一种能及时在线观察高炉风口焦形貌的装置及使用方法与流程

本发明涉及一种观察监视装置及使用方法，具体属于一种用于高炉工况的在线观察监视装置及使用方法，确切地为能及时在线观察高炉风口焦形貌的装置及使用方法。

背景技术：

高炉冶炼是一个相对封闭的系统，因此对于现代高炉生产冶炼，炉内焦炭状态数据的获得是一个比较困难的事情，而高炉内焦炭气化反应程度不同，将会引起高炉冶炼状况发生巨大的变化。在高炉冶炼过程中唯一可以获得焦炭气化反应状态的数据来自风口焦。目前国内外，在炼铁高炉上开发了各种各样的风口焦取样装置，用以获得炉内的焦炭生产数据。但在实际生产中，用于这类的取样装置存在以下不足：

1）分析数据的代表性、客观性差。为了减少对高炉操作的影响,风口焦取样往往是在对破损风口修复时，从破损的风口取样，此条件下取得的风口焦是高炉不正常时期的数据，这样就导致取样的片面性而缺乏客观及准确性，对于指导现场生产意义大打折扣；

2）影响焦炭粒度分析。取出的风口焦由于直接暴露在空气中，故存在直接燃烧的损失而影响粒度分析，并且风口焦冷却后铁水、铁渣会粘附在焦炭内部及表面，难以去除，影响粒度分析；

3）只能离线分析，及时性差，不能满足高炉新的发展的需要，且增加生产成本。每次取样只能在高炉修风后进行，从打开的风口取样，取样时间加上高炉恢复时间周期长，对高炉生产影响大，且取样成本高；只能对取得的风口焦进行离线分析，不能及时反映高炉炉况的变化趋势，故难以针对高炉状况做出快速反应，指导高炉生产。

经检索，中国专利申请号为cn201310005045.3的文献，公开了一种测量风口焦反应性及反应后强度的方法,所述测量方法包括以下步骤：测量风口焦试样的灰分,测量风口焦试样反应前重量,反应后重量,然后进行筛分,并测量>3mm试样的重量,根据公式cri=反应前后失重/反应前重量×(1-(风口焦灰分-13%)),csr=>3mm试样重量/反应前试样重量×(1+(风口焦灰分-13%))分别计算其反应性和反应后强度。其虽然能实现风口焦的反应性及反应后强度的测量，但存在以下不足：1）分析数据的代表性、客观性差；2）影响焦炭粒度分析；3）只能离线分析，及时性差，不能满足高炉新的发展的需要，且增加生产成本。

中国专利申请号为cn201210083560.9的文献，公开了一种高炉风口回旋区焦炭取样机。本产品的组成包括安装在高炉风口处的可调节支架,所述的可调节支架上安装定位移动框架(2),所述的定位移动框架的中。间连接水冷取样杆(3),所述的定位移动框架的两侧分别连接进退移动油缸(4),所述的水冷取样杆上具有一组焦炭取样槽(5),每个所述的焦炭取样槽上具有封盖板(6),所述的封盖板联接在一起并连接封盖板油缸(7),所述的水冷取样杆里面具有水冷系统,所述的封盖板油缸和所述的进退移动油缸都与液压站连接。该文献虽有一定的穿透推进力,又能保证能够准确取出回旋区不同部位的足够数量焦碳,同时满足燃烧焦碳的高温对设备的功能要求，但存在以下不足：1）分析数据的代表性、客观性差；2）影响焦炭粒度分析；3）只能离线分析，及时性差，不能满足高炉新的发展的需要，且增加生产成本。

中国专利申请号为cn201110231076.1的文献，公开了一种高炉焦炭取样机与高炉焦炭取样方法。高炉焦炭取样机包含取样管、微波测距系统、取样控制系统与压缩率计算系统。取样管包含管体和活动式挡板。管体具有相对的两端部,而活动式挡板设置于管体中,以与管体端部形成容置空间来容置焦炭样本。在焦炭取样方法中,首先提供上述的取样管。接着,利用取样控制系统来控制取样管移动一段取样距离,以取得焦炭样本。然后,在取得焦炭样本时,利用微波测距系统来量测活动式挡板的挡板移动距离。然后,利用压缩率计算系统来根据取样距离和挡板移动距离计算焦炭样本的压缩率。其仍存在：1）分析数据的代表性、客观性差；2）影响焦炭粒度分析；3）只能离线分析，及时性差，不能满足高炉新的发展的需要，且增加生产成本。

