干熄焦炉微波料位检测装置隔热技术改进

2014-11-07张文钢韩明明

冶金设备 2014年2期

张文钢韩明明

(宝山钢铁股份有限公司上海201900)

1 引言

在干熄法炼焦中，需要将经焦炉干馏后1000℃的高温红焦装入干熄炉中熄灭，高温红焦装入密闭的干熄炉中通循环氮气进行冷却。高温红焦从上部装入，经氮气冷却后的焦碳从下部连续排出。在装入高温红焦时，炉内红焦料位会快速上升，冷却焦碳连续排出时，炉内红焦料位会逐渐下降。因此炉内红焦料位关系到干熄炉生产控制及安全运行，准确掌握红焦料位至关重要。由于运行中的干熄炉呈密闭高温状态，必须采用特殊装置检测红焦料位。早期干熄炉红焦料位的检测使用钴60放射性同位素料位计，仅作高、低两点的料位检测。由于放射性同位素产生的电离辐射污染环境，易对现场操作人员的健康造成影响，同时仅高、低两点料位检测方式不能提高生产控制精度。近期有些企业采用了对环境无害的微波检测技术，连续检测干熄炉炉内的红焦料位。目前这类检测装置是进口产品，由于干熄炉内红焦的温度高达1000℃，在使用过程中微波料位检测装置虽然采用了氮气冷却，但仍会因高温造成微波器件损坏，进口备件价格高昂，使用成本很高。

2 微波料位检测装置损坏原因

图1 检测装置安装示意图

图2 检测位置结构图

采用实测数据进行干熄焦炉内红焦料位的计算技术，不会产生累积误差，同时避免了因为焦碳重量和体积换算所造成的种种误差，使炉内存焦料位数据实时、准确。由于微波料位检测装置的微波器件和电子控制部件对工作环境的温度要求较高，需60℃以下，干熄焦炉内红焦所产生的高温极易造成微波器件和电子控制部件损坏。目前干熄焦炉微波料位检测装置，都采用在检测装置内部通氮气对微波器件和电子控制部件进行冷却，使工作环境温度始终保持在60℃以下。这种冷却方式是将冷却氮气从微波料位检测装置后部用管道接入，对微波检测器件和电子控制部件进行冷却，然后氮气再流入干熄炉内。见图1和图2所示。

采用这种冷却方法的检测装置，必须保证冷却氮气的压力和流量，才能充分带走炉内高温传导到微波料位检测装置上的热量，使仪器工作温度始终不超过额定值。微波料位检测装置设计时，根据热平衡计算出冷却氮气的压力和流量，但氮气管网是一个多用户系统，难以保证供气压力和流量的稳定，一旦发生故障，压力降低或流量减小，甚至停气，极高温度顺着原来的冷却气体通道瞬间传导到微波料位检测装置内部，很快使微波检测器件损坏，造成很大的经济损失。因此有些微波料位检测装置中安装了温度和压力检测，一旦发生温度或冷却气压力异常立即报警。即使如此，接到报警后来不及关闭检修阀门以阻止高温进入检测装置，仍会造成微波料位检测装置损坏。

3 改进方案

介绍一种干熄焦炉微波料位检测装置冷却防护新方案，使微波料位检测装置与炉内高温传导路径进行充分的隔断，即使在应用中发生供气故障，也可以有效防止炉内高温损坏微波料位检测装置。图3为新方案的基本结构。

图3 新料位检测防护装置示意图

该技术方案采用隔热原理，密闭隔离气室即可以阻断炉内高温与微波料位检测装置的传递路径，又可以透过料位检测微波。在密闭隔离气室的下部有吹扫氮气通路，避免炉内粉尘在密闭隔离气室下表面黏附积聚，影响检测。微波检测装置对温度要求较高的微波电子部件装设在微波天线上部，离炉内高温区域较远，由于密闭隔离气室的有效隔热，且炉内高温的传递路径较远，传导到微波电子部件时已经基本消除，微波电子部件基本工作在常温环境中，不加任何冷却措施即可长期正常工作。即使长时间没有吹扫氮气，也不会造成微波料位检测装置损坏。

4 关键措施

图4 密闭气室示意图

图5 隔热垫片示意图

在微波天线下部装有一个防热辐射不透明透波材料制作的锥形密封罩。密封罩锥尖向下罩住微波天线的开口，其四周与密闭气室外壳内壁相连并密封，使微波检测部分及微波天线的腔体部分与密闭气室完全隔绝。密闭气室下部装有一块四周密封的高温透波石英玻璃，上表面是密闭气室的底部，下表面直接接触干熄焦炉内的高温空间，以隔绝高温上传到微波料位检测装置。上部密封与下部密封相连形成一个密封气室，气室中的空气可以有效隔离高温。密闭气室的四周外壳采用导热性较好的金属材料制成，并在密闭气室的外壳上增加散热片，将下部上传的高温通过散热片从外部流通的空气中散失。在密封气室与上部微波料位检测装置连接的法兰中间加装隔热密封垫片，在密封气室与下部干熄炉体连接的连接法兰中间也同样加装有隔热密封垫片，这样可以有效防止炉体热量从密闭气室金属外壳传导到微波料位检测装置。在密封气室中装有温度监测装置，用于监测气室温度变化，判断下部密封是否良好。为防止干熄焦炉内焦碳粉尘黏附在高温透波石英玻璃的下表面，设计有高压氮气吹扫气道，对高温透波石英玻璃的下表面进行防尘吹扫和适当冷却。具体结构示意参见图4和图5。