基于炉衬测厚的高炉炉温在线检测模型及其关键技术研究

Blast furnace temperature detection is rarely reported for the body and bosh，detection methods only are also uncertain with the erosion of the lining.The project plans to study a new online detection model based on the blast furnace furnace lining thickness，and study the key technology.The specific content:First, build the furnace temperature line detection sensor based lining thickness measurement,optimize the sensor design study to use of heat transfer theory and the finite element software ANSYS.Then according to the size of the blast furnace, through theoretical analysis and ANSYS simulation to study the layout of the sensors on the blast furnace. Research the furnace temperature line detection algorithm at the condition of lining was eroded.Finally, create a blast furnace simulation platform to obtain the experimental data of the furnace detected,Research experiment data fusion algorithm of furnace temperature prediction and according to the experimental results,Correct the physical parameters of the the furnace line detection sensor and laid on the blast furnace.It detect the blast furnace furnace temperature, has the characteristics of real-time, on-line, low-cost.It explores a new way for blast furnace temperature detection, and supples the blast detection expert database knowledge.

在高炉炉温检测过程中，位于炉身、炉腹处的检测鲜有报道，仅有的检测方法也会随着炉衬的侵蚀变得不确定。本项目计划研究一种新型的基于炉衬厚度的高炉炉温在线检测模型，并对其关键技术展开研究。具体研究内容为：构建基于炉衬测厚的炉温在线检测传感器，运用传热学原理以及有限元软件ANSYS对传感器进行优化设计研究；然后根据高炉的尺寸参数，通过理论分析和ANSYS仿真，对传感器在高炉上的布设展开研究；研究炉温在炉衬被侵蚀状态下的在线检测算法；最后，建立高炉模拟实验平台及其传感器，以获取炉温检测的实验数据，研究炉温预测的实验数据融合算法，并根据实验结果，对炉温在线检测传感器的各项物理参数和其在高炉上的布设进行修正。该系统在测量炉衬厚度的基础上，进行高炉炉温的在线检测，具有实时、在线、低成本的特点。该项研究内容将为高炉炉温检测探索新的途径，以达到充实高炉专家系统数据库的目的。

高炉生产过程中，炉身、炉腹部位测温方法较少，而且现有测温方法随炉衬厚度的变化而误差较大。本课题针对目前高炉测温中存在的问题，基于炉衬测厚研究了高炉炉衬实时测温方法。.分析高炉冶炼流程及其本体结构，研究国内现有大型高炉所采用的测厚、测温方法及传感器的结构和工作机理。利用ANSYS有限元软件对传热学正问题进行仿真计算，根据仿真中各节点温度以等温布设、等距布设及中位数布设三种方式对传感器的布设方式进行了数值分析并优化传感器布设数量，确定了测杆中的一维传感器和炉衬中三维传感器布设方案。.根据传感器测温性质及高炉工况，以高炉结构及物性参数为基础搭建了高炉炉衬测温装置。该装置由控制柜和硅钼棒组成的热端，耐火砖、保温砖、测量媒介、测厚及测温探头组成的冷端，数据采集电路及上位机四部分组成。该装置可以有效避免直接对高炉本体进行实验的危险性和不确定性。.采用共轭梯度法即测温点温度值与探测棒的实时长度对高炉炉衬内表面的温度进行反演计算。结合高炉炉衬的建模及仿真数据，以高炉炉衬内表面温度分布情况为待反演量对其进行反问题研究。针对传热反问题建立了相关目标函数、收敛条件。以传热学基本原理为基础推导测温系统的时间响应，建立数学模型。将炉衬测温装置中两种测温手段得出的实测数据分析、对比验证数学模型，其规律有较好的一致性。.采用热态试验和数值模拟相结合的方法，构建传感器物理模型和传感器测杆非稳态导热过程的数学模型。对测杆热传递过程进行数值模拟研究，通过相应的实验数据验证数学模型。利用不同温度曲线图拟合曲线方程并得出稳态温度，并将拟合得出的稳态温度与热端稳态温度相对应，拟合出炉温预测回归方程。融合算法符合传热学反问题研究规律，能够由远离炉膛低温区的温度推测炉衬末端高温区的温度。.本课题所构建的测温系统及模型对高炉炉身、炉腹部位的温度检测具有借鉴意义。若根据高炉生产实际数据进行完善和修正，可以弥补该部位炉衬温度场监测的不足。