中国专利申请号为cn201420532030.2的文献，公开了一种多点移动式高炉风口焦炭取样机,所述多点移动式高炉风口焦炭取样机包括所述多点移动式高炉风口焦炭取样机包括焦炭取样杆、冲击振动装置、履带式自行走机体、主液压油缸、升降调整油缸和止退装置。本实用新型的多点移动式高炉风口焦炭取样机在遥控器控制驱动装置调整就位后,可独自实现焦炭取样杆深入焦炭堆、焦炭取样杆冲击振动、取出焦炭、更换取样头、转移到下一焦炭取样口进行焦炭取样的全部功能。与目前的类似设备相比,该实用新型的多点移动式高炉风口焦炭取样机虽可提高焦炭取样效率及准确性,且具有高效、安全的特点，但存在：1）分析数据的代表性、客观性差；2）影响焦炭粒度分析；3）只能离线分析，及时性差，不能满足高炉新的发展的需要，且增加生产成本。

还有已公开的文献如南方金属.2011(3).15-17由肖命冬等发表的“韶钢大型高炉风口焦取样及分析技术研究”、2015(6).42-47由门正朝等发表的“高炉内风口焦炭的劣化度及改善措施”、由蒋胜发表的“风口取样装置在攀钢的应用”、山东冶金.2014(1).28-30由周小辉发表的“莱钢高炉风口取样研究.”，其仍存在以下不足：1）分析数据的代表性、客观性差；2）影响焦炭粒度分析；3）只能离线分析，及时性差，不能满足高炉新的发展的需要，且增加生产成本。

技术实现要素：

本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种能在线及时分析高炉风口焦形貌状况、无需取样分析，分析数据代表性好，且更加客观及科学，分析及时，指导现场生产实际意义更大的能及时在线观察高炉风口焦形貌的装置及使用方法。

实现上述目的的技术措施：

一种能及时在线观察高炉风口焦形貌的装置，包括窥视孔、信息采集器，其在于：窥视孔装在外壳的前端，信息采集器装在外壳内；外壳的后端连接有底座；在外壳上设有通气孔，通气孔上连接有输气管，输气管的另一端连接有外接气源；信息采集器通过基座与底座连接；在信息采集器后端连接有信号传输线，信号传输线的另一端连接有数据处理器；在外壳与信息采集器之间形成有气体通道，外壳的前端与信息采集器的前端之间形成有气腔。

其在于：所述信息采集器为摄像成像式的。

其在于：在信息采集器的前端连接有滤光器，且使滤光器与窥视孔之间的距离在15～45mm。

其在于：在与通气孔连接的输气管上装有流量表、压力表、流量调节阀。

其在于：至少在高炉的两个风口上安装所述的能及时在线观察高炉风口焦形貌的装置。

一种能及时在线观察高炉风口焦形貌的装置的使用方法：

1）使用前，先将输气管内通气，并使气腔内的气压至少高于大气压0.2mpa；所通气从窥视孔排出；

2）开启信息采集器及数据处理器；通过信号传输线将信息采集器传输给数据处理器，并使数据处理器对高炉内焦炭形貌做出趋势分析图；

3）定时或不定时通过窥视窗观察高炉内焦炭状况，以及由数据处理器画出的高炉风口焦形貌趋势分析图；

4）进行判别：当高炉内风口焦的粒度变化表现为＜6mm的比例呈变大趋势且波动幅度不低于2%、同时平均粒度呈变小趋势且降低幅度不低于2%时，说明高炉内的透气性趋势要变差，提示操作或技术人员进行及时常规调整；当高炉内风口焦的粒度变化表现为＜6mm的比例呈变小趋势且降低幅度不低于2%、同时平均粒度呈变大趋势且增加幅度不低于2%时，则说明高炉透气性变好，炉况有向好的趋势；当高炉内风口焦的粒度变化表现为＜6mm的比例稳定在正常值范围内，说明炉况正常。

