一种回转窑埋入式测温装置的制作方法

本实用新型涉及一种钢铁行业氧化球团煅烧回转窑，特别涉及一种回转窑埋入式测温装置。

背景技术：

回转窑测温一直是钢铁行业氧化球团技术领域内的难题，如何准确、快速、安全地测定出窑内气氛温度，已经成为业内人士关注的焦点。随着技术发展，针对回转窑测温曾陆续涌现出红外线窑壳扫描技术、热电偶直接测温技术、窑头热成像仪技术等，但均分别存在其各自缺陷。

1)红外线窑壳扫描技术：此技术是在回转窑侧部安装若干个排成一线的红外线温度扫描检测仪，通过检测出回转窑窑壳外表面在生产中的实时温度，来判断窑内温度情况。缺陷是窑壳外表面距离窑内尚有250mm的耐火材料层与40mm厚的钢壳层，用窑壳外表面温度反推窑内温度，不仅误差大，而且变化反馈慢；

2)热电偶直接测温技术：此技术是在回转窑窑身上安装固定式热电偶，测温孔直接连通至窑内，该技术的好处是测温精度高、反馈速度快。但缺点是热电偶寿命短、维修成本高昂且测温孔洞经常会漏进红热小球造成装置无法正常运行；

3)窑头热成像仪技术：此技术是在窑头安装一台或两台热成像仪，通过窑头窥视孔来观察生产时窑内的实时温度。但热成像仪的检测范围有限，无法从窑头一直检测到窑尾，故该技术也存在其应用的局限性。

传统回转窑埋入式测温装置在使用中，被证明存在以下两项缺陷：

1、应用局限性大：由于传统装置的结构特点，导致其必须在回转窑窑衬施工之前就在窑壳内表面焊接安装预埋钢管以形成耐火材料浇注后的测温孔洞，所以该技术应用具有较大的局限性，即只能针对新窑或者是窑衬到寿命整体更换大修的回转窑，而针对市面上大部分窑衬衬体未到寿命，对回转窑埋入式测温技术又十分渴求的回转窑，目前尚未找到一种较好的方法予以解决；

2、测温精度差：由于施工后，热电偶周围的耐火材料均为现场施工浇注，其导热系数随着施工时的加水量、钢纤维添加量、烘炉时的烘烤温度、烘烤时间等因素不同而不同，而现场又没有条件对现浇内衬进行导热系数测定，只能根据经验数值来估计。对于埋入式间接测温技术来说，导热系数在推导窑内真实温度的时候至关重要，导热系数取值不准会直接导致回转窑测温精度受到严重影响，从而导致热工模型间接推算出来的窑内温度与真实温度存在较大误差；

3、事故容错率低：由于装置自身的结构特点，只内含一根热电偶，当该处回转窑窑衬在长期生产后被冲刷磨蚀，热电偶外露，则极易导致热电偶损坏从而导致整套测温装置不能使用。

技术实现要素：

针对上述传统装置和施工方法的不足，我们研发出了一种新型回转窑埋入式测温装置及其施工方法，力求克服现有技术的缺点，能够达到高精度测温、低容错率使用、且应用对象范围广等技术效果。实现方便、快捷、精准的回转窑生产测温。

根据本实用新型提供的第一种实施方案，提供一种回转窑埋入式测温装置：

一种回转窑埋入式测温装置，回转窑包括窑壳和窑衬。回转窑上设有测温装置安装孔。测温装置为测温预制砖装置。测温预制砖装置包括预制砖本体和热电偶。预制砖本体放置在测温装置安装孔中。热电偶设置在预制砖本体内，并且热电偶的前端与预制砖本体的内表面(即面向窑中心的表面)间有距离(例如1cm-30cm，优选1.1cm-20cm，优选1.2cm-15cm，更优选1.5cm-10cm)。即热电偶(202)不穿透预制砖本体(201)。

