第一時間時該些溫度感測器之該者所感測之一第一感測溫度來調整該式(1)之k值，以得到一修正格點溫度模型； 取得該些溫度感測器之該者所感測到之一最高感測溫度，並將該最高感測溫度、及該最高感測溫度之一感測時間所對應之一爐內溫度應用於該修正格點溫度模型，以得到該控制體積所對應之一內襯殘厚值；以及將該內襯殘厚值、在一第二時間時該些溫度感測器之該者所感測到之一第二感測溫度、及該第二時間所對應之一第二爐內溫度應用於該修正格點溫度模型，以得到該控制體積所對應之一結垢層厚度。
2. 如請求項1所述之監視方法，其中該爐身進一步包含：複數個冷卻板，設於該內襯中，該爐身之該局部對稱性係該些冷卻板之局部對稱性，該控制體積係由該些冷卻板之相鄰二者定義。
3. 如請求項1所述之監視方法，其中利用該數值求解法求解該式(1)至該式(4)包含進行疊代計算直至每一該些格點之連續二次計算所得的溫度之差低於一閥值。
4. 如請求項1所述之監視方法，其中該數值求解法為差分法。
5. 如請求項1所述之監視方法，其中調整該式(1)之k值包含調整k值，直到該些溫度感測器之該者之一溫 度感測位置之一計算溫度與該第一感測溫度相同。
6. 如請求項1所述之監視方法，其中將該最高感測溫度、及該最高感測溫度之該感測時間所對應之該爐內溫度應用於該修正格點溫度模型包含：依據複數個模擬爐內溫度與複數個模擬內襯殘厚值來計算該些溫度感測器之該者之一溫度感測位置之複數個計算溫度，以得到在不同之該些模擬爐內溫度下，該些計算溫度與該些模擬內襯殘厚值之關係的曲線；用三次以上之複數個多項式分別模擬該些曲線；以及將該些溫度感測器之該者所感測到之該最高感測溫度代入該最高感測溫度之該感測時間所對應之該爐內溫度所對應之該些多項式之一者，以得到該控制體積所對應之該內襯殘厚值。
7. 如請求項1所述之監視方法，其中將該內襯殘厚值、該第二感測溫度、及該第二爐內溫度應用於該修正格點溫度模型包含：依據複數個模擬爐內溫度、複數個模擬蝕耗厚度、與複數個模擬結垢層厚度來計算該些溫度感測器之該者之一溫度感測位置之複數個計算溫度，以得到在不同之該些模擬爐內溫度與不同之該些模擬蝕耗厚度下，該些計算溫度與該些模擬結垢層厚度之關係的曲線；用三次以上之複數個多項式分別模擬該些曲線；以及 將該第二感測溫度代入該內襯殘厚值與該第二爐內溫度所對應之該些多項式之一者，以得到該控制體積所對應之該結垢層厚度。
8. 如請求項1所述之監視方法，進一步包含：當該結垢層厚度超過一閥值時，發出一警示訊號。
9. 如請求項1所述之監視方法，進一步包含：顯示一監視畫面，其中該監視畫面包含該些溫度感測器所對應之該些控制體積之一平面展開圖，並以不同顏色代表該些控制體積所對應之該些結垢層厚度的大小。
10. 如請求項9所述之監視方法，進一步包含：依時間順序播放不同時間所對應之該平面展開圖。

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