其在于：所述输气管内的气体流量按照3~6l/min输入。

本发明所述输入的气体为化学性能不活泼的惰性气体。

本发明之所以限定气腔内的气压至少高于大气压0.2mpa，目的在于防止外界的杂质进入外壳内，从而影响观察效果；之所以引入外界的尤其是室温的化学性能不活泼的惰性气体，为了使信息采集器的工作温度不超过40℃，以防止损坏而影响其使用周期，即提高使用寿命，减少维护量。

本发明装置可以根据需要，选择在有关风口上安装或在全部风口上安装。安装的个数多少以能满足观察高炉焦形貌工况而确定。

本发明与现有技术相比，能在线及时分析高炉风口焦形貌状况、无需取样分析，分析数据代表性好，且更加客观及科学，分析及时，指导现场生产实际意义更大。

附图说明

图1为本发明在线观察高炉风口焦形貌的装置结构示意图；

图2为高炉炉况变差时的风口焦平均粒度变化趋势图；

图3为高炉炉况变差时的风口＜6mm焦粒度变化趋势图；

图4为高炉炉况变好时的风口焦平均粒度变化趋势图；

图5为高炉炉况变好时的风口＜6mm焦粒度变化趋势图；

图6为高炉炉况正常时的风口焦平均粒度变化趋势图；

图7为高炉炉况正常时的风口＜6mm焦粒度变化趋势图；

图中：1—窥视孔，2—信息采集器，3—外壳，4—底座，5—通气孔，6—输气管，7—外接气源，8—流量表，9—压力表，10—流量调节阀，11—基座，12—信号传输线，13—数据处理器，14—气体通道，15—气腔，16—滤光器。

具体实施方式

下面结合附图作进一步描述：

一种能及时在线观察高炉风口焦形貌的装置，包括窥视孔1、信息采集器2，其将窥视孔1装在外壳3的前端，信息采集器2装在外壳3内，所述信息采集器2为摄像成像式的；外壳3的后端采用螺栓或插入式或焊接方式连接有底座4；在外壳3上加工有通气孔5，通气孔5上采用快速接头或插入方式连接有输气管6的一端，输气管6的另一端连接有外接气源7，并在通气孔5上装有流量表8、压力表9、流量调节阀10；信息采集器2采用螺栓或焊接方式与基座11连接，基座11与底座4采用插入式连接方式予以固定；在信息采集器2后端连接有信号传输线12的一端，信号传输线12的另一端连接有数据处理器13；在外壳3与信息采集器2之间形成有气体通道14，外壳3的前端与信息采集器2的前端之间形成有气腔15。

需要说明的是窥视孔1也是气体的排出口。根据需要，气体的排出口也可另设。

为了保证信息采集的效果，在信息采集器的前端连接有滤光器16，且使滤光器16与窥视孔1之间的安装距离保持在15mm～45mm之间任一距离即可；之所以要设定两者之间的距离，在于以便获得较大范围的观察视角。

为保证充分掌握高炉各风口处的焦炭形貌状况，至少在高炉的两个风口上安装所述的能及时在线观察高炉风口焦形貌的装置。

一种能及时在线观察高炉风口焦形貌的装置的使用方法：

1）使用前，先将输气管6内通气，并使气腔15内的气压至少高于大气压0.2mpa；所通气从窥视孔1排出；也可另设气体排出口；窥视孔1或在另设气体排出口处设有控制阀最佳；

2）开启信息采集器2及数据处理器13；通过信号传输线12将信息采集器2收集到的成像信息传输给数据处理器13，并使数据处理器13对高炉内焦炭形貌做出趋势分析图；

3）定时或不定时通过窥视窗1观察高炉内焦炭状况，以及由数据处理器13画出的高炉风口焦形貌趋势分析图；

4）进行判别：当高炉内风口焦的粒度变化表现为＜6mm的比例呈变大趋势且波动幅度不低于2%、同时平均粒度呈变小趋势且降低幅度不低于2%时，说明高炉内的透气性趋势要变差，提示操作或技术人员进行及时常规调整；当高炉内风口焦的粒度变化表现为＜6mm的比例呈变小趋势且降低幅度不低于2%、同时平均粒度呈变大趋势且增加幅度不低于2%时，则说明高炉透气性变好，炉况有向好的趋势；当高炉内风口焦的粒度变化表现为＜6mm的比例稳定在正常值范围内，说明炉况正常。

所述输气管6内的气体输入流量，根据实际情况只要在3~6l/min范围内的任一值即可。

趋势图中的分析时间可根据需要设置。

本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。