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1、(10)申请公布号 CN 103307873 A (43)申请公布日 2013.09.18 CN 103307873 A *CN103307873A* (21)申请号 201310259297.9 (22)申请日 2013.06.26 F27B 7/42(2006.01) (71)申请人 中冶长天国际工程有限责任公司 地址 410007 湖南省长沙市劳动中路 1 号 (72)发明人 邱立运 贺新华 孙英 周浩宇 向锡炎 曾小信 刘权强 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 王宝筠 (54) 发明名称 一种检测窑内烟气温度的方法 (57) 摘要 本发明提供一种。
2、检测窑内烟气温度的方法， 包括 ： 建立待测回转窑的内壁温度与窑内烟气温 度间的关联关系 ； 判断所述待测回转窑的炉衬是 否发生变化， 如果炉衬发生变化， 则根据进入所 述待测回转窑的当前空气量、 燃料量以及物料量 计算获得所述窑内烟气温度 ； 如果炉衬未发生变 化， 则利用预设热工模型计算所述内壁温度， 并根 据所述关联关系获得所述窑内烟气温度。针对不 同具体工况选用不同获得窑内烟气温度的方法， 显然能提高确定窑内烟气温度的准确性 ； 此外本 发明方案在正常建立内壁温度与窑内烟气温度间 的关联关系之后， 可不再需要如现有技术一样在 窑内插入温度传感器， 也不用在窑头设置红外成 像仪， 显然还。
3、能提高获得窑内烟气温度的稳定性 和可靠性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 9 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103307873 A CN 103307873 A *CN103307873A* 1/2 页 2 1. 一种检测窑内烟气温度的方法， 其特征在于， 所述方法包括 ： 建立待测回转窑的内壁温度与窑内烟气温度间的关联关系 ； 判断所述待测回转窑的炉衬是否发生变化， 如果炉衬发生变化， 则根据进入所述待测 回转窑的当前空气量、 燃料量以及物料量计算获得所述窑内。
4、烟气温度 ； 如果炉衬未发生变 化， 则利用预设热工模型计算所述内壁温度， 并根据所述关联关系获得所述窑内烟气温度。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述待测回转窑具有至少一个不穿透炉 衬的温度检测孔， 每个温度检测孔对应有一温度检测点， 则 所述建立待测回转窑的内壁温度与窑内烟气温度间的关联关系， 包括 ： 获取每个温度检测点处的温度测量值， 并利用所述预设热工模型计算每个温度检测点 对应的内壁温度 ； 根据进入所述待测回转窑的当前空气量、 燃料量以及物料量计算获得每个温度检测点 对应的窑内烟气温度 ； 统计获得每个温度检测点对应的内壁温度和窑内烟气温度间的对应关系， 以。
5、建立所述 关联关系。 3. 根据权利要求 2 所述的方法， 其特征在于， 所述建立待测回转窑的内壁温度与窑内 烟气温度间的关联关系， 还包括 ： 利用温度检测元件测量每个温度检测点对应的实际窑内烟气温度 ； 判断每个温度检测点对应的计算获得的窑内烟气温度与测量获得的实际窑内烟气温 度是否相符， 如果不相符， 则修正计算获得所述窑内烟气温度的算法。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述温度检测元件为温度传感器和/或红 外热成像仪。 5.根据权利要求2至4任一项所述的方法， 其特征在于， 如果所述温度检测点在所述待 测回转窑的窑壳处， 则 获取所述检测点处的温度测量值， 包括 ： 插。
6、入温度检测孔内的导热元件将孔底部热量 传递至所述温度检测点， 并通过测温装置采集获得所述检测点处的温度测量值 ； 所述预设热工模型为 ： 其中， T1为内壁温度， T2为温度检测点处的温度测量值， T3为环境温度， S 为导热元件 与炉衬接触点热损， 为环境风速， 为导热元件黑度， F0为插入温度检测孔内的导热元 件的直径， F 为温度检测点处的导热元件的直径， 1为炉衬未穿透部分的厚度， 1为炉衬 的热导率， 2为导热元件的长度， 2为导热元件的热导率。 6. 根据权利要求 5 所述的方法， 其特征在于， 所述导热元件为实心导热棒。 7.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述炉衬未穿。
