專利名稱：一種風口回旋區取樣測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高爐正常生產時進行風口回旋區在線取樣、測量的裝置，可應用于各種行業和領域的高溫、高壓現場測量及取樣等工作。
背景技術：
高爐的高產、低耗、穩定、長壽是煉鐵生產者不斷追求的目標，提高焦炭質量、保證煤粉在風口回旋區較高的燃燒率是實現這些目標的客觀要求和必要條件。為此，世界各國在高爐基礎技術研究、新工藝開發和噴煤技術攻關中，非常注重風口回旋區的研究工作。其中，德國蒂森公司施韋爾根高爐采用風口回旋區取樣方法，研究不同噴煤比情況下焦炭在爐內的破壞程度以及徑向渣鐵和堿金屬對焦炭劣化的影響，為其高爐技術創新和保持技術領先起到了重要作用。研究高爐風口回旋區內煤粉燃燒程度的方式有多種，人們通過實驗室冷、熱模型、 數值模擬、離線測定等方式對高爐風口回旋區內煤粉燃燒狀況進行研究，取得了大量理論研究成果。但是，高爐風口取樣是研究高爐下部和爐缸工況的最有效手段，通過現場取樣分析不僅可定量地了解風口回旋區焦炭劣化程度和煤粉燃燒狀況，對焦炭質量和煤粉燃燒條件進行直接評價，而且還可以了解高爐下部及死料柱的活性，獲得高爐工況的真實信息，為爐缸侵蝕控制提供有益的指導。我國寶鋼十分重視高爐風口回旋區取樣技術的開發，1990年自主設計并制造出第一臺離線風口取樣機，在高爐休風后進行風口回旋區取樣、檢測。1994至2001年間，為配合焦炭熱性能研究、200kg/t噴煤比攻關和爐缸長壽技術研究，先后進行了 30余次風口取焦測試，獲得了大量數據，對高爐大噴煤攻關發揮了重要作用。在高爐正常生產時進行風口回旋區取樣，不但對取樣設備的要求較高，操作上也具有一定的危險性。為此，目前國內只有鞍鋼、首鋼、漣鋼等先后進行過高爐風口回旋區在線測量或取樣工作。2004年，首鋼在新3號高爐進行風口回旋區測溫、取樣試驗時，由于高爐容積大，風壓高，加之取樣設備過于笨重，只能在高爐改常壓、停煤、停氧后進行，由于此時風口回旋區的工作狀況已經改變，所測數據沒有代表性。

發明內容
本發明的目的是提供一種外徑較小并有足夠強度的風口回旋區取樣測量裝置，能夠在高爐正常生產時插入風口回旋區不同位置進行溫度測量、煤氣取樣及回旋區長度檢測，為高爐生產提供技術指導。本發明所采用的技術方案是風口回旋區取樣測量裝置包括取樣桿、保護罩、風口聯接管、中心管、冷卻管、熱電偶保護管、煤氣取樣管、氮氣保護管、熱電偶及補償導線。取樣桿由中心管和圍繞它周邊的冷卻管連接而成，冷卻管由雙數根管組成，通高壓水進行冷卻， 進、出水管間隔分布，以確保冷卻效果的均勻、穩定。取樣桿前端由不銹鋼管彎曲、折返而成，由于彎曲半徑加大，不但可以減少鋼管彎曲時產生的應力及冷卻水的阻力，而且可以為取樣桿的測溫及取氣提供一個有效保護空間。取樣桿上部和下部的冷卻管前端折返后傾向中心，夾緊并通過焊接方式與熱電偶保護管和煤氣取樣管固定。熱電偶保護管與中心管內的氮氣保護管連接，熱電偶保護管前端位于煤氣取樣口的上方，煤氣導出時流經該點可確保熱電偶的測量結果準確、可靠。熱電偶及補償導線經由氮氣保護管插入熱電偶保護管前端。氮氣保護管進入中心管的初始位置和與熱電偶保護管連接點前分別開小孔，用于中心管內部的空氣排除、冷卻和補償導線的降溫。煤氣取樣管水平插入取樣桿前端并折返，左側管進氮氣，右側管在熱電偶保護管最前端的斜下方開一煤氣取樣口用于導出煤氣，煤氣取樣口的直徑在5 12mm之間，取樣口中心位于熱電偶保護管最前端和煤氣取樣管的中心線的垂直線上；可通過調節左側管內的氮氣流量對導出煤氣進行稀釋、降溫，防止進入取樣口內的未燃燒煤粉繼續燃燒。