ЗОНД ИЗМЕРЕНИЯ ГАЗОВОГО ПОТОКА И СОСТАВА ШИХТЫ

Полезная модель зонд измерения газового потока и состава шихты относится к черной металлургии, в частности, к производству чугуна в доменных печах из железорудных материалов и кокса.
Техническая задача - повышение функциональных возможностей зонда, путем измерения скорости движения, оценки использования химической, тепловой энергии газового потока, в зависимости от состава шихты по радиусу печи.
Зонд состоит из металлического корпуса - трубы, в нижней части которой имеется окно, диаметрально расположенное к решетке в верхней части зонда, линейные размеры окна и решетки равны, их центры совпадают, отношение площади живого сечения решетки к площади окна равно 0,3, внутренний диаметр металлического корпуса обеспечивает проход доменного газа, оборудован термопарой, чувствительный элемент которой расположен на пересечении оси зонда и прямой, соединяющей центры решетки и окна, а также двумя электродами - металлическим корпусом и электродом обтекателем, разделенными электроизолирующей прокладкой, обеспечивающими течение пропущенного постоянного тока в слое доменной шихты, крепление металлического корпуса и обтекателя осуществляется посредством электроизолирующего жаропрочного бетона.
Наиболее близким, в качестве прототипа полезной модели, по своим свойствам является «Зонд комплексного определения параметров газового потока в шахтной печи» [Авторское свидетельство СССР N 1620489, заявл. 11.04.88, опубл. 15.01.91 г., Бюл. N 2]. Устройство содержит цилиндрический корпус, в нижней части которого имеется окно, диаметрально расположенное по отношению к решетке в верхней части зонда, чувствительный элемент термопары расположен на пересечении оси зонда и прямой, соединяющей центры решетки.
Недостатком данного зонда является то, что оценка газового потока производится без учета состава доменной шихты в точке замеров, так как неизвестно соотношение железорудной части шихты и кокса. Известно, что скорость газового потока существенно меняется при прохождении через железорудную часть шихты или кокса, из за различной газопроницаемости.
Технической задачей полезной модели является расширение возможностей зонда, увеличение функциональных возможностей, в частности, определение соотношения железорудной части шихты и кокса в токе замера.
Данная задача решается за счет того, что предложен зонд, характеризующийся тем, что состоит из трубы, в нижней части которой имеется окно, диаметрально расположенное к решетке в верхней части зонда, линейные размеры окна и решетки равны, их центры совпадают, отношение площади живого сечения решетки к площади окна равно 0,3, внутренний диаметр трубы обеспечивает проход доменного газа, оборудован термопарой, чувствительный элемент которой расположен на пересечении оси зонда и прямой, соединяющей центры решетки и окна, снабжен также двумя электродами - металлической трубой и электродом обтекателем, разделенными электроизолирующей прокладкой, обеспечивающими течение пропущенного постоянного тока в слое доменной шихты, крепление металлического корпуса и обтекателя осуществляется посредством электроизолирующего жаропрочного бетона.
Сущность полезной модели поясняется чертежом (рис. 1). Зонд содержит токопроводящий металлический корпус 1, выполненный в виде трубы, внутри которой размещен по центру металлический токопроводящий электрод обтекатель 2. Между металлическим корпусом 1 и электродом обтекателем 2 расположена продольная электроизолирующая прокладка 3. Соединение - крепление всех элементов 1, 2, 3 выполнено из электроизолирующего жаропрочного бетона 4. В носовой части электрода обтекателя 2 расположена термопара 5. В корпусе электрода обтекателя 2 имеются каналы для оценки скорости и отбора проб газового потока 6 и 7.
Зонд работает следующим образом. Во время движения зонда в слое шихты измеряется температуры газового потока термопарой 5. Во время прохождения газа по каналам 6 и 7, измеряется скорость газового потока и отбор проб доменного газа. Между металлическим корпусом 1, и токопроводящим электродом обтекателем 2 пропускается постоянный ток. Величина силы тока зависит от электропроводности шихтовых материалов, в слое которых находится зонд. По величине силы тока можно судить о том, в какой части шихты - железорудной или кокса, производится замер характеристик газового потока. Соединение-крепление всех элементов выполнено из электроизолирующего жаропрочного бетона. В корпусе электрода обтекателя 2, имеются каналы 6 и 7 для отбора проб газового потока. Между металлическим корпусом 1 и электродом обтекателем 2 расположена продольная электроизолирующая прокладка. Измерительная электрическая схема определяет силу тока в электрической цепи, звеньями которой являются электрод обтекатель 2 и металлический корпус 1.. Величина силы тока зависит от электропроводности шихтовых материалов, в слое которых находится передняя часть зонда в момент считывания сигнала. Указанная цепь замыкается при прохождении зонда через слой кокса, и она разомкнута при прохождении зонда через слой железорудных материалов.
Техническим преимуществом предлагаемого зонда, по сравнению с известными, является одновременный замер скорости, температуры газового потока, отбор проб доменного газа и определение силы тока в слое шихты, в каждой точке исследуемого горизонта по радиусу печи. Это позволит оценить эффективность противоточного теплообмена и противоточного массообмена в сухой зоне доменной печи по характеру распределения газов по радиусу печи, который зависит от состава столба шихты. В связи с этим контроль за распределением газов по радиусу и окружности печи имеет первостепенное значение для оптимизации хода доменной печи, дает экономический эффект в виде снижения расхода топлива на 3-4%.