7、透部分的厚度150mm 150mm。 8.根据权利要求2至4任一项所述的方法， 其特征在于， 如果所述温度检测点在所述温 度检测孔的底部， 则 获取所述检测点处的温度测量值， 包括 ： 插入温度检测孔内的温度传感器采集获得所 权 利 要 求 书 CN 103307873 A 2 2/2 页 3 述检测点处的温度测量值 ； 所述预设热工模型为 ： 其中， T1为内壁温度， T2为温度检测点处的温度测量值， q 为温度检测点的热流密度， 1为炉衬未穿透部分的厚度， 1为炉衬的热导率。 9. 根据权利要求 8 所述的方法， 其特征在于， 所述温度传感器为热电偶、 热电阻、 红外 温度计或者表面温度计。
8、。 10. 根据权利要求 8 所述的方法， 其特征在于， 所述炉衬未穿透部分的厚度 1 50mm 150mm。 权 利 要 求 书 CN 103307873 A 3 1/9 页 4 一种检测窑内烟气温度的方法 技术领域 0001 本发明涉及检测技术领域， 特别是涉及一种检测窑内烟气温度的方法。 背景技术 0002 回转窑是一种倾斜放置的连续旋转的圆筒形高温窑炉， 用于对物料进行干燥、 焙 烧和煅烧等处理。在有回转窑参与的生产过程中， 物料的煅烧往往是工艺流程中极其重要 的一道工序， 根据具体工艺环境及要求的不同， 对回转窑的窑内温度及控制要求也有所不 同， 如果不能准确检测到窑内温度， 就可能。
9、无法有效控制回转窑的燃料供应及风量供应， 造 成窑内温度沿回转窑轴向控制不均匀， 出现结窑或红窑现象。 0003 现有技术中存在以下两种窑内温度检测方法 ： 0004 一种是接触式的热电偶测温方法， 该方法要将热电偶插入到窑内， 直接测量窑内 温度并输出， 这种方法虽能获得窑内的真实温度， 但却存在以下问题 ： 0005 首先， 这种方式对插入窑内的热电偶和保护套管的材质和抗热性要求很高， 只能 选用特殊的热电偶， 这显然不利于节省测温成本 ； 其次， 热电偶和保护套管会直接与窑内的 高温物料翻滚接触， 这一方面导致二者很容易被磨损毁坏， 使用寿命短， 另一方面也使得热 电偶处很容易结窑， 影。
10、响热电偶的测温准确性 ； 再次， 为了保证回转窑强度不受影响， 只能 减少开孔数量， 现有回转窑在同一区域内一般最多只开设两个用于插入热电偶和保护套管 的孔， 使得这种方式不能从整体上反映出回转窑窑内的温度情况。 0006 一种是非接触式的红外热成像测温方法， 因为红外热成像仪是靠温差成像的， 而 一般情况下窑内温差都不大， 这就导致通过这种方法获得的红外热图像的对比度较低， 分 辨细节的能力很差 ； 另外， 红外热成像仪一般只能安装于窑头， 通过窑头的视窗向窑内进行 温度检测， 故可检测到的位置与窑头间的距离也很有限， 对于较长的回转窑， 不能检测到窑 中间部分或偏向窑尾部分的窑内温度， 致。
11、使这种方式的使用受到局限。虽然现有技术中存 在一种基于窑头温度进行模型迁移获得窑中以及窑尾温度的方法， 但因窑头与窑中、 窑尾 的温度及燃烧特点相差很大， 因此这种模型迁移方法无法应用到实际工况中。 0007 综上所述， 目前现有技术中的测温方法都很难保证稳定可靠的工作， 在测温效果 方面也不是很理想。 发明内容 0008 本发明实施例提供一种检测窑内烟气温度的方法， 实现准确可靠的获得回转窑窑 内烟气温度的目的。 0009 为此， 本发明实施例提供如下技术方案 ： 0010 一种检测窑内烟气温度的方法， 所述方法包括 ： 0011 建立待测回转窑的内壁温度与窑内烟气温度间的关联关系 ； 00。
12、12 判断所述待测回转窑的炉衬是否发生变化， 如果炉衬发生变化， 则根据进入所述 待测回转窑的当前空气量、 燃料量以及物料量计算获得所述窑内烟气温度 ； 如果炉衬未发 说 明 书 CN 103307873 A 4 2/9 页 5 生变化， 则利用预设热工模型计算所述内壁温度， 并根据所述关联关系获得所述窑内烟气 温度。 0013 优选的， 所述待测回转窑具有至少一个不穿透炉衬的温度检测孔， 每个温度检测 孔对应有一温度检测点， 则 0014 所述建立待测回转窑的内壁温度与窑内烟气温度间的关联关系， 包括 ： 0015 获取每个温度检测点处的温度测量值， 并利用所述预设热工模型计算每个温度检 测。
