Способ определения теплового состояния футеровки высокотемпературного агрегата

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ высокотемпературного агрегата с помощью датчика температуры, выполненного без огнеупорного блока и помещнного в футеровку высокотемпературного агрегата, датчик температуры располагается на внешней поверхности огнеупорного слоя футеровки, а значение средней температуры по сечению огнеупорного слоя футеровки рассчитывают по предварительно заданному значению температуры внутренней поверхности огнеупорного слоя футеровки по любой разностной схеме и рассчитанное значение температурного расширения огнеупорного слоя футеровки сравнивают с эмпирически полученными значениями удлинения огнеупорного слоя. При этом для измерения величины удлинения огнеупорного слоя используют стержень из материала с низким коэффициентом температурного расширения,свободно проходящий через теплоизоляционный слой и кожух, который одним концевым участком прикрепляют к огнеупорному слою футеровки, а на второй концевой участок стержня устанавливают индикатор перемещений,длина которого больше суммы толщины теплоизоляционного слоя и кожуха.(72) Никифоров Александр Степанович Приходько Евгений Валентинович Карманов Амангельды Ерболович Кинжибекова Акмарал Кабиденовна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ФУТЕРОВКИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО АГРЕГАТА(57) Изобретение относится к теплоэнергетике, а в частности к измерению температуры в высокотемпературных агрегатах. Техническим результатом является получение данных о температурных полях в футеровке теплового агрегата при нестационарной теплопроводности и использование этих величин для управления технологическим процессом. Это достигается за счт того, что в способе определения теплового состояния футеровки Изобретение относится к теплоэнергетике, а в частности к измерению температуры в высокотемпературных агрегатах. Известен способ определения теплового состояния футеровки теплового агрегата,включающий измерение температуры с помощью датчиков температуры, которые выполняются без огнеупорного блока и помещаются в футеровку теплового агрегата. При этом значения температур по сечению футеровки рассчитывают по любой разностной схеме по предварительно заданным значениям температур греющей среды и температур по сечению футеровки до нагрева и сравнивают их с эмпирически полученными температурами Патент 26932 РК В 22 2/00. Способ определения теплового состояния футеровки теплового агрегата. Недостатком этого способа является сложность измерения температуры с помощью датчиков температуры, которые необходимо поместить в футеровку теплового агрегата,а также необходимость предварительного задания температуры греющей среды и сложность расчетов. Наиболее близким техническим решением,выбранным в качестве прототипа является способ определения температуры внутренней поверхности футеровки промышленной печи с помощью термозонда, в котором термозонд выполняется без огнеупорного блока, помещается в футеровку печи и температура внутренней поверхности футеровки определяется по формуле 1,где- коэффициент теплопроводности огнеупорного слояпри средней температуре Тср., с учтом пропитки материала металлом, Вт/(мК)- толщина огнеупорного слоя, м- тепловой поток через слой огнеупора, Вт/м 2- температура футеровки между огнеупорным и теплоизоляционным слоем, С Патент 16934 РК,МКИ В 22 2/00, 01 К 13/00. Способ определения температуры внутренней поверхности футеровки промышленной печи. Недостатком этого способа является отсутствие возможности определять температуру внутренней поверхности футеровки с достаточной точностью при нестационарных процессах. Технический результат предлагаемого изобретения - получение данных о температурных полях в футеровке теплового агрегата при нестационарной теплопроводности и использование этих величин для управления технологическим процессом. Это достигается тем, что в способе определения теплового состояния футеровки высокотемпературного агрегата с помощью датчика температуры, выполненного без огнеупорного блока и помещнного в футеровку высокотемпературного агрегата, датчик температуры располагается на внешней поверхности огнеупорного слоя футеровки, и значение средней температуры по 2 сечению огнеупорного слоя футеровки рассчитывают по предварительно заданному значению температуры внутренней поверхности огнеупорного слоя футеровки по любой разностной схеме, а рассчитанное значение температурного расширения огнеупорного слоя футеровки сравнивают с эмпирически полученными значениями расширения огнеупорного слоя. При этом, для измерения величины расширения огнеупорного слоя используют стержень из материала с низким коэффициентом температурного расширения, свободно проходящий через теплоизоляционный слой и кожух, который одним концевым участком прикрепляют к огнеупорному слою футеровки, а на второй концевой