高炉炉衬测温装置温度场分布及数值模拟研究

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随着经济和科学技术的发展,高炉研究者对高炉冶炼技术不断完善和提高,使得高炉逐渐趋向大型化、长寿化,这也是高炉冶炼技术的发展趋势。高炉冶炼具有生产效率高、能源消耗少、污染物排放少等特点,在短时期内高炉冶炼依然是中国乃至世界冶金领域的一项重要技术。高炉的长寿化可以降低高炉大修投资,降低因大修停产造成的损失,提高高炉生产效率,实现高炉的稳定顺行。因此,高炉长寿化研究具有重大的实际意义。  本文详细介绍高炉冶炼流程及高炉冶炼流程中各系统的配合,并对高炉本体结构进行分析,研究发现高炉冶炼流程是相当复杂的。在众多影响冶炼流程的因素中,温度对高炉的使用寿命、冶炼过程的影响是非常巨大的。本文阐述以高炉结构为基础搭建的高炉炉衬测温装置,并以此装置为基础,从高炉炉身、炉腹温度在线检测及时间响应两个方面进行研究,通过仿真模拟与实验数据对比、分析,得到实验规律,为指导高炉操作、保证高炉平稳顺利生产、促进高炉长寿化提供数据支持。  通过研究近期国内外有关高炉温度检测的方法发现:高炉温度检测方法多集中于炉顶、料面、铁水含硅量等检测,对于炉身、炉腹部位炉衬的直接检测方法鲜有报道。因此,根据高炉炉身、炉腹的炉衬结构分析、设计、搭建高炉炉衬测温装置,初步搭建后对其进行运行调试,优化炉衬测温装置。通过炉衬测温装置模拟高炉运行情况,分析测温装置温度场分布,总结实验规律,为下一步的研究奠定基础,并间接指导高炉生产,促使高炉生产的稳定顺利,实现高炉长寿化。  针对高炉炉身、炉腹温度在线检测及时间响应问题,以高炉炉身、炉腹结构为基础,对炉衬测温装置进行两个方面研究:一方面从传热学角度推导、论证在线检测的可能性,建立数学模型;另一方面通过检测该炉衬测温装置的温度分布及时间响应,总结实验数据,分析实验规律。结果表明,数学模型的结果表达和实验数据显示出较好的一致性,若根据现场情况加以修正,将能够解决高炉炉身、炉腹温度的在线检测问题。此结论为指导高炉稳定顺行生产提供了有效的数据支撑。  以红外测温原理为基础,考虑到高炉炉身、炉腹复杂工况条件,提出一种针对高炉炉身、炉腹温度的在线检测方法,并通过软件等设备实现温度在线检测。此系统由热辐射传播介质、光电转换模块、无线发射模块、无线接收模块和上位机五部分组成。本文着重阐述光电转换模块的组成,从发射频率、CCD摄像机、灵敏度等几个角度进行分析,应用于炉衬测温装置后,实验数据显示,理论值与实验值吻合度较好,从而为高炉炉身、炉腹部位温度的在线检测提供了新的途径。  高炉炉衬测温装置的搭建可以避免直接对高炉炉体进行测量所带来的危险性。高炉炉衬测温装置是根据高炉结构和物性参数进行搭建,故炉衬测温装置得出的数据对于实际高炉有较好的借鉴意义。这为高炉炉衬测温提供了可能性,对于指导高炉生产、保证高炉稳定顺行具有重要意义。
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