13、点对应的内壁温度 ； 0016 根据进入所述待测回转窑的当前空气量、 燃料量以及物料量计算获得每个温度检 测点对应的窑内烟气温度 ； 0017 统计获得每个温度检测点对应的内壁温度和窑内烟气温度间的对应关系， 以建立 所述关联关系。 0018 优选的， 所述建立待测回转窑的内壁温度与窑内烟气温度间的关联关系， 还包 括 ： 0019 利用温度检测元件测量每个温度检测点对应的实际窑内烟气温度 ； 0020 判断每个温度检测点对应的计算获得的窑内烟气温度与测量获得的实际窑内烟 气温度是否相符， 如果不相符， 则修正计算获得所述窑内烟气温度的算法。 0021 优选的， 所述温度检测元件为温度传感器和。
14、 / 或红外热成像仪。 0022 优选的， 如果所述温度检测点在所述待测回转窑的窑壳处， 则 0023 获取所述检测点处的温度测量值， 包括 ： 插入温度检测孔内的导热元件将孔底部 热量传递至所述温度检测点， 并通过测温装置采集获得所述检测点处的温度测量值 ； 0024 所述预设热工模型为 ： 0025 0026 其中， T1为内壁温度， T2为温度检测点处的温度测量值， T3为环境温度， S 为导热 元件与炉衬接触点热损， 为环境风速， 为导热元件黑度， F0为插入温度检测孔内的导 热元件的直径， F 为温度检测点处的导热元件的直径， 1为炉衬未穿透部分的厚度， 1为 炉衬的热导率， 2为导。
15、热元件的长度， 2为导热元件的热导率。 0027 优选的， 所述导热元件为实心导热棒。 0028 优选的， 所述炉衬未穿透部分的厚度 1 50mm 150mm。 0029 优选的， 如果所述温度检测点在所述温度检测孔的底部， 则 0030 获取所述检测点处的温度测量值， 包括 ： 插入温度检测孔内的温度传感器采集获 得所述检测点处的温度测量值 ； 0031 所述预设热工模型为 ： 0032 其中， T1为内壁温度， T2为温度检测点处的温度测量值， q 为温度检测点的热流密 度， 1为炉衬未穿透部分的厚度， 1为炉衬的热导率。 0033 优选的， 所述温度传感器为热电偶、 热电阻、 红外温度计。
16、或者表面温度计。 说 明 书 CN 103307873 A 5 3/9 页 6 0034 优选的， 所述炉衬未穿透部分的厚度 1 50mm 150mm。 0035 本发明实施例检测窑内烟气温度的方法， 根据回转窑的炉衬是否发生变化提供了 两种获得窑内烟气温度的方法 ： 若炉衬发生变化， 则利用进入回转窑的空气量、 燃料量以及 物料量计算获得理论的窑内烟气温度 ； 若炉衬未发生变化， 则可先利用热工模型获得内壁 温度， 进而再通过内壁温度与窑内烟气温度间的关联关系获得窑内烟气温度。针对不同具 体工况选用不同获得窑内烟气温度的方法， 显然能提高确定窑内烟气温度的准确性 ； 此外 本发明方案在正常建。
17、立内壁温度与窑内烟气温度间的关联关系之后， 可以不再需要如现有 技术一样在窑内插入诸如热电偶的温度传感器， 也不用在窑头设置红外成像仪， 显然还能 提高本发明方案获得窑内烟气温度的稳定性和可靠性。 附图说明 0036 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 还可以根据这些附图获得其它 的附图。 0037 图 1 是本发明实施例中测温系统的一种构成示意图 ； 0038 图 2 是本发明实施例中测温系统的另一种构成示意图 ； 。
18、0039 图 3 是本发明实施例检测窑内烟气温度的方法的流程图 ； 0040 图 4 是本发明实施例中建立关联关系实施例 1 的流程图 ； 0041 图 5 是本发明实施例中一种导热元件插入温度检测孔后的剖面示意图 ； 0042 图 6 是本发明实施例中另一种导热元件插入温度检测孔后的剖面示意图 ； 0043 图 7 是本发明实施例中温度传感器插入温度检测孔后的剖面示意图 ； 0044 图 8 是本发明实施例中建立关联关系实施例 2 的流程图。 具体实施方式 0045 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案， 下面结合附图和实施方式对本 发明实施例作进一步的详细说明。 0046 下面先结合。
