专利名称：高炉炉喉煤气温度场测量装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种高炉炉喉煤气温度场的非接触式测量装置及其方法。
背景技术：
高炉炉喉煤气流分布是反映高炉炉况的重要标志，主要通过炉喉煤气温度来表 征。目前，高炉炉喉煤气温度的测量主要是采用十字测温装置，该装置由插入高炉炉喉的四 根测温钢梁组成，利用每根钢梁底部布置的数点热电偶测量炉喉煤气温度。但是，十字测温 装置只能测量炉喉径向上有限的温度点，特别是高炉大型化后，测温盲区较大，不能全面反 映整个炉喉平面的煤气流分布，容易造成煤气流误判；另测温钢梁因阻挡炉顶布料，长期受 炉料冲击和煤气流冲刷，设备易损，还会加剧炉料粉化、改变料面形状、影响煤气分布，甚至 影响高炉顺行。
发明内容
为了克服现有高炉炉喉煤气测量装置测量点有限和影响布料的不足，本发明提供 一种炉喉煤气温度场测量装置及方法，可以非接触式测量整个炉喉平面的温度场，而且不 影响高炉布料。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是测量装置包括声波发射接收器、放 大器、控制器、计算机及监控软件，在高炉炉喉钢砖的被测平面上设有安装套管，套管的外 法兰与声波发射、接收器的配对法兰连接，声波发射、接收器前端接微型麦克风，末端经文 丘里管和电磁阀与气源连接，电磁阀和微型麦克风的信号线与控制器连接，控制器与监控 计算机连接。在炉喉中心区域和边缘区域设置的声波传播路径，使中心和边缘区域声波路径的 交叉点比中心区域的多，实现被测平面温度场的不等精度测量。所述气源的压力为声波发射、接收器所需的发声压力与炉顶压力之和。利用声波在气体介质中的传播速度与气体温度之间的函数关系对高炉炉喉煤气 温度场进行非接触式测量。①在高炉炉喉被测平面安装多组声波发射、接收器，在发射器 上接通一定压力的气体作为发声气源，由于发射器和接收器之间的距离是已知的，测定声 波在被测空间路径上的传播时间就可计算出此路径上的平均温度；②多组声波发射、接收 器在整个被测平面内形成多条声波传播路径，根据需求设置每个声波接收器只能接收固定 的声波发射器发出的声波信号，形成特定的声波路径，按设定的程序，顺序启闭各个声波发 射、接收器，声波信号经放大器和控制器处理后得到每条路径声波传播时间和路径温度，传 输给计算机监控装置；③监控装置利用插值算法拟合出被测平面的温度场，并给出被测空 间的等温线图、路径图、区块图以及时间趋势图等直观化的信息。为取得更好的效果，在步骤①中所述气源选择氮气，氮气气源的压力为声波发射、 接收器(1)所需的发声压力与炉顶压力之和。本发明的有益效果是，可以在不影响高炉布料的前提下非接触、准确的测量炉喉
3部位被测平面的煤气温度场，进而获得整个炉喉平面的实时煤气流分布情况，配合布料装 置的精确布料，从而得到合理的煤气流分布，有助于实现高炉生产的稳定顺行。另设备全部 在炉外安装，结构简单，维护方便，不受炉内高温、高压、高粉尘的影响。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明的结构示意图。图2是声波传播路径图。图中1.声波发射、接收器，2.安装套管，3.高炉炉壳，4.炉喉钢砖。
具体实施例方式在图1所示的高炉炉喉钢砖4的被测平面上水平开设安装孔并制作安装套管2，套 管2在炉壳3的内部喇叭管之外浇注耐火料或填充耐火材料，并与炉壳3焊接密封，套管2 的外法兰与声波发射、接收器1的配对法兰连接。声波发射、接收器1前端接微型麦克风， 末端经过文丘里管和电磁阀外接气源，气源选择氮气，氮气气源的压力为声波、发射器1所 需的发声压力与炉顶压力之和。方法所有控制信号均由外部控制器控制。根据关注度的不同，可进行温度场的不等精度测量，在炉喉中心区域和边缘区域 设置的声波传播路径，使中心和边缘区域声波路径的交叉点比中心区域的多，使以上两个 区域的煤气温度场具有更高的测量精度。在图2的实施例中，16个声波发射、接收器1均勻 安装在炉壳3外，其中标注T的为声波发射器，标注R的为声波接收器，图2所示的声波传 播路径，使炉喉边缘和中心的路径交叉点相对中间区域更多，这样在炉喉边缘和中心部位 的煤气温度可获得更高的精度。
权利要求
一种高炉炉喉煤气温度场测量装置，包括声波发射接收器、放大器、控制器、计算机及监控软件，其特征在于在高炉炉喉钢砖(4)的被测平面上设有安装套管(2)，套管(2)的外法兰与声波发射、接收器(1)的配对法兰连接，声波发射、接收器(1)前端接微型麦克风，末端经文丘里管和电磁阀与气源连接，电磁阀和微型麦克风的信号线与控制器连接，控制器与监控计算机连接。
2.根据权利要求1所述的高炉炉喉煤气温度场测量装置，其特征在于在炉喉中心区 域和边缘区域设置的声波传播路径，使中心和边缘区域声波路径的交叉点比中心区域的多。
3.根据权利要求1或2所述的高炉炉喉煤气温度场测量装置，其特征在于所述气源 的压力为声波发射、接收器(1)所需的发声压力与炉顶压力之和。
4.一种实现权利要求1所述的高炉炉喉煤气温度场测量方法，其特征在于采用以下 步骤①在高炉炉喉被测平面安装多组声波发射、接收器(1)，在发射器上接通一定压力的气 体作为发声气源；②声波发射、接收器(1)在整个被测平面内形成多条声波传播路径，根据需求设置每 个声波接收器只能接收固定的声波发射器发出的声波信号，形成声波路径，按顺序启闭各 个声波发射、接收器，声波信号经放大器和控制器处理后得到每条路径声波传播时间和路 径温度，传输给计算机监控装置；③监控装置利用插值算法拟合出被测平面的温度场，并给出被测空间的等温线图、路 径图、区块图以及时间趋势图。
5.根据权利要求4所述的高炉炉喉煤气温度场测量方法，其特征在于在步骤①中所 述气源的压力为声波发射、接收器(1)所需的发声压力与炉顶压力之和。
全文摘要
本发明公开了一种能够非接触式测量高炉炉喉煤气温度场的装置及方法，用于反映炉喉煤气流分布，指导高炉操作。由声波发射接收器、放大器(1)、控制器、计算机及监控软件组成。在高炉炉喉部位炉壳外安装声波发射、接收器，以特定压力气体作为气源，利用声波测温原理，获得实时的高炉炉喉煤气温度场。设置一种特定的不等精度测量路径，可获得炉喉中心和边缘区域的高精度温度分布，监控软件可给出煤气温度场的等温线图、区块图等直观信息。该装置及方法不受炉内高温、高压、高粉尘的影响，不影响高炉布料。
文档编号C21B7/24GK101928795SQ201010269649
公开日2010年12月29日 申请日期2010年9月2日 优先权日2010年9月2日
发明者张卫东, 沈海波, 邓武, 郭之明, 陈平安 申请人:首钢京唐钢铁联合有限责任公司;陕西午禾科技有限责任公司