[01022454]高炉炉顶摄像装置的开发与应用

该项目针对直接在线观察高炉炉内冶炼状况的需要，开发炉顶摄像装置。该项目已经获得两项发明专利一项实用新型专利，并取得俄罗斯和美国发明专利。高炉炉顶摄像装置属于高炉炼铁过程监测与控制技术领域。项目的主要研究内容、特点如下：1.采用管式结构将小型摄像机通过水冷套插入炉内获取影像，炉壳开孔直径仅150mm。采用水冷和氮气双重防护解决了摄像机在高炉炉内高温高压状况下正常工作的难题。克服了国外外置式设备炉壳开孔大、寿命短等问题。2.经流体力学仿真计算和模拟实验，镜头前采用实时更新的氮气气幕、视窗前氮气环向吹扫等技术，攻克了摄像机镜片结灰和磨损的难题，使其能够在炉内高粉尘、高湿度的状态下获得清晰的图像；3.采用球阀和密封套双重密封结构，密封效果好，不需要休风就能在线维护和检修，解决了外置式装置用插板阀密封，形体大、结构复杂，必须休风维护的难题；4.视窗前设计了清灰装置，自动清除粘结在视窗周围的粉尘，保证摄像机长期稳定工作，免除了操作人员冒着高温和煤气危害到炉顶处理；5.根据普朗克定律研发的软件，将摄像机获得的每一幅近红外图像，按各点灰度与温度的相关关系，得到料面同一时刻的相对温度分布数据，分辨率可达5℃，大大提高了精度。用伪彩图、温度分布曲线和趋势图在线直观地提供定量数据，指导高炉操作，克服了欧洲热图像仪采用逐点扫描温度数据，再用计算机合成图像的分时处理缺点。高炉炉顶摄像装置能在线实时观察到料面气流和温度分布状况、监视溜槽和探尺的工作情况、发现炉内管道、塌料等异常炉况，工长据此及时改进操作，使炉内气流分布合理、提高了煤气利用率、增产降焦、保证高炉安全、稳定、长寿。高炉炉顶摄像装置已在国内350余座高炉上应用。还出口到台湾、俄罗斯、美国、加拿大等地，已在境外12座高炉应用。该项目仅在沙钢13座高炉应用，年经济效益就超过4000万元，取得了巨大的经济效益和良好的社会效益。