高炉炉顶料面温度检测的几种方式汇编.docVIP

高炉炉顶料面温度检测的几种方式 热电偶方式（十字测温）： 为了检测高炉炉顶料面温度采用热电偶的方式。由于一般热电偶保护管没有足够的强度，因此采用专用的“钢结构”将热电偶支撑在需要测量的位置上，这种方式称作十字测温。由于炉顶温度可能高达800℃，这种钢结构采用水冷却的方式。 十字测温方式是将炉顶料面按相互垂直的直径方向配置热电偶，数量在17~21点。 十字测温在结构上可分为：对插式和悬臂式。 图1 对插式 图2 悬臂式 对插式与悬臂式在结构上从图1与图2来看有较大的区别。对插式是80年代开始在宝钢1#高炉使用，宝钢2#高炉也使用这种结构，这种结构安装、维护困难。悬臂式是90年代在宝钢3#高炉开始使用，相对对插式安装、维护要方便很多。 悬臂式测温点接近料面，因此??量的温度值更接近料面温度。 这两种十字测温方式如果仅从“料面温度”的检测来看悬臂式要优于对插式；如果要分析煤气流的分布来看，对插式要优于悬臂式。 这两种十字测温方式如果从使用故障率来看，悬臂式的故障要多于对插式，因为热电偶的前端悬臂式更接近料面温度更高，另外受到“料流”的冲击力悬臂式更大，再有从对布料影响来看，悬臂式影响要大一点。 红外辐射方式（红外热图像仪）： 红外辐射是自然界存在的一种最广泛的电磁波辐射，它是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停地辐射出热红外能量。分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大；反之，辐射的能量愈小。红外线辐射的能量可用物体表面的温度来度量，辐射的能量愈大，表明物体的表面温度愈高。反之，表明物体的表面温度愈低。目前红外热图像仪使用的波段为3～5μm或8～14μm。高温测温宜选用较短的工作波长，低温测温宜选用较长的工作波长，由于大多被目标尺寸小、辐射能量低，一般缺陷温度低于500K，因此应选择长波8～14μm的工作波长。表1中是对应不同波段的峰值波长范围和温度范围。 类别峰值波长范围μm 温度范围（℃）近红外0.76～3693～3540中红外3～6210～693远红外6～15-80～210极远红外15～1000-270～0.76 表1 不同波长对应温度范围 根据表1，高炉炉顶料面温度检测，应该选3~15μm范围的中红外和远红外检测元件。3—5μm中红外传感器有： HgCdTe 光电导型（PC型：photoconductive）和 InSb光电型（PV 型：photovoltaic），8—14μm ：远红外传感器有：HgCdTe 光电导型。 利用红外测温的技术在“单点”测量上（简称：辐射温度计）已经普遍的被使用，这种方式已经使用在热风炉拱顶测温上，现在也被使用在铁水温度检测上。而“多点”测量（又称：热图像仪或热成像仪）多数应用在便携方式上。热图像仪在80年代时已经使用在宝钢1#高炉上。宝钢2#、 3#也装备了热图像仪。当时在日本、卢森堡的个别高炉上也有类似的装备。 当时应用在高炉上的热图像仪是一种“光-机扫描”方式的，称作为第一代热图像仪，它是把单个传感元件和对空间目标进行二维扫描的扫描镜组合在一起，获得红外图像。 图3 光机扫描方式的热图像仪 光机扫描方式的热图像仪的像素一般是100×100，每幅图像的检测时间在2~4秒。 随着红外元件制造技术的进步在90年代初，已经有“线阵”的红外检测元件生产。称作第二代热图像仪，虽然还是“光机扫描”方式，但只要换行扫描即可，速度提高了百倍。 图4 线阵行扫描方式热图像仪 这种方式在高炉上没有使用实例，但线阵红外检测方式在回转窑的窑外温度检测上已经有使用实例。 近年来，红外热成像技术已从光机扫描方式发展到红外焦平面凝视成像技术，这种成像技术采用了将单个红外检测元件“集成”为一个面阵，将物体表面的热辐射同时被这“面阵”检测，类似于CCD成像技术。为了抑制环境温度所造成的“背景噪声”，检测器件要进行“强制”制冷。在90年代中期研制成功的非制冷型红外焦平面技术又使红外成像技术走向一个新的里程碑。1994年美国Honeywell公司首次研制成功“非制冷型微热敏电阻焦平面”，1996年美国Amber公司又推出型号为Sentinel的军民二用红外焦平面热图像仪。目前美国Agema 、 Delta、