CN103088176A - 高炉炉壳气隙的侦测方法 - Google Patents
高炉炉壳气隙的侦测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103088176A CN103088176A CN2011103420913A CN201110342091A CN103088176A CN 103088176 A CN103088176 A CN 103088176A CN 2011103420913 A CN2011103420913 A CN 2011103420913A CN 201110342091 A CN201110342091 A CN 201110342091A CN 103088176 A CN103088176 A CN 103088176A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- furnace shell
- air gap
- temperature
- heat transfer
- last furnace
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Blast Furnaces (AREA)
Abstract
本发明揭示了一种高炉炉壳气隙的侦测方法,包括:建立高炉炉壳模型,将高炉炉壳划分为数个区域单元,在区域单元中采集参考配置信息、有限元参考位置信息并测量参考温度,基于上述参考配置信息、有限元参考位置信息和测量的参考温度计算得到高炉炉壳模型的参考换热系数。基于高炉炉壳模型确定高炉炉壳的气隙参数,在区域单元中采集现场配置信息、有限元现场位置信息并测量现场温度,基于上述现场配置信息、有限元现场位置信息和测量的现场温度计算得到高炉炉壳模型的现场换热系数,比较现场换热系数和参考换热系数,得到高炉炉壳的气隙参数。本发明能够有效及时反映高炉炉壳的气隙参数,体现高炉炉壳换热系数的变化,为气隙侦测提供直接依据。
Description
技术领域
本发明涉及高炉维护技术,尤其涉及一种高炉炉壳气隙的侦测方法。
背景技术
高炉炉体长寿是现代高炉的重要特征,实际生产过程中冷却壁与碳砖之间出现的炉壳气隙,将影响冷却壁冷却效果,进而加剧炉衬耐火材料的侵蚀速度。
现场生产中,主要通过埋设在碳砖内部的热电偶温度凭借现场经验来判定是否出现气隙,该判定方式经常因为侵蚀条件和冷却条件的波动而收到误判。
总结而言,目前在高炉炉壳长寿和气隙控制管理中,缺乏有效的管理工具和技术手段,现有的手段,基本上都是凭借人工经验来实现,从而炉壳长寿管理的及时性、精确性和全面性将无法保证。
发明内容
本发明借助于在高炉侧壁温度场计算,提出一种稳定可靠的高炉炉壳气隙的侦测方法。
根据本发明的一实施例,提出一种高炉炉壳气隙的侦测方法,包括:
建立高炉炉壳模型,将高炉炉壳划分为数个区域单元,在区域单元中采集参考配置信息、有限元参考位置信息并测量参考温度,基于上述参考配置信息、有限元参考位置信息和测量的参考温度计算得到高炉炉壳模型的参考换热系数;
基于高炉炉壳模型确定高炉炉壳的气隙参数,在区域单元中采集现场配置信息、有限元现场位置信息并测量现场温度,基于上述现场配置信息、有限元现场位置信息和测量的现场温度计算得到高炉炉壳模型的现场换热系数,比较现场换热系数和参考换热系数,得到高炉炉壳的气隙参数。
在一个实施例中,建立高炉炉壳模型中的参考换热系数是区域单元内碳砖侧壁与冷却壁之间的参考换热系数。建立高炉炉壳模型包括如下的步骤:
将高炉炉壳划分为数个区域单元并获取区域单元参考配置信息、有限元参考位置信息并测量参考温度;
根据测量的参考温度得到高炉参考温度场,基于高炉参考温度场和有限元参考位置信息确定各个区域单元Ri范围内存在的有限元Ei,j,并确定有限元的热流密度qi,j;
基于有限元参考位置信息确定各区域单元Ri在边界Γ上存在的节点Pi,k,计算边界代表温度Ti;
以加权方式计算各个区域单元Ri范围内的热量密度代表值qi;
建立高炉炉壳模型是在炉壳无气隙的条件下进行。
在一个实施例中,基于高炉炉壳模型确定高炉炉壳的气隙参数中的实际换热系数是区域单元内碳砖侧壁与冷却壁之间的实际换热系数。基于高炉炉壳模型确定高炉炉壳的气隙参数包括如下的步骤:
获取区域单元现场配置信息、有限元现场位置信息并测量现场温度;
