燒堿(學(xué)名為氫氧化鈉，分子式NaOH)是一種被**用于各種生產(chǎn)過程中，用途**的化工原料。 在化工生產(chǎn)中，燒堿提供堿性環(huán)境或作催化劑，其稀溶液家用時(shí)可以做洗滌液。在輕紡工業(yè)用于制紙漿、肥皂、合成洗滌劑、粘膠纖維、印染等，也用于冶金工業(yè)制鋁，石油工業(yè)加工各種石油產(chǎn)品以及化學(xué)工業(yè)加工各種有機(jī)中間體產(chǎn)品。在燒堿的生產(chǎn)過程中，蒸發(fā)工序是氯堿制堿的一個(gè)重要工序，該工序中各個(gè)蒸發(fā)罐液位的準(zhǔn)確測量是實(shí)現(xiàn)燒堿蒸發(fā)工序自動(dòng)出堿的關(guān)鍵所在。該工序中的堿液具有高溫、高濃度、強(qiáng)腐蝕性和易結(jié)晶的特點(diǎn)，在蒸發(fā)過程中，蒸發(fā)罐內(nèi)易形成固、液、氣三相共存的情況，并且堿液長期處于沸騰狀態(tài)，極易形成虛假液位，給物位儀表的準(zhǔn)確檢測帶來了極大的困難。

      如何選擇一種適合于堿液測量的液位儀表就顯得尤為重要了，目前國內(nèi)外的化工物位液位檢測技術(shù)迅猛發(fā)，各種新型的物位液位測量儀表不斷出現(xiàn)，用戶在選擇測量儀表的范圍和類型也在增加，本文所介紹的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)就具有非常強(qiáng)的抗干擾能力，特別適用于測量液位波動(dòng)大的工況。本文針對于應(yīng)用導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)側(cè)量燒堿蒸發(fā)罐液位，闡述了導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的側(cè)量原理和優(yōu)點(diǎn)。通過在蒸發(fā)工序的實(shí)際應(yīng)用，證明導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在燒堿蒸發(fā)工序應(yīng)用中的可行性和可靠性。
 
　
        某公司年產(chǎn)15萬噸燒堿裝置蒸發(fā)工序蒸發(fā)罐的液位測量，初采用的是雙法蘭差壓式液位變送器，但由于堿液腐蝕性較強(qiáng)、溫度高，長期以來液位不能正常測量，不但不能滿足生產(chǎn)需要，而且增加了操作工、儀表工的工作量。而后又試用了多種物位檢測儀表，效果皆不盡人意。于是該公司引進(jìn)了E+HFMP40型導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，經(jīng)過多次試驗(yàn)和長期使用，取得了非常好的使用效果，實(shí)現(xiàn)了燒堿蒸發(fā)工序出堿的自動(dòng)控制。
 　　
1導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的測量原理和優(yōu)點(diǎn)
　　1.1測量原理
　　導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)是基于時(shí)間行程原理的“俯視式”測量儀表，其測量原理如圖1所示。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在測量從參考點(diǎn)(儀表過程連接處)到被測物料表面的距離時(shí)，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生高頻脈沖，高頻脈沖注人探頭并沿著導(dǎo)波體向下傳輸，導(dǎo)波體可以是金屬硬桿或柔性金屬纜繩。當(dāng)脈沖遇到物料表面時(shí)被反射，反射脈沖信號沿導(dǎo)波體傳遞至接收器，并終送人微處理器中將距離信號轉(zhuǎn)換為物位信號。
　　圖1導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的測量原理

