γ射线液位计在尿素合成塔中的应用

    随着科学技术的不断进步,国内的化肥企业也在不断的发展、壮大。从20世纪80年代的小氮肥生产装置替换为如今正在普及全国的中、大氮肥生产装置,已是化肥生产企业提高生产力增强市场竞争力的有效途径。因此,对于中、大氮肥生产装置提供“触角、眼睛”的仪表业提出了挑战。以前针对小直径高压容器采用的外置式放射源,小量程测量液位的方式随着设备的大型化已不再适用。

    针对目前国内化肥生产企业普遍采用的大型合成塔、气提塔的液位测量问题,提出了国产化且相对低成本、可靠性高,使用安全的解决方案。

   1　目前国内现状

    近几年国内化肥生产企业加快了设备升级换代的步伐,如,湖北宜昌化工股份有限公司“813”尿素工程,安徽临泉化工股份公司650 t/d尿素工程等,其核心设备:尿素合成塔、气提塔均采用厚壁、大直径(直径大于等于3 m)、高塔身(合成塔塔高大于40 m,气提塔塔高大于10 m)的设计方案,工艺要求连续检测塔内液位变化量达2~3 m^[1]。这些测量参数对于原有的国内生产的γ射线液位计,通过透射的方式检测上述容器内的液位变化几乎是不可能的。这些企业一般都采用价格昂贵的进口γ射线液位计,每套都是几十万元人民币,在日常使用中出现故障,售后服务不是很及时,直接影响了企业的正常生产。

    2　常见液位计简介

    美国Ohmart公司的放射性液位计测量原理如图1所示。它采用内置多点铯2137放射源,线状探测器(一般采用电离室为探测器,可以随量程订制电离室的长度)。这套液位计的优点:能实现液位的可靠测量,在量程内线性分布均匀,能远距离进行数据标定及参数修正;放射源用量小,使用相对安全^[2]。它由多颗100~200 mCi的铯源模拟的线状源,内置式放置。在设备顶部安置了一个铅容器,通过法兰与设备上的内置盲管相连。仪表在工作状态时,由钢丝绳牵引的源棒放进盲管内。设备若须检修,则由钢丝绳牵引源棒提入铅容器中。这种工作模式减少了现场工作人员及设备检修人员受核辐射的量。其缺点是价格昂贵、维修困难。

    由国内一家公司代理的Berthold液位计检测原理如图2所示。它采用内置单点钴260放射源,分体式光电探测器分别置于设备规定量程的上、下限位置。这种测量方式的优点是成本投入少,能满足工艺控制的测量要求。但是,需要放射源钴260的剂量很强,每当设备内液位处于放射源下面时,射线泄漏严重,对附近的工作人员形成辐射,特别是检修设备时,必需裸露取出放射源,装入放在附近的铅容器,这样取放放射源的过程中对人员的伤害是非常大的。