干熄焦是相對于濕熄焦而言,采用惰性氣體熄滅熾熱焦炭的一種熄焦方法。我國干熄焦技術應用,開始于20世紀八十年代,進入21世紀,干熄焦技術在我國的研究和應用日臻成熟,目前,國內干熄能力位于世界**位。干熄爐預存室料位是干熄焦系統中一個不可缺少的重要工藝檢測參數,為保障焦炭生產的連續、安全、穩定,必須獲得真實、準確的預存室料位,過高或過低都會影響生產的連續性和系統的穩定性。 1.預存室料位檢測的發展情況 預存室料位的被測介質為1000℃左右的紅焦,考慮到紅焦在干熄過程中的介質特性和工況條件,對預存室料位的設計一般采用非接觸的測量方式,主要有兩種:一種是射線料位計。在干熄焦發展初期,干熄爐預存室料位檢測采用的是射線料位計,在極端的工況條件下,這種料位測量的可靠性、靈敏度和精度是比較高的,使用壽命也很高。但射線料位計經過長時間運行,輻射源會逐漸衰減,從而影響測量效果,加大維護量,同時存在輻射源泄漏的風險。另一種為雷達料位計。隨著干熄焦技術的發展,雷達料位計逐漸開始應用在預存室料位檢測中,采用高頻段,窄波束角的雷達波,能夠適應干熄爐惡劣的工況條件。雷達料位計具有準確安全、可靠性高、精度高、抗粉塵干擾等優點,操作簡單且安裝調試方便。由于人們心理上對放射線料位計的疑慮和抵觸,已有一些單位通過實施技術改造,將射線料位計改為雷達料位計。在近幾年新設計的項目中,往往使用雷達料位計取代射線料位計。 2.雷達料位計的工作原理 雷達波是一種電磁波,可以穿透干熄爐中的粉塵等干擾源,雷達料位計利用電磁波的物理性能來進行料位測量,通過位于預存室頂部探頭天線發射連續調頻的高頻雷達波對干熄爐內紅焦料位進行連續的檢測。當雷達波信號經紅焦表面反射后,回波被天線接收,分析該反射波與發射波之間的頻率差異,計算出間隔時間,從而獲知空間高度,進而反映出物位高度。 通過公式: 式中:h-物位高度;H—安裝高度;V—雷達波的速度。 V=C=300000km/s;T—雷達波從發射到接受的間隔時間。 可以精確計算出料位。 雷達料位計的設備組成: 雷達料位計由耐高溫材質的錐形雷達天線、天線吹掃裝置、雷達頭、爐體連接基座、隔溫透波裝置、導波管、變送處理單元(發射機、接收機、電源及顯示器、還有數據錄取設備、抗干擾設備等輔助設備)保護箱、安裝附件、專用通訊器及電纜、編程工具、調試維護設備等組成。高溫雷達料位計選用220V.AC供電,在料位計內部通過軟件換算,可以現場顯示出當前干熄爐內的紅焦物料高度。輸出4~20mA標準模擬量信號疊加上HART 協議;方便進入控制系統,使用手操器進行調試。 3.雷達料位計的安裝使用 能否獲得準確的測量值,取決于反射波信號的接受效果,選擇的安裝位置應能將雷達波準確的反射回雷達天線,減少干擾物反射干擾波,使雷達料位計可以正確的反映真實料位。避免在發射角內有造成假反射的物體,特別要避免在距離天線*近的1/3錐形發射區內有阻礙物體,障礙越近,虛假發射信號越強。被測介質為固體物料時,因介質會有一個堆焦,雷達安裝時要傾斜一定的角度。 對于安裝在預存室頂部的雷達料位計,一般安裝在預存室錐**,料位計的安裝以干熄爐砌筑縣中心為基準點,安裝角度考慮到能夠精確測量到上極限料位,設計專用的測量通道,避免移動機械碰撞。 正常作業時,預存室內的溫度高達1050℃(*高1100℃),高溫介質的熱傳導和熱輻射,會對料位計發射探頭造成損害。設計時一般使用氮氣自動吹掃來實現設備的冷卻和清掃。也可以通過隔溫透波裝置將預存室上開的孔密封住,雷達通過隔溫透波裝置來測量預存室內料位,隔溫透波裝置耐溫應能達到1200℃以上,而且表面需做抗粘附處理,防止吸附揮發的粉塵。 4.雷達料位計存在的問題 4.1雷達天線易結焦粉問題 結焦會對測量結果造成影響,目前的一般在設計應選用表面需做抗粘附處理的隔溫透波裝置同時采用氮氣吹掃的方式加以清掃。 4.2雷達料位計的死區問題 通常雷達料位計都存在一個死區問題,在死區空間內,雷達料位計無法正常工作。在設計時應將安裝位置高于上極限料位一定距離,該距離需大于雷達料位計的死區范圍,以避免雷達料位計工作在死區范圍內,造成料位無法顯示。 5.結語 雷達料位計具有適應復雜的工況條件和無污染的優勢,與射線料位計相比對操作和維護人員有更好的安全性。測量精度高,無移動部件,與被測物料不接觸,無需經常維修和再標定,對灰塵不敏感,適用于干熄爐內高溫及多粉塵的工況。在我公司設計的濟鋼干熄焦、柳鋼干熄焦、河南順成干熄焦,四川達鋼干熄焦等工程中已經成功投用,完全能夠達到工藝要求,效果良好。隨著其價格的進一步降低,性價比的提高,應用將會越來越**,在料位測量中發揮越來越重要的作用。