高炉风口回旋区测温及成像在线监控系统的研究与应用

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1、高炉风口回旋区测温及成像在线监控系统一、高炉风口回旋区测温和成像检测的作用意义近年来，国内外冶炼工作者对高炉风口回旋区工况监控技术的研究与开发非常重视。高炉风口回旋区工作状态，对高炉的冶炼过程起着极其重要的作用。在高炉炼铁过程中，高炉风口燃烧带的大小、形状、焦炭运动的状况以及粉焦的堆积行为，对炉料的下降和料柱的透气、透液性有显著的影响，它决定了高炉煤气的一次分布，反映了焦炭的燃烧状态，直接影响着软熔带的形状和位置，是炉况顺行的基础，对高炉的正常生产有很大的影响。因为入炉焦炭，从高炉炉顶装入炉内后到达风口回旋区后，与鼓进的热

2、风进行烧灼，产生煤气上升，所以要求炉缸各个风口回旋区烧灼均匀，保证上升的煤气流分布均匀。但是有时炉况不好，炉缸风口回旋区烧灼不均匀，个别风口回旋区有生料、塌料出现，破坏了高炉冶炼顺行。所以要同时了解掌握各个风口燃烧温度和烧灼状态后，利用高炉上下部调节手段，保证高炉冶炼顺行。另外高炉风口小套凸出到炉内，前端近2000oC的高温，而且工作环境极其恶劣，风口小套易破损。若风口小套漏水，将导致燃料比升高、炉凉、损坏炉缸耐火材料，同时风口小套漏水，会导致风口爆炸等重大事故。而炉缸热源主要来自风口燃烧带，燃烧带的温度，在一定条件下决定

3、了炉缸的温度，对整个高炉的传热、传质、还原、脱硫以及生铁成份，均起重大影响。高炉炼铁生产现场环境温度高，约为60oC-120oC，目前普遍采用的是人工利用肉眼窥视方法，由于风口较多，查询一次时间长，且不能保证连续观察，还常有误判出现，因而难以得到及时、准确的炉内状况信息，这给高炉稳定生产带来极大影响。实现在线连续测温、成像及辅助人工巡视三位一体监控高炉风口的工作情况，使高炉操作者能更方便、更及时地获取并记录炉内信息，从而对喷煤及高炉内部情况进行有效的分析和预测，利用高炉上下调节手段，使风口异常在萌芽状态就得到有效的处理，减

4、少高炉由于风口故障、喷煤故障造成非正常减风和休风，进而对提高高炉产量，增强高炉的安全生产，使高炉生产进一步实现科学化、自动化、人性化的管理。一、国内外高炉风口回旋区监控技术的现状目前，国内外对高炉风口回旋区工况监控大致分为两种方式，一种方式是检测风口回旋区的燃烧温度，另一种方式是风口回旋区燃烧状态的成像监视。1．高炉风口回旋区燃烧温度检测装置高炉风口回旋区燃烧温度检测装置又分为：接触式测温和非接触式测温两种方式。⑴接触式测温装置以鞍钢研制的高炉风口回旋区非水冷快速测温枪和风口风管组合电偶测温枪。风口回旋区测温枪选择钨铼3/

5、25快速微热电偶作为测温的一次元件，并从测温枪的结构解决了枪体的保护、强度和操作灵活性等问题；风口风管组合电偶测温枪用镍铬镍硅热电偶作为一次元件。如图1、图2所示。此方法的缺点是测温不连续，所以，仍未在高炉上生产应用。⑵非接触式测温装置主要以红外测温仪为主，据我们查新，目前还没有专门为高炉风口设计的测温仪。本溪钢研所曾研制一种红外测温仪器。在本钢二铁厂3号、4号、13号高炉风口上同步进行试验，见图3。虽然非接触式测温方法有许多种，但高炉风口现场高温、多粉尘、强干扰的恶劣工作环境，限制了一些精密仪器在监测现场的使用，因而目前

6、仍未被采用。1．高炉风口成像监控装置目前，高炉风口成像监控装置大致有以下几种方式：⑴2002年武汉钢铁公司研制的“高炉风口燃烧状态监测装置”，见图4，并获得国家实用新型专利。⑵2007年山西太钢不锈钢有限公司研制的“高炉风口摄像装置”，见图5、图6。并在太钢高炉安装使用。⑶2011年常州安邦信息技术有限公司开发的“AB-GLTV-2风口成像系统”，见图7，它是采用特殊的摄像机及镜头直接摄取风口的实时图像送到高炉操作室的硬盘录像机上分割显示，在控制室内就能对高炉风口的工况进行实时监视。但是至今为止，高炉风口回旋区测温装置和风

7、口回旋区成像装置都是独立使用，而高炉冶炼工作者在高炉操作时，同时要了解风口回旋区的燃烧温度和燃烧状态。通过国内外文献和专利检索查新，目前还没有高炉风口回旋区连续测温和成像专门监测装置。一、高炉风口回旋区测温和成像检测的作用高炉风口回旋区工作状态，对高炉的冶炼过程起着极其重要的作用。在高炉炼铁过程中，高炉风口燃烧带的大小、形状、焦炭运动的状况以及粉焦的堆积行为，对炉料的下降和料柱的透气、透液性有显著的影响，它决定了高炉煤气的一次分布，反映了焦炭的燃烧状态，直接影响着软熔带的形状和位置，是炉况顺行的基础，对高炉的正常生产有很大

8、的影响。因为入炉焦炭，从高炉炉顶装入炉内后到达风口回旋区后，与鼓进的热风进行燃烧，产生煤气上升，所以要求炉缸各个风口回旋区燃烧均匀，保证上升的煤气流分布均匀。但是有时炉况不好，炉缸风口回旋区烧灼不均匀，个别风口回旋区有生料、塌料出现，破坏了高炉冶炼顺行。所以要同时了解掌握各个风口燃烧温度和燃烧状态后，利