[發明專利]一種高溫反應爐爐壁缺陷在線監測的裝置以及監測方法

在審

• 申請號: 201910586024.2
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN112179945A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 畢傳光;張輝;金峰;孫俊杰
• 申請（專利權）人: 上海梅山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G01N25/72
• 分類號: G01N25/72
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

本發明涉及一種高溫反應爐爐壁缺陷在線監測的裝置，所述裝置包括溫度傳感器陣列、采集箱、溫度信號轉換器、總線信號轉換器以及數據采集處理器，所述裝置還包括至少一支安裝在參考溫度測點上用于表征爐內流體溫度的溫度傳感器；其中溫度傳感器陣列設置在至少一組敷設在爐壁(爐缸)內表面和外表面之間同一水平斷面內溫度觀測點上；所述溫度傳感器陣列按照與內壁面至少兩條等距線上等距離或不等距離布置；所述溫度信號轉換器與溫度傳感器相連接，所述溫度信號轉換器、總線信號轉換器安裝在數據采集箱內；所述具有串行通信接口及人機交互功能的數據采集處理器連接總線信號轉換器。該方案將顯著提高爐缸的安全預警的準確性，提高高爐的產量和經濟性。

技術領域

本發明涉及一種監測裝置，具體涉及一種高溫反應爐爐壁缺陷在線監測的裝置和方法，屬于(爐缸)的缺陷提出的在線監測方法，涉及化工和冶金設備的安全監測和診斷技術領域。

背景技術

在冶金和化工領域內，有很多工藝裝置內部盛有高溫的液體或氣體反應物/反應產物，這些高溫反應爐的爐壁通常要承受較高的溫度或壓力，安全運行至關重要。以煉鐵爐為例，按照工藝要求，正常生產過程中爐內的鐵水溫度都在1000℃以上，一旦爐壁(爐缸)失效就會造成重大安全事故和巨大的經濟損失，同時會帶來不良的社會影響。盡管在爐缸的設計過程中已經考慮了爐缸結構和材料的耐受力，并采取了針對爐缸的加固和冷卻措施，但在實際運行過程中，由于操作工況的變化、高溫流體(如鐵水)的沖刷、振動和應力等因素的影響，會導致爐缸型面顯著偏離設計條件，甚至產生裂隙(或氣隙)，成為重大安全隱患。因此，客觀上需要對爐缸缺陷監測和預報的方法。

關于高溫反應爐爐壁缺陷監測一般是指兩個方面的問題，其一是對爐壁(爐缸)表面被高溫液體或氣體侵蝕而導致的爐缸型面的改變，如局部變薄導致結構剛度和強度的下降，其二是由于振動、應力以及材料缺陷等因素而導致的貫通性或非貫通性的裂隙(或氣隙)。前者是相對緩慢的過程，并且由于可能會由于液體的凝固或氣體中的固體粉末附著而恢復原有的型面，而后者通常是永久性的缺陷，一旦產生就不會恢復，當出現某些臨界條件(應力或溫度)時，該缺陷可能會導致瞬間的爐壁(爐缸)失效。

已有若干可以用于爐壁(爐缸)缺陷檢測的方法和技術，例如直接探測爐缸缺陷的超聲波探傷技術、射線探傷技術，以及通過表面紅外熱像圖的間接探傷技術、基于應力或應變的間接探傷技術等。這些技術中，有些因原理、安全(如射線法)和成本等原因，難以實現在線監測，有些則因長期信號漂移(如應變法)，無法適應長期監測的需要。尤其對于大型高溫反應爐，溫度超出了某些傳感器的耐受能力或工作范圍，在現實中無法實現。

由于溫度是高溫反應爐的重要操作參數，設計和建造時會按照某些規范的要求在爐壁(爐缸)內預埋耐高溫的熱電偶溫度傳感器來監測爐缸的或爐內的溫度。例如煉鐵高爐除在爐缸和爐底等關鍵部位都裝有溫度傳感器外，在爐缸的壁面會安裝一定數量的水冷壁以控制爐缸的散熱量，同時冷卻水的溫度傳感器和流量傳感器也能夠在一定程度上反應出爐缸內部某些局部溫度。例如，在煉鐵行業，是通過溫度的連續監測數據判斷爐缸的侵蝕情況。但是這種方法目前僅限于從溫度水平上間接判斷爐缸的型面(1150℃等溫面被認為爐缸的型面)，無法從溫度本身區分究竟是爐缸侵蝕還是爐缸裂隙(氣隙)造成的影響。

目前還沒有公認的成熟方法能夠用于高溫反應爐爐壁(爐缸)缺陷的在線監測方法和裝置或系統。

發明內容

本發明正是針對現有技術中存在的問題，提供一種高溫反應爐爐壁缺陷在線監測的裝置，該方案提供一種根據爐壁(爐缸)內部埋設的多個溫度傳感器信號，對爐壁(爐缸)的缺陷進行在線監測的方法和裝置，該方案將顯著提高爐缸的安全預警的準確性，提高高爐的產量和經濟性；裝置制造成本低廉，所采用硬件均屬于市場上常見的器件，極易獲得。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下，