作为优选，测温预制砖装置包括多个热电偶，并且每个热电偶的前端与预制砖本体内表面间的距离都不相同。

作为优选，测温预制砖装置上设有1-10个热电偶，并且每个热电偶的前端与预制砖本体内表面间的距离都不相同。

作为优选，测温预制砖装置上设有2-5个热电偶202，并且每个热电偶202的前端与预制砖本体内表面间的距离都不相同。

作为优选，测温预制砖装置上设有3个热电偶，包括第一热电偶、第二热电偶和第三热电偶。第一热电偶最长，第一热电偶与预制砖本体内表面间的距离最短。第二热电偶的长度较第一热电偶短，第二热电偶与预制砖本体内表面间的距离较第一热电偶与预制砖本体内表面间的距离长。第三热电偶最短，第三热电偶与预制砖本体内表面间的距离最长。

在本实用新型中，回转窑上设有1-20个测温预制砖装置，优选为2-10个测温预制砖装置，更优选为3-8个测温预制砖装置。

作为优选，测温预制砖装置还包括窑壳连接板。窑壳连接板将预制砖本体固定在测温装置安装孔中。窑壳连接板与窑壳连接。

作为优选，窑壳连接板通过锚固件与预制砖本体连接。

作为优选，窑壳连接板与窑壳通过焊接固定。

在本实用新型中，窑壳连接板上设有热电偶孔。热电偶的末端穿过热电偶孔与外界设备连接。

作为优选，所述测温预制砖装置为经过导热系数测定的测温预制砖装置。

取决于预制砖本体的长度，作为优选，热电偶的前端与预制砖本体内表面间的最短距离为10mm，和/或，热电偶的前端与预制砖本体内表面间的最长距离为150mm。

根据本实用新型提供的第二种实施方案，提供一种回转窑埋入式测温装置的施工方法：

一种回转窑埋入式测温装置的施工方法或安装方法，该方法包括以下步骤：

(1)制作测温预制砖装置：将热电偶放置在预制砖本体中，将窑壳连接板固定在预制砖本体上，组成了测温预制砖装置；

(2)调试测温预制砖装置：对步骤的测温预制砖装置进行导热系数测试；

(3)安装测温预制砖装置：在回转窑上钻出一个测温装置安装孔，将经过步骤调试合格的测温预制砖装置放置在测温装置安装孔，将窑壳连接板固定在窑壳上。

在本实用新型中，热电偶的前端是指热电偶伸入预制砖本体的一端。热电偶伸出窑壳连接板的一端为热电偶末端。

在本实用新型中，预制砖本体的内表面是指预制砖放置在测温装置孔后，靠近窑衬内表面的一个面，也就是预制砖本体放置在测温装置孔后，预制砖本体远离窑壳的那个面。

在本实用新型中，热电偶的前端与预制砖本体的内表面间有距离，避免了在使用回转窑时，回转窑内物料对热电偶的冲刷和磨蚀，从而导致热电偶损坏从而导致整套测温装置不能使用。同时，控制热电偶的前端与预制砖本体的内表面间的距离，能够更加精确的监控回转窑内的真实温度。本实用新型的设计既能有效保护热电偶，又能提高测温装置的精度。

在本实用新型中，本实用新型的测温装置将原现浇预埋形式替代成了预制砖形式，能够在使用前制备好，也能针对使用在市场上现有的回转窑上。使用后，维修和更换更加便利。同时，测温预制砖装置出厂前，将取样进行导热系数测定(由于是预制砖结构形式，故方便测定)，测定方法有多种，均为成熟技术。使用前先进行导热系数的测定，能够提高测温装置的精准度。

在本实用新型中，热电偶可以设置成热电偶阵列。也就是说同一个测温预制砖装置中可以设置多个热电偶。每一个热电偶的前端与预制砖本体内表面间的距离不相同，在使用过程中，倘若因为窑衬磨损而导致最长的热电偶(也就是与预制砖本体内表面距离最短的热电偶)外露，系统检测到该热电偶温度信号异常后将自动停用该热电偶，转而采用第二个热电偶(也就是与预制砖本体内表面距离较长的热电偶)测温，并修改系统热工模型内的相关参数以满足测温计算需要。倘若窑衬继续磨损导致第二个热电偶也外露，则启用第三个热电偶(也就是与预制砖本体内表面距离更长的热电偶)，以此类推。热电偶阵列包含的热电偶的数目可根据实际现场条件的需要而设定。

