一种基于分布式光纤测温的高炉炉衬厚度计算装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111854668A(43)申请公布日2020.10.30(21)申请号202010868955.4(22)申请日2020.08.25(71)申请人中冶赛迪工程技术股份有限公司地址400013重庆市渝中区双钢路1号申请人中冶赛迪技术研究中心有限公司(72)发明人赵运建牛群邹忠平许俊钟星立王刚(74)专利代理机构北京同恒源知识产权代理有限公司11275代理人杨柳岸(51)Int.Cl.G01B21/08(2006.01)G01K11/32(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种基于分布式光纤测温的高炉炉衬厚度计算装置及方法(57)摘要本发明涉及一种基于分布式光纤测温的高炉炉衬厚度计算装置及方法，属于高炉技术领域。该装置包括耐火内衬、填缝料、冷却设备、高炉炉壳、分布式光纤、光纤传感测温系统和高炉炉缸温度数据库；本发明基于光纤测温原理，通过在工业炉窑内衬中分别沿炉窑内衬的周向、高度方向铺设光纤，就可以利用光纤中各个散射区获得的瑞利、拉曼、布里渊散射光获得对应散射区对应位置的温度，相邻测温点距离最低可达毫米级；同时利用传热学原理，计算高炉炉缸内衬的热流强度和残余厚度，从而可代替传统热电偶温度监测方式，实现对高炉炉缸内衬温度及残余厚度的24小时定位内衬异常侵蚀点，从而降低了高炉的安全生产风险，为高炉的高效安全生产提供了保障。CN111854668ACN111854668A权利要求书1/2页1.一种基于分布式光纤测温的高炉炉衬厚度计算装置，其特征在于：该装置包括耐火内衬、填缝料、冷却设备、高炉炉壳、分布式光纤、光纤传感测温系统和高炉炉缸温度数据库；所述耐火内衬呈圆环状，向外依次覆有填缝料、冷却设备和高炉炉壳；所述耐火内衬上开设有槽，沿高炉炉缸圆周和高度方向铺设有分布式光纤；所述分布式光纤的始端与末端与光纤传感测温系统进行连接；所述光纤传感测温系统与高炉炉缸温度数据库连接。2.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤测温的高炉炉衬厚度计算装置，其特征在于：所述分布式光纤沿耐火内衬周向至少铺设2环。3.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤测温的高炉内衬厚度计算装置，其特征在于：所述分布式光纤沿耐火内衬高度方向铺设多层。4.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤测温的高炉内衬厚度计算装置，其特征在于：所述槽的位置位于耐火内衬上表面。5.一种基于分布式光纤测温的高炉炉衬厚度计算方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)在高炉炉缸内衬上面开槽，沿高炉炉缸圆周、高度方向铺设分布式光纤；2)将分布式光纤始端与末端与光纤传感测温系统进行连接；3)光纤传感测温系统采集沿光纤路径的炉缸内衬温度Tij、Tij’，并将温度Tij、Tij’存储到高炉炉缸温度数据库中；4)初始化炉缸内衬最高温度Tmax；5)从高炉炉缸温度数据库中提取每层光纤测温点的温度数据Tij、Tij’；6)将提取的光纤温度数据Tij与初始化炉缸内衬最高温度Tmax进行比较；7)当Tij＞Tmax时，将Tij数据赋值给Tmax；8)导入高炉炉缸耐材参数、高炉炉缸设计参数及光纤布置参数，利用傅里叶传热公式计算光纤测温点间的热流强度qij；9)根据得到的热流强度qij及1150℃等温线计算得到炉缸内衬的厚度Sij；10)根据计算得到的炉缸内衬厚度Sij绘制炉缸内衬侵蚀线，包括绘制圆周方向内衬侵蚀线和高度方向内衬侵蚀线；11)当Tij≤Tmax时，炉缸内衬未侵蚀，不进行计算，直接到步骤10)绘制炉缸内衬侵蚀线；12)最后在线实时显示炉缸内衬侵蚀线，指导高炉生产和操作；13)重复步骤5)～步骤12)，不断反复计算炉缸内衬侵蚀厚度，实现动态监测炉缸内衬厚度的变化。6.根据权利要求5所述的一种基于分布式光纤测温的高炉内衬厚度计算方法，其特征在于：所述分布式光纤沿高炉内衬周向至少铺设2环；所述分布式光纤沿高炉内衬高度方向铺设多层。7.根据权利要求6所述的一种基于分布式光纤测温的高炉内衬厚度计算方法，其特征在于：所述分布式光纤沿周向、高度方向铺设的空间分辨率小于0.5m。8.根据权利要求5所述的一种基于分布式光纤测温的高炉内衬厚度计算方法，其特征在于：所述开槽的位置位于所述高炉内衬上表面。2CN111854668A权利要求书2/2页9.根据权利要求5所述的一种基于分布式光纤测温的高炉内衬厚度计算方法，其特征在于：所述步骤8)中，热流强度qij，计算公式为：2式中，qij表示内、外环光纤测温点间的热流强度，w/m；Tij表示每层铺设在高炉内衬内环的光纤温度点，℃；Tij’表示每层铺设在高炉内衬外环的光纤温度点，℃；L0表示每层内、外环光纤的布置间距，m；λ表示高炉内衬的导热系数，w/m.℃；i表示沿圆周方向