兩種煤粉流量計測量技術(shù)對比及應(yīng)用
摘要：工藝在運行中通過兩種流量的相互參考進行煤量給定, 可以精準的控制總氧煤比在0.8, 粉煤在此工況下能夠充分燃燒, 使得甲烷指標在500ppm以下, 爐溫低于600℃, 為裝置長周期穩(wěn)定運行提供了有力保障。
內(nèi)蒙古世林化工分公司煤制甲醇主裝置技改為航天爐, 爐內(nèi)為水冷壁結(jié)構(gòu), 爐膛溫度可達1500~1700℃, 具有較高的熱效率和碳轉(zhuǎn)換率, 有效氣體成分也很高。煤線保留原來的四條線, 氧線改為主氧和環(huán)氧兩條線, 四條煤線采用的流量計為前端分體式的伯托密度計和DYNA速度計4套, 后端為一體式的SWR流量計4臺。工藝流程如圖1
圖1 工藝流程圖
1、分體式流量計的組成及原理：
分體式流量計是由伯托核密度計、DYNA速度計和二次儀表構(gòu)成, 具體配置如圖2所示。
圖2 分體式流量計配置示意圖
圖3 DYNA速度計
1.1、核密度計：
伯托核密度計由放射源Cs137和檢測器組成, 其工作原理是:放射性同位素銫137從密度計的鉛罐中發(fā)出γ射線, 橫穿過粉煤管線后, 被對面密度計的射線檢測器接受, 粉煤的密度越大, 其吸收的射線劑量越多, 射線檢測器接收到的射線信號越弱。通過檢測射線檢測器接受的信號得到粉煤的密度。
1.2、速度計：
德國伯托公司的DYNA速度計, 其工作原理是:氣體輸送的粉煤顆粒之間互相摩擦碰撞產(chǎn)生靜電, 帶靜電電荷的粉煤顆粒通過速度計時, 感應(yīng)出一個電壓波形, 這個波形是的特定的, 速度計內(nèi)筒上有兩個固定距離的圓環(huán)電極, 檢測出同一電壓波形經(jīng)過兩個圓環(huán)電極的時間差, 就能得到粉煤的流速, 如圖3所示。
1.3、粉煤的質(zhì)量流量：
粉煤的質(zhì)量流量是將粉煤的密度值, 用溫度壓力值校正后與速度值和管道截面積相乘, 得數(shù)再用“K”值和“C”值修正而得到?；裟犴f爾EPKS控制系統(tǒng)里的輔助計算塊AUXCALCA里的公式以1號煤線為例:
粉煤流量的計算公式:
2、一體式SWR流量計的組成及原理：
一體式SWR流量計是由傳感器和中央處理單元組成。SWR流量計是針對氣固兩相流而開發(fā)的測量儀表, 它的工作原理是通過傳感器探頭在管道橫截面內(nèi)激勵出均勻交變的電磁場, 粉煤流經(jīng)該電磁場時, 引起電磁場的變化, 依據(jù)此變化計算出粉煤運動速度 (m/s) 、密度 (kg/m3) 、實時粉煤流量 (kg/h) , 并且輸出對應(yīng)上述測量值的三路獨立的4~20mA電流信號。
3、兩種流量計的標定方法：
3.1、伯托核密度計標定：
它是采用一點法進行零點取值, 要求工藝把氮氣壓力升到4.5Mpa, 并處于流動狀態(tài), 通過二次表的面板進行零點計數(shù)率的采集, 把面板上顯示I-mean的值設(shè)置到zero countrate I0下的value里。
3.2、SWR密度計標定：
它是對零點、小流量、正常流量都要進行標定, 同時要求稱重倉的料位指示準確, 標定循環(huán)的累計時間為12小時, 通過稱重倉煤量的增減變化, 計算出相對應(yīng)密度的標定系數(shù)。
4、兩種流量計在實際運行工況中的比較：
氣化壓力在4.0Mpa, 煤線壓力是4.3Mpa, 投煤量是46t/h, 氧煤比控制在0.8左右, 此時兩種流量的顯示如圖4 (以一號線的速度、密度、流量為例) , 前端伯托密度比后端SWR密度大30~50kg/m3, 后端SWR速度比伯托DYNA速度大0.4~0.6m/s, 符合氣固兩相流的特點。
圖4 速度、密度、流量曲線 (藍線-伯托、紅線-SWR)
5、流量在實際運行中的結(jié)果分析：
由于流量是由密度、速度以及管道截面積計算出的, 速度在測量過程中不需要做任何修正, 輸煤管線直徑一旦確定, 可以視為速度和截面積都是常數(shù), 此時對于流量影響較大就是密度了, 通過對密度的歷史趨勢進行查看, 發(fā)現(xiàn)伯托密度計阻尼時間較長, 曲線比較圓滑, 峰值不突出, 不能真實的反應(yīng)管道內(nèi)的流態(tài), 而SWR的密度計和管道內(nèi)的壓力曲線完全一致, 可以較好的反應(yīng)實時工況, 在工藝調(diào)整工況時, SWR密度計跟蹤迅速, 很快就能達到穩(wěn)態(tài), SWR流量的變化趨勢和伯托的流量相一致。
6、結(jié)語：
通過每天的流量累計證明, 在同樣工況下, 伯托分體式流量計和SWR一體式流量計累計量的差值在允許誤差范圍內(nèi), 可以得出SWR流量計也能滿足工藝的要求, 在運行中可以和伯托流量計相互參考, 同時它還具有以下優(yōu)點:
(1) SWR流量計屬于非核儀表, 現(xiàn)場維護簡單, 沒有核輻射傷害;
(2) 傳感器采用陶瓷內(nèi)襯, 耐磨、防腐, 延長了儀表的使用壽命, 儀表出廠質(zhì)保三年;
(3) 瞬時流量在工況大幅度調(diào)整時能及時跟蹤;
(4) 采用一體式儀表完成了流量、密度、速度三路獨立的4~20mA電流輸出信號;
(5) 不涉及到射源衰減的問題, 在后期使用中不會降低測量精度。