　　設(shè)。為光速，參考點(diǎn)到被測物料表面的距離D與脈沖發(fā)出到接收所用時(shí)間t成正比:
　　D=c·t/2
　　根據(jù)已知空罐高度E，則液位L的計(jì)算式如下:
　　L=E-D
　　導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)主要由發(fā)射和接收裝置、導(dǎo)波探頭、信號處理器、操作面板、顯示表頭及故障報(bào)警等部分構(gòu)成。導(dǎo)波探頭是導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的重要組成部分，在液位計(jì)選型時(shí)，根據(jù)工況的不同選擇適宜的導(dǎo)波探頭，才能測得準(zhǔn)確的液位。導(dǎo)波探頭分為桿式、纜式和同軸桿式三大類，不同類型的導(dǎo)波探頭有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。桿式適宜測量存在起泡、沸騰表面或形成湍流的介質(zhì)，對蒸汽和泡沫有很強(qiáng)的抑制力，但不宜應(yīng)用于太大量程的測量，原因是桿式太長不易運(yùn)輸和安裝;纜式適用于大量程的測量，不受量程范圍的限制，而且適宜測量粘稠性液體或固體粉末介質(zhì);同軸桿式適宜測量液化氣和介電常數(shù)低的液體。
　　1.2導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)
　　導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)除了具有一般雷達(dá)液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)外，還具有如下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):
　　a.可測量多種不同介質(zhì)。測量介質(zhì)包括液體、固體、顆粒及粉料等，且不受介電常數(shù)、溫度、壓力及密度等條件變化的影響，可測量介電常數(shù)在1.4一100.0(空氣的介電常數(shù)是1.0)的幾乎所有的液體和漿體‘。
　　b.信號穩(wěn)定、準(zhǔn)確。信號在導(dǎo)波探頭中的傳輸不受液面波動(dòng)和儲罐中障礙物的影響，液位計(jì)所接收到的返回信號較強(qiáng)，并且導(dǎo)波雷達(dá)可根據(jù)底部回波信號將測量值加以修正，使信號更為穩(wěn)定準(zhǔn)確。
　　c.特別適合測量含有蒸汽、霧氣和泡沫的介質(zhì)。霧氣和泡沫對測量無影響，由于電磁波不通過空間傳播，因而霧氣不會引起信號衰減，泡沫也不會對信號進(jìn)行散射而損失能量z。
d.能耗低。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)輸出到導(dǎo)波探頭的信號能量非常小，約為常規(guī)雷達(dá)發(fā)射能量(1mW)的10%(約0.1mW)，因此采用的是回路供電而不是單獨(dú)的交流供電，從而極大地節(jié)省了安裝費(fèi)用藝。
 
2導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)與其他液位儀表應(yīng)用的比較
液位儀表種類繁多，在不同的工況，各類液位儀表各具優(yōu)勢。但是蒸發(fā)工序的工況比較復(fù)雜，堿液具有高溫、高濃度、強(qiáng)腐蝕性且易結(jié)晶的特點(diǎn)，導(dǎo)致儀表故障率高、維護(hù)量大、使用周期短、在線檢修困難。在此種工況下，以往采用的液位儀表類型有:電極式液位開關(guān)、雙法蘭差壓式液位變送器及電容式物位計(jì)等。電極式液位開關(guān)為非連續(xù)性液位測量儀表，不能實(shí)時(shí)監(jiān)測罐內(nèi)液位變化的情況，并且電極表面容易結(jié)鹽，往往測得虛假液位，導(dǎo)致開關(guān)閥誤動(dòng)作，非常不利于生產(chǎn)操作;雙法蘭差壓式液位變送器的隔膜片周圍易結(jié)晶、結(jié)鹽，致使測量信號嚴(yán)重滯后，不準(zhǔn)確;電容式物位計(jì)的電極易被堿液腐蝕，導(dǎo)致電極破裂致使測量信號不準(zhǔn)確。為解決此類問題，將導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)應(yīng)用于該工序，經(jīng)過長期實(shí)際使用，取得了非常好的測量效果，極大地提高了生產(chǎn)效率。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)是能同時(shí)滿足高溫、強(qiáng)腐蝕及結(jié)晶等條件的檢測儀表。表1為4種液位儀表使用情況的比較。 
　　
3導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在蒸發(fā)工序的應(yīng)用
　　3.1燒堿蒸發(fā)工序流程簡介
　　氯堿工業(yè)是利用電解飽和鹽水制取燒堿(氫氧化鈉)和氯氣并副產(chǎn)氫氣的生產(chǎn)過程，其主要工序包括鹽水精制、電解、蒸發(fā)及產(chǎn)品的精制等。經(jīng)電解產(chǎn)生的堿液，含有一定量的NaCI和大量的水，需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮并除去NaCI，才可以制得質(zhì)量符合商品堿要求的產(chǎn)品3。
　　我國燒堿蒸發(fā)工序的主流工藝是三效順流，如圖2所示。三效順流是將3個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)運(yùn)行的蒸發(fā)操作流程，堿液和蒸汽的流向相同，即都由*先效順序流至末效。生蒸汽送人*先效加熱室，蒸發(fā)出的二次蒸汽進(jìn)人二效的加熱室作為加熱蒸汽，二效的二次蒸汽又進(jìn)人第三效的加熱室作為加熱蒸汽，第三效的二次蒸汽則送至冷凝器全部冷凝。電解液進(jìn)人*先效，濃縮后依次送人后面各效連續(xù)不斷地被濃縮，直至濃縮到要求的濃度4。

