一种高炉铸铜冷却壁热面状况监测系统及方法.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CN109295273A(43)申请公布日2019.02.01(21)申请号201811486097.6(22)申请日2018.12.06(71)申请人安徽工业大学地址243002安徽省马鞍山市湖东路59号(72)发明人代兵赵一龙红明冉松林高志芳吴玉喜吕辉鸿(74)专利代理机构合肥顺超知识产权代理事务所(特殊普通合伙)34120代理人周发军(51)Int.Cl.C21B7/24(2006.01)C21B7/10(2006.01)权利要求书3页说明书5页附图6页(54)发明名称一种高炉铸铜冷却壁热面状况监测系统及方法(57)摘要本发明公开了高炉监测领域的一种高炉铸铜冷却壁热面状况监测系统及方法，包括后台处理系统和客户端系统；后台处理系统包括数据采集模块、数据处理模块、热流强度计算模块、冷却水与热面间热阻计算模块、热面温度计算模块、渣皮厚度计算模块；客户端系统包括热面状况计算参数设置模块、热面温度即时显示模块、渣皮厚度即时显示模块、渣皮厚度报警模块；数据采集模块用于对监测数据进行采集，数据处理模块对所采集的数据进行处理，除去噪声和坏点的干扰，热流强度计算模块用于实现对热流强度的计算，本系统和方法针对使用铸铜冷却壁的高炉提供了操作炉型的管理依据，及时把握铸铜冷却壁的热面状况，确保高炉稳定顺行，延长高炉寿命。CN109295273ACN109295273A权利要求书1/3页1.一种高炉铸铜冷却壁热面状况的监测方法，包括炉墙，所述炉墙由外到内依次包括炉壳、填充层、冷却壁和渣皮，所述冷却壁内设置有冷却水管；其特征在于：包括以下步骤：步骤一：建立铸铜冷却壁物理模型，所述铸铜冷却壁物理模型中的整块所述冷却壁本体的传热分为二部分，一部分为单一材质的筋肋，另一部分为铜与镶砖的组合；步骤二：通过冷却水的参数计算整块冷却壁本体的热流强度q；步骤三：计算筋肋热流强度q1和铜与镶砖热流强度q2；步骤四：计算冷却水管内表面与水的对流换热热阻R1、冷却水管管壁的导热热阻R2、冷却水管管壁和冷却壁间气隙层的热阻R3、冷却壁本体部分的热阻R4、镶砖部分的热阻R5，并根据上述热阻参数计算热面与冷却水之间的传热总热阻：R＝R1+R2+R3+R4+R5；步骤五：根据上述步骤生成铜冷却壁面热面温度数学计算模型并计算铸铜冷却壁热面温度tx；步骤六：根据上述步骤生成渣皮厚度计算数学模型并计算渣皮厚度Δx。2.根据权利要求1所述的一种高炉铸铜冷却壁热面状况监测方法，其特征在于：步骤二包括：采集冷却水进水温度t进和出水温度t出，根据冷却水比热容c，单位时间内冷却水流量m，铸铜冷却壁表面积F，根据热流强度计算公式计算整块冷却壁的热流强度q：3.根据权利要求1所述的一种高炉铸铜冷却壁热面状况监测方法，其特征在于：步骤三包括：根据铜的导热系数λCu，筋肋热面温度tx2，筋肋监测点温度t2，热面与监测点距离Δx2，计算热流强度根据镶砖热面温度tx1，冷却水温度tw，热面与冷却水之间的传热总热阻R，计算铜与镶砖热流强度q2：4.根据权利要求1所述的一种高炉铸铜冷却壁热面状况监测方法，其特征在于：步骤四包括：冷却水管内表面与水的对流换热热阻其中α为冷却水管内表面与水之间的对流换热系数；do,di分别为冷却水管外径和内径；ν为冷却水管内冷却水的流速；λl,cp,ρ,υ分别为冷却水的导热系数，等压比热容，密度和运动粘度；冷却水管管壁的导热热阻式中λw为冷却水管管壁的导热系数；冷却水管管壁和冷却壁间气隙层的热阻其中2CN109295273A权利要求书2/3页λe＝λg+λa，λe为气隙层的总传热系数；λg,δg分别为气隙层中气体的导热系数和气隙层厚度；C0为黑体的辐射系数，Ts,Tc分别为与ts和tc分别相对应的绝对温度；ts为冷却壁壁体与冷却水管涂层接触面温度；tc为冷却水管涂层表面温度；εs,εc分别为冷却壁壁体和冷却水管涂层的黑度；冷却壁本体部分的热阻其中δb为冷却壁壁体厚度，λCu为铜导热系数；镶砖部分的热阻δa为镶砖厚度，λf为镶砖导热系数；即计算热面与冷却水之间的传热总热阻：5.根据权利要求1或3或4所述的一种高炉铸铜冷却壁热面状况监测方法，其特征在于：在实际中可以认为整块冷却壁的热流强度为二部分热流强度的平均值，即由于tx1和tx2反映的是纵向距离非常近的两点的温度值，又同时处于铜冷却壁的热面，因此令热面温度tx1＝tx2＝tx，计算出铸铜冷却壁热面6.根据权利要求1所述的一种高炉铸铜冷却壁热面状况监测方法，其特征在于：以t＝1150℃为渣皮凝固边界温度条件，由可得式中λ渣皮为渣皮导热系数，t为渣皮凝固边界温度，tx为热面温度，Δx为渣皮厚度。7.一种高炉铸铜冷却壁热面状况的监测系统，包括后台系统和客户端系统