7.63 m焦炉炭化室煤线测量技术探讨

祁大鹏，张 森

（山西太钢不锈钢股份有限公司焦化厂，山西 太原 030003）

1 焦炉的概述

山西太钢不锈钢股份有限公司（以下简称太钢）焦化厂目前有3座7.63 m焦炉,每座焦炉产量为110万t/a,总产量330万t焦炭/a。焦炉采用高、焦混合煤气、三段加热、双联火道、废气循环技术。配套三套焦炉机械，其中装煤车来对7.63 m焦炉炭化室进行加煤作业，加煤量由装煤车上的料斗秤通过螺旋进行控制。随着精细化生产管理的需求，炭化室煤线数据进行监测来对整个生产工艺提供帮助，以前通过人工开孔后用远红外测量及探杆进入的方式对炭化室煤线进行测量的方式已经不能满足生产需求。焦炉炉顶空间距离的精确控制对于焦炉产能提升、焦炉本体寿命周期以及焦炉加热的调节都有着非常重要的意义。

根据生产需求结合现场设备实际，从2019年7月开始到2020年12月底通过大量的现场工作，从仪表选型、安装附件设计及软件编制的完成，初步实现煤线自动测量，并不断进行完善与改进，基本达到了预想的效果，完成了国内首创的焦炉炭化室煤线测量装置，并取得了良好的应用效果。

2 煤线测量方案确定

2.1 焦炉炭化室示意图

干熄焦炉炭化室总高度约7 630 mm（不包含耐火砖部分），炉顶耐火砖厚度1 768 mm。工艺要求的装煤位置为距炉顶约400~550 mm之间，每车煤装满后的数值为距炉顶200~800 mm之间（炉顶空间高度）。工艺要求450~550 mm之间为最佳。图1为焦炉断面示意图。

图1 焦炉断面示意

2.2 设备安装方案

太钢焦化7.63 m焦炉装煤车为德国沙尔克公司技术，每台车配置四套螺旋落煤装置。煤线测量实施方案为在装煤螺旋安装1台雷达料位计进行测量装煤后的实际高度，减去料位计安装高度与炉顶厚度，最终实现煤线高度的测量，设备安装方案如图2所示。

图2 设备安装方案

2.3 设备选型

煤线测量的时间为装煤车落煤完成，炭化室平煤杆二次平煤结束后，堵煤闸板门自动开启30 s进行测量，取值周期为二次平煤信号回来后20 s内，这就要求料位计要有非常快的反应速度，同时现场工作环境粉尘大、温度高，条件恶劣。

煤线测量的时间为装煤车落煤完成，炭化室平煤杆二次平煤结束后，堵煤闸板门自动开启30 s进行测量，取值周期为二次平煤信号回来后20 s内，这就要求料位计要有非常快的反应速度。

经过现场对不同厂家设备多种型号设备进行多次测试，最终选择发射角只有3.3°的VEGA PULS64法兰型雷达料位计，在1台装煤车同时安装4台。

2.4 现场实际应用说明及安装注意事项

2.4.1 料位计安装位置选择

料位计的安装必须躲开导筒中的螺旋，否则测量信号无法保证，另外考虑日常维护检修需要，最终将设备安装位置选择在装煤导套上方距装煤螺旋中心向外约150 mm，如图3所示。

图3 料位计安装位置

2.4.2 辅助设施

由于仪表安装位置很难被人员靠近，刻意配置了带蓝牙功能的显示模块以便于现场人员实时查看数据，并进行维护。另外现场增设吹扫装置，主要作用是防止挥发的煤焦油粘附，此处并没有降温需求。

3 仪表调试及回波曲线

3.1 仪表调试用数据

1）中台装煤车1号落煤口煤线测量装置法兰面距离地面3 490 mm，耐火砖墙厚1 768 mm，起始测量点为5 258 mm。

2）中台装煤车2号落煤口煤线测量装置法兰面距离地面3 511 mm，耐火砖墙厚1 768 mm，起始测量点为5 279 mm。

3）中台装煤车3号落煤口煤线测量装置法兰面距离地面3 500 mm，耐火砖墙厚1 768 mm，起始测量点为5 268 mm。

4）中台装煤车4号落煤口煤线测量装置法兰面距离地面3 490 mm，耐火砖墙厚1 768 mm，起始测量点为5 258 mm。

按照现场换算便利原则，以测量起始点往下1 000 mm（即6 260 mm左右）作为测量结束点，便于做百分比及煤线高度的换算，最终要求是看距离耐火砖顶壁（炉顶空间）的高度数据。

3.2 回波曲线图片说明

在天线下方有螺旋、套筒、耐火砖落煤孔等障碍物干扰条件下，在高烟气粉尘工况下，PULS64穿透云母片后仍然有着很好的测量效果，现场调试曲线（图4、图5、图6）满足工艺要求。

图4 标准测量值图片

图5 标准测量值曲线

图6 地面距离数据曲线

图4为标准测量值图片。

图5为一次平煤前的测量值曲线，72.9分贝。

图6为地面距离数据曲线，有近78 dB。

图7为装煤车司机室操作台电脑上的趋势画面，红线为当前测量数据，数值非常稳定根据现场工艺要求，自动状态下每次取值周期时间为15 s。

图7 装煤车司机室操作台电脑上的趋势

4 焦炉炭化室煤线测量的难点及注意事项

应用过程中几乎所有的问题如穿透测量、高温介质、高粉尘及高挥发特性、天线下方有不止一处障碍物、长距离上空设置，传感器外部环境温度偶尔过高甚至过火等情形。调试过程中的注意事项如下。

1）由于原煤湿度较大又加之是螺旋落煤方式，仪表接管处及云母片上粘煤现象比较严重，要求操作人员定时清理接管及云母片。需要改进吹扫装置和吹扫时长，以达到真正意义上的全天候测量。

2）设备堵煤闸板开度需要精确控制。本次试验的落煤装置闸板全开为180°（操作手册计算方法），需要多次调试寻找最佳测量点。

3）二次平煤后的闸板开启保持时间最好≥35 s，以保证测量数据可以稳定回传。

4）仪表传感器腔体部分的防火措施需要注意，请务必选用铝外壳及应用耐高温电缆，有条件的话还可以考虑加装防护罩。现场发现会有火焰直接上到二层平台的情况出现。