混合澄清槽吹氣測(cè)量方法研究

【摘 要】本文簡(jiǎn)要介紹了混合澄清槽及其測(cè)量方法，主要介紹了混合澄清槽測(cè)量研究過程中一些關(guān)鍵問題的解決，這些問題的解決，經(jīng)驗(yàn)證是可行的、準(zhǔn)確的，表明采用吹氣測(cè)量混合澄清槽參數(shù)是可實(shí)現(xiàn)的。

【關(guān)鍵詞】混合澄清槽；界面；吹氣測(cè)量；研究

混合澄清槽是一種溶劑萃取裝置。其工藝運(yùn)行狀態(tài)，依據(jù)界面、液位的測(cè)量數(shù)據(jù)來判斷，指導(dǎo)工藝人員操作。我國老的后處理設(shè)施混合澄清槽的測(cè)量主要采用桿式儀表，存在測(cè)量精度低，檢修維護(hù)困難，檢修劑量高等問題，我國首座動(dòng)力堆乏燃料后處理中間試驗(yàn)廠（以下簡(jiǎn)稱中試廠）熱運(yùn)行時(shí)放射性水平遠(yuǎn)高于老的設(shè)施，采用桿式儀表已不適于中試廠混合澄清槽的測(cè)量，采用吹氣儀表測(cè)量混合澄清槽，具有檢修維護(hù)方便，測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，但由于是首次采用，一些問題如吹氣測(cè)量管插入深度、軟件算法等問題，需要在研究過程中摸索解決。在研究過程中采用了與設(shè)計(jì)相符的臨時(shí)吹氣測(cè)量管組件，進(jìn)行了模擬調(diào)試，解決了吹氣測(cè)量管插入深度、吹氣管安裝、測(cè)量吹氣流量、管間距測(cè)定等問題；根據(jù)工藝運(yùn)行中可能出現(xiàn)的不同狀況，開發(fā)了適用于混合澄清槽的運(yùn)算公式；通過增設(shè)密度監(jiān)測(cè)儀表、判斷方法的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)界面污物排放的監(jiān)測(cè)。這些問題的處理，較好地解決了測(cè)量中存在的問題，滿足了采用吹氣法測(cè)量混合澄清槽參數(shù)的要求。

1、混合澄清槽的簡(jiǎn)介

1.1混合澄清槽應(yīng)用介紹

中試廠工藝系統(tǒng)共有11臺(tái)混合澄清槽，各種混合澄清槽的尺寸和級(jí)數(shù)有所不同，但工藝要求設(shè)置的測(cè)量點(diǎn)大致相同，都是在水相出口級(jí)澄清室設(shè)置液位、界面測(cè)量裝置，在有機(jī)相出口級(jí)混合澄清室設(shè)置界面吹氣測(cè)量裝置。唯有2D槽級(jí)數(shù)較多（18級(jí)），在以上基礎(chǔ)上又在第8級(jí)澄清室設(shè)置液位、界面測(cè)量裝置。圖1為混合澄清槽單元結(jié)構(gòu)圖。

1.2測(cè)量方法及測(cè)量裝置

混合澄清槽界面、液位測(cè)量采用吹氣測(cè)量法，測(cè)量裝置由吹氣管、吹氣裝置和差壓儀表三部分組成。吹氣測(cè)量管按不同組合，對(duì)混合澄清槽的液位、界面進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量結(jié)果由中央控制室的DCS系統(tǒng)采集、計(jì)算、顯示、記錄和報(bào)警。

1.3混合澄清槽吹氣儀表測(cè)量原理

吹氣儀表測(cè)量混合澄清槽某一級(jí)澄清室的界面高度、液位高度和液位過滿報(bào)警的原理示意圖及文字符號(hào)約定（見圖2）

2、測(cè)量方法的實(shí)現(xiàn)

用吹氣測(cè)量方法測(cè)量混合澄清槽液位、界面在我國后處理廠屬首次，要用好該測(cè)量方法，需要注意以下幾個(gè)方面：

吹氣測(cè)量管插入深度的確定

吹氣流量的選擇

吹氣測(cè)量管管間距的測(cè)定

軟件算法的實(shí)現(xiàn)

吹氣測(cè)量管的調(diào)試與安裝

密度的設(shè)置

調(diào)試階段采用臨時(shí)吹氣測(cè)量管組件，共有三種（見圖3、4、5）：四管吹氣管組用于測(cè)量混合澄清槽第一級(jí)液位、界面、液位過滿報(bào)警；三管吹氣管組用于測(cè)量2D槽第八級(jí)和末級(jí)液位、界面；兩管吹氣管組用于測(cè)量末級(jí)界面.

