一种监测回转窑窑衬耐火材料厚度变化的方法与流程

1.本发明涉及一种回转窑领域中窑衬耐火材料厚度变化的监测方法。


背景技术：

2.回转窑是一种可以连续转动的高温窑炉，主要功能为燃料燃烧、热交换、化学反应、物料输送和降解利用废弃物等，由于其良好的混合性能、高效传热性能和实用性，被广泛应用于有色冶炼、钢铁冶金、化工、水泥、建材和耐火材料领域。回转窑的组成主要可分为窑头、窑体和窑尾三部分，窑头部分有燃烧器、窑头罩。齿圈、传动装置是筒体的动力来源，窑尾部有喂料管和窑尾罩。筒体作为回转窑的热交换器的主体，内部在燃烧器的作用下会产生高温，该温度最高可达到1400℃以上，为了防止筒体在高温的作用下损坏和筒体内部热量的损失，筒体内部常常砌有耐火层，也就是窑衬。
3.回转窑窑衬为耐火材料，在温度因素、化学侵蚀、机械磨损等不同情况下，会使得窑衬耐火材料发生不同程度的磨损或脱落，导致窑体内部凹凸不平。当窑衬耐火材料的损耗达到一定程度后，若维修不及时就会产生严重的安全隐患。因此，对窑衬耐火材料厚度的监测有着非常重要的意义。目前，比较常用的方法是通过接触或非接触式测温方法测得回转窑筒体温度，以此靠经验对回转窑窑衬耐火材料的超温点进行预警，保护窑壳钢板。
4.例如公开号为cn212512413u的专利“一种热成像回转窑实时测温系统”，通过安装在回转窑轴向上的测温传感器组进行全覆盖测量筒体壁温，实时监测整个转窑壁温分布状况，提早的探知窑炉内部结焦与耐火材料脱落减薄现象，但无法准确的得知窑衬厚度。公开号为cn210718613u的专利“回转窑窑内热成像测温装置”，通过回转窑筒体上设置的外向内但未贯穿窑内炉衬的孔获取窑内温度，再经由所设模型获取保留厚度和导热系数，进而得到窑衬脱落厚度。但无法对回转窑筒体进行全覆盖监测，开设的由外而内的孔也会因损坏筒体而减少回转窑的寿命。
5.为了更加准确的监测回转窑的窑衬损耗情况且不破坏回转窑筒体，本发明提出了一种新的监测回转窑窑衬耐火材料厚度变化的方法。


技术实现要素：

6.为了实时掌握回转窑窑衬耐火材料的损耗情况，本发明提供了一种回转窑窑衬耐火材料厚度变化的监测方法，以达到对窑衬耐火材料厚度变化的实时监控，为窑炉操作提供指导和预警，确保回转窑的安全使用。
7.本发明是通过以下方式实现的：
8.⑴
利用热成像测温装置测得回转窑筒体的外部各段带耐火材料温度场分布，实时显示窑筒体热成像图、从物料进窑开始的预热带、烧成带、过渡带、冷却带各区段温度分布，生产过程中的温度变化趋势图；
9.⑵
连续监测回转窑壁温，将测得的数据通过传输模块实时传输到计算机上；
10.⑶
根据回转窑内部结构导热系数，结合传热学模型，估算回转窑内部耐火材料温
度场分布，然后初步按照稳态传热过程估算出回转窑窑衬耐火材料的厚度，分析定位回转窑内部结焦或脱落趋势，准确定位结焦或脱落位置；
11.⑷
通过测得的数据进行各阶段回转窑各部位内衬耐火材料变化损耗的内因、外因分析及因子设计，建立回转窑内衬耐火材料服役损毁过程的分区分时模型，进行 monte carlo计算机仿真模拟，对窑炉的损耗情况进行模拟预测，修正估算出的窑衬耐火材料厚度；
12.⑸
获得的数据同步到手机上，在线设置回转窑现场参数，监测回转窑的窑衬残厚变化。
附图说明
13.附图1为本发明的测试原理示意图。
14.附图2为窑筒体温度及在线分析系统示意图。


技术特征：
1.一种监测回转窑窑衬耐火材料厚度变化的方法，其监测步骤为：利用红外热成像测温装置全覆盖监测筒体各段带温度场分布，间接估算窑内耐火材料温度场分布；通过稳态传热过程估算出传热距离，得到窑衬耐火材料的残余厚度。2.一种监测回转窑窑衬耐火材料厚度变化的装置，包括红外热成像测温装置、传输模块、计算机控制器、手机app；沿窑长方向设有多个红外热成像装置，对筒体各段带进行全覆盖监测。3.根据权利要求1所述的监测回转窑窑衬耐火材料厚度变化的方法，其特征在于，采用monte carlo方法进行计算机仿真模拟，修正计算出的窑衬耐火材料厚度，定量分析回转窑内衬各区耐火材料组织结构随服役时间的演变过程及其动力学特征，实现对耐火材料使用损毁过程的模拟和预报。4.根据权利要求1所述的监测回转窑窑衬耐火材料厚度变化的方法，其特征在于，所述方法可用于不同类型的回转窑窑衬耐火材料厚度变化的实时监测。5.根据权利要求1所述的监测回转窑窑衬耐火材料厚度变化的方法，其特征在于，将所得数据实时同步到手机上，实时在线了解窑衬耐火材料的损耗情况及对回转窑现场参数的设置。

技术总结
本发明公开了一种监测回转窑窑衬耐火材料厚度变化的方法，所述方法包括：通过若干个热成像测温装置获取回转窑筒体温度场分布；根据上述所得回转窑温度场分布推算出窑内耐火材料温度场分布，初步按照稳态传热过程估算回转窑相应部位窑衬耐火材料的厚度；采用Monte Carlo方法和对应的概率统计模型修正窑衬耐火材料的厚度，实现对回转窑窑衬耐火材料损耗情况的实时监测，将相关数据实时同步到计算机或手机上，及时监测使役过程窑衬耐火材料厚度，预测窑衬耐材使役寿命，为窑炉操作提供指导和预警。预警。预警。


技术研发人员：马成良 刘伟 朱益佳 陶梦雅 高正霞
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：2021.10.11
技术公布日：2022/1/6