19、图 1、 2 简单介绍下回转窑的构成， 图中示出的是回转窑的周向横截面 示意图， 回转窑按图中箭头方向运转， 自外向内可包括钢质的窑壳 11、 耐火材料形成的炉衬 12、 直接与物料接触的内壁 13、 用于盛放物料的窑内空腔 14。为了保证煅烧工艺以及回转 窑的正常运转， 窑内部的温度应该可以被随时监测和控制， 然而回转窑的旋转运行却给窑 内部的温度的测量带来极大的困难， 因此窑内部的温度测量一直以来都是一个难题。 0047 需要说明的是， 在回转窑的使用过程中， 窑内空腔中的介质主要有球团矿和烟气， 可从获得窑内烟气温度的角度出发， 由烟气温度来反映窑内部的温度。 一般情况下， 烟气可 包括。
20、通过烧嘴进入到窑内空腔的煤粉或者气体燃料、 通过鼓风机鼓入到窑内空腔的空气、 窑内物料化学反应产生的气体等等。 0048 虽然现有技术中存在一些检测窑内烟气温度的方法， 但在检测效果、 使用寿命、 检 测成本等方面都不是很理想， 本发明方案即是为了准确可靠地检测窑内烟气温度而提出， 下面详细介绍下本发明的实现方式。 说 明 书 CN 103307873 A 6 4/9 页 7 0049 参见图 3， 示出了本发明实施例检测窑内烟气温度的方法的流程图， 所述方法包 括 ： 0050 步骤 101， 建立待测回转窑的内壁温度与窑内烟气温度间的关联关系 ； 0051 步骤 102， 判断所述待测回转。
21、窑的炉衬是否发生变化， 如果炉衬发生变化， 则根据 进入所述待测回转窑的空气量、 燃料量以及物料量计算获得所述窑内烟气温度 ； 如果炉衬 未发生变化， 则利用预设热工模型计算所述内壁温度， 并根据所述关联关系获得所述窑内 烟气温度。 0052 本发明实施例根据炉衬是否发生变化提供了两种获得窑内烟气温度的实现方式， 为了方便理解， 下面我们先简单介绍下炉衬变化。炉衬变化主要体现为结窑和炉衬脱落两 种 ： 0053 在回转窑的长期生产过程中， 从球团表面脱落的粉末及低熔点物质在高温条件下 很容易粘附在回转窑的炉衬内表面上， 形成一圈粘结物质 ( 即结圈物 )， 我们把这种现象称 为结窑。 也就是说。
22、， 未出现结窑现象时， 回转窑内壁即为炉衬内表面 ； 而若出现结窑现象， 回 转窑内壁就会从原来的炉衬内表面变成结圈物的内表面， 即结窑加大了窑内空腔到窑壳间 的距离。 0054 另外， 如果回转窑出现结窑现象， 则经长时间积累后结圈物会越来越厚， 就使得回 转窑内的重力负荷增加， 严重时在结圈物的作用下可能会将炉衬从窑壳上拉裂剥落下来， 也即结圈物破坏了炉衬与窑壳间的连接， 我们把这种现象称为炉衬剥落。 0055 不论是结窑还是炉衬剥落， 炉衬发生变化就可能会改变窑内重力负荷， 进而使回 转窑重心发生偏移， 影响回转窑的正常运转。 0056 如果炉衬未发生变化， 我们可视回转窑处于理想运转状。
23、态， 回转窑各处的温度之 间具有一定的关联关系， 故可通过这种关联关系计算获得难以测量的窑内烟气温度。如本 发明方案建立内壁温度与窑内烟气温度之间的关联关系， 这样就可在需要时， 利用这一关 联关系和已知的内壁温度计算获得窑内烟气温度， 也就是说， 建立上述关联关系之后， 只要 获取到内壁温度即可得到窑内烟气温度。对于获取内壁温度的方式此处暂不详述。 0057 如果炉衬发生变化， 则可能会影响回转窑各处温度之间的关联关系， 故此时再采 用关联关系计算窑内烟气温度就可能存在一定的偏差， 对应这种情况， 本发明还考虑直接 影响窑内烟气温度的一些热量因素， 也就是说可以根据这些因素、 以及各个因素所。
24、占比重 来计算窑内烟气温度。影响窑内烟气温度的热量因素可包括 ： 窑内燃料燃烧产生的热量 ( 释放热量 )、 回转窑向外散发的热量 ( 消耗热量 )、 物料煅烧过程中吸收的热量 ( 消耗热 量 )、 物料之间发生化学反应消耗的热量 ( 消耗热量 ) 等等， 从热量平衡的角度来说， 燃烧 释放的热量减去消耗的热量就应该是决定窑内烟气温度的热量。 综合上述几个热量因素可 知， 影响窑内烟气温度的因素主要有最终进入回转窑的空气量、 燃料量、 物料量， 根据这三 方面因素的比重关系就能确定出理论释放的热量和理论消耗的热量， 进而可以根据热量平 衡计算出窑内烟气温度。 0058 需要说明的是， 上述利用。
25、热平衡计算窑内烟气温度的方案中， 确定空气量、 燃料 量、 物料量三者的比重关系， 并利用其计算出窑内烟气温度的理论值之后， 为了保证计算准 确性， 还可通过理论值与实测值相比较的方式来修正三个因素之间的比重关系， 使得最终 计算的理论值更接近于实测值， 更符合回转窑实际情况。 说 明 书 CN 103307873 A 7 5/9 页 8 0059 可以利用现有技术中的接触式的热电偶测温方法和 / 或非接触式的红外热成像 测温方法获得实测值， 例如， 由红外成像仪获取窑头部位的窑内烟气温度， 通过热电偶获得 窑中偏向窑尾部位的窑内烟气温度， 本发明对获得窑内烟气温度的实测值的方式可不做限 定，。
