一种高炉炉缸侧壁的监测方法技术

本发明专利技术提供了一种高炉炉缸侧壁的监测方法，包括获取炉缸侧壁监测位置的角热流密度以及通过布置在炉缸炭砖中热电偶检测温度值和炉缸内衬的角热流密度计算不同位置处的热阻值并对炉缸侧壁损伤情况进行诊断。本发明专利技术方法直接利用温度等现场检测变量变化规律判断高炉炉缸状况，通过不同位置处热阻及其在一定时间内变化速率对炉缸状况进行诊断，可排除现场干扰、炉况波动、冷却条件发生变化等情况带来的误判，且在多种损伤情况同时出现时也可以进行有效诊断。

A monitoring method for sidewall of blast furnace hearth

The invention provides a monitoring method for the side wall of a blast furnace hearth, including obtaining the angular heat flux density of the monitoring position of the side wall of the hearth, calculating the thermal resistance value at different positions by the detection temperature value of the thermocouple arranged in the hearth carbon brick and the angular heat flux density of the hearth lining, and diagnosing the damage of the side wall of the hearth. The method of the invention directly judges the condition of the hearth of the blast furnace by using the variation law of the field detection variables such as temperature, and diagnoses the condition of the hearth by the thermal resistance at different positions and the change rate in a certain period of time, thus eliminating the misjudgment caused by the disturbance on the spot, the fluctuation of the furnace condition, the change of the cooling conditions and so on, and in various damage conditions. It can also be effectively diagnosed at the same time.

【技术实现步骤摘要】
一种高炉炉缸侧壁的监测方法
本专利技术涉及高炉
，具体涉及一种高炉炉缸侧壁的监测方法。
技术介绍
钢铁工业是国家工业化的基础，对国民经济发展有着十分重要的作用。高炉炼铁是现代钢铁工业中最主要的生产工艺，随着高炉大型化和冶炼强度的加大，高炉寿命问题也日益突出。高炉炉缸内衬与高温铁水直接接触，相对于其它部位更易受到损伤。在高炉运行过程中，炉缸内衬常见的损伤形式有与热面衬砖侵蚀、炭砖环裂以及填料层气隙等，这些损伤直接影响了炉缸寿命，严重时会导致安全事故。因此，及时了解炉缸内衬损伤状况对于优化高炉操作和延长高炉寿命具有重要意义。目前，已有的判断方法如下：如专利技术专利申请CN101886152A，公开了一种高炉炉缸三维非稳态监测和异常诊断及维护，此专利申请依据布置在内衬炭砖中同一径向方向前后两支热电偶温度和热流密度的变化来判断炉缸出现的损伤情况，比如，当两支热电偶温度升高且热流密度降低则认为出现气隙。该专利方法在多种损伤情况同时发生或伴随有冷却条件变化时，会出现漏判或误判情况。例如，当气隙、环裂、结渣同时出现时，此时两支热电偶测量的温度可能都会升高、热流密度降低，这时，此专利申请只能判本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高炉炉缸侧壁的监测方法，其特征在于，所述高炉炉缸侧壁由内至外包括依次设置的第一砖衬、第二砖衬、第一填料层、冷却壁、第二填料层以及炉壳，第二砖衬内部由炉缸侧壁内侧至外侧方向依次设有第一组测温元件和第二组测温元件，冷却壁内设有冷却水管，监测方法包括以下步骤：获取炉缸侧壁监测位置的角热流密度，具体通过表达式3)获得：Q(τ)＝rq(τ)   3)；其中：Q(τ)为τ时刻炉缸内衬的角热流密度，r为监测位置处圆周对应的半径，q(τ)为τ时刻的热流密度；通过布置在炉缸炭砖中热电偶检测温度值和炉缸内衬的角热流密度计算不同位置处的热阻值并对炉缸侧壁损伤情况进行诊断。

