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测试测量

案例分享 | 超临界环境温度下依旧平稳运行

  2020年12月22日  

  兰炭作为一种新型的炭素材料,以其固定炭高、比电阻高、化学活性高、含灰份低、铝低、硫低、磷低的特性,以逐步取代冶金焦而广泛运用于电石、铁合金、硅铁、碳化硅等产品的生产,成为一种不可替代的炭素材料。兰炭可代替焦炭(冶金焦)而广泛用于化工、冶炼、造气等行业。在生产金属硅、铁合金、硅铁、硅锰、化肥、电石等高耗能产品过程中优于焦炭。

  工艺及工况介绍

  炭化炉是生产兰炭过程中将块煤炭化成半焦的核心关键装置。常见的内热式直立炭化炉,采用湿法出焦工艺,半焦含水份8%左右,由备煤工段输送来的合格入炉煤每半小时左右加入炭化炉的块煤自上而下移落,与燃烧室送入的高温气体逆流接触。

  炭化室的上部为预热段,块煤在此段被加热到400℃左右

  接着进入炭化室中部的干馏段,块煤在此段被加热到 700℃左右,并被炭化为半焦

  半焦通过炭化室下部的冷却段时,经排焦箱水夹套循环水冷却至150℃左右

  最后被推焦机推入炉底水封槽内,被冷却后由炉子底部的刮焦机连续刮出,落入半焦料仓后进入筛焦工段

十台炭化炉装置图

单台炭化炉结构图

  每台炭化炉炉底部有三个水封槽。每个水封槽顶部平均分布四个排焦口,排焦口之间的间距不到一米,底部有一个半焦缓冲料仓。炉底水封槽及半焦缓冲料仓料位的检测是工艺实现自动化控制过程中的检测难点,水封槽及半焦缓冲料仓如下图所示:

水封槽底部&半焦缓冲料仓图

水封槽顶部&排焦口图

  测量难点

  现场环境温度高

  整个装置属于半室内钢结构框架,通风效果不好。

  水封槽顶部有限的安装空间(两排焦口之间间距不到一米)的环境温度能达到100℃

  水封槽顶部及排焦口表面的温度在120℃~130℃

  常见的大多数仪表能够耐用的最高环境温度为80℃

  现场条件有限

  现场没有可以给仪表降温的条件,比如压缩空气吹扫或氮气吹扫。

  内部结构复杂

  水封槽上部为长方体,底部为椎体,高度大约6米,顶部侧面有推焦机,内部有夹套水喷淋,槽内有网状钢结构,网孔大小1m×1m。

  水封槽内工况复杂

  炭化后的半焦经排焦箱水夹套循环水冷却后,被推焦机推入水封槽内,介质呈浆状,含水份8%左右,内有大量蒸汽,且粘附性很强。

  安装空间受限

  水封槽顶部两排焦口之间间距不到一米,水封槽侧面上部还有管道及横梁。

  VEGA解决方案

  我们选择具有卓越性能的VEGAPULS 64 80GHz高频雷达来测量水封槽的料位,并最终实现连锁自动进出料控制,具体的解决方案如下:

  VEGAPULS 64的适用环境温度和大多仪表一样,也是-40℃~80℃;那么VEGAPULS 64为什么却能在超临界环境温度中依旧平稳运行呢?

  首先:我们找到了相对最理想的安装位置

  我们将雷达的安装位置选择在水封槽侧面两排焦口的中间,并且将雷达接管倾斜15°并延长至0.8米。

  如果采取常规水封槽顶部垂直安装,雷达的电子部件承受不了长期高度100℃以上的环境温度。即便这样,雷达安装法兰处的温度达九十多度,雷达电子部件处的温度也近80℃。

VEGAPULS 64安装图

VEGAPULS 64外壳处温度图

  其次:VEGAPULS 64的卓越性能

  我们选用VEGAPULS 64穿透PTFE盲板的测量方案,这样既保护了雷达天线,提高了雷达的过程温度,同时也便于雷达的维护。

  延长接管同样是为了降低到雷达天线表面处的温度:

  延长接管对雷达测量不影响的原因得益于VEGAPULS 64只有3°的发射角

  在小量程范围内,雷达波近似直线,高达1米的接管也不会产生干扰信号

  倾斜15°,雷达波刚好从水封槽内网状钢结构的网孔穿过

  对于蒸汽和粘附,VEGAPULS 64独有的STC功能,解决这些问题更是不在话下

VEGAPULS 64回波曲线图

VEGAPULS 64 DCS趋势图

  结语

  对所有仪表的电子部件来说,长期在超临界环境温度下运行是一个极大的挑战,VEGAPULS 64不光经得住了长期在超临界环境温度下平稳运行的考验,并且克服了现场更加苛刻的工况,连锁的投运,帮助客户实现了自动化控制。

标签:威格VEGA我要反馈
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