用于测定鼓风炉中物料分布的方法和探测器技术

本发明专利技术提出了一种用于测量鼓风炉的配料内的物料分布的测量探测器。该测量探测器包括具有发射器线圈和接收器线圈的传感器，该传感器受保护壳体的保护以免受高温和磨损。将交流电施加到发射初级交变磁场的发射器线圈，该初级交变磁场在初级交变磁场内的配料的任何导电性物料中感应出涡电流。该涡电流产生次级交变磁场，并且接收器线圈测量由初级交变磁场和次级交变磁场产生的电流。通过估算和控制单元来估算所测量的电流。该电流表示鼓风炉的配料内的物料分布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及一种用于测定鼓风炉(blast furnace)内配料(burden)中物料分布的设备和方法。更具体地，本专利技术涉及用于在不直接接触测量设备的情况下基于配料的电导率(electrical conductivity)测定鼓风炉的配料中的物料分布的设备和方法。
技术介绍
本领域中已知用于测定鼓风炉中物料分布的不同的方法和设备。鼓风炉中物料分布的测定是各种配料物料(例如焦炭和铁矿石物料)的径向分布的定量分析。由于鼓风炉是逆流反应器，所以气体渗透性对于该过程是重要的。为了影响气体渗透性，不是装填(charge，装填、填充)配料的均匀混合物，而是装填焦炭和铁矿石物料的不同层的界限分明的组合(well-defined scheme)。由于物料分布的测定，所以可测定鼓风炉中物料层的形状和厚度，并且如果必要可对其进行调整和优化以提高鼓风炉的性能。已知用于测定鼓风炉中层的结构的多种方法。最常用的方法是雷达轮廓测定仪(profilometer)，其在每种物料层的装填后测量配料表面的形状。该测量限于配料表面，并因此没有记录在配料表面下面和在装填期间发生的动态效应(dynamic effect)。监管配料气体渗透性的可替换方法是在配料表面的上方或下方测量径向温度和气体分布轮廓。虽然这种方法直接导致了最终的结果，该结果是径向气体渗透性分布和中央烟囱的尺寸，但是因为没有测定不同层的详细结构，所以基于该测量的装填优化是困难的。JP2007-155570提出了一种不同的方法。鉴于测量鼓风炉内物料的分布的困难，JP2007-155570提出了在将物料从料斗加入鼓风炉期间测定装填的物料的相对量。该测量方法的特征是，将电磁性质不同的物质的混合物置于施加有交流电的空心线圈的内侧，或者使该混合物穿过该线圈的轴线方向。测量由该线圈产生的输出电压，并基于该输出电压来测定该混合物内的物质的混合比率。在相同的轴向方向上布置励磁线圈和测量线圈，然后将该混合物置于线圈的内侧或使该混合物穿过线圈的轴向方向，测量由该测量线圈产生的输出电压。通过提前测量该物质的质量与由该线圈所产生的输出电压之间的关系来获得校准曲线，基于该校准曲线来计算该混合物内的物质的混合比率。虽然这样的方法和设备可能有助于在将物料加入鼓风炉期间测定不同物料的相对量，然而在已经装填物料之后，该方法不能用于精确地测定物料在鼓风炉的配料内如何分布。事实上，由于物料具有不同的密度和/或粒度，在装填操作期间物料可分离(segregate，分开、隔离)。在配料层的形成期间相互作用的物理现象是物料在配料表面上的滚动、由冲击力所引起的较低层中的物料的渗透、由上升的过程气体所引起的物料的搅拌以及与先前装填的物料的混合。此外，由于鼓风炉内的配料不是静止的而是向下移动并部分地被消耗，所以该配料的表面轮廓和所形成的层的形状随时间变化。在EP 1 029 085中已提出了一种测定鼓风炉中的层的结构的更适当的解决方案。重复地将探测器(probe)水平地插入鼓风炉中配料表面的下面。布置在探测器顶端的物料检测传感器指示焦炭或铁矿石物料的存在。通过探测器的快速水平移动和较慢的竖直配料下降速度的组合，获得物料分布的图像。基于该配料物料的可测量的物理特性，该物料检测传感器指示该配料物料的类型。在本领域中许多方法可用于鼓风炉。第一实例是磁导率。矿样物料(ore-like burden，类似矿石的物料)的磁导率是高的，而焦炭具有类似于空气的磁导率的低磁导率。已经开发了多种方法来测定鼓风炉中的物料的磁导率以得出物料分布方面的结论。在GB 2 205 162中，单个线圈移动通过鼓风炉内的管道以测量物料的磁导率。在传感器线圈中测量该线圈的自感应。在所述线圈的磁场线内存在磁可穿透物料的情况下此值增加，并且如果此值增加，则检测到矿石。在DE 26 55297中，永久磁体与磁场传感器对准并安装在鼓风炉中。如果磁可穿透物料在永久磁铁的场力线内，则磁通量增加。如果磁场传感器指示了磁通量的这种增加，则检测到矿石。关于物料分布测量中磁导率的问题(诸如DE 26 55 297)是，存在大的温度范围，通常是从靠近鼓风炉壁的100℃至鼓风炉中央的900℃或以上。在此温度下，当该物料温度超过居里点时铁矿石的磁导率消失。对于铁矿石III(Fe2O3)，居里点是在675℃，以及对于铁矿石II-III(Fe3O4)居里点是在585℃。因此，用来区分物料的特性消失了。磁导率不能用于测量鼓风炉中温度范围在居里点附近且特别是居里点以上的物料分布。