26、 只要能在需要时获得每个理论值对应的实测值即可。 0060 下面介绍下本发明中内壁温度与窑内烟气温度间关联关系的建立过程。 0061 回转窑上设置有多个温度检测点， 通过统计汇总每个温度检测点对应的内壁温度 和窑内烟气温度的方式建立上述关联关系， 参见图 4， 示出了本发明实施例中建立关联关系 实施例 1 的流程图， 包括 ： 0062 步骤 201， 获取每个温度检测点处的温度测量值， 并利用所述预设热工模型计算每 个温度检测点对应的内壁温度 ； 0063 步骤 202， 根据进入所述待测回转窑的空气量、 燃料量以及物料量计算获得每个温 度检测点对应的窑内烟气温度 ； 0064 步骤 203。
27、， 统计获得每个温度检测点对应的内壁温度和窑内烟气温度间的对应关 系， 以建立所述关联关系。 0065 需要说明的是， 步骤 201、 202 的执行顺序不会影响本发明最终确定的关联关系， 也就是说可采用图 4 所示顺序先获得内壁温度再获得窑内烟气温度， 也可先获得窑内烟气 温度再获得内壁温度， 或者还可同时获得这两个温度， 本发明对此不做限定。 0066 由上文介绍可知， 建立关联关系的过程中主要涉及以下两方面温度数据 ： 0067 1. 每个温度检测点对应的窑内烟气温度 0068 窑内烟气温度可采用上文介绍的方法获得， 即在已知空气量、 燃料量、 物料量以及 三者之间比重的前提下， 通过热。
28、量平衡计算获得窑内烟气温度， 此处不再赘述。 0069 2. 每个温度检测点对应的内壁温度 0070 内壁温度与窑内烟气温度一样是一个检测难题， 为此， 我们不采用直接测量的方 式获得， 而是建立内壁温度与外部可采集温度之间的热工模型的方式间接获得， 对应于此， 本发明提供了以下可实现方案 ： 0071 方案一 0072 直接利用测温仪检测窑壳外表面的温度， 即温度检测点位于窑壳上。内壁向检测 点方向上有个温度梯度， 该温度梯度主要由炉衬导热率决定， 也就是说， 根据炉衬导热率我 们可以计算获得内壁温度与窑壳检测点温度之间的热工模型， 进而可以在检测出位于窑壳 上的检测点的温度测量值之后， 利。
29、用热工模型计算获得内壁温度。 0073 对此， 现有技术中存在以下两种方式 ： 可由现场人员通过便携式测温仪手动扫描 测温， 也可通过筒体扫描仪自动扫描测温。 0074 方案二 0075 可利用图 1 所示测温系统检测获得温度检测点处的温度测量值， 该方案会在回转 窑的窑身上开设至少一个不穿透炉衬的温度检测孔 20， 每个温度检测孔具有一温度检测 点， 在本方案中温度检测点位于窑壳处。 0076 在温度测量过程中， 将导热元件 41 插入到温度检测孔内， 通过导热元件将孔底部 热量传导至窑壳处， 进而由测温装置 30 采集获得温度测量值。本方案中， 开设温度检测孔 的目的是为了使温度测量值更接。
30、近于内壁温度， 使炉衬保留预设厚度不穿透的目的是为了 说 明 书 CN 103307873 A 8 6/9 页 9 防止导热元件直接与窑内物料相接触引起的使用寿命短和易结窑等问题。一般情况下， 孔 底部与内壁之间的预设厚度可为 1 50mm 150mm。 0077 图 5 示出了一种导热元件插入温度检测孔后的剖面示意图， 其中， 导热元件的内 端与温度检测孔的孔底部相接触， 导热元件的外端位于窑壳外表面， 孔底部热量通过导热 元件从内端传递到外端， 如此情况下， 温度检测点具体位于窑壳上。与方案一相比， 温度检 测点虽都位于窑壳上， 但是本方案测量获得的温度值更接近于内壁真实温度。 0078 。
31、图 6 示出了另一种导热元件插入温度检测孔后的剖面示意图， 其中， 导热元件的 内端与温度检测孔的孔底部相接触， 导热元件的外端则延伸至窑壳外表面之外， 同样地， 孔 底部热量会通过导热元件从内端传递到延伸至窑壳外部的外端， 如此情况下， 温度检测点 具体位于窑壳的外部。 0079 参见图 5、 6 所示情况可知， 测温装置采集的都是导热元件外端的温度， 也就是说 温度检测点实际指的是导热元件的外端面， 为了方便测温装置准确获取到导热元件导出热 量所反应的温度， 可将导热元件分为两部分来看 ： 一部分是插入到温度检测孔内的， 为了保 证回转窑强度， 且避免导热元件从窑内引导出过多热量引起不必要。
