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测管式流量计在济钢转炉煤气回收系统中的应用
更新时间:2010-11-05   点击次数:1706次

转炉负能炼钢是冶金制造企业节能措施之一。炼钢转炉回收煤气的合理利用就是重要环节。根据流量计量,对转炉煤气流量、煤气中的含氧量、含一氧化碳量进行调节控制,使合格的转炉煤气回收到企业煤气系统,除炼钢作业回收用外还作为能源提供给公司内各用户,实现负能炼钢目标。转炉煤气的回收是技术难题,转炉煤气的计量也是难题之一。因为进行转炉煤气测量的流量计需要适应转炉煤气脏尘大、高温、管径大、不停产特性,而必须满足抗脏尘、能长期稳定运行、维护量小、适合大口径管线、检测元件可不停气在线安装等计量需求,同时还具备计量实时数据存储功能。经性价比分析,济钢采购测管式流量计应用于*炼钢厂转炉煤气回收测量。

与其他流量计的性能比较

    以前,大口径煤气流量测量曾用过孔板、文丘里管、威力巴、气体超声波、热式质量流量计等作为检测元件。

    孔板和文丘里管存在①阻力损失大;②测量脏污介质(如煤气)取压孔易堵塞;③必须在断流的情况下安装拆卸,对于连续运行的工艺管线,安装变的不可能;④管径大于1.0米孔板不在国家标准(GB/T2624-93)支持范围内,孔板的设计缺乏严格的科学依据等问题,应用效果不理想。
    威力巴和气体超声波虽是可不停气在线安装的插入式流量计,安装维护方便。但是,威力巴易发生取压孔堵塞;而气体超声波因为探头上易结污垢,造成声波的反射和衍射;严重时需每周拆下清洗并丢失计量数据;应用效果不理想。

    热式质量流量计可不停气在线安装但需预置特性值,因为动态的转炉煤气含尘量、含水量与其出厂时的理论预设特性值发生较大变化,使得测量值不是偏低就是偏大,应用效果不理想。

    基于皮托管测量原理的FJP型测管式流量计,是依据ISO3966《封闭管道流体流量的测量—采用皮托静压管的速度面积法》标准进行系统安装和补偿运算的,并针对被检测介质脏污、含水等因素,在测头和结构上采用*的设计(号:200420000638.7),避免了流量计检测元件的堵塞与结垢,又能在工艺管线不断流下进行在线安装、拆卸和吹扫。该流量计*适合计量需求。

FJP型测管式流量计的引用标准与测量原理

    FJP型测管式流量计引用


    ISO3966《封闭管道流体流量的测量—采用皮托静压管的速度面积法》标准。该标准规定在充满流体的封密管道内,处于稳定流动状态的体积流量的测量方法。可测量流体的流速范围:下限流速(空气)为测头在风洞中标定的zui低流速(约3.0m/s),上限流速小于0.25倍的马赫数。 

    据标准介绍,测头所在位置的局部流速为:

    

    式中:a为测头校准系数( 测管式流量计的每一支测头须经在国家技术监督机构*的风洞上进行标定,以获得测头校准系数。);(1-ε)为可压缩性修正系数。在液体中ε=0,所以不需要可压缩性的修正,但在低马赫数的可压缩流体中,系数(1-ε)可按下述关系确定:

    

    式中:r为比热比;P为局部静压;ρ为流体的局部密度;ΔP为由皮托管所指示的差压。

  可压缩流体的密度由下述方程确定:

    

    式中:R=8.3143 J·mol-1·K-1,摩尔质量以千克/摩尔表示并对空气的值为02895;Z是气体定律偏差系数,对压力小于10倍大气压和温度在273K和373K之间的空气来说,它与1相差无几(它应与可压缩性修正系数(1-ε)有区别);T是由下述公式所得的局部静温度:

   
                   
    式中:T0是采用一个理想的全温探头在管道轴线上测得的总温度。

    该标准确定的测量方法是在95%置信水平上、有关流量不确定度≤2.0%  。在满足标准规定的测量条件下,由其它因素影响所引起的误差为:
    

    式中:ΔqV—流量误差;Δ(Δp)—差压测量误差;Δp—压力测量误差;Δγ—比热比误差;ΔT—温度测量误差;ΔF—面积测量误差。

    该误差与方法误差合成,总不确定度范围为2.0~3.0% 。

    防堵塞措施

    工业煤气中大都含有水蒸汽状态水分通常称为湿煤气,煤气中的脏污粉尘随冷凝水析出,可在取压管内壁结垢;往往造成测孔元件的严重堵塞。测管式流量计的测头设计,采用*的蹄形切口结构,向下安装,湿煤气中的冷凝水随时滴入管道不再存积于引压管内;该式流量计自身还配有在线吹扫装置可随时进行吹扫,较好解决了取压管内壁结垢难题。摘说明书图示如下:
 


均速管流量计测量脏污介质易发生堵塞


测管式流量计的测头结构


    使用效果与作用

    测管式流量计自投用运行稳定,再没发生检测元件堵塞,测量数据随机性良好。难能可贵的是,该大口径流量计可在风洞中标定测头系数实现测量设备溯源需求,*符合ISO10012:2003、ISO9001:2000标准要求。该式流量计为实现“负能炼钢”提供了准确有效测量手段,使转炉煤气回收绩效有据可查、实在可信。
 

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