红外热成像技术在铜精炼炉上的应用

一.项目背景

铜冶炼工业是国家最重要的原材料工业之一，阳极炉是铜冶炼火法精炼工艺过程中关键设备，保证阳极炉安全高效运转对于铜冶炼生产具有重要的意义。炉体红外在线实时测温将会便于炉体故障早发现早诊断，实时在线、提前准确感知耐火砖的磨损或破损，防止耐火砖的脱落，乃至杜绝炉体破裂，铜水泄漏是阳极炉装备红外在线测温与分析系统的关键所在。

二.红外热成像仪使用前的阳极炉生产情况

阳极炉在运行过程中，由于炉内燃气烧嘴气液交界处附近，以及氮气搅拌系统搅拌口附近的的温度过高或热震荡过大，会造成耐火砖的破损或脱落，严重时甚至会造成炉体破裂，而这些故障发生之前，均会出现阳极炉炉体表面局部区域温度异常高。如不及时发现炉体温度异常，将会引起炉体设备损坏，造成铜水泄露等状况，使得在危险作业区作业的人员的人身安全受到威胁，也会给公司带来巨大的经济损失。而当前使用的红外测温仪都是通过人工手持到阳极炉炉体附近测试的方法，人员存在较大安全风险，同时该方法只能最局部温度进行抽检测温，不能24小时实时在线监测炉体温度，这些都不能适应智能化工厂的要求。

三.红外热成像仪使用后的阳极炉生产情况

针对上述问题，开展实施红外热成像温度监测装置，对炉体两端以及炉体风口和炉体区域的监测。分别在每侧炉体搭配一台耐高温红外热成像设备，实现全方位监测覆盖，并嵌入先进的图像处理算法，具备噪点低，防护等级高、环境适应性强、功耗低、启动快速、成像质量优异、测温范围宽、测温精准等特点。

系统组成：前端多组耐高温红外热成像+电控箱+光端机+智能图像算法服务器+显示设备终端

如图，自红外热成像仪投入使用，经过现场生产实践摸索，已实现以下成果：

1. 实时视频显示：实时显示全辐射热图，可查看任意位置的温度，对异常情况进行录制、拍照、分析。
2. 温度追踪：自动对热像图整个画面或特定区域进行温升趋势分析，提早发现隐患区域。
3. 数据抓拍：可定时采集热成像图片数据，便于后期分析。
4. 高温触发拍摄与报警：当出现温度异常，后台可及时发现，触发报警，声光报警模块会发出报警声且软件后台会拍摄事发过程中的图片。
5. 故障自诊断：当终端设备出现故障时，系统自动报警。

系统特点如下：

1. 具有全天候被动热成像功能，可在较宽的环境温度范围使用；
2. 采用自研测温校正算法，测温范围宽，测温精度高，最高测温范围可达1600℃，适合高温测温场景；
3. 耐高温不锈钢防护罩，防护等级达IP65，可在高温、高粉尘环境中使用；
4. 264/H.265压缩视频输出，支持GB28181、ONVIF等标准协议，可接入硬盘录像机；
5. 提供客户端软件及 SDK 开发包，方便客户进行二次开发和系统集成，充分对被测目标进行个性化温度分析。

另外，通过红外热成像系统，还可以间接反应炉膛的燃烧气氛与效果。当炉体温度整体升高，阳极炉炉内存在过热现象，操作员可以根据红外热成像系统显示的颜色变化间接判断炉温过高，及时降低烧嘴燃料量，来控制炉内温度和减少排烟系统的热负荷，保护排烟管路与管路上的收尘设备。

阳极精炼的还原期，由于工艺特点，还原效率较低，大部分天然气在炉内燃烧，炉内过热现象就更为频繁，通过有红外热成像系统显示的颜色变化，操作员可及时加大或减小氮气量、调整还原风管迈入铜水的深度、还原时烧嘴流量、搅拌系统氮气的流量等来合理的调整炉内温度，更加精细化地监控和控制阳极炉炉体状态，对于炉体安全控制具有极其重要的意义。