在本实用新型中，回转窑上可以设置一个或多个测温预制砖装置。当设置多个测温预制砖装置时，这些装置沿着回转窑的圆周而设置。

在本实用新型中，整套测温预制砖装置通过窑壳连接板与回转窑窑壳紧密焊接，保证装置在生产过程中不会产生震动偏移。

在本实用新型中，窑壳连接板通过锚固件与预制砖本体连接。锚固件在预制砖本体内的排布数量与排布形式可根据实际需求而设定。

更具体的，本实用新型将形成测温装置的原现浇预埋形式替代成了预制砖形式。测温预制砖装置由预制砖本体、锚固件与窑壳连接板组成。其中预制砖本体被安装在测温装置安装孔内，通过锚固件的锚固作用与窑壳连接板紧密连接，热电偶穿过窑壳连接板被埋于预制砖本体内，其前端与预制砖本体末端留有一定距离，整套测温预制砖装置通过窑壳连接板与回转窑窑壳紧密焊接，保证装置在生产过程中不会产生震动偏移。

在本实用新型中，测温预制砖装置的形状不受限制。可以是圆柱体、圆锥体、棱锥体或长方体，也可以是其他形状。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下有益技术效果：

1、应用范围广：由于改变了装置结构与施工方法，故回转窑埋入式测温技术可方便、有效地利用于存量市场型回转窑上，这样对于拓宽技术应用范围、增加埋入式测温技术的市场适应性，有很大的推动影响；

2、测温精度高：由于本实用新型将热电偶包裹在预制砖内，而预制砖的导热系数在出厂前已经提前精准测量，且后期不会出现太大变化。故应用本实用新型后，使用热电偶所测数据来推算窑内气氛温度的模型精度得到了有效保证，计算出来的窑内温度与实际温度不会有太大偏差；

3、事故容错率较高：由于本实用新型在测温预制砖内增设了热电偶阵列，相当于给测温技术提供了多套备用方案，一套出错第二套补上，所以在回转窑生产过程中的事故容错率较高，对提高回转窑测温装置作业率起到了较大的帮助；

4、本实用新型新技术相较现有技术更加可靠、实用、便捷。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为回转窑结构示意图；

图3为本实用新型回转窑设有测温装置安装孔示意图；

图4为本实用新型测设有温预制砖装置的回转窑局部方法图；

图5为本实用新型测温预制砖装置主视图；

图6为本实用新型测温预制砖装置设有3个热电偶结构图；

图7为本实用新型回转窑设有3个测温预制砖装置结构图。

附图标记：1：回转窑；101：窑壳；102：窑衬；103：测温装置安装孔；2：测温预制砖装置；201：预制砖本体；202：热电偶；20201：第一热电偶；20202：第二热电偶；20203：第三热电偶；203：窑壳连接板；204：锚固件；205：热电偶孔。

具体实施方式

根据本实用新型提供的第一种实施方案，提供一种回转窑埋入式测温装置：

一种回转窑埋入式测温装置，回转窑1包括窑壳101和窑衬102。回转窑1上设有测温装置安装孔103。测温装置为测温预制砖装置2。测温预制砖装置2包括预制砖本体201和热电偶202。预制砖本体201放置在测温装置安装孔103中。热电偶202设置在预制砖本体201内，并且热电偶202的前端与预制砖本体201的内表面间有距离。

作为优选，测温预制砖装置2包括多个热电偶202，并且每个热电偶202的前端与预制砖本体201内表面间的距离都不相同。

作为优选，测温预制砖装置2上设有1-10个热电偶202，并且每个热电偶202的前端与预制砖本体201内表面间的距离都不相同。

作为优选，测温预制砖装置2上设有2-5个热电偶202，并且每个热电偶202的前端与预制砖本体201内表面间的距离都不相同。

作为优选，测温预制砖装置2上设有3个热电偶202，包括第一热电偶20201、第二热电偶20202和第三热电偶20203。第一热电偶20201最长，第一热电偶20201与预制砖本体201内表面间的距离最短。第二热电偶20202的长度较第一热电偶20201短，第二热电偶20202与预制砖本体201内表面间的距离较第一热电偶20201与预制砖本体201内表面间的距离长。第三热电偶20203最短，第三热电偶20203与预制砖本体201内表面间的距离最长。

