祁大鵬，張 森

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司焦化廠，山西 太原 030003）

1 焦?fàn)t的概述

山西太鋼不銹鋼股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱太鋼）焦化廠目前有3座7.63 m焦?fàn)t,每座焦?fàn)t產(chǎn)量為110萬t/a,總產(chǎn)量330萬t焦炭/a。焦?fàn)t采用高、焦混合煤氣、三段加熱、雙聯(lián)火道、廢氣循環(huán)技術(shù)。配套三套焦?fàn)t機(jī)械，其中裝煤車來對(duì)7.63 m焦?fàn)t炭化室進(jìn)行加煤作業(yè)，加煤量由裝煤車上的料斗秤通過螺旋進(jìn)行控制。隨著精細(xì)化生產(chǎn)管理的需求，炭化室煤線數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)來對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝提供幫助，以前通過人工開孔后用遠(yuǎn)紅外測(cè)量及探桿進(jìn)入的方式對(duì)炭化室煤線進(jìn)行測(cè)量的方式已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需求。焦?fàn)t爐頂空間距離的精確控制對(duì)于焦?fàn)t產(chǎn)能提升、焦?fàn)t本體壽命周期以及焦?fàn)t加熱的調(diào)節(jié)都有著非常重要的意義。

根據(jù)生產(chǎn)需求結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際，從2019年7月開始到2020年12月底通過大量的現(xiàn)場(chǎng)工作，從儀表選型、安裝附件設(shè)計(jì)及軟件編制的完成，初步實(shí)現(xiàn)煤線自動(dòng)測(cè)量，并不斷進(jìn)行完善與改進(jìn)，基本達(dá)到了預(yù)想的效果，完成了國內(nèi)首創(chuàng)的焦?fàn)t炭化室煤線測(cè)量裝置，并取得了良好的應(yīng)用效果。

2 煤線測(cè)量方案確定

2.1 焦?fàn)t炭化室示意圖

干熄焦?fàn)t炭化室總高度約7 630 mm（不包含耐火磚部分），爐頂耐火磚厚度1 768 mm。工藝要求的裝煤位置為距爐頂約400~550 mm之間，每車煤裝滿后的數(shù)值為距爐頂200~800 mm之間（爐頂空間高度）。工藝要求450~550 mm之間為最佳。圖1為焦?fàn)t斷面示意圖。

圖1 焦?fàn)t斷面示意

2.2 設(shè)備安裝方案

太鋼焦化7.63 m焦?fàn)t裝煤車為德國沙爾克公司技術(shù)，每臺(tái)車配置四套螺旋落煤裝置。煤線測(cè)量實(shí)施方案為在裝煤螺旋安裝1臺(tái)雷達(dá)料位計(jì)進(jìn)行測(cè)量裝煤后的實(shí)際高度，減去料位計(jì)安裝高度與爐頂厚度，最終實(shí)現(xiàn)煤線高度的測(cè)量，設(shè)備安裝方案如圖2所示。

圖2 設(shè)備安裝方案

2.3 設(shè)備選型

煤線測(cè)量的時(shí)間為裝煤車落煤完成，炭化室平煤桿二次平煤結(jié)束后，堵煤閘板門自動(dòng)開啟30 s進(jìn)行測(cè)量，取值周期為二次平煤信號(hào)回來后20 s內(nèi)，這就要求料位計(jì)要有非?？斓姆磻?yīng)速度，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境粉塵大、溫度高，條件惡劣。

煤線測(cè)量的時(shí)間為裝煤車落煤完成，炭化室平煤桿二次平煤結(jié)束后，堵煤閘板門自動(dòng)開啟30 s進(jìn)行測(cè)量，取值周期為二次平煤信號(hào)回來后20 s內(nèi)，這就要求料位計(jì)要有非常快的反應(yīng)速度。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)不同廠家設(shè)備多種型號(hào)設(shè)備進(jìn)行多次測(cè)試，最終選擇發(fā)射角只有3.3°的VEGA PULS64法蘭型雷達(dá)料位計(jì)，在1臺(tái)裝煤車同時(shí)安裝4臺(tái)。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用說明及安裝注意事項(xiàng)

2.4.1 料位計(jì)安裝位置選擇

料位計(jì)的安裝必須躲開導(dǎo)筒中的螺旋，否則測(cè)量信號(hào)無法保證，另外考慮日常維護(hù)檢修需要，最終將設(shè)備安裝位置選擇在裝煤導(dǎo)套上方距裝煤螺旋中心向外約150 mm，如圖3所示。