用于测定配料类型的特性的第二实例是铁矿石的剩余磁性。在DE 26 37 275中，产生强磁场以激发矿石的自磁性(self-magnetism)。然后，关闭此场，并且感测设备可通过剩余磁场来检测矿石。然而，出现了与之前一样的问题，当在居里点以上时，矿石的自磁性也消失了。第三实例是矿石的雷达波吸收，如在EP 0 101 219中提出的。矿石的雷达波吸收高于焦炭的雷达波吸收。用于发射雷达波的雷达波天线和用于接收雷达波的雷达波天线布置在鼓风炉内。基于雷达波的反射和吸收来鉴定位于雷达波天线之间的物料。基于雷达测量的缺点是，雷达设备(特别是波导和天线部件)相当易损坏，以及在配料下面的探测器的安装在技术上非常成问题。第四实例是基于焦炭和铁矿石的电导率，如在EP 1 029 085和在DE 31 05 380中所描述的。由于已知焦炭的电导率在1300℃以及更高的温度下依然存在，所以电导率是优选的方法。目前，通过将探测器水平地插入鼓风炉来测量物料分布(如在EP1 029 085中所描述的)。两个电极布置在探测器的顶端上或探测器的顶端附近，这两个电极通过隔离器相互隔离并借助于电气测量电路(electric measuring circuit)彼此连接。当传感器的顶端插入鼓风炉中时，该电气测量电路测定电路的信号量。该信号量取决于在鼓风炉中的传感器周围的配料物料的电导率。当电极通过传导性物料的层连接时电路闭合。当传感器的顶端穿过非传导性物料的层时电极不连接。由于传导性物料和非传导性物料的测量结果之间的差异，该探测器能够测定附近存在哪种物料。然而，当将探测器插入鼓风炉中时，在隔离器上不可避免地形成积尘(灰尘沉积物，dust deposit)。这些积尘是导电的，且在电极之间形成短路，从而不可能做出准确的测量结果。由于高量的焦炭、高气体速度以及可能由于附加燃料颗粒喷射，所以在鼓风炉中总是存在灰尘，解决方法是使用软陶瓷作为隔离器。这些陶瓷隔离器具有一定的磨损率，因而当进行测量时没有形成积尘。事实上，由于鼓风炉中的配料是热的且为磨损性的，在每次进行测量时，在探测器引入和收回时隔离器与配料的摩擦使得隔离器磨损，并因此不形成积尘。一定数量的测量之后，至少隔离器必须更换。这导致更高的成本和对常规维护的需要。因此需要一种更有效的方法或设备以在已将物料装入鼓风炉之后测量鼓风炉的配料内的物料分布。技术问题本专利技术的目的是提供用于在任何温度下测定鼓风炉中的配料中的已装填的物料的物料分布的方法和探测器。通过如在权利要求1中要求保护的方法以及通过如在权利要求11中要求保护的探测器来实现此目的。
技术实现思路
为了实现此目的，本专利技术提供了一种测量探测器，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测定鼓风炉中配料内的物料分布的测量探测器，所述测量探测器包括：‑至少一个传感器，所述至少一个传感器包括：ο具有发射表面的发射器线圈，ο具有接收表面的接收器线圈，‑保护壳体，所述至少一个传感器容纳于所述保护壳体中，‑交流电电源，向所述发射器线圈施加交流电，所述发射器线圈发射初级交变磁场，其中，所述初级交变磁场在所述初级交变磁场中的所述配料的任何导电性物料中感应出涡电流，所述涡电流产生次级交变磁场，所述接收器线圈测量由所述初级交变磁场和所述次级交变磁场产生的电流，‑估算和控制单元，用于估算测量的所述电流，其中所述电流表示鼓风炉内配料的所述物料分布。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.09 LU LU923511.一种用于测定鼓风炉中配料内的物料分布的测量探测器，所述测量探测器包括：-至少一个传感器，所述至少一个传感器包括：ο具有发射表面的发射器线圈，ο具有接收表面的接收器线圈，-保护壳体，所述至少一个传感器容纳于所述保护壳体中，-交流电电源，向所述发射器线圈施加交流电，所述发射器线圈发射初级交变磁场，其中，所述初级交变磁场在所述初级交变磁场中的所述配料的任何导电性物料中感应出涡电流，所述涡电流产生次级交变磁场，所述接收器线圈测量由所述初级交变磁场和所述次级交变磁场产生的电流，-估算和控制单元，用于估算测量的所述电流，其中所述电流表示鼓风炉内配料的所述物料分布。2.根据权利要求1所述的测量探测器，其中，所述至少一个传感器布置在所述保护壳体内的支撑物上。3.根据前述权利要求中任一项所述的测量探测器，其中，所述保护壳体包括陶瓷材料。4.根据前述权利要求中任一项所述的测量探测器，其中，所述接收器线圈的磁场与所述发射器线圈的磁场是同心的。5.根据前述权利要求中任一项所述的测量探测器，其中，所述保护壳体是基本环形的圆筒，或者是具有厚度在10至25mm之间的板。6.根据前述权利要求中任一项所述的测量探测器，其中，所述发射器线圈具有在1至20cm2之间的发射表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：珍·弗朗索瓦·斯达姆佩尔，
申请(专利权)人：TMT–出铁测量技术有限公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡;LU