[發明專利]一種監測飛行中高溫顆粒溫度場的裝置和方法

有效

• 申請號: 201710703186.0
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN107525590B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 張衍國;李清海
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/52
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

一種監測飛行中高溫顆粒溫度場的裝置，包括顆粒噴槍、半封閉罩殼、攝像機、光學高溫計和黑體爐；半封閉罩殼頂端設置顆粒導入孔、攝像孔、刻度盤、銷軸和測溫導管，刻度盤為扇形盤體，盤體呈豎直平面固定在半封閉罩殼頂端，銷軸將測溫導管固定在半封閉罩殼頂端，并使測溫導管可以繞著所述銷軸在豎直平面旋轉。光學高溫計插入在測溫導管內；半封閉罩殼的底部設置有第一黑體爐槽和第二黑體爐槽。將黑體爐分別放在第一黑體爐槽和第二黑體爐槽，標定光學高溫計并建立溫度和攝像機拍攝圖像的灰度擬合曲線。然后噴入高溫顆粒，用攝像機拍攝圖像求得灰度，通過擬合曲線得到高溫顆粒的溫度。本發明具有非接觸式、可連續測量等優點。

技術領域

本發明涉及一種監測飛行中高溫顆粒溫度場的裝置和方法，尤其涉及一種用于監測冶金高爐渣等高溫液體、固體顆粒飛行過程中表面溫度變化的裝置和方法，屬于可視化測量領域，特別適合于冶金高爐渣余熱利用領域單顆粒粒化渣顆粒表面溫度、顆粒群外緣溫度的測量。

背景技術

我國的高爐冶煉過程產生的液態爐渣中帶有大量的顯熱，1t生鐵平均產出爐渣300～600kg，液態高爐渣溫度在1400℃以上，高爐爐渣熱焓約為1700MJ/t。目前普遍采用水淬的方式粒化并冷卻高溫液態高爐渣，不僅高爐渣的顯熱無法回收利用，且造成大量水資源的浪費，嚴重污染環境。

液體高爐爐渣熱焓高，回收利用潛力較大，所以一直備受業界人士的關注。由于高爐液體爐渣的物理性質和高爐出渣的不連續性以及要求余熱回收處理后的爐渣要具有優良的綜合利用價值和性能，導致爐渣余熱回收困難。

目前正在發展一種液態高爐渣的粒化技術，爐渣粒化后，一方面要實現資源化，另一方面也要實現能源化。能源化最重要的一個途徑就是作為熱源，用余熱鍋爐生產蒸汽。這就涉及余熱鍋爐內的一個傳熱問題，傳熱包括高溫輻射傳熱和對流傳熱，無論是輻射傳熱還是對流傳熱計算，都需要熔渣顆粒的定性溫度。而熔渣從1400℃冷卻到200℃左右，顆粒經歷了液態、冷凝態、固態等幾種形式變化，隨著時間和冷卻過程不斷變化，顆粒的表面溫度是不斷降低的，這就需要一種即時監測爐渣平均定性溫度的方法，以便為余熱鍋爐設計提供參考的溫度依據。

發明內容

針對現有技術存在的不足和缺陷，本發明基于可視化的攝像技術以及紅外測溫技術，提出一種監測飛行中高溫顆粒溫度場的裝置和方法，可以確定粒化后熔渣的顆粒表面溫度分布，為冶金粒化熔渣余熱鍋爐設計提供技術依據。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種監測飛行中高溫顆粒溫度場的裝置，包括顆粒噴槍、半封閉罩殼、攝像機、光學高溫計和黑體爐；所述半封閉罩殼頂端設置顆粒導入孔、攝像孔、刻度盤、銷軸和測溫導管，所述攝像孔設置在半封閉罩殼頂端的中部；所述顆粒導入孔和銷軸設置在半封閉罩殼頂端的相對的兩側；所述刻度盤為扇形盤體，所述刻度盤固定在半封閉罩殼頂端，所述銷軸穿過刻度盤的圓心將刻度盤限位在半封閉罩殼頂端，并使所述測溫導管可以繞著所述銷軸在所述刻度盤盤面旋轉；所述顆粒噴槍通過所述顆粒導入孔插入到半封閉罩殼內；所述攝像機的鏡頭通過攝像孔伸入到半封閉罩殼內；所述光學高溫計插入在測溫導管內；所述半封閉罩殼的底部設置有第一黑體爐槽和第二黑體爐槽。

上述技術方案中，所述第一黑體爐槽設置在銷軸的正下方，第一黑體爐槽的中心線與銷軸中心線在一個豎直平面內垂直相交；所述第二黑體爐槽在攝像機的鏡頭正下方，第二黑體爐槽豎直中心線與攝像機鏡頭的豎直中心線重合。

上述技術方案中，所述攝像孔下方設有鏡頭保護罩，攝像機的鏡頭伸入鏡頭保護罩內，所述鏡頭保護罩的底部安裝有濾鏡。

一種監測飛行中高溫顆粒溫度場的方法，其采用如上述技術方案所述的一種監測飛行中高溫顆粒溫度場的裝置，所述方法包括：