概述
水煤漿是一種新型、、清潔的煤基燃料,是燃料家庭的新成員,它是由65-70%不同粒度分布的煤,29-34%左右的水和約1%的化學(xué)添加劑制成的混合物,可用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐代油、代氣、代煤燃燒,是當(dāng)今潔凈煤技術(shù)的重要組成部分。
由于水煤漿特殊的物理特性,使其測(cè)量難度很大。因其含有60%以上的極細(xì)的煤固體顆粒,再加上輔助添加劑,在高壓工況下,其動(dòng)力粘度高達(dá)800~1500mPa.s,介質(zhì)對(duì)襯里的擠壓和對(duì)電極的沖刷環(huán)境都對(duì)流量計(jì)傳感器的襯里與測(cè)量導(dǎo)管的附著性能以及電極的抗噪聲和防滲漏性能有著很高的要求。而且水煤漿是非牛頓流體,設(shè)計(jì)管道流速很低,在1.0m/s左右,而且又有腐蝕性,經(jīng)多年煤化工裝置的運(yùn)行比較經(jīng)驗(yàn)證明,采用煤漿電磁流量計(jì)測(cè)量水煤漿流量是目前惟一可靠的方式。
水煤漿電磁流量計(jì)的工作原理
電磁流量計(jì)測(cè)量的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)原理(見(jiàn)圖1)。導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)由Ex=kBDv計(jì)算。感應(yīng)電勢(shì)E的大小正比于導(dǎo)體的運(yùn)行速度v、導(dǎo)體寬度D及磁場(chǎng)強(qiáng)度B。電磁流量計(jì)兩個(gè)測(cè)量電極間的距離是由流動(dòng)介質(zhì)形成的導(dǎo)體寬度D,置于管道兩側(cè)的電磁線(xiàn)圈通電后產(chǎn)生電磁場(chǎng),強(qiáng)度為B。當(dāng)被測(cè)的導(dǎo)電流體以平均流速v通過(guò)磁場(chǎng)時(shí),電極感應(yīng)出一定的電動(dòng)勢(shì)E。轉(zhuǎn)換器將所測(cè)的電動(dòng)勢(shì)E轉(zhuǎn)換成4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳送至控制室。
在水煤漿場(chǎng)合襯里材料多為耐腐蝕、耐磨的工程橡膠和聚四氟乙烯塑料,但近幾年發(fā)展起來(lái)的增強(qiáng)聚四氟乙烯被得到廣泛應(yīng)用,其耐磨性、耐擠壓性能、耐腐蝕性非常優(yōu)異,并與測(cè)量導(dǎo)管有很好的附著性能,不會(huì)發(fā)生襯里起殼或脫落現(xiàn)象。
科隆電磁流量計(jì)在德士古氣化爐中的實(shí)際應(yīng)用情況
電磁流量計(jì)測(cè)量水煤漿的優(yōu)點(diǎn)是壓損極小,可測(cè)流量范圍大。zui大流量與zui小流量的比值一般為100:1以上,適用的工業(yè)管徑范圍寬,zui大口徑可達(dá)3m,輸出信號(hào)和被測(cè)流量成線(xiàn)性,度較高,可測(cè)量電導(dǎo)率≥1μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿的導(dǎo)電流體流量。目前的煤化工行業(yè)中德士古氣化爐中的煤漿流量計(jì)大部分設(shè)計(jì)和選型中都采用的是電磁流量計(jì),但實(shí)際使用效果差異很大,這一問(wèn)題一直是煤化工行業(yè)專(zhuān)業(yè)人員討論的難題。
陜西神木化學(xué)工業(yè)有限公司是年產(chǎn)60萬(wàn)t甲醇的大型國(guó)有企業(yè),有6臺(tái)德士古氣化爐,共有15臺(tái)煤漿電磁流量計(jì),經(jīng)過(guò)多年的探索,整體使用效果良好。尤其是04年科隆電磁流量計(jì)自投用以來(lái),流量計(jì)運(yùn)行穩(wěn)定,襯里采用ETFE(增強(qiáng)聚四氟乙烯),運(yùn)行近10年來(lái),沒(méi)有任何磨損,與其他單位生產(chǎn)的煤漿流量計(jì)相比,質(zhì)量?jī)?yōu)良,運(yùn)行穩(wěn)定。