32、的热量浪费， 该部分的 直径 F0 20mm 30mm ； 一部分是位于窑壳处的 ( 可体现为窑壳外表面或者延伸至窑壳外 部 )， 为了保证测温装置快速准确的检测到导热元件外端的温度， 该部分的直径可稍大些， 具体的取值范围可以为 F 25mm 40mm。 0080 为了简化建立热工模型的过程， 本发明主要针对回转窑炉衬无变化的情况来说， 同时还对系统达到稳态热平衡时做如下设定 ： 回转窑与环境大气为垂直接触换热 ； 回转窑 外部环境风速稳定 ； 回转窑内部热源稳定供热， 无波动或波动较小 ； 炉衬内部气孔分布均 匀， 热阻一致 ； 导热元件内端导入热， 外端散热， 且中间无热损失。 0081。
33、 所述预设热工模型为 ： 0082 0083 其中， T1为内壁温度 ( 单位为 K)， T2为温度检测点处的温度测量值 ( 单位为 K)， T3为环境温度 ( 单位为 K)， S 为导热元件与炉衬接触点热损 ( 可累积以往经验获得， 如可取 为 0.95)， 为环境风速 ( 单位为 m/s)， 为导热元件黑度， F0为插入温度检测孔内的导 热元件的直径 ( 单位为 m)， F 为温度检测点处的导热元件的直径 ( 单位为 m)， 1为炉衬未 穿透部分的厚度 ( 单位为 m)， 1为炉衬的热导率 ( 单位为 W/(m*K)， 2为导热元件的长 度， 2为导热元件的热导率 ( 单位为 W/(m*K。
34、)。 0084 这样， 在测温装置检测到导热元件外端面的温度测量值之后， 即可利用上述热工 模型计算获得该温度检测点对应的内壁温度。 0085 最后， 还需要说明的是， 作为图 1 所示测温系统的一种优选方式， 导热元件优选制 成材质纯粹的实心导热棒， 防止有其它材质参与时 ( 如空心导热棒内的空气 )， 因材料的导 热系数不同而影响导热棒的热传递效果。另外， 考虑到制成导热元件的材料的导热系数应 尽量大、 热膨胀系数应尽可能小、 熔点应尽量高、 高温下防止被氧化等因素， 优选采用碳、 碳 化硅、 铜镀铬、 不锈钢等材料中的任一种制成导热元件。 说 明 书 CN 103307873 A 9 7。
35、/9 页 10 0086 方案三 0087 可利用图 2 所示测温系统检测获得温度检测点处的温度测量值， 该方案会在回转 窑的窑身上开设至少一个不穿透炉衬的温度检测孔， 每个温度检测孔对应有一温度检测 点， 在本方案中温度检测点位于温度检测孔的底部。 0088 在温度测量过程中， 将温度传感器 42 插入到温度检测孔内， 由温度传感器采集孔 底部温度， 并通过补偿导线52将温度信号汇总至变送器51中， 由变送器将温度信号转换为 电信号后无线传输给控制中心 53。同样地， 本方案中开设温度检测孔的目的是为了使温度 传感器采集到的温度测量值更接近于内壁温度， 使炉衬保留预设厚度不穿透的目的是为了 。
36、防止温度传感器直接与窑内物料相接触引起的使用寿命短和易结窑等问题。一般情况下， 孔底部与内壁之间的预设厚度可为 1 50mm 150mm。 0089 图 7 示出了温度传感器插入温度检测孔后的剖面示意图， 其中， 温度传感器插入 温度检测孔之后， 直接测量温度的工作端(或称为测量端)应尽量与孔底部紧密接触， 由其 采集孔底部温度， 使采集的温度尽量接近于内壁的真实温度， 也就是说温度检测点具体指 温度检测孔的孔底部 ( 孔底部具体指位于炉衬内且靠近内壁的一端 )。 0090 为了简化建立热工模型的过程， 本发明主要针对回转窑炉衬无变化的情况来说， 同时还对系统达到稳态热平衡时做如下设定 ： 回。
37、转窑内部热源稳定供热， 无波动或波动较 小 ； 炉衬内部气孔分布均匀， 热阻一致。 0091 所述预设热工模型为 ： 0092 其中， T1为内壁温度 ( 单位为 K)， T2为温度检测点处的温度测量值 ( 单位为 K)， q 为温度检测点的热流密度 ( 实际上温度检测孔周边窑表面的热流密度相差都不大， 可通过 热流密度计检测获得， 单位为 W/m2)， 1为炉衬未穿透部分的厚度 ( 单位为 m)， 1为炉衬 的热导率 ( 单位为 W/(m*K)。 0093 这样， 在温度传感器检测到温度检测孔的孔底部的温度测量值之后， 即可利用上 述热工模型计算获得该温度检测点对应的内壁温度。 0094 最。