2.1吹氣測(cè)量管插入深度的確定

以02086混合澄清槽水相出口級(jí)為例（見圖6），用于液位過滿的的吹氣管（C）設(shè)計(jì)插入深度為40mm，D管設(shè)計(jì)插入深度為10mm，C與D吹氣管的管口位差為30mm。由于焊接安裝的原因，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，實(shí)際管口位差不到30mm，儀表不能正常測(cè)量，也不能在冒槽前及時(shí)發(fā)出液位過滿報(bào)警信號(hào)。

測(cè)量界面高度的上吹氣管（B）的插入深度也不夠，其管口（B）的位置幾乎與混合澄清槽的溢流堰口持平。在工藝運(yùn)行時(shí)，吹氣管管口（B）時(shí)而處于氣相，時(shí)而又處于液相，測(cè)量界面高度時(shí)，吹氣儀表不能穩(wěn)定工作。

另有個(gè)別混合澄清槽末級(jí)界面測(cè)量上吹氣管插入深度不夠，存在與水相出口級(jí)同樣的問題

從調(diào)試來看，這種情況是普遍存在的。原設(shè)置的管間距確實(shí)有一定的問題，為此對(duì)吹氣管組插入方式、插入深度進(jìn)行了調(diào)整，A管貼底，D管插入深度為10mm，C管插入深度應(yīng)超過排污口底部30mm，B管插入深度要求低于溢流管30mm。

同時(shí)為避免液流影響，管子的開口應(yīng)朝向級(jí)間隔板。

2.2吹氣流量的選擇

測(cè)量混合澄清槽的吹氣裝置，設(shè)計(jì)采用的吹氣測(cè)量范圍為0-12～60L/h，由于混合澄清槽測(cè)量高度相對(duì)比較窄，管間距一般較小，在測(cè)量時(shí)吹氣流量最小只能調(diào)到12L/h，該吹氣流量在混合澄清槽內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量大的氣泡，與吹氣測(cè)量要求不符，一般要求測(cè)量時(shí)，吹氣氣泡較小，比較穩(wěn)定。吹氣流量過大，測(cè)量時(shí)會(huì)有一定波動(dòng)，熱運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量放射性氣體。試驗(yàn)表明，吹氣流量為3L/h時(shí)，相對(duì)誤差最小，精度最高，更接近實(shí)測(cè)值，因此把原有吹氣裝置內(nèi)的0-10～60L/h流量計(jì)改為0-10L/h，并把所有吹氣流量改為3L/h。

2.3管間距的測(cè)定

從公式ΔP=D×g×L×10-3可看出，用吹氣法測(cè)量液位、密度等參數(shù)的差壓，是在密度D，重力加速度g，管間距確定的情況下得到的ΔP，當(dāng)密度D，重力加速度g一定時(shí)，管間距的準(zhǔn)確測(cè)定是保證差壓值測(cè)量準(zhǔn)確的前提，因此管間距的測(cè)定是較為重要的環(huán)節(jié)。管間距的測(cè)定一般采用人工測(cè)量、單管測(cè)量、差壓測(cè)量的方法，其中人工測(cè)量由于人為因素和測(cè)量工具的影響，有較大誤差；單管壓力測(cè)量受環(huán)境因素的影響也會(huì)有一定誤差，采用差壓法測(cè)量可以避免以上情況的發(fā)生，精度更高。在實(shí)際測(cè)定時(shí)，一般都采用測(cè)量?jī)晒苤g的差壓值來確定，確定后的管間距還需加不同入介質(zhì)通過與DCS系統(tǒng)顯示值測(cè)試比較，最后確定將來工程應(yīng)用的管間距。

2.4軟件算法的實(shí)現(xiàn)