участок стержня устанавливают индикатор перемещений длина которого больше суммы толщины теплоизоляционного слоя и кожуха. Способ поясняется чертежом. Футеровка высокотемпературного агрегата представляет собой стенку, состоящую из кожуха 1,слоя теплоизоляционного материала 2 и огнеупорного слоя 3. В футеровке размещн датчик температуры 4, который располагается на внешней поверхности огнеупорного слоя футеровки. Стержень 5, из материала с низким значением коэффициента температурного расширения, длина которого больше суммы толщины кожуха 1 и теплоизоляционного слоя 2, одним концевым участком прикрепляют к огнеупорному слою 3 футеровки, а на второй концевой участок стержня устанавливают индикатор перемещений 6. При этом стержень свободно проходит через кожух 1 и теплоизоляционный слой 2. Работа способа заключается в следующем. Стержень 5 устанавливают в футеровку при монтаже агрегата или ремонтных работах. Он жстко прикрепляется к огнеупорному слою 3 и свободно проходит через кожух 1 и теплоизоляционный слой 2. В процессе работы или разогрева высокотемпературных агрегатов происходит температурное расширение огнеупорного слоя 3. Расширение огнеупорного слоя происходит в сторону теплоизоляционного слоя 2, что приводит к его сжатию и смещению стержня 5 на величину расширения огнеупорного слоя 3. Величина расширения фиксируется индикатором перемещений 6. Низкий коэффициент температурного расширения стержня 5 позволяет не учитывать величину удлинения стержня при нагреве. Для определения температуры внутренней поверхности футеровки высокотемпературного агрегата снимают показания температуры е наружной поверхности (Т 2) датчиком температуры 4. Первоначальное значение температуры внутренней поверхности футеровки (1) принимают минимальным из возможных (при данных условиях нагрева). Затем производят расчт средней температуры огнеупорного слоя по формуле По значению средней температуры слоя находят коэффициент теплового расширения используемого материала . Значения коэффициента линейного расширенияявляются справочными данными,которые находят по таблицам или диаграммам в зависимости от свойств используемого материала и его средней температуры Тср. Далее определяют температурное удлинение огнеупорного материала по формуле 1 2 ,2 где- коэффициент теплового расширения,(м/С) Т 1 - температура внутренней поверхности, С Т 2 - температура наружной поверхности, С- линейное удлинение огнеупорного материала, м. Далее производят сравнение рассчитанного значения температурного удлинения огнеупорного материала с величиной расширения огнеупорного материала, фиксируемой индикатором перемещений с заданной точностью. Если в рассматриваемый момент времени рассчитанное значение температурного расширения огнеупорного материала совпадает с величиной расширения огнеупорного материала, фиксируемой индикатором перемещений, с заданной точностью,то расчт прекращают. При этом полученные значения температур внутренней и наружной поверхности огнеупорного слоя футеровки (1 и Т 2),а также средней температуры по сечению огнеупорного слоя футеровки будут искомыми. Если же это условие не будет выполнено, это значит, что температура внутренней поверхности огнеупорного слоя футеровки Т 1 задана некорректно, вследствие чего задаются другой температурой внутренней поверхности огнеупорного слоя футеровки Т 1/, которая больше первоначально заданного значения Т 1 и вновь повторяют расчт. Технико-экономическая эффективность внедрения предлагаемого технического решения позволит получать данные о температурных полях футеровки в нестационарных процессах и использовать эти величины для управления технологическим процессом. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ определения теплового состояния футеровки высокотемпературного агрегата с помощью датчика температуры, выполненного без огнеупорного блока и помещнного в футеровку высокотемпературного агрегата, отличающийся тем, что датчик температуры располагается на внешней поверхности огнеупорного слоя футеровки и значение средней температуры по сечению огнеупорного слоя футеровки рассчитывают по предварительно заданному значению температуры внутренней поверхности огнеупорного слоя футеровки по любой разностной схеме, а рассчитанное значение температурного расширения огнеупорного слоя футеровки сравнивают с эмпирически полученными значениями удлинения огнеупорного слоя. 2. Способ определения теплового состояния футеровки высокотемпературного агрегата по п.1,отличающийся тем, что для измерения величины удлинения огнеупорного слоя используют стержень из материала с низким коэффициентом температурного расширения, свободно проходящий через теплоизоляционный слой и кожух, который одним концевым участком прикрепляют к огнеупорному слою футеровки, а на второй концевой участок стержня устанавливают индикатор перемещений длина стержня больше суммы толщины теплоизоляционного слоя и кожуха.