圖3 料位計(jì)安裝位置

2.4.2 輔助設(shè)施

由于儀表安裝位置很難被人員靠近，刻意配置了帶藍(lán)牙功能的顯示模塊以便于現(xiàn)場(chǎng)人員實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)，并進(jìn)行維護(hù)。另外現(xiàn)場(chǎng)增設(shè)吹掃裝置，主要作用是防止揮發(fā)的煤焦油粘附，此處并沒有降溫需求。

3 儀表調(diào)試及回波曲線

3.1 儀表調(diào)試用數(shù)據(jù)

1）中臺(tái)裝煤車1號(hào)落煤口煤線測(cè)量裝置法蘭面距離地面3 490 mm，耐火磚墻厚1 768 mm，起始測(cè)量點(diǎn)為5 258 mm。

2）中臺(tái)裝煤車2號(hào)落煤口煤線測(cè)量裝置法蘭面距離地面3 511 mm，耐火磚墻厚1 768 mm，起始測(cè)量點(diǎn)為5 279 mm。

3）中臺(tái)裝煤車3號(hào)落煤口煤線測(cè)量裝置法蘭面距離地面3 500 mm，耐火磚墻厚1 768 mm，起始測(cè)量點(diǎn)為5 268 mm。

4）中臺(tái)裝煤車4號(hào)落煤口煤線測(cè)量裝置法蘭面距離地面3 490 mm，耐火磚墻厚1 768 mm，起始測(cè)量點(diǎn)為5 258 mm。

按照現(xiàn)場(chǎng)換算便利原則，以測(cè)量起始點(diǎn)往下1 000 mm（即6 260 mm左右）作為測(cè)量結(jié)束點(diǎn)，便于做百分比及煤線高度的換算，最終要求是看距離耐火磚頂壁（爐頂空間）的高度數(shù)據(jù)。

3.2 回波曲線圖片說明

在天線下方有螺旋、套筒、耐火磚落煤孔等障礙物干擾條件下，在高煙氣粉塵工況下，PULS64穿透云母片后仍然有著很好的測(cè)量效果，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試曲線（圖4、圖5、圖6）滿足工藝要求。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量值圖片

圖5 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量值曲線

圖6 地面距離數(shù)據(jù)曲線

圖4為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量值圖片。

圖5為一次平煤前的測(cè)量值曲線，72.9分貝。

圖6為地面距離數(shù)據(jù)曲線，有近78 dB。

圖7為裝煤車司機(jī)室操作臺(tái)電腦上的趨勢(shì)畫面，紅線為當(dāng)前測(cè)量數(shù)據(jù)，數(shù)值非常穩(wěn)定根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝要求，自動(dòng)狀態(tài)下每次取值周期時(shí)間為15 s。

圖7 裝煤車司機(jī)室操作臺(tái)電腦上的趨勢(shì)

4 焦?fàn)t炭化室煤線測(cè)量的難點(diǎn)及注意事項(xiàng)

應(yīng)用過程中幾乎所有的問題如穿透測(cè)量、高溫介質(zhì)、高粉塵及高揮發(fā)特性、天線下方有不止一處障礙物、長(zhǎng)距離上空設(shè)置，傳感器外部環(huán)境溫度偶爾過高甚至過火等情形。調(diào)試過程中的注意事項(xiàng)如下。

1）由于原煤濕度較大又加之是螺旋落煤方式，儀表接管處及云母片上粘煤現(xiàn)象比較嚴(yán)重，要求操作人員定時(shí)清理接管及云母片。需要改進(jìn)吹掃裝置和吹掃時(shí)長(zhǎng)，以達(dá)到真正意義上的全天候測(cè)量。

2）設(shè)備堵煤閘板開度需要精確控制。本次試驗(yàn)的落煤裝置閘板全開為180°（操作手冊(cè)計(jì)算方法），需要多次調(diào)試尋找最佳測(cè)量點(diǎn)。

3）二次平煤后的閘板開啟保持時(shí)間最好≥35 s，以保證測(cè)量數(shù)據(jù)可以穩(wěn)定回傳。

4）儀表傳感器腔體部分的防火措施需要注意，請(qǐng)務(wù)必選用鋁外殼及應(yīng)用耐高溫電纜，有條件的話還可以考慮加裝防護(hù)罩。現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)會(huì)有火焰直接上到二層平臺(tái)的情況出現(xiàn)。