水泥回转窑二次风温测量误差分析

　　温度是水泥回转窑非常重要的热工参数,它决定性地影响回转窑生产。以二次风温为例,它不仅指示了熟料的冷却效果,而且还决定性地影响煤粉的燃烧和烧成温度。二次风温测量和控制的准确与否,影响着对窑况的判断和操作制度的实施。在线检测二次风温时,热电偶受窑内高温熟料、冷却机内熟料热辐射及冷却机内衬表面热辐射的影响,很难获得准确的测量结果。为此,研究热电偶测温误差产生机理,不仅能够给出测量误差的数量大小,获得减少测量误差的方法,而且也为回转窑风温在线检测及操作控制优化提供了依据。

　　一、二次风温热电偶测量误差产生机理

　　受回转窑熟料冷却设备选型和实际操作的影响,二次风温波动在400℃~1000℃之间【1】。实际生产中用于检测二次风温的热电偶测头由于受上述环境热源的影响,热电偶的读数与气体的真实温度存在相当大的误差。因此必须对测量信号进行有效地修正。与裸装热电偶的测温信号相比,抽气热电偶获取二次风温信号虽能大幅度减少测温误差,但用于精确控制时也需设法进一步减少误差。因抽热风管内的热电偶温度低于管内壁温度,存在着热电偶测头向管道内表面的热辐射损失,导致了热电偶读数低于二次风温。此外在非稳态的测温过程中,热电偶测头的热容和热电偶测头与气流之间传热阻力的存在,使得热电偶测头的温度变化滞后于二次风温度的变化。这在在线测温系统设计中是应当特别注意的。

　　二、测温误差

　　1基本分析

　　回转窑二次风温校正测试时,常用图1所示带隔热罩的抽气热电偶,图中1—热电偶、2—空气、3—遮热罩(以下简称热电偶)。为使问题简化,作如下假设:1)抽气热电偶安装在紧靠抽风口的抽热风管道上,此处的气流温度可视为二次风温;2)忽略热电偶丝和遮热罩的径向导热热阻;3)因冷却机的二次风温波动较小,忽略风温波动对热电偶测头对流传热系数的影响;4)考虑到高温二次风的音速很大,热电偶测头所在地的马赫数小于0.2,忽略高温二次风的滞止过程对热电偶测温的影响【2】;5)基于体冷却机二次风温波动较小和波动统计的均匀性,忽略管道内壁温度TW在二次风温波动过程中的变化;6)假定热电偶的黑度和遮热罩的黑度相等。

　　2.遮热罩传热分析

　　遮热罩内外两面接受气流对流给热和热电偶接点热辐射,本身辐射传热给管道内表面,忽略热电偶节点对遮热罩热辐射,经推导遮热罩达到热平衡时,各温度之间满足如下方程:

　　式中:k1=ε0σ0/α1,Tf为二次风真实温度,TW为管道内表面温度,ε0为遮热罩的黑度,T0为遮热罩温度,α1为空气对遮热罩的对流传热系数,σ0=5.669×.