Способ контроля работы печи

ти сатериа ности Л В данном уравнении три неизвестных - хтри ар.При соблюдении вышеупомянутых дои щений и при условии, что расстояние от и верхности футеровки до ближайшей к ней 5 т чки измерения температур во всех матер алах одинаковы, могут быть записаны два с едующих уравнения системы (1) - через и раметры дополнительных элементов - с т ми же тремя неизвестными. Таким образом 10 получаем систему трех уравнений с тремя неизвестными.Теперь, получив экспериментально знач ния температур г, з, и, афпг, ьз, и подставив их в известные теплофизические 15 и геометрические параметры в систему (1),ожно известными, методами решить ее для олучения неизвестных значений параметов х, 1 Р и ар.Сопоставление заявляемого решения с 20 "рототипом показывает, что заявляемый способ Отличается от известного тем, что:1, В футеровку печи дополнительно уст навливают не менее двух дополнительых элементов иэ огнеупорных материалов 25отличными друг От друга и от материалаутеровки значениями коэффициентов тепопроводности.2, Регистрацию температур производят ак в основном материале футеровки; так и,30каждом из установленных дополнительно лементах,3. Ближайшую к рабочей поверхносладки точку измерения температур в о поеном мвтеривле футеровки и в дополни ельных элементах выполняют на динаковом расстоянии.Перечисленные отличительные признаки являются необходимым и достаточнымсловием для определения неизвестных па аметров х, тр и ар,Указанные отличия обеспечивают более ысокую точность определения степени изоса огнеупорной кладки, поскольку реалиация заявляемого способа в отличие от 45 рототипа не требует использования параетров, значения которых не могут быть олучены с достаточной достоверностью, олее того, заявляемый способ позволяет олучить значения неподдающихся прямо у контролю важных технологических параетров как температура рабочей среды у оверхности кларки и коэффициент теплотдачи от рабочей среды к стенке печи,Способ реализуется следующим обра ом (см, фиг,2: 1, В футеровку печи из огнеупорного ла с коэффициентом теплопровод устанавливают дополнительные элементы из огнеупорных материалов с коэффициентами теплопроводности Лг и Лз. причем Л 1 фЛг у" Лз,2, В футеровку печи и в дополнительные элементы устанавливают по два термодатчика, по одному на расстоянии хо (точкиг,з), и по одному на расстоянии хо+ д 1, хо + дг. хо + дз (точки 1111 г и 13) От исходной внутренней поверхности кладки соответственно в материал футеровки и в каждый дополнительный элемент,3, В процессе эксплуатации печи производят регистрацию температур 1, г, з, ц, афпг и 1 пз, полученные значения и значения известных параметров ЛЛг, Лз, д 1, дг и дз подставляют в уравнения системы (1), которую затем известными методами решают относительно искомых параметров х, тр и ар.Пример реализации способа выполнен для условий работы доменной печи Ф б МУК в верхней части ее шахты (1,5 м выше верхнего ряда холодильников). Для сокращения теплопотерь через дополнительный элемент с высоким значением коэффициента теплопроводности Лз = 10 Вт/м-град этот элемент выполнен составным (фиг,3) - с наружной стороны установлена тепловая заглушка из материала с низкой теплопроводностью Й. Расстояния между первой и второй точками измерения температур во всех элементахриняты одинаковь 1 ми д 1=- дг = дз = д = 0,2 м. Геометрические размеры и теплофизические параметры представлены в таблице. Значения температур г, з, и. ц и Ьз получены из вычислительного эксперимента методом моделирования процесса стационарной теплопроводности с выполнением допущений заявляемого способа о равенстве температуры рабочей среды тр и коэффициента теплоотдачи от рабочей среды к поверхности стенки ар в зоне установки термодатчиков в материале футеровки и в дополнительных элементах.При подстановке представленных в таблице значений параметргв уравнения системы (1) и ее решении относительно неизвестных тр, ар и х получены следующие результаты;, = 1000 С,ар = 200 Вт/м град,х,1 м.Таким образом убыль толщины футеровки составляет 0,12 - 0,1 = 0,02 м, а степень износа футеровки (0,02/1,15) х 100% = 1,73%,Для сопоставления заявляемого способа с прототипом произведем аналогичный расчет по способу-прототипу, В этом случае Остаточная толщина футеровки до первойточки измерения температуры определяется по формуле; с, - с,д Л111 "тИПри подстановке в эту формулу истинных значений тр и ар, полученных го заявляемому способу, величина получается равной 0,1 м, т.е. совпадает со значением, полученным по заявляемому способу.