　　3.2導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在蒸發(fā)罐上的應(yīng)用
　　3.2.1導(dǎo)波探頭的選擇
　　蒸發(fā)三效順流工藝中，各效蒸發(fā)罐的工況見表2。
　　由于蒸發(fā)罐液位測量距離為2m，測量距離較短，因此導(dǎo)波探頭宜選擇桿式。從表2可以看出，蒸發(fā)罐內(nèi)工況的特點(diǎn)是:I效至IQ效的溫度、壓力依次遞減，堿液濃度依次遞增。堿液在高溫下對許多金屬會產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，且濃度越高腐蝕性越強(qiáng)，當(dāng)濃度高于30%，溫度高于80℃時(shí)，對金屬的腐蝕迅速增加，溫度越高腐蝕越嚴(yán)重5。因此導(dǎo)波探頭的材料不能僅選用常規(guī)耐腐蝕的金屬材料，如304不銹鋼。
　　聚四氟乙烯對一切濃度的堿液都有良好的耐腐蝕性，溫度可達(dá)1900C，并且聚四氟乙烯又耐磨損5，可以抵御堿液在沸騰時(shí)對導(dǎo)波探頭的沖刷。因此導(dǎo)波桿的材料選用304不銹鋼外襯聚四氟乙烯，既耐腐蝕又耐磨損，滿足工況測量需要，提高了液位計(jì)的使用周期。導(dǎo)波桿易于拆卸，更換簡單，一旦導(dǎo)波桿受損，只需更換導(dǎo)波桿，無需更換整臺儀表，從而極大地降低了儀表維修費(fèi)用。

　
　3.2.2導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的安裝
        導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的安裝形式有兩種:
　　a.頂部直接安裝。直接安裝在罐直徑的1/6一1/4之間的罐頂，探頭與罐壁之間的距離至少100mm，安裝方式有螺紋和法蘭兩種可以選擇，一般插人到設(shè)備內(nèi)部的導(dǎo)波桿長度，就是設(shè)計(jì)要求的測量范圍。
　　b.旁通管式安裝。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)安裝在旁通管上端，旁通管再與容器連接，一般旁通管上下側(cè)接口的中心距離就是設(shè)計(jì)要求的測量范圍。導(dǎo)波管內(nèi)壁要求光滑，旁通管管徑40一100mmo由于蒸發(fā)罐是錐形罐，且堿液沸騰，為了避免測量干擾，選擇旁通管式安裝，旁通管可以聚集反射波使反射信號更強(qiáng)并防止液面波動(dòng)，因此旁通管式安裝測量效果更佳。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的旁通管式
　　安裝如圖3所示。
　　圖3導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的旁通管式安裝示意圖

　　3.2.3導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在蒸發(fā)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
　　在蒸發(fā)工藝中需要監(jiān)控的主要參數(shù)是各進(jìn)出口堿液溫度、液位和流量3。蒸發(fā)過程的自動(dòng)控制是將現(xiàn)場檢測的液位、溫度及壓力等信號送人DCS，然后由DCS中的程序控制系統(tǒng)根據(jù)檢測信號自動(dòng)控制閥門的開閉，完成堿液進(jìn)料、過料、出料和自動(dòng)出堿的過程。現(xiàn)以蒸發(fā)111效為例說明通過對液位的自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)出堿的過程，111效過程控制流程如圖4所示。

　　　蒸發(fā)過程的自動(dòng)控制步驟如下:  
4結(jié)束語
　　導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在許多復(fù)雜的工況下都能使用，其綜合性能優(yōu)于其他常規(guī)液位儀表。蒸發(fā)工序操作工初采用觀看旁通視鏡的原始方法獲得蒸發(fā)罐的液位高度，在惡劣的現(xiàn)場條件下，給操作工帶來許多不安全的因素，而其他液位儀表的使用又不盡人意。在采用導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)后，經(jīng)過多年的使用，證實(shí)該類液位儀表不但測量準(zhǔn)確而且運(yùn)行穩(wěn)定，既減輕了操作工的工作量和儀表工的維護(hù)量，又滿足了蒸發(fā)工序過程自動(dòng)控制的要求，從而極大地提高了生產(chǎn)技術(shù)水平。

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