將裝置插入風口回旋區內不同位置后，在爐內高壓作用下，煤氣流夾帶著未燃盡的煤粉殘樣從煤氣取樣口進入煤氣取樣管，在冷卻水冷卻下和氮氣稀釋下，煤粉瞬時停止燃燒，從而保持了煤粉在爐內取樣點的燃燒狀況。夾帶煤粉殘樣的煤氣通過外設的煤氣過濾裝置過濾，固體樣保留下來用于未燃燒煤粉的分析；關閉煤氣取樣管中的氮氣后再過濾的煤氣，可用于煤氣化學成份分析；取氣過程中可以通過熱電偶測量該點的溫度，并可根據取樣桿插入風口內的最大長度確定風口回旋區的有效長度。本發明的有益效果是提供了一種能夠插入風口回旋區進行溫度測量、煤氣取樣及回旋區長度測量的裝置，本裝置的取樣桿采用冷卻管圍繞中心管焊接結構，強度高、撓度小，直徑可以控制在50mm以內，與現有高爐的風口大蓋窺視孔內徑相適應，取樣過程中高爐不需要減壓、停氧、停煤，不改變風口回旋區的工作狀況。


下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步說明 圖1為風口回旋區取樣測量裝置操作示意圖
圖2為風口回旋區取樣測量裝置的取樣桿截面3為圖2中的A—A剖面4為圖2中的B—B剖面圖
圖中1取樣桿、2保護罩、3風口聯接管、4取樣桿前端、5連接管路、6中心管、7冷卻管、8熱電偶保護管、9煤氣取樣口、10煤氣取樣管、11氮氣保護管、12熱電偶及補償導線、 13風口大蓋、14彎管、15直吹管、16風口、17風口回旋區。
具體實施例方式如圖中所示，本實施例的風口回旋區取樣測量裝置包括取樣桿1、保護罩2、風口聯接管3、連接管路5、中心管6、冷卻管7、熱電偶保護管8、煤氣取樣口 9、煤氣取樣管10、氮氣保護管11、熱電偶及補償導線12、風口大蓋13、彎管14、直吹管15、風口 16、風口回旋區 17。取樣桿1由中心管6和圍繞它周邊的冷卻管7焊接而成，冷卻管7在取樣桿前端4 剖面處劃分為進水管和出水管，本實施例共為八根，即四根進水管和四根出水管，在中心管6的周圍進、出水管間隔排列，以確保冷卻效果均勻、穩定。0. 8 1. 2MPa的高壓冷卻水通過一根進水管分四路連接管分別與四根進水管相連，從取樣桿前端4折返后進入四根出水管，再經四根連接管分別匯集到一根出水管排出。取樣桿前端4由四根冷卻管7彎曲折返而成，由于冷卻管7彎曲半徑加大，不但可以減少冷卻管7彎曲時產生的應力及冷卻水的阻力，而且可以為測溫熱電偶8及煤氣取樣口 9提供一個保護空間，防止焦炭等對取樣裝置的撞擊。中心管6上下對應的冷卻管7折返后向中心傾斜，壓緊中心管6內的煤氣取樣管 10和熱電偶保護管8，并通過焊接方式固定。氮氣保護管11由中心管6內插入取樣桿前端4，與熱電偶保護管8相連。氮氣保護管11在進入中心管6內的初始位置和與熱電偶保護管8連接點前分別開小孔，用于通氮氣為熱電偶及補償導線12和中心管6降溫，并在測試開始時用于驅除中心管6內的空氣。熱電偶及補償導線12經由中心管6內的氮氣保護管11插入熱電偶保護管8前端， 并頂緊，用于風口回旋區17的溫度測量。煤氣取樣管10在中心管6內水平插入取樣桿前端4并折返，左側管用于氮氣注入，在右側管位于熱電偶保護管8前端的斜下方，熱電偶保護管8前端和煤氣取樣管10的中心線的垂直線上開一煤氣取樣口 9，煤氣取樣口 9的直徑在6 8mm之間，使煤氣導出時流經熱電偶保護管8前端，確保熱電偶的測量結果準確、可靠。保護罩2中心開孔，取樣桿1從保護罩2中心穿過，保護罩2可在取樣桿1上前后移動，并可通過螺釘固定在取樣桿1的任意位置。保護罩2除用于保護操作人員安全外，還可根據保護罩2在取樣桿1上的位置確定取樣桿1插入風口回旋區17的深度。改變取樣位置時，要先調節好保護罩2的位置并用螺釘固定好，再移動取樣桿1，使保護罩2與風口聯接管3接觸，到達取樣位置。