2.5吹氣測(cè)量管的安裝與調(diào)試

在調(diào)試階段，采用了按設(shè)計(jì)要求加工的臨時(shí)吹氣測(cè)量管組件如圖3、4、5，通過PU管與熱室內(nèi)的吹氣管連接，可以通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)一些設(shè)計(jì)中存在的問題，據(jù)此整改。但不可用于正式測(cè)量安裝，因確定好的管間距，在安裝時(shí)會(huì)易位，與其他級(jí)不在同一參考位置，影響正常測(cè)量。根據(jù)此情況，設(shè)計(jì)了一體式吹氣測(cè)量裝置如圖7，在不焊封的情況下，蓋上測(cè)量蓋板，加去離子水，用吹氣法測(cè)定管間距，并反復(fù)驗(yàn)證，待測(cè)定后；再蓋好封焊，進(jìn)行再驗(yàn)證，這樣可以保證狀態(tài)和封焊前的硬件條件是一致的。

2.6密度的設(shè)置

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，混合澄清槽運(yùn)算時(shí)有機(jī)相、水相采用固定密度計(jì)算，密度設(shè)置不當(dāng)，產(chǎn)生的測(cè)量誤差會(huì)很大，為減小影響，在運(yùn)行時(shí)，可對(duì)有關(guān)測(cè)點(diǎn)溶液適當(dāng)取樣測(cè)定其密度值。

3、混合澄清槽界面污物排放監(jiān)測(cè)研究

混合澄清槽運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生一些界面污物（如圖8），界面污物的排放是混合澄清槽后續(xù)正常工作的保證，我國過去使用的混合澄清槽都缺少排污監(jiān)測(cè)手段，在中試廠的的設(shè)計(jì)中也沒有解決此問題，因此需要增加排污監(jiān)測(cè)，用儀表監(jiān)測(cè)有機(jī)相和界面污物被排出的過程，以此來指導(dǎo)排污工藝操作。

3.1排污過程簡(jiǎn)介

如圖8所示，排污時(shí)先進(jìn)行頂槽，其過程為：加大水相流量，停止有機(jī)相進(jìn)料，關(guān)閉水相出口閥，將有機(jī)相全部頂出；待頂槽完成后，關(guān)閉有機(jī)相出口閥，繼續(xù)加入水相，使界面污物至排污口，通過壓空吹掃排出界面污物。

3.2技術(shù)思路

為解決排污監(jiān)測(cè)問題，需按圖6對(duì)原設(shè)計(jì)的吹氣儀表組成進(jìn)行整改。整改后，測(cè)量界面和液位的差壓變送器（LiT-2086、LT-2086）不變；取消用于液位過滿報(bào)警的微差壓控制器（LS-2086），改裝用于測(cè)量溶液密度的差壓變送器（DT-2086）。

在實(shí)際運(yùn)行時(shí)Hw×Dw×g值需要工藝人員根據(jù)情況確定，（注：該值不適于采用液位值，主要是界面污物的高度、密度具有不確定性，用壓力值更能反應(yīng)實(shí)際情況），確定最終頂槽終點(diǎn)。

在實(shí)際操作時(shí)，當(dāng)密度增大到水相密度，界面污物到達(dá)排污口時(shí)，觀察記錄到排污口的差壓值ΔP2（注：該值小于ΔP水=L×Da×g），然后進(jìn)行吹掃排污。

用這種方法便可監(jiān)測(cè)出有機(jī)相和界面污物被排出的過程。

4、運(yùn)行情況

混合澄清槽吹氣測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)行期間所測(cè)界面、液位準(zhǔn)確可靠，能夠準(zhǔn)確反應(yīng)混合澄清槽的運(yùn)行情況，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行異?，F(xiàn)象；02086界面污物排放過程可得到準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，能夠較好地指導(dǎo)工藝操作，保證了混合澄清槽的正常運(yùn)行。

5、結(jié)束語

本研究對(duì)混合澄清槽測(cè)量系統(tǒng)開展了如下工作：

1、改進(jìn)了吹氣測(cè)量裝置測(cè)量界面、液位吹氣管插入位置，確定了插入深度和適宜的管間距。

2、開發(fā)了適用于工藝實(shí)際要求的運(yùn)算公式。

3、增設(shè)了排污監(jiān)測(cè)儀表，通過檢測(cè)密度、差壓變化結(jié)合工藝操作的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)有機(jī)相和界面污物排放的監(jiān)測(cè)。

經(jīng)運(yùn)行證明，該測(cè)量系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)混合澄清槽參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量和對(duì)界面的監(jiān)測(cè)，保證了混合澄清槽的正常運(yùn)行。積累了一些使用吹氣儀表測(cè)量混合澄清槽參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)，為今后的設(shè)計(jì)和調(diào)試提供了有益、可行的方法。