根据测量的现场温度得到高炉现场温度场,基于高炉现场温度场和有限元现场位置信息确定各个区域单元Ri范围内存在的有限元Ei,j,并确定有限元的热流密度qi,j;
基于有限元现场位置信息确定各区域单元Ri在边界Γ上存在的节点Pi,k,计算边界代表温度Ti;
以加权方式计算各个区域单元Ri范围内的热量密度代表值qi;
根据区域单元的热量密度代表值qi、边界代表温度Ti以及冷却水温度,计算各个区域单元Ri内碳砖侧壁与冷却壁之间的现场换热系数αi;
本发明的高炉炉壳气隙的侦测方法能够有效及时反映高炉炉壳的气隙参数,体现高炉炉壳侧壁热阻即换热系数的变化,为气隙侦测提供直接依据,实现对高炉炉壳气隙的准确侦测。
附图说明
图1揭示了根据本发明的一实施例的高炉炉壳气隙的侦测方法的实现原理。
图2揭示了根据本发明的一实施例的高炉炉壳气隙的侦测方法中建立高炉炉壳模型的过程。
图3揭示了根据本发明的一实施例的高炉炉壳气隙的侦测方法中基于高炉炉壳模型确定高炉炉壳的气隙参数的过程。
具体实施方式
在高炉生产中,因炉壳传热状态变换缓慢,认为炉壳基本处于稳态传热状态,根据传热学理论,基于热电偶信息和炉壳耐火材料属性等,推算炉壳耐火材料侵蚀线、凝固线位置,并可模拟计算炉壳耐火材料内的温度场。本发明在炉壳侧壁温度场有限元结果基础上,综合计算侧壁炉壳气隙判定指数,以反映炉壳气隙存在的概率和大小。
图1揭示了根据本发明的一实施例的高炉炉壳气隙的侦测方法的实现原理。本发明的侦测方法主要包括如下的几个主要阶段:
数据采集;
温度场计算,基于数据采集阶段获得的数据进行温度场计算;
气隙判定,气隙判定基于两个结果,一个是数据采集阶段获得的数据,另一个是温度场计算阶段得到的温度场;
得到结果,的到气隙判定的结果。
基于炉壳温度场有限元计算信息,可获得炉壳碳砖各区域的温度梯度和对应的传热热流强度,同时也可获得炉壳碳砖的边界温度。即热流密度q为:
其中T为温度,λ为耐火材料导热系数,x,y为空间坐标,则gradT为温度T在等温线法线方向上的梯度。炉壳侧壁近似平板传热,在坐标y方向上的传热很小,可忽略。
本发明将易发生气隙的炉壳侧壁区域沿纵坐标y方向离散为N个区域单元,每一个区域单元Rt(t=1,2,...,N)包括多个有限元个体Ei,j(j=1,2,...,Ni),且区域单元可横向跨越不同的耐火材质。
对应某具体区域单元Ri范围内,存在Mi个有限元Ei,j(j=1,2,...,Mi),热流密度分别为qi,j,则区域单元Ri范围内的热量密度代表值qi为:
其中:wi,j为Ei,f的加权权重,Si,j为Ei,j的几何面积。
对应某具体区域单元Ri范围,在碳砖外侧边界Γ上存在Li个有限元节点Pt,k(k=1,2,...,Lt),各节点温度分别为Ti,k,则区域单元Rt的在边界Γ上的代表温度Tt为:
其中:wt,k为Ti,k的加权权重,为1/Lt。
设区域单元Rt对应的冷却水代表温度为Ti,则发生在边界Γ与冷却壁之间的热流强度qi可表示为:
qt=αt·(Tt-Tt)
其中:αt为边界Γ与冷却壁之间的换热***,其综合体现固体热传导效应,以及存在气隙条件下的对流和热辐射效应。
即可根据炉壳温度场有限元计算结果,演绎推算炉壳侧壁的热量密度qi和碳砖外侧边界温度Tt,并可最终计算确定碳砖侧壁与冷却壁之间的综合换热系数αi,可表示为:
实际应用过程中,冷却水出入口水温差相对于温度Tt而言很小,温度Tt可用平均水温代替。
当边界Γ与冷却壁之间不存在气隙时,换热形式为碳砖与冷却壁之间的热传导过程以及冷却壁壁体与冷却水之间的对流过程,热交换效率高,αi数值较大;当边界Γ与冷却壁之间存在气隙时,因气隙的出现增加了换热过程的热阻,热交换效率降低,αi数值较小。
设高炉开炉或炉壳侧壁压浆操作之后,重新计算炉壳区域单元的综合换热系数αi,并以表示。则此后本发明实时跟踪不同时期的综合换热系数αi,并在冷却水量波动有限条件下忽略其对αi的影响,将αi与初始系数进行比较对照,进而确定炉壳气隙参数,以表示该区域存在气隙的概率大小和严重程度。
高炉炉壳气隙判定及计算***,认为炉壳处于稳态传热状态,根据基于炉壳热电偶信息和耐火材料信息所计算的炉壳温度场有限元结果,确定炉壳侧壁外边界的温度和热流强度,进一步推算碳砖与冷却壁之间的热传导换热系数,根据该系数的变化判定炉壳侧壁热阻和确定炉壳气隙参数,为高炉炉壳长寿管理提供指导。
参考图2和图3所示,本发明揭示了一种高炉炉壳气隙的侦测方法,包括:
