7.63 m焦爐炭化室煤線測量技術探討

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 焦爐的概述

山西太鋼不銹鋼股份有限公司（以下簡稱太鋼）焦化廠目前有3座7.63 m焦爐,每座焦爐產量為110萬t/a,總產量330萬t焦炭/a。焦爐采用高、焦混合煤氣、三段加熱、雙聯火道、廢氣循環技術。配套三套焦爐機械，其中裝煤車來對7.63 m焦爐炭化室進行加煤作業，加煤量由裝煤車上的料斗秤通過螺旋進行控制。隨著精細化生產管理的需求，炭化室煤線數據進行監測來對整個生產工藝提供幫助，以前通過人工開孔后用遠紅外測量及探桿進入的方式對炭化室煤線進行測量的方式已經不能滿足生產需求。焦爐爐頂空間距離的精確控制對于焦爐產能提升、焦爐本體壽命周期以及焦爐加熱的調節都有著非常重要的意義。

根據生產需求結合現場設備實際，從2019年7月開始到2020年12月底通過大量的現場工作，從儀表選型、安裝附件設計及軟件編制的完成，初步實現煤線自動測量，并不斷進行完善與改進，基本達到了預想的效果，完成了國內首創的焦爐炭化室煤線測量裝置，并取得了良好的應用效果。

2 煤線測量方案確定

2.1 焦爐炭化室示意圖

干熄焦爐炭化室總高度約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為焦爐斷面示意圖。

圖1 焦爐斷面示意

2.2 設備安裝方案

太鋼焦化7.63 m焦爐裝煤車為德國沙爾克公司技術，每臺車配置四套螺旋落煤裝置。煤線測量實施方案為在裝煤螺旋安裝1臺雷達料位計進行測量裝煤后的實際高度，減去料位計安裝高度與爐頂厚度，最終實現煤線高度的測量，設備安裝方案如圖2所示。

圖2 設備安裝方案

2.3 設備選型

煤線測量的時間為裝煤車落煤完成，炭化室平煤桿二次平煤結束后，堵煤閘板門自動開啟30 s進行測量，取值周期為二次平煤信號回來后20 s內，這就要求料位計要有非常快的反應速度，同時現場工作環境粉塵大、溫度高，條件惡劣。

煤線測量的時間為裝煤車落煤完成，炭化室平煤桿二次平煤結束后，堵煤閘板門自動開啟30 s進行測量，取值周期為二次平煤信號回來后20 s內，這就要求料位計要有非常快的反應速度。

經過現場對不同廠家設備多種型號設備進行多次測試，最終選擇發射角只有3.3°的VEGA PULS64法蘭型雷達料位計，在1臺裝煤車同時安裝4臺。

2.4 現場實際應用說明及安裝注意事項

2.4.1 料位計安裝位置選擇

料位計的安裝必須躲開導筒中的螺旋，否則測量信號無法保證，另外考慮日常維護檢修需要，最終將設備安裝位置選擇在裝煤導套上方距裝煤螺旋中心向外約150 mm，如圖3所示。

圖3 料位計安裝位置

2.4.2 輔助設施

由于儀表安裝位置很難被人員靠近，刻意配置了帶藍牙功能的顯示模塊以便于現場人員實時查看數據，并進行維護。另外現場增設吹掃裝置，主要作用是防止揮發的煤焦油粘附，此處并沒有降溫需求。

3 儀表調試及回波曲線

3.1 儀表調試用數據

1）中臺裝煤車1號落煤口煤線測量裝置法蘭面距離地面3 490 mm，耐火磚墻厚1 768 mm，起始測量點為5 258 mm。

2）中臺裝煤車2號落煤口煤線測量裝置法蘭面距離地面3 511 mm，耐火磚墻厚1 768 mm，起始測量點為5 279 mm。

3）中臺裝煤車3號落煤口煤線測量裝置法蘭面距離地面3 500 mm，耐火磚墻厚1 768 mm，起始測量點為5 268 mm。

4）中臺裝煤車4號落煤口煤線測量裝置法蘭面距離地面3 490 mm，耐火磚墻厚1 768 mm，起始測量點為5 258 mm。

按照現場換算便利原則，以測量起始點往下1 000 mm（即6 260 mm左右）作為測量結束點，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）的高度數據。

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量效果，現場調試曲線（圖4、圖5、圖6）滿足工藝要求。

圖4 標準測量值圖片

圖5 標準測量值曲線

圖6 地面距離數據曲線

圖4為標準測量值圖片。

圖5為一次平煤前的測量值曲線，72.9分貝。

圖6為地面距離數據曲線，有近78 dB。

圖7為裝煤車司機室操作臺電腦上的趨勢畫面，紅線為當前測量數據，數值非常穩定根據現場工藝要求，自動狀態下每次取值周期時間為15 s。

圖7 裝煤車司機室操作臺電腦上的趨勢

4 焦爐炭化室煤線測量的難點及注意事項

應用過程中幾乎所有的問題如穿透測量、高溫介質、高粉塵及高揮發特性、天線下方有不止一處障礙物、長距離上空設置，傳感器外部環境溫度偶爾過高甚至過火等情形。調試過程中的注意事項如下。

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象比較嚴重，要求操作人員定時清理接管及云母片。需要改進吹掃裝置和吹掃時長，以達到真正意義上的全天候測量。

2）設備堵煤閘板開度需要精確控制。本次試驗的落煤裝置閘板全開為180°（操作手冊計算方法），需要多次調試尋找最佳測量點。

3）二次平煤后的閘板開啟保持時間最好≥35 s，以保證測量數據可以穩定回傳。

4）儀表傳感器腔體部分的防火措施需要注意，請務必選用鋁外殼及應用耐高溫電纜，有條件的話還可以考慮加裝防護罩。現場發現會有火焰直接上到二層平臺的情況出現。