[发明专利]一种可实现侧吹熔炼炉熔锍和渣界面的检测装置及其检测方法

权利要求书

1.一种可实现侧吹熔炼炉熔锍和渣界面的检测装置，其特征在于：该检测装置应用于富氧侧吹熔炼炉中，所述富氧侧吹熔炼炉包括炉体(1)、设置于炉体本体底部的基础(2)、设置于炉体下层熔锍层内的熔锍喷吹枪(3)和/或设置于炉上层冶炼渣层内的冶炼渣层喷吹枪(4)；所述熔锍喷吹枪和所述冶炼渣层喷吹枪均通过输气管与富氧和可燃气供气源相连接；该检测装置包括计算变送器(6)、恒流稳压检测仪表(7)、雷达探尺(8)；所述恒流稳压检测仪表、雷达探尺均与计算变送器相连接；所述恒流稳压检测仪表设置于熔锍喷吹枪和冶炼渣层喷吹枪的所述输气管上，用于实时检测输气管上的压力信号，并将检测的实时压力信号发送至计算变送器；所述雷达探尺设置炉体本体内用于实时检测熔锍喷吹枪与液面高度的差值信号、冶炼渣层喷吹枪与液面高度的差值信号，并将实时检测的差值信号发送至计算变送器；所述计算变送器将接收到的熔锍喷吹枪和冶炼渣层喷吹枪的输气管上的压力信号、熔锍喷吹枪与液面高度的差值信号、冶炼渣层喷吹枪与液面高度的差值信号经数据转换后，计算得出熔锍和冶炼渣界面(5)的高度。

2.根据权利要求1所述的一种可实现侧吹熔炼炉熔锍和渣界面的检测装置，其特征在于：所述计算变送器为PLC控制器；所述恒流稳压检测仪表包括布设在输气管上的流量调节阀、稳压阀和检测仪表，所述检测仪表为压力表或者压力传感器；所述雷达探尺布置在炉顶的炉内物料物位检测装置，实时监测炉内渣面液位。

3.根据权利要求2所述的一种可实现侧吹熔炼炉熔锍和渣界面的检测装置，其特征在于：所述熔锍和冶炼渣界面的高度的计算方式包括如下：

1)假定熔锍和渣的密度ρ熔锍和ρ渣已知，是常数

熔锍喷吹枪置于熔锍层，冶炼渣层内未设置冶炼渣层喷吹枪时，定义熔锍喷吹枪的枪嘴中心线与界面的距离为h_熔锍，渣层厚度为h_渣；

利用恒流稳压检测仪表检测的熔锍喷吹枪的输气管上压力P_熔锍有如下的关系式(1)：

P_熔锍＝h_熔锍·ρ_熔锍+h_渣·ρ_渣 (1)

雷达探尺探测出熔锍喷吹枪与液面高度差为H，存在关系式(2)：

H＝h_熔锍+h_渣 (2)

根据上述式(1)、(2)组成方程组，解方程组求得：

h_熔锍＝(H·ρ_渣﹣P_熔锍)/(ρ_渣﹣ρ_熔锍) (3)

h_渣＝(P_熔锍·ρ_渣﹣H·ρ_熔锍)/(ρ_渣﹣ρ_熔锍) (4)

用上述熔锍喷吹枪与液面高度差H减去渣层厚度h_渣即为界面高度；

2)假定熔锍和渣的密度ρ_熔锍和ρ_渣未知

冶炼渣层内置有冶炼渣层喷吹枪，熔锍喷吹枪未设置熔锍层时，利用恒流稳压检测仪表检测冶炼渣层喷吹枪的输气管上的压力，定义为P_渣,有下式(5)表示：

P_渣＝h_渣·ρ_渣 (5)

雷达探尺可探测出熔锍喷吹枪与液面高度差H，液面与冶炼渣层喷层枪的距离为h_渣，可直接得出ρ_渣；由式(5)得ρ_渣＝P_渣/h_渣代入式(3)(4)内，可计算出熔锍密度ρ_熔锍；

3)假定熔锍喷吹枪置于熔锍层、冶炼渣层内置有冶炼渣层喷吹枪，且熔锍和渣的密度ρ_熔锍和ρ_渣已知

利用恒流压力检测仪表检测熔锍喷吹枪和冶炼渣层喷吹枪的输气管上的压力，分别是P_熔锍和P_渣，压差△p为式(6)

△p＝p_熔锍-p_渣＝h₁·ρ_熔锍+h₂·ρ_渣 (6)

高度差已知为

△H＝h₁+h₂ (7)

解式(6)(7)组成的方程组，可直接得出界面高度；

4)假定熔锍喷吹枪置于熔锍层、冶炼渣层内置有冶炼渣层喷吹枪，且熔锍和渣的密度ρ_熔锍和ρ_渣未知

利用恒流压力检测仪表检测熔锍喷吹枪和冶炼渣层喷吹枪的输气管上的压力，两者的压力差△p见式(6)；

雷达探尺可探测出熔锍渣层喷吹枪与渣面高度差h₀；

p_熔锍＝h₁·ρ_熔锍+(h₂+h₀)·ρ_渣 (8)

解式(5)、(6)、(7)、(8)组成的方程组，可计算出密度ρ_熔锍和ρ_渣以及界面高度。

4.一种根据权利要求3所述的一种可实现侧吹熔炼炉熔锍和渣界面的检测装置的检测方法，其特征在于：该检测方法包括如下步骤：

1)控制富氧和燃气的进气量，分别向熔锍喷吹枪和冶炼渣层喷吹枪输送气体，具体进气量按照喷吹枪工艺要求输送，气体输送的压力小于0.2MPa以符合液位检测要求；

2)利用恒流压力检测仪表检测熔锍喷吹枪和冶炼渣层喷吹枪的输气管上的压力，并将压力信号发送至计算变送器；

3)利用雷达探尺设置炉体本体内用于实时检测熔锍喷吹枪与液面高度的差值信号、渣层喷吹枪与液面高度的差值信号，并将实时检测的差值信号发送至计算变送器；

4)计算变送器将接收到的熔锍喷吹枪和冶炼渣层喷吹枪的输气管上的压力信号、熔锍喷吹枪与液面高度的差值信号、冶炼渣层喷吹枪与液面高度的差值信号经数据转换后，计算得出熔锍和冶炼渣界面的高度。