[發明專利]一種在線監測高爐軟熔帶根部位置的方法

有效

• 申請號: 201710244497.5
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106916915B
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 周萍;宋郭蒙;文麒筌
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C21B5/00
• 分類號: C21B5/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

本發明公開了一種在線監測高爐軟熔帶根部位置的方法。通過采集高爐各層冷卻設備中冷卻介質流量、溫度和進出口溫差等數據，計算通過爐襯的平均熱流密度。通過對冷卻介質和爐襯熱面間各部分熱阻的分析，結合平均熱流密度，計算各層爐襯熱面的平均溫度，并以這些溫度作為熱面中心點溫度，對其進行插值或擬合，獲得高爐熱面縱向溫度分布。根據待冶煉物的物相組成，計算軟熔帶上、下邊界溫度，結合縱向溫度分布，可以確定軟熔帶根部的上、下邊界位置。因此可通過在線監測冷卻介質流量、溫度和進出口溫差等數據，實現高爐軟熔帶根部位置的在線監測。本發明具有時效性好、計算簡單及設備投資少的優點，可實時監測爐襯熱面的縱向溫度分布和軟熔帶根部位置等信息，為高爐的優化操作以及生產的順行提供理論指導。

技術領域

本發明涉及一種在線監測高爐軟熔帶根部位置的方法，屬于煉鐵高爐的在線時時監測技術領域。

背景技術

高爐軟熔帶的形狀與位置決定了爐內還原性氣流和溫度場的分布，是高爐上部布料方式、下部風口操作參數調節的綜合體現，對高爐的冶煉過程以及生產順行狀況產生重要影響。合適的高爐軟熔帶的形狀與位置是使高爐還原性氣流穩定運行、實現高產低耗的保證。

由于高爐爐內高溫、強氧化還原反應、粉塵以及多相流體的惡劣運行環境且封閉等原因，導致軟熔帶的位置和形狀無法直接觀測或測量。當前國內外學者對軟熔帶根部位置的研究多采用CFD仿真、熱態實驗和神經網絡算法等方法。采用CFD仿真技術雖然可以得到直觀的軟熔帶根部位置和形狀等信息，但計算量大，且不可實時監測；熱態實驗法存在難度大、費用高且不能真實反映大尺寸的實際高爐的信息等問題；神經網絡算法依賴于大量真實的數據樣本，而實際高爐提供的數據樣本非常有限，很難應用于實際生產。目前在實際生產過程中，一般參考冷卻設備熱負荷、冷卻設備溫度、磚襯溫度、高爐上部壓差和下部壓差、爐喉煤氣十字測溫等數據，估計出軟熔帶的大概位置，該方法過于依賴個人現場經驗，且數據精度低。因此開發一種在線監測高爐軟熔帶根部位置的方法對實現高爐生產過程精細化控制具有重要意義。

通過冷卻水流量、進出口溫差等信息，結合爐襯結構，可計算爐襯熱面縱向溫度分布；通過鐵礦石的物相組成，可計算軟熔帶上、下邊界溫度。但通過結合縱向溫度分布和軟熔帶邊界溫度該二者信息，來判斷軟熔帶根部位置，該方法目前仍未有學者在相關文獻中報導。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種能時時反應高爐軟熔帶根部位置的監測方法。

由于爐襯熱面換熱過程過于復雜，本領域學者在研究高爐爐襯時，通常假設爐襯熱面與爐內環境的換熱方法為爐襯熱面與高爐煤氣的對流換熱，本發明基于該假設，提出一種在線監測高爐軟熔帶根部位置的方法。

本發明一種在線監測高爐軟熔帶根部位置的方法，包括下述步驟：

步驟一

沿高度方向，以高爐冷卻設備的層數為標準對爐襯進行分層；

冷卻設備所用的冷卻管可以包括并列排布的冷卻管(簡稱冷卻管)和背部蛇形管(簡稱蛇形管)，采集高爐爐腹及以上區域的各層冷卻設備的冷卻介質流量、溫度和進出口溫差信息，剔除異常數據，并計算各層冷卻設備的冷卻管中冷卻介質的平均流量G_i、平均溫度t_w,i和平均進出口溫差Δt_i以及蛇形管中冷卻介質的平均流量G_i′和平均進出口溫差Δt_i′，其中，i表示層數。

步驟二

依據各層冷卻介質的平均溫差Δt_i、平均流量G_i以及單個冷卻設備所對應的熱面面積A_i計算該層冷卻設備所對應爐襯的平均熱流密度q_i；

步驟三

根據公式(1)計算得出第i層冷卻設備所對應爐襯熱面的平均溫度T_i；