取樣裝置的進水管、出水管、連接氮氣保護管11的氮氣管、連接煤氣取樣管10的氮氣管、煤氣管及熱電偶連接線等管線匯總成連接管路5轉接到風口一側的安全地帶，進行冷卻水和氮氣的流量控制、溫度測量、煤氣取樣、未燃燒煤粉過濾等操作。取樣操作前要先打開取樣桿1的冷卻水閥門，調整好冷卻水的流量；再打開煤氣取樣管10和氮氣保護管11的氮氣，將中心管6內部的空氣吹出；然后再將風口小蓋換下， 安裝好風口聯接管3，固定好保護罩2，把取樣桿1放入風口聯接管3中，通過直吹管15插入風口回旋區17內進行測量和取樣。取樣桿1插入風口回旋區17的指定位置進行煤氣成份取樣時，要關閉煤氣取樣管 10中的氮氣，依靠風口回旋區17的正壓將煤氣通過煤氣取樣口 9、煤氣取樣管10導出，待煤氣取樣管10中的殘余氮氣排出后再取煤氣樣進行成份分析，或直接連接煤氣自動分析儀進行測量；進行未燃煤粉取樣時，要打開氮氣閥門，通過調整煤氣取樣管10中的氮氣流量，讓所取未燃煤粉、煤氣與氮氣的混合物經煤氣取樣管10和連接管路5導出，最后經過濾器過濾獲得未燃煤粉樣品。本發明裝置的優點是取樣桿1采用冷卻管7圍繞中心管6焊接結構，取樣桿1強度高、撓度小，外徑可以控制在50mm以內，與現有高爐的風口大蓋13窺視孔內徑相適應，取樣過程中高爐不需要減壓、停氧、停煤，對風口回旋區17的工況影響較小。另外，采用本裝置可以同時進行風口回旋區17的溫度測量、煤氣取樣及回旋區長度測量。
權利要求
1.一種風口回旋區取樣測量裝置，其特征在于取樣測量裝置包括取樣桿(1)、保護罩 (2)、風口聯接管(3)、中心管(6)、冷卻管(7)、熱電偶保護管(8)、煤氣取樣管(10)、氮氣保護管(11)、熱電偶及補償導線(12)；取樣桿⑴由中心管(6)和圍繞周邊的冷卻管(7)連接而成，進、出水冷卻管間隔排列；取樣桿前端由左右兩邊的冷卻管(7)折返而成；煤氣取樣管(10)水平插入取樣桿前端(4)后折返，并在測溫熱電偶側開有煤氣取樣口(9)； 氮氣保護管(11)前端與熱電偶保護管(8)連接；熱電偶經由中心管(6)內的氮氣保護管 (11)插入熱電偶保護管(8)前端并頂緊。
2.根據權利要求1所述的一種風口回旋區取樣測量裝置，其特征在于上部和下部的冷卻管(7)前端水平折返后傾向中心，夾緊并固定熱電偶保護管(8)和煤氣取樣管(10)，在取樣桿前端(4)形成一測溫、取樣空間。
3.根據權利要求1所述的一種風口回旋區取樣測量裝置，其特征在于煤氣取樣口(9) 的直徑在5 12mm之間，中心位于熱電偶保護管(8)最前端和煤氣取樣管(10)的中心線的垂直線上。
4.根據權利要求1所述的一種風口回旋區取樣測量裝置，其特征在于氮氣保護管 (11)進入中心管(6)的初始段和氮氣保護管(11)與熱電偶保護管⑶連接點前分別開小孔。
全文摘要
本發明公開了一種風口回旋區取樣測量裝置，包括取樣桿、中心管、冷卻管、熱電偶保護管、熱電偶及補償導線、煤氣取樣管、氮氣保護管、保護罩、風口聯接管；取樣桿由中心管和圍繞中心管周邊的冷卻管連接而成，冷卻管內通高壓水；取樣桿前端由左右兩邊的冷卻管折返而成；中心管內安裝煤氣取樣管和氮氣保護管，內通氮氣進行保護和冷卻；氮氣保護管前端與熱電偶保護管連接，熱電偶插到熱電偶保護管前端；煤氣取樣管水平插入中心管的前端后折返，在返回側開一煤氣取樣口；取樣桿強度高、撓度小，外徑可以控制在50mm以內，取樣時高爐不需要減壓、停氧、停煤，插入風口回旋區可以同時進行測溫、煤氣取樣及風口回旋區長度測量。
文檔編號C21B7/24GK102443667SQ201110402888
公開日2012年5月9日 申請日期2011年12月7日 優先權日2011年12月7日
發明者劉文運, 王冬青, 竺維春, 馬澤軍 申請人:首鋼總公司