干熄焦炉使用雷达料位计的应用

引言

雷达料位计的应用，干熄焦是相对于湿熄焦而言，采用惰性气体熄灭炽热焦炭的一种熄焦方法。我国干熄焦技术应用，开始于20世纪八十年代，进入21世纪，干熄焦技术在我国的研究和应用日臻成熟，目前，国内干熄能力位于世界第一位。干熄炉预存室料位是干熄焦系统中一个不可缺少的重要工艺检测参数，为保障焦炭生产的连续、安全、稳定，必须获得真实、准确的预存室料位，过高或过低都会影响生产的连续性和系统的稳定性。

1预存室料位检测的发展情况

预存室料位的被测介质为1000℃左右的红焦，考虑到红焦在干熄过程中的介质特性和工况条件，对预存室料位的设计一般采用非接触的测量方式，主要有两种：一种是射线料位计。在干熄焦发展初期，干熄炉预存室料位检测采用的是射线料位计，在极端的工况条件下，这种料位测量的可靠性、灵敏度和精度是比较高的，使用寿命也很高。但射线料位计经过长时间运行，辐射源会逐渐衰减，从而影响测量效果，加大维护量，同时存在辐射源泄漏的风险。另一种为雷达料位计。随着干熄焦技术的发展，雷达料位计逐渐开始应用在预存室料位检测中，采用高频段，窄波束角的雷达波，能够适应干熄炉恶劣的工况条件。雷达料位计具有准确安全、可靠性高、精度高、抗粉尘干扰等优点，操作简单且安装调试方便。

由于人们心理上对放射线料位计的疑虑和抵触，已有一些单位通过实施技术改造，将射线料位计改为雷达料位计。在近几年新设计的项目中，往往使用雷达料位计取代射线料位计。

2雷达料位计的工作原理

雷达波是一种电磁波，可以穿透干熄炉中的粉尘等干扰源，雷达料位计利用电磁波的物理性能来进行料位测量，通过位于预存室顶部探头天线发射连续调频的高频雷达波对干熄炉内红焦料位进行连续的检测。当雷达波信号经红焦表面反射后，回波被天线接收，分析该反射波与发射波之间的频率差异，计算出间隔时间，从而获知空间高度，进而反映出物位高度。

通过公式：

式中：h——物位高度；H—安装高度；V——雷达波的速度。V=C=300000km/s；T——雷达波从发射到接受的间隔时间。可以精确计算出料位。雷达料位计的设备组成：雷达料位计由耐高温材质的锥形雷达天线、天线吹扫装置、雷达头、炉体连接基座、隔温透波装置、导波管、变送处理单元（发射机、接收机、电源及显示器、还有数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备）、保护箱、安装附件、专用通讯器及电缆、编程工具、调试维护设备等组成。高温雷达料位计选用220V.AC供电，在料位计内部通过软件换算，可以现场显示出当前干熄炉内的红焦物料高度。输出4~20mA标准模拟量信号叠加上HART协议；方便进入控制系统，使用手操器进行调试。

3雷达料位计的安装使用

能否获得准确的测量值，取决于反射波信号的接受效果，选择的安装位置应能将雷达波准确的反射回雷达天线，减少干扰物反射干扰波，使雷达料位计可以正确的反映真实料位。避免在发射角内有造成假反射的物体，特别要避免在距离天线最近的1/3锥形发射区内有阻碍物体，障碍越近，虚假发射信号越强。被测介质为固体物料时，因介质会有一个堆焦，雷达安装时要倾斜一定的角度。对于安装在预存室顶部的雷达料位计，一般安装在预存室锥顶端，料位计的安装以干熄炉砌筑县中心为基准点，安装角度考虑到能够精确测量到上极限料位，设计专用的测量通道，避免移动机械碰撞。

正常作业时，预存室内的温度高达1050℃（最高1100℃），高温介质的热传导和热辐射，会对料位计发射探头造成损害。设计时一般使用氮气自动吹扫来实现设备的冷却和清扫。也可以通过隔温透波装置将预存室上开的孔密封住，雷达通过隔温透波装置来测量预存室内料位，隔温透波装置耐温应能达到1200℃以上，而且表面需做抗粘附处理，防止吸附挥发的粉尘。

4雷达料位计存在的问题

4.1雷达天线易结焦粉问题

结焦会对测量结果造成影响，目前的一般在设计应选用表面需做抗粘附处理的隔温透波装置同时采用氮气吹扫的方式加以清扫。

4.2雷达料位计的死区问题

通常雷达料位计都存在一个死区问题，在死区空间内，雷达料位计无法正常工作。在设计时应将安装位置高于上极限料位一定距离，该距离需大于雷达料位计的死区范围，以避免雷达料位计工作在死区范围内，造成料位无法显示。

5结语

雷达料位计具有适应复杂的工况条件和无污染的优势，与射线料位计相比对操作和维护人员有更好的安全性。测量精度高，无移动部件，与被测物料不接触，无需经常维修和再标定，对灰尘不敏感，适用于干熄炉内高温及多粉尘的工况。在我公司设计的济钢干熄焦、柳钢干熄焦、河南顺成干熄焦，四川达钢干熄焦等工程中已经成功投用，完全能够达到工艺要求，效果良好。随着其价格的进一步降低，性价比的提高，应用将会越来越广泛，在料位测量中发挥越来越重要的作用。

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