焦炭塔料位计测量性能要求及实现手段比较090317.doc

焦炭塔料位计测量性能要求及实现方法一、 延迟焦化生产的基本特点1、在升焦过程中焦炭塔内物料自上而下分为油气、泡沫、焦炭三大层次，各层内物料的含Ｈ、Ｃ密度能明显区分，且在泡沫层内含Ｈ密度不均布、自上而下递增，大体可分为稀泡层和浓泡层在泡沫层和焦层之间有时会形成含Ｈ组分很高的过渡层2、不同工况条件（原料性质、循环比、反应温度及压力、辐射量、线速的变化）会影响塔内物料的结焦率、升焦速度、泡沫厚度、结焦软硬的变化表现为上述各层物料的分布规律的变化3、为保证安全生产延长开工周期需要限制泡沫层的高度，防止泡沫溢流和焦粉夹带，避免管线和分馏塔结焦4、为提高焦炭塔的利用率、满足加氢环节的要求，应选择适当时机加入适量削泡剂5、冷焦切焦过程中需了解注水和放水进程，注水时需要掌握“改水溢流”的操作时机，确认放空水后才能卸底盖二、 为掌握焦化生产规律、提高工艺控制水平，提出如下测量要求1、在升焦过程中实际检测到上述所有物料状态的分布规律，在升焦过程中检测到泡沫/焦炭界面和油气/泡沫界面的变化规律及物料内部密度的变化，确定升焦速度、泡沫厚度等参数，及时了解生产工况（原料性质、循环比、反应温度及压力等）变化对升焦过程的影响2、升焦中期泡沫层达到一定高度时，适时适量地加入削泡剂并观察削泡效果。

3、升焦晚期应在焦炭塔上部设置泡沫层上限报警监测点，为确保安全，应选用对泡沫灵敏的独立的直接的检测仪表4、冷焦过程中焦炭塔的上部要检测到注水进程，下部要检测到焦层内的放水进程5、采用放射性仪表应考虑正常使用状态和应急状态（失火）下的安全性三、 实现方法其一：中子测量法采用中子料位计，该技术属于中石化总公司立项的国家八五科技攻关成果，该产品为国家级重点新产品，专为焦炭塔物料测量而开发研制能完全满足生产控制工艺及上述测量要求，辐射防护安全性能最高测量原理：利用中子慢化法测量物料含Ｈ、Ｃ密度的变化，该方法是对含Ｈ密度最灵敏最直接最有效的测量方法性能效果：直接灵敏测量出焦炭塔内各种物料状态及其界面的变化性能验证：性能指标通过中石化总公司部级科技成果鉴定使用情况：国内有料位监测的焦炭塔 90%左右采用中子料位计在全国第二界焦化会议上，张德义付主任和侯芙生院士都在总结报告中提出要求焦炭塔加装中子料位计，在行业内得到广泛认可安全性能：测量原理决定射线无需穿透塔径，源强与塔径无关属能应用于焦炭塔上的最小活度的放射源（仅 50 毫居） 即使应急状态（失火） ，仅靠距离防护（1 米）就能达到国家相关辐射防护标准。

安全保证：生产单位的省级主管部门的辐射防护性能鉴定报告及多个使用单位所在省市级主管部门的辐射防护性能监测报告其二：γ 源测密度的方法采用 γ 源密度计，传统测量密度的方法非针对焦炭塔而研制，基本能监测到物料密度的变化，对稀泡层灵敏度低，辐射防护安全性能最低测量原理：利用 γ 源与塔对侧的点探测器之间连线上物料对射线的指数衰变规律来监测物料密度的变化由于 γ 源和点探测器之间距离不变，指数衰变只与介质种类与密度有关点探测器处射线通量 ΦdΦd 与点源处与点源处射线通量 ΦΦ0 0之间有如下关系：•无阻挡物时与距离的平方成反比衰减无阻挡物时与距离的平方成反比衰减•遇阻挡物时叠加上指数规律衰减遇阻挡物时叠加上指数规律衰减 Φd=B*ΦΦd=B*Φ0 0*e*e（（μμρρ*ρ*d*ρ*d））（（d-d-源与检测器的距离，源与检测器的距离，μμρρ- -不同物质的吸收系数，不同物质的吸收系数，ρρ 物质的密度，物质的密度，B B 为常数）为常数）性能效果：原则上讲，只要选用足够大的源，是可以监测焦炭塔内各种物料状态及其界面的变化但对泡沫沿检测灵敏度比中子方法低性能验证：性能指标未见在焦炭塔上应用效果的权威部门鉴定使用情况：国内有料位监测的焦炭塔十几年前采用该方法，但由于辐射防护安全性能差，近十年来已基本不在采用安全性能：测量原理决定射线需穿透塔径，源强与塔径有关。

