一种烧结矿显热和温度的检测方法及装置与流程

本发明涉及钢铁冶金烧结矿余热回收技术领域，尤其涉及到一种烧结矿显热和温度的检测方法及装置。

背景技术：

现阶段，随着能源短缺和环境污染等问题的日益严重，进行节能减排变得越来越迫切，而在钢铁工业中，烧结工序耗能占钢铁工业总耗能的10％至15％左右。随着人们对节能减排意识的不断增强，意识到只有通过加强对烧结矿的余热回收利用，才能极大的减少能源的消耗。

目前烧结矿余热回收利用的装置，大多采用带式或环形冷却机冷却，少数企业采用立式冷却装置进行冷却。从理论上分析，立式冷却装置将环冷机这种纯物质流的产品冷却装置变成了纯能量流的余热回收装置，可以实现在冷却烧结矿的同时，最大限度地回收烧结矿显热，实现物质流冷却工艺与能量流回收利用的相互统一与协调运行。然而，根据目前实施烧结矿立式冷却工艺企业的工业试验和实际生产过程来看，各种形式的烧结矿余热立式回收装置均未达到预期的效果，有的因为物料运行不畅被迫停运，有的为了保证烧结矿能得到充分冷却，牺牲了烧结矿的部分热量，使吨矿发电量远远未达到设计水平，即便公布的27度/吨矿的发电量数据也是极少情况下的短期数值，不是平均水平，这远低于立式回收工艺本该达到的40度/吨矿的发电水平。其中，一个最主要的原因是热烧结矿的比热、温度和显热不清楚，在生产中以经验数据来选择和配备供风系统，造成烧结矿和冷却风的水当量不等，烧结矿与冷却风的温差场不能达到协同，冷却风从烧结矿获得的热量和小。由此可见，准确认知烧结矿余热的品质(温度)和资源量(显热)至关重要。

目前，对于热烧结矿的温度基本采用的是利用红外测温仪或热电偶测得的一个表面温度，由此来推断热烧结矿的显热，由于热烧结矿内热外凉，内外温度差别较大，所以此种方式确定的烧结矿的显热势必误差较大，给后序的设备选型和操作参数的调整造成不利影响。可见，开发烧结矿显热的测量方法与装置势在必行。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供了一种烧结矿显热和温度的检测方法及装置。能在线获得热烧结的显热和温度数据，为烧结矿产品冷却和余热回收的设备选型和操作参数的确定提供数据支撑。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种烧结矿显热和温度的检测装置，包括装置本体、称重装置、水温检测装置与壁面温度检测装置；装置本体主体部分由内筒体与壳体构成，内筒体位于壳体内部，内筒体与壳体之间填充保温材料，装置本体上部设有进料门与进水口，下部设有出料门与排水口，进料门内侧设有防溅板，进料门的下沿设有接料板；水温检测装置与壁面温度检测装置安装在内筒体的内壁上，称重装置安装在装置本体的底部。

所述内筒体上设有多个壁面温度检测装置安装孔。

所述壁面温度检测装置的测温端头与内筒体的内壁平齐，用于测量内筒体的壁面温度。

所述水温检测装置的测温端头伸入内筒体里面的水里，用于测量水的温度。

所述防溅板铰接在进料门的门框上。

所述接料板铰接在内筒体上。

所述排水口处设有滤网。

一种烧结矿显热和温度的检测方法，将一定质量的热烧结矿投入装有水的检测装置中，待烧结矿和水的温度达到一致时，通过检测平衡时的水温和检测装置的壁面温度，计算水吸收的热量和检测装置吸收的热量，吸收的热量之和即为烧结矿放出的热量，再根据测得的烧结矿的比热，通过计算，反推出烧结矿的初始温度，包括如下步骤：

步骤一：通过称量装置称量检测装置的初始质量m未注水，通过进水口向检测装置加入一定质量的水，通过称量装置称取加入水后的检测装置的质量m注水，计算加入水的质量：

由公式1：m水＝m注水-m未注水

式中：

m水，向检测装置内加入水的质量，kg；

m注水，加入水后检测装置的质量，kg；

m未注水，检测装置的质量，kg；

步骤二：通过水温检测装置测量水的初始温度t初始水，通过壁面温度检测装置测量内壁的初始温度t壁初；

步骤三：向检测装置内投入一定质量的烧结矿，通过称量装置称量加入烧结矿后检测装置的质量，计算加入的烧结矿的质量；

由公式2：m矿＝m投入-m注水；

式中：

m投入，加入烧结矿后检测装置的质量，kg；

m矿，加入的烧结矿的质量，kg；

步骤四：待水温不再上升时，通过水温检测装置测量水的终止温度t终止水，通过壁面温度检测装置测量内壁的终止温度t壁末；

步骤五：计算水吸收的热量q水吸；

由公式3：q水吸＝c水m水(t终止水-t初始水)

式中：

q水吸，水吸收的热量，kj；

c水，水的比热容，4.2kj/(kg℃)；

步骤六：计算内壁蓄热q蓄；

由公式4：q蓄＝q侧蓄+q底蓄

式中：

q蓄，内壁蓄热，kj；

q侧蓄，侧面内壁蓄热，kj；

q底蓄，底面内壁蓄热，kj；

t环，环境温度，℃；

δ侧，侧面内壁厚度，mm；

δ底，底面内壁厚度，mm；

a侧，侧面内壁面积，m²；

a底，底面内壁面积，m²；

λ，导热系数；

步骤七：计算烧结矿显热q矿放；

由公式5：q矿放＝q蓄+q水吸

式中：

q矿放，烧结矿显热，kj；

步骤八：计算烧结矿温度t矿；

由公式6：t矿＝t终止水+δt矿

δt矿＝q矿放/c矿m矿

t矿＝t终止水+q矿放/c矿m矿

式中：

t矿，烧结矿温度，℃；

δt矿，烧结矿平均温度，℃；

c矿，烧结矿比热容，kj/(kg℃)。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过热平衡的方法，解决了热烧结矿内热外凉、内外温度差别较大的物料的测温问题，测得的温度是更接近烧结矿整体实际温度的平均温度，显热是烧结矿实际带有的热量，避免了利用红外测温仪或热电偶等传统测温装置测得的表面温度带来的误差，使得计算的热烧结矿的显热更加准确，能够更准确地认知烧结矿余热的品质(温度)和资源量(显热)。为烧结矿产品冷却和余热回收的设备选型和操作参数的确定提供更准确的数据支撑。

