[发明专利]一种监测飞行中高温颗粒温度场的装置和方法

说明书

一种监测飞行中高温颗粒温度场的装置，包括颗粒喷枪、半封闭罩壳、摄像机、光学高温计和黑体炉；半封闭罩壳顶端设置颗粒导入孔、摄像孔、刻度盘、销轴和测温导管，刻度盘为扇形盘体，盘体呈竖直平面固定在半封闭罩壳顶端，销轴将测温导管固定在半封闭罩壳顶端，并使测温导管可以绕着所述销轴在竖直平面旋转。光学高温计插入在测温导管内；半封闭罩壳的底部设置有第一黑体炉槽和第二黑体炉槽。将黑体炉分别放在第一黑体炉槽和第二黑体炉槽，标定光学高温计并建立温度和摄像机拍摄图像的灰度拟合曲线。然后喷入高温颗粒，用摄像机拍摄图像求得灰度，通过拟合曲线得到高温颗粒的温度。本发明具有非接触式、可连续测量等优点。

技术领域

本发明涉及一种监测飞行中高温颗粒温度场的装置和方法，尤其涉及一种用于监测冶金高炉渣等高温液体、固体颗粒飞行过程中表面温度变化的装置和方法，属于可视化测量领域，特别适合于冶金高炉渣余热利用领域单颗粒粒化渣颗粒表面温度、颗粒群外缘温度的测量。

背景技术

我国的高炉冶炼过程产生的液态炉渣中带有大量的显热，1t生铁平均产出炉渣300～600kg，液态高炉渣温度在1400℃以上，高炉炉渣热焓约为1700MJ/t。目前普遍采用水淬的方式粒化并冷却高温液态高炉渣，不仅高炉渣的显热无法回收利用，且造成大量水资源的浪费，严重污染环境。

液体高炉炉渣热焓高，回收利用潜力较大，所以一直备受业界人士的关注。由于高炉液体炉渣的物理性质和高炉出渣的不连续性以及要求余热回收处理后的炉渣要具有优良的综合利用价值和性能，导致炉渣余热回收困难。

目前正在发展一种液态高炉渣的粒化技术，炉渣粒化后，一方面要实现资源化，另一方面也要实现能源化。能源化最重要的一个途径就是作为热源，用余热锅炉生产蒸汽。这就涉及余热锅炉内的一个传热问题，传热包括高温辐射传热和对流传热，无论是辐射传热还是对流传热计算，都需要熔渣颗粒的定性温度。而熔渣从1400℃冷却到200℃左右，颗粒经历了液态、冷凝态、固态等几种形式变化，随着时间和冷却过程不断变化，颗粒的表面温度是不断降低的，这就需要一种即时监测炉渣平均定性温度的方法，以便为余热锅炉设计提供参考的温度依据。

发明内容

针对现有技术存在的不足和缺陷，本发明基于可视化的摄像技术以及红外测温技术，提出一种监测飞行中高温颗粒温度场的装置和方法，可以确定粒化后熔渣的颗粒表面温度分布，为冶金粒化熔渣余热锅炉设计提供技术依据。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种监测飞行中高温颗粒温度场的装置，包括颗粒喷枪、半封闭罩壳、摄像机、光学高温计和黑体炉；所述半封闭罩壳顶端设置颗粒导入孔、摄像孔、刻度盘、销轴和测温导管，所述摄像孔设置在半封闭罩壳顶端的中部；所述颗粒导入孔和销轴设置在半封闭罩壳顶端的相对的两侧；所述刻度盘为扇形盘体，所述刻度盘固定在半封闭罩壳顶端，所述销轴穿过刻度盘的圆心将刻度盘限位在半封闭罩壳顶端，并使所述测温导管可以绕着所述销轴在所述刻度盘盘面旋转；所述颗粒喷枪通过所述颗粒导入孔插入到半封闭罩壳内；所述摄像机的镜头通过摄像孔伸入到半封闭罩壳内；所述光学高温计插入在测温导管内；所述半封闭罩壳的底部设置有第一黑体炉槽和第二黑体炉槽。

上述技术方案中，所述第一黑体炉槽设置在销轴的正下方，第一黑体炉槽的中心线与销轴中心线在一个竖直平面内垂直相交；所述第二黑体炉槽在摄像机的镜头正下方，第二黑体炉槽竖直中心线与摄像机镜头的竖直中心线重合。

上述技术方案中，所述摄像孔下方设有镜头保护罩，摄像机的镜头伸入镜头保护罩内，所述镜头保护罩的底部安装有滤镜。

一种监测飞行中高温颗粒温度场的方法，其采用如上述技术方案所述的一种监测飞行中高温颗粒温度场的装置，所述方法包括：