建立高炉炉壳模型,将高炉炉壳划分为数个区域单元,在区域单元中采集参考配置信息、有限元参考位置信息并测量参考温度,基于上述参考配置信息、有限元参考位置信息和测量的参考温度计算得到高炉炉壳模型的参考换热系数。图2揭示了建立高炉炉壳模型的过程。
基于高炉炉壳模型确定高炉炉壳的气隙参数,在区域单元中采集现场配置信息、有限元现场位置信息并测量现场温度,基于上述现场配置信息、有限元现场位置信息和测量的现场温度计算得到高炉炉壳模型的现场换热系数,比较现场换热系数和参考换热系数,得到高炉炉壳的气隙参数。图3揭示了基于高炉炉壳模型确定高炉炉壳的气隙参数的过程。
建立高炉炉壳模型中的参考换热系数是区域单元内碳砖侧壁与冷却壁之间的参考换热系数。参考图2所示,建立高炉炉壳模型包括如下的步骤:
201.将高炉炉壳划分为数个区域单元并获取区域单元参考配置信息、有限元参考位置信息并测量参考温度。
202.根据测量的参考温度得到高炉参考温度场,基于高炉参考温度场和有限元参考位置信息确定各个区域单元Ri范围内存在的有限元Ei,j,并确定有限元的热流密度qi,j。
203.基于有限元参考位置信息确定各区域单元Ri在边界Γ上存在的节点Pi,k,计算边界代表温度Ti。
204.以加权方式计算各个区域单元Ri范围内的热量密度代表值qi。
205.根据区域单元的热量密度代表值qi、边界代表温度Ti以及冷却水温度,计算各个区域单元Ri内碳砖侧壁与冷却壁之间的参考换热系数
基于高炉炉壳模型确定高炉炉壳的气隙参数中的实际换热系数是区域单元内碳砖侧壁与冷却壁之间的实际换热系数。参考图3所示,基于高炉炉壳模型确定高炉炉壳的气隙参数包括如下的步骤:
301.获取区域单元现场配置信息、有限元现场位置信息并测量现场温度。
302.根据测量的现场温度得到高炉现场温度场,基于高炉现场温度场和有限元现场位置信息确定各个区域单元Ri范围内存在的有限元Ei,j,并确定有限元的热流密度qi,j。
303.基于有限元现场位置信息确定各区域单元Ri在边界Γ上存在的节点Pi,k,计算边界代表温度Ti。
304.以加权方式计算各个区域单元Ri范围内的热量密度代表值qi。
305.根据区域单元的热量密度代表值qi、边界代表温度Ti以及冷却水温度,计算各个区域单元Ri内碳砖侧壁与冷却壁之间的现场换热系数αi。
本发明的高炉炉壳气隙的侦测方法能够有效及时反映高炉炉壳的气隙参数,体现高炉炉壳侧壁热阻即换热系数的变化,为气隙侦测提供直接依据,实现对高炉炉壳气隙的准确侦测。
Claims (7)
1.一种高炉炉壳气隙的侦测方法,其特征在于,包括:
建立高炉炉壳模型,将高炉炉壳划分为数个区域单元,在区域单元中采集参考配置信息、有限元参考位置信息并测量参考温度,基于上述参考配置信息、有限元参考位置信息和测量的参考温度计算得到高炉炉壳模型的参考换热系数;
基于高炉炉壳模型确定高炉炉壳的气隙参数,在区域单元中采集现场配置信息、有限元现场位置信息并测量现场温度,基于上述现场配置信息、有限元现场位置信息和测量的现场温度计算得到高炉炉壳模型的现场换热系数,比较现场换热系数和参考换热系数,得到高炉炉壳的气隙参数。
2.如权利要求1所述的高炉炉壳气隙的侦测方法,其特征在于,所述建立高炉炉壳模型中的参考换热系数是区域单元内碳砖侧壁与冷却壁之间的参考换热系数。
3.如权利要求2所述的高炉炉壳气隙的侦测方法,其特征在于,所述建立高炉炉壳模型包括:
将高炉炉壳划分为数个区域单元并获取区域单元参考配置信息、有限元参考位置信息并测量参考温度;
根据测量的参考温度得到高炉参考温度场,基于高炉参考温度场和有限元参考位置信息确定各个区域单元Ri范围内存在的有限元Ei,j,并确定有限元的热流密度qi,j;
基于有限元参考位置信息确定各区域单元Ri在边界Γ上存在的节点Pi,k,计算边界代表温度Ti;
以加权方式计算各个区域单元Ri范围内的热量密度代表值qi;
4.如权利要求3所述的高炉炉壳气隙的侦测方法,其特征在于,
所述建立高炉炉壳模型是在炉壳无气隙的条件下进行。
5.如权利要求1所述的高炉炉壳气隙的侦测方法,其特征在于,
所述基于高炉炉壳模型确定高炉炉壳的气隙参数中的实际换热系数是区域单元内碳砖侧壁与冷却壁之间的实际换热系数。
6.如权利要求5所述的高炉炉壳气隙的侦测方法,其特征在于,所述基于高炉炉壳模型确定高炉炉壳的气隙参数包括:
获取区域单元现场配置信息、有限元现场位置信息并测量现场温度;
根据测量的现场温度得到高炉现场温度场,基于高炉现场温度场和有限元现场位置信息确定各个区域单元Ri范围内存在的有限元Ei,j,并确定有限元的热流密度qi,j;