【技术特征摘要】
1.一种高炉炉缸侧壁的监测方法，其特征在于，所述高炉炉缸侧壁由内至外包括依次设置的第一砖衬、第二砖衬、第一填料层、冷却壁、第二填料层以及炉壳，第二砖衬内部由炉缸侧壁内侧至外侧方向依次设有第一组测温元件和第二组测温元件，冷却壁内设有冷却水管，监测方法包括以下步骤：获取炉缸侧壁监测位置的角热流密度，具体通过表达式3)获得：Q(τ)＝rq(τ)3)；其中：Q(τ)为τ时刻炉缸内衬的角热流密度，r为监测位置处圆周对应的半径，q(τ)为τ时刻的热流密度；通过布置在炉缸炭砖中热电偶检测温度值和炉缸内衬的角热流密度计算不同位置处的热阻值并对炉缸侧壁损伤情况进行诊断。2.根据权利要求1所述的高炉炉缸侧壁的监测方法，其特征在于，所述第一组测温元件和第二组测温元件均采用热电偶；表达式3)的获取过程具体是：在稳态传热条件下，根据傅里叶定律通过表达式1)计算炉缸内衬的热流密度q：其中：tin为炉缸侧壁沿径向方向由内向外位于内侧的第一点的温度值，tout为炉缸侧壁沿径向方向由内向外位于外侧的第二点的温度值，rin为第一点所在圆周对应的半径，rout为第二点所在圆周对应的半径，λ为导热系数，r为检测热流密度处圆周对应的半径，R为炉缸侧壁的热阻；稳态传热条件下通过表达式2)计算得到热流量Φ：其中：l为炉缸侧壁纵向高度；将表达式1)和表达式2)代入获得τ时刻炉缸内衬的角热流密度的表达式为表达式3)：Q(τ)＝rq(τ)3)；其中：Q(τ)为τ时刻炉缸内衬的角热流密度，r为监测位置处圆周对应的半径，q(τ)为τ时刻的热流密度。3.根据权利要求2所述的高炉炉缸侧壁的监测方法，其特征在于，所述热流密度通过表达式4)计算得到：其中：c为冷却水的比热容，为(τ-Δτ1，τ]时间范围内通过冷却壁的冷却水体积流量均值，ρ为冷却水密度；为(τ-Δτ1，τ]时间范围内冷却水进口温度均值，为(τ-Δτ1，τ]时间范围内冷却水出口温度均值，A为冷却壁面积，Δτ1为平滑时间周期；则角热流密度通过表达式3)计算得到：Q(τ)＝rq(τ)3)；或者是，所述高炉炉缸侧壁上装有测量元件组，所述测量元件组包括测量热流密度的热流计和测量温度的第三组测温元件，则角热流密度通过表达式3)’计算得到：其中：r为热流计所处位置距离炉缸中心的距离；为(τ-Δτ1，τ]时间范围内热流计检测到的热流密度均值，Δτ1为平滑时间周期。4.根据权利要求3所述的高炉炉缸侧壁的监测方法，其特征在于，炉缸侧壁损伤诊断包括内衬结厚与侵蚀诊断，具体是：先通过表达式5)计算内衬热面与第二组测温元件之间热阻值：其中：Rh2(τ)为τ时刻内衬热面与第二组测温元件之间热阻值；th为内衬热面温度；为(τ-Δτ1，τ]时间范围内第二组测温元件的检测温度均值，Q(τ)为τ时刻炉缸内衬的角热流密度；再通过表达式6)计算内衬热面与第二组测温元件之间热阻值的变化率：其中：Δτ2为诊断时间周期，Rh2(τ-Δτ2)为前一诊断时刻的热阻值；最后进行诊断，具体是：若deltRh2(τ)＞0，诊断为结厚；若deltRh2(τ)＜0，当Rh2(τ)＞Rh2min时，诊断为渣皮侵蚀；当Rh2(τ)＜Rh2min，诊断为内衬炭砖侵蚀且将Rh2min更新为Rh2(τ)的数值，其中：Rh2min为内衬热面与第二组测温元件之间热阻值的历史最小值，Rh2(τ)为τ时刻内衬热面与第二组测温元件之间热阻值；若deltRh2(τ)＝0，诊断为内衬状态保持。5.根据权利要求4所述的高炉炉缸侧壁的监测方法，其特征在于，根据表达式7)计算τ时刻内衬炭砖侵蚀量ls(τ)：ls(τ)＝r1-r1min＝r1min[exp(Rs(τ)λ1)-1]7)；其中：Rs(τ)为τ时刻因侵蚀造成的热阻变化值，Rh2(0)为最初时刻的内衬热面与第二组测温元件之间热阻值，Rh2(τ)为τ时刻内衬热面与第二组测温元件之间热阻值，r1为内衬热面距离炉缸中心的距离，r1min为第一砖衬未被侵蚀时的内表面到炉缸中心的距离，λ1为第一砖衬的实际导热系数。6.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋彦坡，张科，高东波，彭小奇，周萍，陈卓，张建智，汪攀辉，李汶珊，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43