若需检测到焦层界面及放水状态，对 8 米多的塔需用几百甚至上千毫居的 γ 源必须加上厚厚的铅罐才能保证使用时周围环境的安全，但空塔时对塔周围的安全影响极大若遇应急状态（失火） ，铅屏蔽功能失效或降低，须十几米甚至几十米距离防护才能达到国家相关辐射防护标准安全保证：未见生产单位的省级主管部门的辐射防护性能鉴定报告及使用单位所在省市级主管部门的辐射防护性能监测报告其三：γ 源连续料位测量方法采用 γ 源连续料位计，不适于焦炭塔内这种多界面且介质密度变化的物料的料位测量只适于单一界面、介质密度稳定、可实物标定的物料的料位测量（如连续重整、聚丙稀等） 测量原理：采用点源与棒探测器组合，本质上不能直接测量界面的位置，而是通过点源与塔对侧棒探测器之间纵向扇型区域内物质对射线总体指数衰变变化，必须经过实物标定得到经验数据，再通过插值算法来推算界面位置界面位置（改变对射线起衰变作用的面积形状） 、介质种类、密度的变化都将影响总体衰变量性能效果：在介质种类、密度不变的条件下，由于点源到棒探测器各点的距离不同、不同料位下物质遮挡射线的路径不同，仍然无法得到棒探测器上射线总体指数衰变量与料位之间的明确的对应关系。

棒探测器不是带智能的自感应的刻度尺，无法判别自身哪个高度部位接收的是没通过物料衰变的射线通量、哪个高度部位接收的是通过物料衰变的射线通量，只能给出整根棒探测器上接收的射线通量的变化所以，只能通过实物标定，先确定几个料位与整根棒探测器上射线衰变量之间的实际对应关系，再通过插值算法推算其它射线衰变量对应的料位（在介质种类及密度与实物标定的条件一致时推算的高度较准确有较高的参考价值） 焦炭塔内无法提供泡沫层的实物标定条件，且泡沫层内密度是变化的，在这种工况条件下，使用连续料位计既不满足其测量原理又无法对其测量结果进行有效验证，再称是实际准确连续测量泡沫层高度，那就是极不严肃、极不科学的用不同于泡沫层的介质（如水）或简单开关源来代替泡沫层的实物标定是不科学的，也是存在极大隐患的（满量程的泡沫比满量程的水对射线衰变要小，料位计就会指示泡沫还没到满量程，形成安全隐患） 即便理论上能采用极小的源，当遇到极稀的泡沫层刚好无法穿透，这样接近用水的标定效果，但在实际操作上也是难以实现的一是源的大小无法控制的那么准确、射线的穿透能力很强，二是这个临界值很难用实际稀泡确定，三是即使找到了经过一两年这个源也衰减的不能用了，还得重新换源。

此法肯定不能检测到焦层界面、泡沫层厚度、结焦软硬、塔下部放水此法作为泡沫上限报警不灵敏不直接，安全保障性低性能验证：性能指标未见在焦炭塔上应用效果的权威部门鉴定，本身也无法验证使用情况：在塔内容量利用率不高、不需要考虑工况变化对塔内物料分布影响的粗放式控制情况下，可使用此方法国内有料位检测的焦炭塔 10%左右采用此方法安全性能：测量原理决定射线需穿透塔径，源强与塔径有关对 8米多的塔需用上百毫居的 γ 源必须加上厚厚的铅罐才能保证使用时周围环境的安全，若遇应急状态（失火） ，铅屏蔽功能失效或降低，须十几米距离防护才能达到国家相关辐射防护标准安全保证：应查验生产单位的省级主管部门及使用单位所在省市级主管部门对其所用源强下仪表的辐射防护性能监测报告。