炭化室是焦化廠焦爐的核心裝置，在炭化室里，煤在缺氧的情況下高溫炭化變成焦炭。炭化室通過一個移動的裝煤車進行加煤，在加煤時，炭化室煤線煤位的測量和控制對于正常運行起著非常重要的作用。煤線煤位裝得太高，爐溫和爐壓難以控制，容易損壞焦爐，降低設備壽命；煤線煤位裝得太低，又損失產(chǎn)量，降低效益。
過去，煤線測量是通過人工打開焦爐炭化室落煤孔，然后用遠紅外及探桿插入的方式進行。隨著用戶對精細化生產(chǎn)管理需求的日益增長，他們希望對炭化室煤線數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，從而為整個生產(chǎn)流程提供幫助。人工測量已不能滿足這樣的生產(chǎn)要求，取而代之的是用雷達料位計在裝煤車上進行測量，這樣的方式實時性和可靠性更高，獲得了用戶的認可。
圖1 焦爐炭化室頂部移動的裝煤車
煤線煤位測量難點和工藝介紹
炭化室溫度為1250℃，微負壓，而且會產(chǎn)生大量的水汽、焦油以及粉塵，采用雷達料位計直接測量炭化室里的煤線煤位比較困難。因此，我們選擇把雷達料位計安裝在移動裝煤車的落煤裝置上進行測量。
圖2 裝煤車裝煤運行圖
如圖2所示，該場景在焦爐頂部，裝煤車沿著軌道移動，紅色方框指示的是裝煤車上并排的4個螺旋落煤裝置，紅色圓框指示的是焦爐炭化室頂部一排4個落煤孔位置。4個螺旋落煤裝置分別對這4個炭化室落煤孔加料，每個螺旋落煤裝置上安裝一臺雷達料位計。
圖3 VEGAPULS 6X在螺旋落煤裝置上的安裝圖
VEGA解決方案
在雷達儀表的選型上，最初我們采用了塑料天線的VEGAPULS 6X做了簡單的試驗，但發(fā)現(xiàn)在裝煤過程中經(jīng)常會有火苗躥出，有一定概率會損壞儀表天線，所以最終我們選擇了DN 100，PN 16法蘭規(guī)格的高溫型VEGAPULS 6X。
圖4 VEGAPULS 6X
VEGAPULS 6X采用間歇的測量方式，因為在落煤裝置加料過程中，雷達信號是被料流所阻擋的。如圖5所示，2為螺旋落煤裝置可伸縮的落料口，7為焦爐炭化室的落料孔，當2下降和7對接并密閉后，就可以落煤給炭化室加料。加料之后，VEGAPULS 6X雷達信號可穿過螺旋落煤裝置的落料口以及炭化室的落料孔測到煤位。
圖5 螺旋落煤裝置示意圖以及VEGAPULS 6X安裝位置
根據(jù)現(xiàn)場工藝要求，自動狀態(tài)下每次取值周期時間為15s，也就是說15s后螺旋落煤裝置將關閉落料口，并隨著裝煤車移到下一個炭化室落煤孔繼續(xù)加料，因此要求儀表有快速的響應速度。
此外，由于導煤螺旋會伸進落煤裝置內，因此選擇VEGAPULS 6X的安裝位置時，還需要避開該導煤螺旋的正上方。
從圖5還可以看到，雷達料位計法蘭面到炭化室頂部平臺的距離為3500mm左右，需要雷達具有非常好的聚焦效果才能穿過如此狹長的空間測到炭化室里的煤線煤位，而VEGAPULS 6X的3°發(fā)射角正好滿足了這個需求。
VEGAPULS 6X測量效果
如下圖所示，在天線下方有螺旋、套筒、耐火磚、落煤孔等障礙物以及高煙氣、粉塵的工況下，VEGAPULS 6X仍然有著很好的測量效果。
圖6 VEGAPULS 6X回波曲線圖
炭化室煤線煤位測量的工況較為復雜，VEGAPULS 6X憑借其超小的發(fā)射角，搭配高溫法蘭以及空氣吹掃，并在經(jīng)驗豐富的VEGA工程師的指導下，最終實現(xiàn)了可靠的測量，推進了焦化廠精細化管理的進程。