Однако, как было отмечено выше, одним из недостатков прототипа, в отличие от заявляемого способа, является то, что он не позволяет определять значения тр и ар и при его реализации их требуется задавать с той или иной степенью точности, Так, о значении температуры рабочей среды 1 р до некоторой степени можно судить по температуре в первой точке измерения 11, т,Е. ОЧЕВИДНО, ЧтО тр ВЫШЕ 11, ОДНаКО Насколько выше - зависит от остаточной толщины футеровки, т.е. искомой величины х, от условий теплообмена, т,е, ар и ряда других факторов. В общем случае при подстановке значения тр в формулу (а) вполне возможна ошибка + 100 С от истинного значения этой температуры,Оценим, к какой ошибке в определении х по способу-прототипу приводит ошибка при выборе значения тр на 100 С (примем т =-1100 С):(1 00 - 913 0,2 1Таким образом, 10% - ошибка при выборе значения тр (что практически вполне реально) приводит к ошибке в определении износа футеровки, превышающей 100%.Точность выбора второго неизвестного для способа - прототипа параметра ар также влияет на точность способа, причем диапазон возможных колебаний истинного значения этого параметра очень высок, при различнь 1 х условиях работы печи (доменной, например) он может, как уже отмечалось, колебаться более, чем на порядок. Иэ вида формулы (а) следует, что ошибка в выборе значения параметра ар будет неодинаково влиять на результат определения х в различных диапазонах истинного значения параметра ар - при высоких его значения (1000 Втlм град и выше) ошибка в определении ар незначительна, при более низких значениях ар - более существенна. Так, для условий нашего примера, если задаться значением ар = 50 Вт(м грал х -1у=0,085 м. т.е. ошибка в выборе значения параметра ар на 150 Вт(м град привела к 15%-ной ошибке в определении износа футеровки,Таким образом можно сделать вывод,что способ-прототип значительно менее точен, чем заявляемый и особенно чувствителен к ошибке при выборе значения 5 температуры рабочей среды, в то время какпо заявляемому способу значения этой температуры и коэффициента теплоотдачи от рабочей среды к стенке определяются значительно более точно.10 Формула изобретенияСйособ контроля работы печи, включающий измерение температуры не менее чем в двух точках по толщине огнеупорной футеровки печи на нескольких уровнях по высоте 15 огнеупорной футеровки печи, вычислениестепени износа огнеупорной футеровки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что устанавливают в огнеупорной футеровке по ее высоте не менее двух дополнительных элементов иэ ог неупорных материалов с отличными от другдруга и материала футеровки коэффициентами теплопроводности, при этом расстояния от исходной рабочей поверхности футеровки до ближайшей к ней точки изме рения температур в каждом дополнительном элементе и в футеровке выполняот одинаковыми, а степень износа огнеупорной футеровки вычисляют как отношение убыли толщины футеровки к ее первона- ЗО чальной толщине, причем остаточную толщину футеровки от ее рабочей поверхности до ближайшей к ней точки измерения температур, температуру рабочей среды у поверхности футеровки и коэффициент 35 теплоотдачи от рабочей среды к футеровкеопределяют из системы уравнений:1 р = 111 + д-(- т 111) + д- (11 Ч 1)Л хЛг х40 Ь = т 1 г +, (цг - 111 г) + д- (т 1 г - с 1 г)артр = Оэ + - , - д (113 т 13) + д-(113 - т 13),Лз хар дз згде тр - температура рабочей среды, С;111, 11 г, с 1 з - температуры, измеренные в 45 ближайшей к поверхности точке соответственно в первом и втором дополнительных элементах, С;С 1, тпг, т 1 э - температуры, измеренныево второй точке соответственно в футеров ке, в первом и втором дополнительных элементах, С;ар - коэффициент теплоотдачи от рабочей среды к поверхности футеровки, Вт(м 3 град;55 Л 1, Лг, Лз - коэффициенты теплопроводности материалов футеровки, первого и вто рого дополнительных элементов, Вт/м град;х - остаточная толщина кладки до первойточки измерения температур, м;1838743д 1 д 2 дз - расстояния между первой и теровке, в первом и втором дополнителыныхвто ой точками измерения температур в фу- элементах, м. Параметр Значение Обознач. 0,2 Расстояние первых точек измерения темпе ратур от исходноИ поверхности бутеровки 0,12 0 3,4 У,Температуры, измеренные в первых от вн реннеИ поверхности Жутеровки точках, С 913 9 бб очРасстояние между первой и второй ат внуреннеИ поверхности Жуч еровки точками измерения температур, м Толщина тепловой заглушки из материалакоэфЪит 1 иентом теплопровоцности А и Коэффициенты теплопроводности материалов футеровки, первого и второго дополнительных элементов и тепловой заглушкиВт/м.град Температуры, измеренные во втор внутреннеИ поверхности бутеров ках С 5,0 10,0 1 0Чиг. 3.Составитель Н.Спиринкова . Техред М,Моргентал Корректор В.Петраш едакт Заказ 2922 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж-Эб, Раушская наб 4/5 ССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101