38、后， 还需要说明的是， 作为图 2 所示测温系统的一种优选方式， 温度传感器可体 现为热电偶、 热电阻、 红外温度计或者表面温度计。 0095 在获得温度检测点对应的窑内烟气温度以及内壁温度这两方面的温度数据之后， 即可建立二者之间的关联关系 ： 如， 回转窑具有 i 个温度检测点， 且每个温度检测点对应的 窑内烟气温度为T0i、 内壁温度为T1i， 则T0i与T1i之间的关联关系可体现为T1iT0i+b， 其 中 为温度变化系数， b 为常量， 经过大量数据统计即可获得 及 b。 0096 参见图 8， 示出了本发明实施例中建立关联关系实施例 2 的流程图， 包括 ： 0097 步骤 301。
39、， 获取每个温度检测点处的温度测量值， 并利用所述预设热工模型计算每 个温度检测点对应的内壁温度 ； 0098 步骤 302， 根据进入所述待测回转窑的空气量、 燃料量以及物料量计算获得每个温 度检测点对应的窑内烟气温度 ； 0099 步骤 303， 利用温度检测元件测量每个温度检测点对应的实际窑内烟气温度 ； 0100 步骤 304， 判断每个温度检测点对应的计算获得的窑内烟气温度与测量获得的实 际窑内烟气温度是否相符， 如果不相符， 则执行步骤 305 修正计算获得所述窑内烟气温度 说 明 书 CN 103307873 A 10 8/9 页 11 的算法， 然后再执行步骤 306 ； 如果。
40、相符， 则直接执行步骤 306 ； 0101 步骤 306， 统计获得每个温度检测点对应的内壁温度和窑内烟气温度间的对应关 系， 以建立所述关联关系。 0102 与图 4 所示实施例 1 相比， 本实施例中还增设了用实际测量到的窑内烟气温度值 修正利用空气量、 燃料量、 物料量计算理论窑内烟气温度值的算法的步骤， 尽量保证理论算 法的正确性， 使理论计算值更接近于实测值。 0103 用于检测获得实际窑内烟气温度的温度检测元件可体现为温度传感器和 / 或红 外热成像仪， 仍以回转窑具有 i 个温度检测点为例， 每个温度检测点对应的实际窑内烟气 温度为T2i， 分别比较每个温度检测点对应的T0i与。
41、T2i之间是否相符， 如果相符， 则认为计算 获得 T0i的算法是准确的 ； 如果不相符， 则应根据二者的误差调整算法 ( 具体指调整利用空 气量、 燃料量、 物料量三者进行理论计算的修正系数 )， 以保证计算获得 T0i的算法的可靠性 和准确性。 需要说明的是， 本发明中的相符可以是T0i与T2i之间存在一定的允许偏差， 也可 以是严格的相等， 对此可根据实际使用情况确定， 本发明可不做限定。 0104 需要说明的是， 在建立内壁温度与外部可采集温度 ( 即温度检测点处的温度测量 值 ) 之间的热工模型时， 是以炉衬未发生变化为前提的， 这主要是因为若炉衬发生变化就 会影响热工模型的准确性。。
42、 例如， 若出现结窑现象， 则在建立热工模型时还要考虑结圈物的 导热率以及结圈厚度， 而结圈厚度又是一个未知数， 因此不能准确得出该情况下的热工模 型。 同样地， 若出现炉衬剥落现象， 则要考虑剥落的炉衬的厚度， 该厚度亦是一个未知数， 因 此也不能准确的得出该情况下的热工模型。 0105 另外， 在建立内壁温度与窑内烟气温度间的关联关系时， 则无需考虑炉衬是否发 生变化， 这主要是因为本发明中的内壁位置会随着炉衬是否发生变化而变化。也就是说， 若炉衬未发生变化， 则内壁指的是炉衬内表面 ； 若出现结窑现象， 则内壁指的是结圈物内表 面 ； 若出现炉衬剥落现象， 则内壁指的是剥落之后向窑壳方向。
43、凹陷进去的炉衬内表面。 由此 可知， 炉衬是否发生变化不会影响内壁温度与窑内烟气温度间的关联关系。 0106 本发明方案在建立内壁温度与窑内烟气温度间关联关系的初期， 会用到温度传感 器 ( 如热电偶 )、 红外热成像仪， 但是一旦成功建立上述关联关系之后， 则不再需要这些或 插入到窑内、 或设置在窑头的温度检测元件， 这就可解决现有技术中的测温方法使用寿命 短、 工作不稳定、 测温效果不理想等缺点。 0107 具体地， 当需要测量获得窑内烟气温度时， 0108 首先， 判断回转窑炉衬是否发生变化， 对此可利用图 1、 2 所示测温系统实现， 判断 方法可体现为 ： 在回转窑投入使用初期可通过。
