基于温降模型的高炉出铁口铁水温度的连续检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于温降模型的高炉出铁口铁水温度的连续检测方法，该方法利用铁水沟底部所埋热电偶的测温数据，最终辨识出铁口处的铁水温度。该方法解决了高炉铁水温度检测需人工参与，间断不连续，耗材多，测温值不稳定的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及炼铁
，更具体涉及基于温降模型的高炉出铁口铁水温度的连续检测的方法。
技术介绍
高炉是当前主要的工业炼铁装置。维持安全、稳定、顺行的炉况，能够保证高炉的长寿、高产、优质、低耗，对国民经济的增长及节能降耗减排目标的达成具有重要意义。炉温是衡量高炉炉况的重要参数，过高或过低的炉温均会导致炉况不顺。炉温低，铁水物理热不足，炉缸热储备不够，不仅铁水质量差，且容易造成严重的炉缸冻结事故。炉温高，炉缸煤气流太过旺盛，导致悬料、崩料等炉况故障，严重影响高炉的技术经济指标，如焦比上升、排放上升等。因而，实现炉温的在线检测对于保证高炉的稳定顺行具有指导意义。炉温指的是炉缸内铁水温度。由于高炉是一个密闭装置，其内部高温、高粉尘、密闭等恶劣环境，给炉缸内铁水温度的直接检测造成了困难。目前能够获得的铁水温度是在出铁一段时间后利用红外测温仪或者快速热电偶测量得到的。快速热电偶的测温原理是接触式热传导，测量铁水温度时，需人工手持测温枪插入铁水中，考虑到安全、经济等问题，通常测量点选在撇渣器附 近。但铁水从炉缸流到撇渣器时已经发生了热损失，测得的铁水温度必定低于炉缸内的铁水温度。红外测温仪基于辐射传热的机理，能够实现出铁口附近铁水温度的远距离测量，但炼铁现场环境恶劣，存在大量的粉尘、烟雾，阻碍了电磁波的辐射，造成测量得到的温度数值偏小且不稳定。专利CN201110342024.1，名称为“高炉铁水测温设备”，该专利揭示了一种高炉铁水测温设备，通过引入隔离器组件、控制组件和输出组件，智能控制测温过程，能提高测温效率，减少快速热电偶的消耗。但该专利提及的设备本质上没有实现完全自动化，需人工给测温枪安装快速热电偶，耗费人力，没有达到连续测量的目的。且因测量点在撇渣器附近，而铁水流至撇渣器的过程存在大量热损失，测得的温度与炉缸内铁水温度相差较大。专利CN200910050563.0，名称为“铁水温度连续测量的专用辅助装置及铁水温度连续测量系统”，该专利涉及一种铁水温度连续测量的专用辅助装置，能实现铁水温度的连续测量，避免了红外测温仪测温时因出铁现场恶劣环境的干扰而出现的温度偏低或不稳定的缺陷。但该专利过于理想，无法在实际中应用。这是因为遮光管太短，起不到除尘的作用；太长，则不仅会给现场操作带来不便，而且易受喷溅铁花的侵蚀。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题就是高炉铁水温度检测需人工参与，间断不连续，耗材多，测温值不稳定的问题，提供一种。( 二 )技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种，该方法包括步骤:根据铁水沟底部所埋η对热电偶的测温数据，应用热传导和对流传热机理，结合铁水沟底部材料的导热系数、厚度，铁水与材料间的对流传热系数等，计算出铁水沟各位置处的铁水温度；分析铁水从出铁口流到撇渣器全段过程的热损失，基于能量守恒原理，建立铁水温度随铁水沟的温降模型；根据上述温降模型，结合热电偶的测温数据，利用最小二乘算法辨识出铁口处的铁水温度。优选地,所述热电偶对数η是自然数,其范围为1-20。(三)有益效果本专利技术实现了所埋热电偶处对应铁水温度的实时测量，进而实现了出铁口处铁水温度的实时测量。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实 施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是铁水沟结构示意图；图2是铁水沟微元散热示意图；图3是出铁口铁水温度辨识流程图；图中:1、热电偶，2、出铁口，3、钢壳，4、耐火浇注料，5、粘土砖，6、土建混凝土，7、铁水沟坡度，8、铁水流速，9、铁水流动过程的摩擦阻力，10、铁水与铁水沟底部和侧壁间的传导散热，11、铁水上表面与空气间的对流和辐射散热，12、铁水流动过程中存在的摩阻散热。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。具体实现方案如下:(一 )铁水沟内不同位置铁水实际温度的建模计算图1为某炼铁厂出铁沟主沟的纵切面图。不难看出，主铁沟由多层材料组成，且带有一定的坡度。在铁水沟的底部，距出铁口不同位置处有多对热电偶。铁水在铁水沟流动的过程中，由于温度高于材料的温度，与铁水沟底部存在传热。热量首先由铁水经对流传热到材料3的上表面，再由材料3的上表面经多层材料的热传导到正下方的第一个热电偶。再由第一个热电偶经多层材料传至正下方的第二个热电偶。为了建立从铁水至正下方第二个热电偶间的传热模型以计算铁水温度，作如下假设:①忽略轴向方向的传热，将铁水到热电偶的传热看作一维传热问题②热传递已达到稳定，即对流界面处、各层材料内的热流量是相等的③相邻两层材料接触良好，接触面不存在温差设主沟内共有η对这样的热电偶，每一对与出铁口间的轴向距离为Li (i =1，2，…，η)，对应的测温数据用I；1，T2表示。第一个热电偶与材料3上表面间共有kn层材料，从上至下，每一层材料的厚度为d/ = 〗，2,…，k,,) (ik为第一个热电偶与其所在层上表面间的距离)，导热系数为上表面温度为P。第一个热电偶与第二个热电偶间共有ki2层材料，每一层材料的厚度为(_/ = l,2,---,k/2)(其中，/,T为第一个热电偶与所在层下表面间的距离，为第二个热电偶与其所在层上表面间的距离)，导热系数为Λ；-，下表面温度为T?。材料3上表面与铁水间的对流传热系数记作hi;所求铁水沟Li处的铁水温度为Ti。根据牛顿冷却定律可得材料3上表面的对流传热密度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于温降模型的高炉出铁口铁水温度的连续检测的方法，其特征在于，该方法包括步骤：根据铁水沟底部所埋n对热电偶的测温数据，应用热传导和对流传热机理，结合铁水沟底部材料的导热系数、厚度，铁水与材料间的对流传热系数，计算出铁水沟各位置处的铁水温度；分析铁水从出铁口流到撇渣器全段过程的热损失，基于能量守恒原理，建立铁水温度随铁水沟的温降模型；根据上述温降模型，结合铁水沟各位置处的铁水温度，利用最小二乘算法辨识出铁口处的铁水温度。

【技术特征摘要】
1.一种基于温降模型的高炉出铁口铁水温度的连续检测的方法，其特征在于，该方法包括步骤: 根据铁水沟底部所埋η对热电偶的测温数据，应用热传导和对流传热机理，结合铁水沟底部材料的导热系数、厚度，铁水与材料间的对流传热系数，计算出铁水沟各位置处的铁水温度； 分析铁水从出铁口流到撇渣器全...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡非，桂卫华，阳春华，谢永芳，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43