煤粉流量计

高炉煤气具有管径大、流速低、粉尘大、易堵塞等特点，其流量用常规装置测量效果不尽理想。近来，一种新型煤气流量计———煤气流量计采用独特的结构设计，在高炉煤气流量测量中取得了不少进展。本文对煤气流量计的基本原理和应用于高炉煤气测量的突出优点进行了分析，并给出了安装使用时的一些建议。1前言 在冶金企业中，高炉煤气等含杂质煤气的测量相当普遍。但是由于其具有管径大（可至2m-3m）、流速低、粉尘多、易堵塞等特点，准确测量煤气流速较为困难。常见的测量装置有标准孔板、圆缺孔板和文丘利管。用孔板测量时，尽管理论与实际应用资料丰富，但实际应用中仍有容易堵塞、流量系数长期稳定性差（漂移可超过20%）、压损大（可达40%-80%△P ）、维修工作量人等问题。文丘利管尽管压力损失有所减小（15%-29%△P ），但仍不能从根木上解决防堵问题，而且安装制作麻烦。由于这些缺点，造成有些煤气流量测量不准，有时测量值仅能供参考。又因煤气运行压力一般较低，节流装置时间一长，堵塞、结垢非常厉害，严重时甚至影响工艺设备运行。 近来一种新型流量计—煤气流量计，采用独特的弹头形结构设计，保证了探头的高强度、低压损 （2%~15%△P）和实现本质防堵，在高炉煤气测量中取得了较大进展。下面对其基本原理和特点以及用于高炉煤气测量的优越性进行分析，并给出安装使用时的一些建议。2煤气流量计原理及特点 煤气流量计是均速管流量计的一种，非常适合大管道气体的流量测量。它的探头是一种差压、速率平均式流量传感器。它通过传感器在流体中所产生的差压进行气体流量测量，其取压方式如图1. 煤气流量计在高、低压区按一定准则排布多对取压孔，通过所得差压准确地检测流体的平均流速，其流量和差压的关系满足下式:式中:Q——体积流量 K——流体系数 C——流体常数在特定流体条件下是常数） △P——差压。 煤气流量计采用了根据空气动力学原理设计的弹头形探头，其工作原理如图2所示。 煤气流量计这种独特的结构设计，使得探头所受到的牵引力zui小，并且流体与探头的分离点固定。低压孔取在探头侧后两边、探头与流体分离点之前，既避免了低压孔受涡流影响，又避免了低压孔被堵，使信号稳定、。探头采用前部表面粗糙处理和防淤槽，这样，无论对高速还是低速流体，都会产生稳流边界层，使其达到降低牵引力和涡街脱洛力的目的，并在很宽的范围内保证了的流量系数。它的流量系数K在一个相当大的范围内是常量，不受雷诺数、节流面积比的影响。煤气流量计从理论上建立了K值的分析模型，精度可达±1%，且经大量测试证明，实测值和理论值之间的偏差在±0.5%以内。 煤气流量计的测量精度可达±1.0%，重复性达±0.1%，它还能够保证精度的长期稳定，因为其不受磨损、污垢和油污的影响，结构上没有可移动部件，从设计上排除了堵塞现象的发生。 流量计探头的发展经历了圆形、钻石形、机翼形、弹头形等几种形式，但除弹头形的煤气探头外，其他几种类型的流量计探头均未能胜任含杂质煤气的测量。这是因为其他类型的流量计探头在设计时忽略了临界流体的流动情况和空气动力学原理，存在着取压孔易堵塞、信号波动大、精度不高、受流体牵引力影响大等缺点，从而使其应用范围受到很大的限制。3测量高炉煤气的优点 同孔板等常规流量装置相比，煤气流量计用于高炉煤气的测量时，有着很大的优越性: 1）探头具有优越的防堵设计。弹头截面的探头能够产生的压力分布，固定的流体分离点位于探头侧后两边。流体分离之前的低压侧取压孔，可以生成稳定的差压信号，并有效防堵，内部一体化结构能避免信号渗漏，提高探头结构强度，保持长期高精度。 2）结构简单，安装方便，可在线开孔插拔。高炉煤气管线停产机会少，选用在线插拔式的结构，给安装和维护带来了极大方便。 3）煤气流量计直管段要求较低。高炉煤气管径一般较大，有时难以满足标准直管段要求。煤气流量计在较低的直管段要求下，前7D后3D仍能保证1%的测量精度，zui小直管段要求为弯管后2D. 4）压力损失很小。煤气流量计采用非收缩节流设计，比孔板的*压力损失至少降低95%以上。例如，在直径为1 000mm的管道上，煤气压力为12kPa，用圆缺孔板测量时，其zui大压力损失竟达6kPa，极有可能影响用户点压力。而用威力巴流量计，压损仅有20Pa左右，其影响完全可以忽略不计。高炉煤气压力较低，管道上压力一般在lOkPa左右，而用户热风炉、烧结机等）点压力也只有6kPa-8kPa，因此减少节流件的压力损失非常重要。4应用建议 煤气流量计一般都有供方技术人员现场指导安装，但在开始设计和日常使用时仍应注意以下问题: 1）选型时务必提供准确的工艺参数，如流量、煤气成分、含尘量、温度、压力、湿度等参数。这一点对于选用任何类型的差压式煤气流量计都非常重要。 2）要配用质量较好的变送器。同其他流量计一样，煤气流量计用于煤气测量时差压值较小，一般在20OPa-2 000Pa之间，有时需要配用微差压变送器，因此变送器的好坏直接影响到输出信号的稳定性，目前广泛使用的EJA. 3051. 1151等变送器均可满足测量要求。 3）连续工作的煤气流量计从根本上杜绝了堵塞的可能，但当系统频繁开停机或管道处于停产时，仍有可能发生堵塞，此时应注意及时采取有效的防护措施。 4）尽管煤气流量计维修简便，但是为了保证其使用效果更好，作为一次取源部件，仍建议对其进行定期维护，有条件者亦可加入反吹管路。

在实际的运用过程中，焦炉煤气是由多种气体的混合气体，本身具有流速低，密度小， 带有焦油、灰尘、水分等特点，煤气计量测量介质存在水分和杂质，往往造成对计量数据产生误差，影响计量的准确性。以下是焦炉煤气对流量计的影响：1、焦炉煤气中必然含有粉尘和焦油，因此管道经过长期使用后，不可避免地会有粉尘和焦油沉积下来并在管道内形成厚度不均的沉积物。气体中往往含有水蒸气，当温度降低或压力上升都会使其中的水蒸气结成水，与粉尘等其它杂质的积聚形成灰尘，在孔板或别的差压式流量计前后管道中沉积。2、生产单位每年进行年修时，对煤气管道式在截止阀处开始吹扫，若此时管道装的是孔板流量装置，从而造成孔板长期没有吹扫；目前市场上大量应用在焦炉煤气管道上测量装置主要是靶式流量计，通过对日新靶式流量计工作原理得知，焦油、杂质、粉尘等对其流量传感器的影响微乎其微，而且靶式流量计的主要运用就再于：高粘度、高低温、抗杂质、耐脏等极其恶劣的工矿下使用的流量计，所以这时采用靶式流量计就是一个很好的选择，当然也包括用于煤气的贸易计量结算。

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