44、导热元件或温度传感器检测回转窑不同检温 度测点处的温度， 并将这些温度作为标准温度 ； 然后在回转窑的后续使用过程中， 还可不断 检测每个检测点处的温度， 并将这些温度与上述标准温度相比较， 如果与标准温度相匹配， 则认为回转窑运转正常 ； 如果与标准温度不匹配， 且是低于标准温度， 则认为该检测点处出 现结窑现象 ； 如果与标准温度不匹配， 且是高于标准温度， 则认为该检测点处出现炉衬剥落 现象。 当然， 上述直接检测窑壳温度的方式也可用于判断回转窑炉衬是否发生变化， 其判断 过程与上述过程相类似， 此处不再赘述。 0109 其次， 若判定炉衬发生变化， 显然这种情况已不适用于热工模型， 因。
45、此不能利用温 度测量值直接获得内壁温度， 而得不到内壁温度也就不能利用关联关系获得窑内烟气温 说 明 书 CN 103307873 A 11 9/9 页 12 度， 故此时可通过准确性较高的理论算法计算获得窑内烟气温度。 若判定炉衬未发生变化， 则说明当前情况适用于热工模型， 因此可在获得检测点处的温度测量值之后利用热工模型 计算出内壁温度， 然后再利用关联关系获得对应的窑内烟气温度。 0110 同样地， 本发明中的关联关系也可用于获得内壁温度， 当需要测量获得内壁温度 时， 0111 首先， 判断回转窑炉衬是否发生变化， 仍可利用图 1、 2 所示测温系统或者直接检 测窑壳温度的方式实现， 。
46、此处不再赘述。 0112 其次， 若判定炉衬发生变化， 显然这种情况已不适用于热工模型， 故此时可先通过 准确性较高的理论算法计算获得窑内烟气温度， 进而再利用关联关系获得对应的内壁温 度。 若判定炉衬未发生变化， 则说明当前情况适用于热工模型， 因此可在获得检测点处的温 度测量值之后利用热工模型获得内壁温度。 0113 本发明方案可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述， 例如 程序单元。一般地， 程序单元包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、 程序、 对 象、 组件、 数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明方案， 在这些分布式计算 环境中， 由通过通信网络而。
47、被连接的远程处理设备来执行任务。 在分布式计算环境中， 程序 单元可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。 0114 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述， 各个实施例之间相同相似的部 分互相参见即可， 每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。 尤其， 对于装置实 施例而言， 由于其基本相似于方法实施例， 所以描述得比较简单， 相关之处参见方法实施例 的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的， 其中所述作为分离部件说明 的单元可以是或者也可以不是物理上分开的， 作为单元显示的部件可以是或者也可以不是 物理单元， 即可以位于一个地方， 或者也可以分布到多个。
48、网络单元上。 可以根据实际的需要 选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。 本领域普通技术人员在不付出 创造性劳动的情况下， 即可以理解并实施。 0115 以上对本发明实施例进行了详细介绍， 本文中应用了具体实施方式对本发明进行 了阐述， 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备 ； 同时， 对于本领域的 一般技术人员， 依据本发明的思想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处， 综上所 述， 本说明书内容不应理解为对本发明的限制。 说 明 书 CN 103307873 A 12 1/5 页 13 图 1 说 明 书 附 图 CN 103307873 A 13 2/5 页 14 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103307873 A 14 3/5 页 15 图 4 图 5图 6 说 明 书 附 图 CN 103307873 A 15 4/5 页 16 图 7 说 明 书 附 图 CN 103307873 A 16 5/5 页 17 图 8 说 明 书 附 图 CN 103307873 A 17 。