基于有限元现场位置信息确定各区域单元Ri在边界Γ上存在的节点Pi,k,计算边界代表温度Ti;
以加权方式计算各个区域单元Ri范围内的热量密度代表值qi;
根据区域单元的热量密度代表值qi、边界代表温度Ti以及冷却水温度,计算各个区域单元Ri内碳砖侧壁与冷却壁之间的现场换热系数αi;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110342091.3A CN103088176B (zh) | 2011-11-02 | 2011-11-02 | 高炉炉壳气隙的侦测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110342091.3A CN103088176B (zh) | 2011-11-02 | 2011-11-02 | 高炉炉壳气隙的侦测方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103088176A true CN103088176A (zh) | 2013-05-08 |
CN103088176B CN103088176B (zh) | 2014-12-24 |
Family
ID=48201303
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201110342091.3A Active CN103088176B (zh) | 2011-11-02 | 2011-11-02 | 高炉炉壳气隙的侦测方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103088176B (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104212924A (zh) * | 2014-09-03 | 2014-12-17 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 一种高炉气流分布的检测方法 |
CN111076694A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-04-28 | 广东韶钢松山股份有限公司 | 高炉填料层气隙的判断方法 |
CN111074032A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-04-28 | 广东韶钢松山股份有限公司 | 一种气隙检测装置及检测气隙的方法 |
CN111534658A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-08-14 | 鞍钢股份有限公司 | 一种高炉炉壳与冷却壁之间气隙检测方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2727186Y (zh) * | 2004-04-30 | 2005-09-21 | 宝山钢铁股份有限公司 | 炼铁高炉炉壳气隙判断装置 |
-
2011
- 2011-11-02 CN CN201110342091.3A patent/CN103088176B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2727186Y (zh) * | 2004-04-30 | 2005-09-21 | 宝山钢铁股份有限公司 | 炼铁高炉炉壳气隙判断装置 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
刘晓明: "高炉铸铁冷却壁传热计算及炉缸气隙的判定方法", 《东北大学硕士论文》 * |
贾利军 等: "高炉冷却壁与碳砖间气隙的判断", 《安徽工业大学学报》 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104212924A (zh) * | 2014-09-03 | 2014-12-17 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 一种高炉气流分布的检测方法 |
