一種高溫反應器冷卻裝置多功能試驗臺的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種高溫反應器冷卻裝置多功能試驗臺，屬于高溫反應器技術領域。該試驗臺包括試驗臺本體、冷卻水循環系統、地下水箱、主控室以及無線數據采集系統，試驗臺本體包括加熱板工位、冷卻壁工位、風口中小套工位。地下水箱置于地面下，與地上冷卻水循環系統連接，冷卻水循環系統為試驗臺本體提供循環冷卻水，無線數據采集系統發射射頻信號給主控室，主控室反饋信號對試驗臺進行控制。該試驗臺爐體采用電加熱板加熱方案，加熱均勻、速率高，加熱溫度高，可穩定精確的控制爐內溫度，并且對環境無污染。試驗臺下部裝有滑輪，為可移動式，布置靈活。
【專利說明】
一種高溫反應器冷卻裝置多功能試驗臺
技術領域
[0001]本發明涉及高溫反應器技術領域，特別是指一種高溫反應器冷卻裝置多功能試驗臺O
【背景技術】
[0002]高爐長壽技術對高爐大型化發展和提高企業經濟效益意義重大，而高爐壽命與爐體冷卻設備息息相關，提高爐體冷卻設備的壽命成為高爐長壽技術發展的關鍵環節。隨著高爐高煤比和高風溫等操作技術的發展，高爐爐腹、爐腰和爐身下部等熱負荷較高區域工作環境惡化，爐體冷卻設備受熱流沖擊嚴重，冷卻設備容易發生損壞。因此，提高冷卻設備的壽命成為高爐長壽的研究重點。
[0003]高爐冷卻壁、風口中套、風口小套是高爐爐體的重要冷卻設備。在高爐冷卻壁和風口中小套的設計過程中，需要通過數值模擬來掌握冷卻壁和風口中小套在不同工況條件下的溫度場分布、應力場分布以及形變情況。而熱態試驗可以驗證數值模擬的可靠性，從而為冷卻壁以及風口中小套的設計提供指導。因此，熱態試驗對于高爐冷卻壁、風口中小套的設計和使用具有重要意義。
[0004]對于高爐冷卻壁的熱態試驗，比較成熟的有三座試驗臺，分別在常熟噴嘴廠、汕頭華興冶金設備股份有限公司和河北天宇高科冶金鑄造有限公司。這三座試驗臺都采用燃燒柴油的方式加熱爐體。主要問題是:油耗量比較大、煙氣污染問題嚴重、無法精確穩定的控制爐內溫度;對于高爐風口小套的熱態試驗，已有的是河北萬豐冶金備件有限公司的試驗臺，采用焦炭鼓風加熱爐體。主要問題是:焦炭只能一次性加入、煙氣污染問題嚴重、鼓風量無法調節、爐內溫度波動大。對于高爐風口中套，沒有檢索到熱態試驗裝置。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種高溫反應器冷卻裝置多功能試驗臺，能夠穩定精確的控制爐內溫度，對環境沒有污染。
[0006]該試驗臺包括試驗臺本體、冷卻水循環系統、地下水箱、主控室和無線數據采集系統，地下水箱位于地面以下，與地面上的冷卻水循環系統連接，冷卻水循環系統為試驗臺本體提供循環冷卻水，無線數據采集系統發出射頻信號，主控室收到射頻信號后進行處理，實現對該試驗臺的控制；
[0007]其中，試驗臺本體包括加熱板工位、冷卻壁工位和風口中小套工位，加熱板工位和冷卻壁工位之間設置耐火材料，風口中小套工位設置在冷卻壁工位一側。
[0008]該試驗臺下部裝有滑輪，能夠自由移動。
[0009]加熱板工位周圍配加爐殼，側面配加電源保護罩；加熱板工位分為上、中、下三個區域控制溫度，加熱板工位采用硅鉬棒自下而上密集排布方式，硅鉬棒為橫向插入式。
[0010]冷卻水循環系統為冷卻壁工位和風口中小套工位分別供水，冷卻水循環系統包括主水箱、進水水箱、出水水箱、水栗、流量控制閥門、壓力變送器、電磁流量計和水溫測量裝置，主水箱中的水一部分經過水栗輸送至進水水箱，另一部分經過水栗、流量控制閥門、壓力變送器、電磁流量計和水溫測量裝置輸送至風口中小套工位，進水水箱中的水經過水栗、流量控制閥門、壓力變送器、電磁流量計和水溫測量裝置輸送至冷卻壁工位;冷卻壁工位的水經過水溫測量裝置和壓力變送器輸送至出水水箱，并返回主水箱，風口中小套工位的水循環后經過水溫測量裝置和壓力變送器返回主水箱。
[0011 ]本發明的上述技術方案的有益效果如下:
[0012]1、試驗臺應用范圍廣泛。不單適用于高爐冷卻壁、風口中套、風口小套的高溫熱態試驗，對于冶金、化工、建筑等行業應用的板式冷卻原件和圓柱空心冷卻原件的高溫熱態試驗都適用。
[0013]2、試驗臺爐體采用電加熱板加熱方案，加熱均勻、速率高，加熱溫度高(最高溫度可達1500°C)，可穩定精確的控制爐內溫度，并且對環境無污染。試驗臺下部裝有滑輪，為可移動式，布置靈活。
[0014]3、電加熱板分為上、中、下三個區域控制溫度。便于分別進行高爐冷卻壁、風口中套、風口小套的熱態試驗:在進行高爐冷卻壁熱態試驗時，同時采用三個區域控制溫度，可降低單個變壓器的功率，降低變壓器采購成本;在進行風口中套、風口小套的熱態試驗時，可單獨采用下部區域控制溫度，節省電能。
[0015]4、電加熱板內部設計采用硅鉬棒自下而上密集排布方式，熱負荷可達17w/cm2，加熱板的最高溫度可達1500°C，且硅鉬棒為橫向插入式，損壞后便于及時更換。
[0016]5、試驗臺設計了冷卻水循環系統，便于高爐冷卻壁、風口中套、風口小套進行熱態試驗時通水冷卻。冷卻水循環系統設計滿足了高爐冷卻壁、風口中套、風口小套在實際工業應用中的水流量、水速的要求。
[0017]6、試驗臺設計了無線數據采集、收發系統，便于實時采集傳輸高爐冷卻壁、風口中套、風口小套熱態試驗過程中的數據。其中，設計無線測量裝置測量熱態試驗過程中的水溫;設計無線熱電偶測量熱態試驗過程中冷卻壁、風口中套、風口小套不同位置和不同深度的溫度。另外，為實現熱態試驗數據精確的采集、傳輸，設計了基于nRF905的無線數據采集系統。無線數據采集系統設計了系統總體方案、基站方案和從站方案。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的高溫反應器冷卻裝置多功能試驗臺整體結構示意圖；
[0019]圖2為本發明的加熱板工位結構示意圖；
[0020]圖3為本發明的加熱板工位主視圖；
[0021]圖4為本發明的加熱板工位左視圖；
[0022]圖5為本發明的加熱板工位俯視圖；
[0023]圖6為本發明的冷卻水循環系統結構示意圖；
[0024]圖7為本發明的無線數據采集系統總體結構圖；
[0025]圖8為本發明的無線數據采集系統基站結構圖
[0026]圖9為本發明的無線數據采集系統從站結構圖。
[0027]其中:1-冷卻水循環系統;2-地下水箱;3-主控室;4-無線數據采集系統;5-加熱板工位;6-冷卻壁工位;7-風口中小套工位;8-耐火材料;9-爐殼；10-電源保護罩;11-硅鉬棒；12-主水箱；13-進水水箱；14-出水水箱；15-水栗；16-流量控制閥門；17-壓力變送器;18-電磁流量計；19-水溫測量裝置。
【具體實施方式】
[0028]為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0029]本發明提供一種主要適于高爐冷卻壁、風口中套、風口小套的高溫熱態試驗，也適用于冶金、化工、建筑等行業應用的板式冷卻原件和圓柱空心冷卻原件的高溫熱態試驗的高溫反應器冷卻裝置多功能試驗臺。
[0030]如圖1所示，為該試驗臺結構示意圖。包括試驗臺本體、冷卻水循環系統1、地下水箱2、主控室3和無線數據采集系統4，地下水箱2位于地面以下，地下水箱2與地面上的冷卻水循環系統I連接，冷卻水循環系統I為試驗臺本體提供循環冷卻水，無線數據采集系統4發出射頻信號，主控室3收到射頻信號后進行處理，實現對該試驗臺的控制；
[0031]其中，試驗臺本體包括加熱板工位5、冷卻壁工位6和風口中小套工位7，加熱板工位5和冷卻壁工位6之間設置耐火材料8，風口中小套工位7設置在冷卻壁工位6—側。
[0032]試驗臺下部裝有滑輪，便于移動。加熱板工位5固定，冷卻壁工位6和風口中小套工位7可根據熱態試驗需要隨時吊裝與加熱板工位5組合，四周砌筑耐火材料8。
[0033]具體實施過程:將試驗臺擺放在相對空曠、便于試驗的位置并固定好。將冷卻器吊裝至試驗臺前，周圍用耐火材料8砌筑并固定好冷卻壁工位6位置。將冷卻水循壞系統I組裝好，安裝好相應監測、控制設備，并連接好冷卻器。打開冷卻水循壞系統1、打開無線數據采集系統4后，再啟動試驗臺電加板加熱程序，開始進行熱態試驗，并采集熱態試驗過程中的參數。
[0034]如圖2、圖3、圖4和圖5所示，加熱板工位5周圍配加爐殼9，側面配加電源保護罩10;加熱板工位5分為上、中、下三個區域控制溫度，便于分別進行高爐冷卻壁、風口中套、風口小套的熱態試驗:在進行高爐冷卻壁熱態試驗時，同時采用三個區域控制溫度，可降低單個變壓器的功率，降低變壓器采購成本;在進行風口中套、風口小套的熱態試驗時，可單獨采用下部區域控制溫度，節省電能。加熱板工位5采用硅鉬棒11自下而上密集排布方式，熱負荷可達17w/cm2，加熱板的最高溫度可達1500°C，硅鉬棒11為橫向插入式，損壞后便于及時更換。加熱板工位5的尺寸為2500 X 1200mm，為避免升溫過程中壓力過大，頂部耐火材料8開有尺寸為Φ 10mm的圓孔。