在本实用新型中，回转窑1上设有1-20个测温预制砖装置2，优选为2-10个测温预制砖装置2，更优选为3-8个测温预制砖装置2。

作为优选，测温预制砖装置2还包括窑壳连接板203。窑壳连接板203将预制砖本体201固定在测温装置安装孔103中。窑壳连接板203与窑壳101连接。

作为优选，窑壳连接板203通过锚固件204与预制砖本体201连接。

作为优选，窑壳连接板203与窑壳101通过焊接固定。

在本实用新型中，窑壳连接板203上设有热电偶孔205。热电偶202的末端穿过热电偶孔205与外界设备连接。

作为优选，所述测温预制砖装置2为经过导热系数测定的测温预制砖装置。

取决于预制砖本体的长度，作为优选，热电偶202的前端与预制砖本体201内表面间的最短距离为10mm，和/或，热电偶202的前端与预制砖本体201内表面间的最长距离为150mm。

根据本实用新型提供的第二种实施方案，提供一种回转窑埋入式测温装置的施工方法：

一种回转窑埋入式测温装置的施工方法，该方法包括以下步骤：

(1)制作测温预制砖装置2：将热电偶202放置在预制砖本体201中，将窑壳连接板203固定在预制砖本体201上，组成了测温预制砖装置2；

(2)调试测温预制砖装置2：对步骤1的测温预制砖装置2进行导热系数测试；

(3)安装测温预制砖装置2：在回转窑1上钻出一个测温装置安装孔103，将经过步骤2调试合格的测温预制砖装置2放置在测温装置安装孔103，将窑壳连接板203固定在窑壳101上。

实施例1

如图1所示，一种回转窑埋入式测温装置，回转窑1包括窑壳101和窑衬102。回转窑1上设有一个测温装置安装孔103。测温装置为测温预制砖装置2。测温预制砖装置2包括预制砖本体201和一个热电偶202。预制砖本体201放置在测温装置安装孔103中。热电偶202设置在预制砖本体201内，并且热电偶202的前端与预制砖本体201的内表面间有距离。测温预制砖装置2还包括窑壳连接板203。窑壳连接板203将预制砖本体201固定在测温装置安装孔103中。窑壳连接板203通过锚固件204与预制砖本体201连接。窑壳连接板203与窑壳101通过焊接固定。窑壳连接板203上设有热电偶孔205。热电偶202的末端穿过热电偶孔205与外界设备连接。测温预制砖装置2为经过导热系数测定的测温预制砖装置。

实施例2

如图6所示，重复实施例1，只是测温预制砖装置2上设有3个热电偶202，包括第一热电偶20201、第二热电偶20202和第三热电偶20203。第一热电偶20201最长，第一热电偶20201与预制砖本体201内表面间的距离最短。第二热电偶20202的长度较第一热电偶20201短，第二热电偶20202与预制砖本体201内表面间的距离较第一热电偶20201与预制砖本体201内表面间的距离长。第三热电偶20203最短，第三热电偶20203与预制砖本体201内表面间的距离最长。第一热电偶20201与预制砖本体201内表面间的距离为10mm，第二热电偶20202与预制砖本体201内表面间的距离为50mm，第三热电偶20203与预制砖本体201内表面间的距离为110mm。

实施例3

如图7所示，重复实施例1，只是回转窑1上设有3个测温预制砖装置2。在同一水平高度上沿着回转窑1的圆周以相同的夹角进行设置，其中夹角的顶点为回转窑1的中心点。

实施例4

一种回转窑埋入式测温装置的施工方法，该方法包括以下步骤：

(1)制作测温预制砖装置2：将热电偶202放置在预制砖本体201中，将窑壳连接板203固定在预制砖本体201上，组成了测温预制砖装置2；

(2)调试测温预制砖装置2：对步骤1的测温预制砖装置2进行导热系数测试；

(3)安装测温预制砖装置2：在回转窑1上钻出一个测温装置安装孔103，将经过步骤2调试合格的测温预制砖装置2放置在测温装置孔103，将窑壳连接板203固定在窑壳101上。