KR20170047377A (ko) * | 2014-09-03 | 2017-05-04 | 인스티튜트 오브 리서치 오브 아이론 앤드 스틸, 지앙수 프로빈스/샤-스틸, 씨오. 엘티디 (중국) | 용광로에서의 공기 유동 분포 검출 방법 |
KR101987139B1 (ko) | 2014-09-03 | 2019-06-10 | 인스티튜트 오브 리서치 오브 아이론 앤드 스틸, 지앙수 프로빈스/샤-스틸, 씨오. 엘티디 (중국) | 용광로에서의 공기 유동 분포 검출 방법 |
CN111076694A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-04-28 | 广东韶钢松山股份有限公司 | 高炉填料层气隙的判断方法 |
CN111074032A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-04-28 | 广东韶钢松山股份有限公司 | 一种气隙检测装置及检测气隙的方法 |
CN111076694B (zh) * | 2020-01-03 | 2021-06-25 | 广东韶钢松山股份有限公司 | 高炉填料层气隙的判断方法 |
CN111534658A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-08-14 | 鞍钢股份有限公司 | 一种高炉炉壳与冷却壁之间气隙检测方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103088176B (zh) | 2014-12-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103866061B (zh) | 一种高炉炉缸侵蚀偏差监测方法 | |
CN106868242A (zh) | 一种基于炉壳测温来监测炉缸侵蚀状况的智能监测*** | |
CN102095516B (zh) | 一种废杂铜冶炼炉温测量方法 | |
CN108517384B (zh) | 一种高炉炉缸侧壁的监测方法 | |
CN103088176B (zh) | 高炉炉壳气隙的侦测方法 | |
CN109929955A (zh) | 一种高炉炉缸侵蚀状况的检测方法 | |
CN105005632B (zh) | 多层耐火砖炉墙结构的高炉炉缸侵蚀预测方法 | |
CN104439142B (zh) | 一种用于检测结晶器内钢液液位和保护渣液渣层厚度的方法 | |
CN104404187A (zh) | 一种高炉炉墙渣皮厚度监测***及方法 | |
CN102776303B (zh) | 一种估计高炉内表面温度的方法 | |
CN102829840B (zh) | 一种基于温度检测的间歇搅拌加热装置的料位在线识别***及方法 | |
CN102393258B (zh) | 混凝土表面温度裂缝预警方法 | |
CN101984348A (zh) | 基于质量平衡和热平衡连铸结晶器铜板热流密度确定方法 | |
CN101812559A (zh) | 高炉炉衬侵蚀分析监控方法 | |
CN101664793A (zh) | 基于红外热成像的连铸坯实时温度场在线预测方法 | |
Zagaria et al. | Monitoring erosion and skull profile in blast furnace hearth | |
CN102279593A (zh) | 混凝土坝温控防裂数字式动态监控***与方法 | |
CN113139224A (zh) | 一种寒区隧道安全运行监测*** | |
CN103981317A (zh) | 基于温降模型的高炉出铁口铁水温度的连续检测方法 | |
CN104611483B (zh) | 一种基于冷却壁热负荷和炉衬测厚的炉温在线检测方法 | |
CN109507398B (zh) | 一种表面裂缝对混凝土内部温度场影响范围预测方法 | |
CN103122634A (zh) | 混凝土浇筑仓温度双控指标的动态预警方法 | |
CN110129496A (zh) | 一种高炉炉墙粘结状态的判定方法 | |
CN1975310A (zh) | 一种高温反应器内壁腐蚀损坏预警方法 | |
CN115436755B (zh) | 一种海上风电安全监测信息动态管理方法及*** |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |