高炉是用钢板作炉壳,壳内砌耐火砖内衬。高炉自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸5部分。炼铁初期阶段,将人工制成的烧结矿或者球团作为炼铁基本原料,与焦炭、煤粉等辅料一同从高炉顶经撒料机均匀铺洒进高炉内部,然后经由热风炉产生的高温热风(1400℃)通过热风管吹入高炉内。高温促使焦炭产生的一氧化碳与烧结矿中的氧化铁发生还原反应分离出铁元素生成生铁水,待炼铁工序完成后从炉底出铁口位置一同放出铁水和渣铁,释放过程中使用撇渣器进行渣铁分离,最终由铁水罐或鱼雷罐运输至转炉区域精炼成钢。
炼铁是一个持续运作的过程,现代化高炉从开始投入使用至寿命终结这一段历程一般长达十几年甚至二十几年,除了检修以及特殊事故导致停炉,其它情况下都需要保障高炉正常使用,因此在高炉出现异常状态之前对其进行及时、有效的提前预警显得尤为关键。
对此,格物优信针对冶金用户需求设计出一套用于高炉健康诊断的“智慧”红外监测系统,以此为用户高炉健康、稳定运行提供助力。
热风竖管、混风室及部分桥管可见光效果图
环境分析
l 高炉送风装置因其结构上的特殊性,在使用过程当中容易受到高炉炉底砖衬形变导致送风装置与高炉壁接口位置变形,从而引起送风装置中接管温度异常升高致使送风装置损坏,如果发现不及时则会出现送风装置漏风、铁水渗漏等问题,极易造成安全事故。
l 高炉冷却壁介于炉衬与炉壳之间,可以减少内衬至外壳之间的热传导,同时可以进行散热,避免热量积累过多导致外壳受热烧红。因此在对送风装置、热风围管监测的过程中,对冷却壁的温度监测同样至关重要。
l 高炉和热风管道内衬由耐高温、耐化学侵蚀的耐火材料砌筑而成,除了起到隔热的作用外,还承担着保护金属外壳不受热应力和化学侵蚀的作用。当存在耐材脱落或者出现裂缝的情况,高温极易侵蚀外壳,出现铁水穿漏和高温热风泄露的事故,因此对炉体表面和热风围管外壁的温度进行持续监测是目前迫切需要解决的问题。
l 热风炉燃烧阀、热风阀、拱顶、变径层等区域易受到高温侵蚀和高压热风挤压,致使内衬耐材相较于其它位置更加容易脱落、开裂,保证这几个区域的健康状态时维护热风炉稳定的运行的基础。
热风桥管红外效果图
传统监测手段与红外热成像技术分析
传统测温、监测方法一般是利用可见光对关键区域实时监测,人员用红外测温枪、手持热像仪等工具定期巡检测温,或是关键位置安装温度传感器等。此方案虽然可以实现关键设备的监测目的,但是在全面性、时效性等多方面存在较大盲点,如:
(1) 可见光监控只能反馈可见变化,无法反馈温度数据。
(2) 可见光监控需要人力实时关注,往往在高炉、热风炉等外壁出线明显变化时,几乎表明现场已经产生安全事故,无法提前预警。
(3) 关键位置布置传感器虽然可以实时反馈温度,但是只是点测温,数量多了会导致现场环境繁杂,数量少了覆盖点又不足。
(4) 人力巡检测温在时间上缺陷太大,巡检频繁对人力需求太高,巡检频次降低又往往不能及时反馈设备温度情况。
(5) 手持热像仪及红外测温枪为小面积区域测温或点测,难以满足高炉及热风系统庞大、繁杂的外壁温度详情。
红外热像仪通过非接触探测红外热量,并将其转换生成热图像和温度值。红外热像仪能够将探测到的热量精确量化,能够对发热的故障区域进行准确识别和严格分析。其相较于传统监测手段有如下优势及特点:
(1) 通过红外热成像,无视环境光线,无需专门补光,及时漆黑一片也能清晰成像
(2) 全像素点测温,其384*288分辨率可以实时探测画面上所有的110592个像素点温度,实现画面内全区域测温。
(3) 远距离非接触测温,无需贴近被测温物体,测温精度可达到2℃或2%。
(4) 通过DDE技术,可以对原始目标信息实时分析,得到层次细节丰富的图像,更清晰的反馈出目标温度细节。
(5) 软件可以自定义测温区域,可以可以实现点、线、面测温,其中面测温可以定义复杂轮廓区域,可以实时反馈区域测温最高温、最低温及平均温。
(6) 软件可以自定义屏蔽区域,屏蔽区域内温度超限无法触发报警。
(7) 软件可以实时追踪最高温、最低温,可以显示温度曲线。
(8) 软件可以录制图像或者视频,用于追溯、分析。
(9) 配合YSIR智能物联网云平台,可以对数据进行管理和深度分析,可以实时推送现场报警信息到指定手机,确保即使不在现场也能第一时间了解现场情况。云平台同时可以满足私有化配置、数据安全等要求,具备远程监测、设备管理、性能拓展、用户管理等各种功能。

混风室入口侧面红外效果图
软件及平台功能需求
(1) 系统能够提供长波红外频段温度场监控。
(2) 统能够实时监测高炉本体表面温度场分布情况及设备状况,可直接测量出图像中任意一点的温度,可自动显示温度图像中的最高温度值,以可视的方式初步了解高炉本体表面的损耗情况。
(3) 高温追踪,实时显示指定区域内最热点位置及其温度数据。
(4) 能够显示实时温度曲线及趋势,判断耐材的损耗并输出预警。
(5) 以硬盘存储的方式储存任意时刻或时段的温度图像,保证历史资料的完整性和可追溯性,保存历史数据30天至一年。
(6) 能够根据用户提供的温度阈值输出预警信号,能够依据用户要求分区域监控及预警。
(7) 可以提供远程监测功能,使管理者不局限于控制中心,可以随时随地查看指定现场温度数据。
(8) 可以提供报警推送功能,将系统运行中产生的报警信息推送至指定的手机、平板等,便于在非现场环境下关注现场高炉、热风炉异常温度状态。