способ контроля температуры газов в фурменной зоне

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗОВ В ФУРМЕННОЙ ЗОНЕ, включающий измерение температуры носка фурмы, отличающийся тем, что дополнительно измеряют температуру охлаждающей воды на входе и выходе из фурмы и скорость изменения температуры носка фурмы, а температуру газов в фурменной зоне определяют в зависимости от температуры носка фурмы, скорости ее изменения и разности температур охлаждающей воды на входе и выходе фурмы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при управлении доменной плавкой.

Известен способ определения температуры фурменной зоны доменной печи путем измерения температуры носка фурмы с помощью термопары в виде одного электрода, соединенного с носком фурмы.

Этот способ позволяет определять температуру торцовой стенки фурмы и контролировать ее состояние. При этом температура газов в фурменной зоне может быть определена только косвенно и приближенно, так как в этом способе не учитываются интенсивность теплообмена в фурменной зоне, тепловая нагрузка на фурму и физические характеристики материала фурмы.

Целью изобретения является повышение точности контроля температуры газов в фурменной зоне.

Для этого измеряют температуру носка фурмы с помощью термопары в виде одного термоэлектрода (например константанового провода), зачеканенного в носок фурмы, и дополнительно измеряют температуру охлаждающей воды на входе и выходе из фурмы и скорость изменения температуры носка фурмы, а температуру газов в фурменной зоне определяют в зависимости от температуры носка фурмы, скорости ее изменения и температуры охлаждающей воды.

Для определения температуры газов в фурменной зоне согласно изобретению может быть использована формула

t_ф= K₁ + K₂ l_в+ K₃K₄l_диф, где К₁ коэффициент, характеризующий геометрические и теплофизические особенности фурмы с термоэлектродом, градс/мВ;

К₂, К₃ градуировочные коэффициенты термопреобразователей, град/мВ, Вт/м² мВ соответственно;

скорость изменения сигнала термодатчика, измеряющего температуру носка фурмы, мB/c;

l_в ЭДС термопары, измеряющей температуру носка фурмы, мВ;

К₄ коэффициент, учитывающий место установки термоэлектрода и теплопроводность материала фурмы, м² град/Вт;

l_диф ЭДС термопары, измеряющей разность температур воды, мВ.

На фиг. 1 показана схема измерения температур на фурме; на фиг.2 структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ контроля температуры газов в фурменной зоне.

Предлагаемый способ обосновывается следующим образом.

Если термоэлектрод зачеканен в торцовой стенке фурмы на расстоянии b от ее наружной поверхности (фиг.1), то температурное поле в стенке можно описать уравнением Фурье с граничными условиями

a 0 xb,>0; (1)

x=b: t=t_b();

x=b: q_в= ;

=0: t=t_o(x).

Общее решение этого уравнения имеет вид

t(x,) +C₁x+C₂. (2)

После определения констант интегрирования с помощью граничных условий имеем

t(x,) t_в+ + + + . (3)

Для определения температуры газов в фурменной зоне (перед стенкой фурмы используем баланс тепла на границе фурма рабочее пространство печи

(t_ф-t_o) /x=0. (4)

Решая уравнения (3) и (4) относительно t_ф, получаем

t_ф= t_в+ + + . (5)

Теплосъем q_b определяется по перепаду температур охлаждающей воды на входе и выходе фурмы и по ее расходу

q_в= , где А_ф площадь фурмы, находящаяся под тепловым воздействием из рабочего пространства печи (фурменной зоны), м²;

М расход охлаждающей воды, кг/c.

В приведенных выше уравнениях (1-5) использованы следующие обозначения:

b глубина заделки термоэлектрода в стенке фурмы, м;

теплопроводность материала фурмы, Вт/мград;

С_р теплоемкость материала фурмы, Дж/кгград;

плотность материала фурмы, кг/м³;

а температуропроводность материала фурмы, м²/с;

С_рb теплоемкость воды, кДж/кгград;

коэффициент теплоотдачи, Вт/м² град.

Учитывая, что температура стенки фурмы в точке b(t_b) и тепловой поток (теплосъем q_b) могут измеряться с помощью термоэлектрических преобразователей, можно записать

t_b=K₂l_b (6) и

q_b=K₃ l_диф, (7) где l_b ЭДС термопреобразователя, измеряющего температуру носка фурмы в точке b, мВ;

l_диф ЭДС дифференциального термопреобразователя, измеряющего разность температур охлаждающей воды на входе и выходе фурмы, мВ;

К₂ градуировочный коэффициент термопреобразователя, град/мВ;

К₃ градуировочный коэффициент дифференциального термопреобразователя, учитывающий площадь передачи тепла и теплосъем, Вт/м² мВ.

Используя коэффициент К₁, равный

K₁= K + , градс/мВ, получаем уравнение для определения температуры газов в фурменной зоне

t_ф=K₁ +K₂l_в+K₃K₄l_диф. (8)

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.

Сигнал с термопары 2 (фиг.1), измеряющей температуру стенки фурмы, подается на вход сумматора и дифференциатора. Продифференцированный сигнал l_b/ умножается на коэффициент К₁ на входе сумматора и суммируется с сигналом термопары l_b, также умноженным на коэффициент К₂. Суммарный сигнал, в свою очередь, суммируется с сигналом дифференциальной термопары, умноженным на коэффициенты К₃ и К₄. На выходе сумматора формируется сигнал, пропорциональный расчетной температуре газа в фурменной зоне t_ф.

Коэффициенты К₂, К₃, К₄ вычисляются по выражениям

K₂= K₃= MC_рвK₂/A_ф, K₄= , где l_т градуировочная характеристика термопары, мВ/град.