[0035]如圖6所示，冷卻水循環系統I為冷卻壁工位和風口中小套工位7分別供水，冷卻水循環系統I包括主水箱12、進水水箱13、出水水箱14、水栗15、流量控制閥門16、壓力變送器17、電磁流量計18和水溫測量裝置19，主水箱12中的水一部分經過水栗15輸送至進水水箱13，另一部分經過水栗15、流量控制閥門16、壓力變送器17、電磁流量計18和水溫測量裝置19輸送至風口中小套工位7，進水水箱13中的水經過水栗15、流量控制閥門16、壓力變送器17、電磁流量計18和水溫測量裝置19輸送至冷卻壁工位6;冷卻壁工位6的水經過水溫測量裝置19和壓力變送器17輸送至出水水箱14，并返回主水箱12，風口中小套工位7的水循環后經過水溫測量裝置19和壓力變送器17返回主水箱12。冷卻水循環系統可保證熱態試驗過程中水量、水速滿足冷卻壁和風口中小套實際工業應用的需要。
[0036]如圖7所示，本發明包括試驗臺無線數據采集系統總體結構。其中，圓形區域內部代表為無線信號所能覆蓋的范圍。從站代表無線數據采集系統的電子側頭，基站代表主控室。在熱態試驗過程中，數據可通過從站采集，通過無線射頻發射，由基站接收，然后通過CAN接口傳輸到工業網絡。
[0037]如圖8所示，本發明包括試驗臺無線數據采集系統基站結構。從站傳輸過來的數據，經過射頻收發模塊傳輸至微處理器，然后通過CAN接口傳輸到工業CAN網絡。
[0038]如圖9所示，本發明包括試驗臺無線數據采集系統從站結構。無線側頭傳感器采集的信號經過濾波放大器傳輸至采樣/保持器，經過多路開關、A/D轉換傳輸至微處理器，然后通過無線射頻收發模塊發出。
[0039]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種高溫反應器冷卻裝置多功能試驗臺，其特征在于:包括試驗臺本體、冷卻水循環系統(1)、地下水箱(2)、主控室(3)和無線數據采集系統(4)，地下水箱(2)位于地面以下，地下水箱(2)與地面上的冷卻水循環系統(I)連接，冷卻水循環系統(I)為試驗臺本體提供循環冷卻水，無線數據采集系統(4)發出射頻信號，主控室(3)收到射頻信號后進行處理，實現對該試驗臺的控制； 其中，試驗臺本體包括加熱板工位(5)、冷卻壁工位(6)和風口中小套工位(7)，加熱板工位(5)和冷卻壁工位(6)之間設置耐火材料(8)，風口中小套工位(7)設置在冷卻壁工位(6)—側。2.根據權利要求1所述的高溫反應器冷卻裝置多功能試驗臺，其特征在于:所述試驗臺下部裝有滑輪。3.根據權利要求1所述的高溫反應器冷卻裝置多功能試驗臺，其特征在于:所述加熱板工位(5)周圍配加爐殼(9)，側面配加電源保護罩(10);加熱板工位(5)分為上、中、下三個區域控制溫度，加熱板工位(5)采用硅鉬棒(11)自下而上密集排布方式，硅鉬棒(11)為橫向插入式。4.根據權利要求1所述的高溫反應器冷卻裝置多功能試驗臺，其特征在于:所述冷卻水循環系統(I)為冷卻壁工位(6)和風口中小套工位(7)分別供水，冷卻水循環系統(I)包括主水箱(12)、進水水箱(I3)、出水水箱(14)、水栗(15)、流量控制閥門(I6)、壓力變送器(17)、電磁流量計(18)和水溫測量裝置(19)，主水箱(12)中的水一部分經過水栗(15)輸送至進水水箱(13)，另一部分經過水栗(15)、流量控制閥門(16)、壓力變送器(17)、電磁流量計(18)和水溫測量裝置(19)輸送至風口中小套工位(7)，進水水箱(13)中的水經過水栗(15)、流量控制閥門(16)、壓力變送器(17)、電磁流量計(18)和水溫測量裝置(19)輸送至冷卻壁工位(6);冷卻壁工位(6)的水經過水溫測量裝置(19)和壓力變送器(17)輸送至出水水箱(14)，并返回主水箱(12)，風口中小套工位(7)的水循環后經過水溫測量裝置(19)和壓力變送器(17)返回主水箱(12)。
【文檔編號】C21B7/00GK106086260SQ201610463466
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】張建良, 鄧勇, 牛建平, 左海濱
【申請人】北京科技大學, 河北萬豐冶金備件有限公司