附图说明

图1为本发明结构示意及工艺原理图。

图中：1-称量装置2-排水口3-出料门4-壳体5-内筒体6-进料门9-进水口10-壁面温度检测装置11-水温检测装置12-防溅板13-接料板14-温度检测装置安装孔15-保温材料

具体实施方式

本发明公开了一种烧结矿显热和温度的检测方法及装置。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

实施例：

下面结合附图1对本发明的具体实施方式进一步说明：

如图1所示，一种烧结矿显热和温度的检测装置，包括装置本体、称重装置1、水温检测装置11与壁面温度检测装置10。称重装置1、水温检测装置11与壁面温度检测装置10为现有产品，称重装置1采用电子秤，水温检测装置11采用水质温度在线监测仪，型号ul-wd01。壁面温度检测装置10采用温度巡检仪，型号ydl-ths。

装置本体主体部分由内筒体5与壳体4构成，内筒体5位于壳体4内部，内筒体5与壳体4之间填充保温材料15，装置本体上部设有进料门6与进水口9，下部设有出料门3与排水口2，进料门6内侧设有防溅板12，进料门6的下沿设有接料板13；水温检测装置11与壁面温度检测装置10安装在内筒体5的内壁上，称重装置1安装在装置本体的底部。

内筒体5上设有多个壁面温度检测装置10安装孔。壁面温度检测装置10的测温端头与内筒体5的内壁平齐，用于测量内筒体5的壁面温度。水温检测装置11的测温端头伸入内筒体5里面的水里，用于测量水的温度。

防溅板12铰接在进料门6的门框上。接料板13铰接在内筒体5上。排水口2处设有滤网。

一种烧结矿显热和温度的检测方法，包括如下步骤：

步骤一：通过称量装置1称量检测装置的初始质量m未注水，通过进水口9向检测装置加入一定质量的水，使最高水面位于进料门6下沿以下，加水完毕后，通过称量装置1称取加入水后的检测装置的质量m注水，计算加入水的质量：

由公式1：m水＝m注水-m未注水

式中：

m水，向检测装置内加入水的质量，kg；

m注水，加入水后检测装置的质量，kg；

m未注水，检测装置的质量，kg；

步骤二：通过水温检测装置11测量水的初始温度t初始水，通过壁面温度检测装置10测量内壁的初始温度t壁初；

步骤三：向检测装置内投入一定质量的烧结矿，投入热烧结矿的质量要与加入的水量的多少相匹配，以使达到热平衡时水的温度要低于100℃，通过称量装置称量加入烧结矿后检测装置的质量，计算加入的烧结矿的质量；

由公式2：m矿＝m投入-m注水；

式中：

m投入，加入烧结矿后检测装置的质量，kg；

m矿，加入的烧结矿的质量，kg；

步骤四：加料完毕后，通过称量装置1称量加入烧结矿的质量，然后观察水温的变化，待水温不再上升时，换热过程达到平衡，通过水温检测装置11测量水的终止温度t终止水，通过壁面温度检测装置10测量内壁的终止温度t壁末；

然后将测得的上述数据代入公式3-公式5进行计算，得出烧结矿的显热，将烧结矿的显热与烧结矿的比热代入公式6，得出热烧结矿的初始温度。

步骤五：计算水吸收的热量q水吸；

由公式3：q水吸＝c水m水(t终止水-t初始水)

式中：

q水吸，水吸收的热量，kj；

c水，水的比热容，4.2kj/(kg℃)；

步骤六：计算内壁蓄热q蓄；

由公式4：q蓄＝q侧蓄+q底蓄

式中：

q蓄，内壁蓄热，kj；

q侧蓄，侧面内壁蓄热，kj；

q底蓄，底面内壁蓄热，kj；

t环，环境温度，℃；

δ侧，侧面内壁厚度，mm；

δ底，底面内壁厚度，mm；

a侧，侧面内壁面积，m²；

a底，底面内壁面积，m²；

λ，导热系数；

步骤七：计算烧结矿显热q矿放；

由公式5：q矿放＝q蓄+q水吸

式中：

q矿放，烧结矿显热，kj；

步骤八：计算烧结矿温度t矿；

由公式6：t矿＝t终止水+δt矿

δt矿＝q矿放/c矿m矿

t矿＝t终止水+q矿放/c矿m矿

式中：

t矿，烧结矿温度，℃；

δt矿，烧结矿平均温度，℃；

c矿，烧结矿比热容，kj/(kg℃)。

本发明通过热平衡的方法，解决了热烧结矿内热外凉、内外温度差别较大的物料的测温问题，测得的温度是更接近烧结矿整体实际温度的平均温度，显热是烧结矿实际带有的热量，避免了利用红外测温仪或热电偶等传统测温装置测得的表面温度带来的误差，使得计算的热烧结矿的显热更加准确，能够更准确地认知烧结矿余热的品质(温度)和资源量(显热)。为烧结矿产品冷却和余热回收的设备选型和操作参数的确定提供更准确的数据支撑。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。