關(guān)于流速
流量計(jì)的量程根據(jù)不低于預(yù)計(jì)的zui大流量值的原則選擇滿(mǎn)量程刻度,常用流量超過(guò)滿(mǎn)量程的50%,這樣可獲得較高的測(cè)量精度。常規(guī)電磁流量計(jì)的流速為2~4m/szui合適,煤漿流量計(jì)的流速小于1m/s較為合適。
在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,德士古氣化爐所用的煤漿泵多是FELUWA軟管隔膜式活塞泵,我公司電磁流量計(jì)的工作壓力為6.0MPa,正常流量為25m3/h,煤漿管線(xiàn)是DN150,根據(jù)此管徑及流量計(jì)算,流速達(dá)不到0.5m/s,這是通常流量計(jì)運(yùn)行不穩(wěn)定的重要原因之一??坡‰姶帕髁坑?jì)在實(shí)際使用中,流速大小對(duì)精度的影響很小,儀表線(xiàn)性度很好,即使在0.3m/s的流速也可準(zhǔn)確測(cè)量。
襯里的選用
流量計(jì)實(shí)際使用壓力必須低于電磁流量計(jì)額定工作壓力,一般不超過(guò)16×〖10〗^5Pa,襯里的耐壓也很關(guān)鍵,襯里在擠壓后不能使電*出襯里表面。同時(shí),被測(cè)介質(zhì)溫度不能超過(guò)襯里材料的容許使用溫度,在高壓狀態(tài)下,一般≤120℃。
由于煤漿管線(xiàn)壓力達(dá)6.0MPa,煤漿固體顆粒沖刷比較嚴(yán)重,所以在襯里的材料選擇中應(yīng)慎重考慮??坡‰姶帕髁坑?jì)選擇了耐沖刷,耐磨損的增強(qiáng)聚四氟乙烯(ETFE)材料。自投用10年以來(lái),襯里完好無(wú)損。
關(guān)于阻尼時(shí)間
在流量計(jì)的運(yùn)行過(guò)程中,儀表穩(wěn)定指示與安全運(yùn)行是長(zhǎng)期存在的一對(duì)矛盾。在德士古氣化爐煤漿電磁流量計(jì)的設(shè)計(jì)中,一般設(shè)計(jì)為三選二低聯(lián)鎖跳車(chē)。在流量計(jì)的運(yùn)行過(guò)程中,阻尼時(shí)間設(shè)置短,流量計(jì)運(yùn)行勢(shì)必不穩(wěn)定,波動(dòng)較大;如果將阻尼時(shí)間設(shè)置較長(zhǎng),儀表本身表面看起來(lái)穩(wěn)定運(yùn)行,但當(dāng)煤漿泵?;蛎簼{管線(xiàn)堵塞時(shí),流量計(jì)不能快速降下來(lái),不能及時(shí)反映實(shí)際生產(chǎn)狀況,更可怕的是會(huì)造成過(guò)氧爆炸的危險(xiǎn)??坡x表是采用低噪音電極和抗噪音轉(zhuǎn)換器來(lái)降低流量顯示的波動(dòng),所以在阻尼時(shí)間的設(shè)置上比較合理,既保證了安全生產(chǎn),又保證了儀表的穩(wěn)定運(yùn)行。
安裝注意事項(xiàng)
從電磁流量計(jì)的測(cè)量原理及安裝注意事項(xiàng)里看,電磁流量計(jì)的安裝可以選擇水平安裝,也可以選擇豎直安裝,但推薦垂直安裝,且被測(cè)流體是自下而上流動(dòng)。水平安裝時(shí)要保證在何時(shí)測(cè)量導(dǎo)管都充滿(mǎn)液體。我公司煤漿流量計(jì)在水平管道和豎直管道均有使用,但從整體運(yùn)行情況來(lái)看,水平管道運(yùn)行效果良好。
電磁流量計(jì)信號(hào)比較弱,滿(mǎn)量程時(shí)只有幾毫伏,且流量很小時(shí),只有幾微伏,外界稍有干擾就會(huì)影響到測(cè)量精度。因此,流量計(jì)的外殼、屏蔽線(xiàn)、測(cè)量導(dǎo)管都要接地。要單獨(dú)設(shè)置接地點(diǎn),千萬(wàn)不要連接在電機(jī)或上、下管道上。流量計(jì)的安裝地點(diǎn)要遠(yuǎn)離一切磁源。
從電磁流量安裝的直管段要求上看,電磁流量的安裝直管段通常是10D,但科隆電磁流量計(jì)的直管段安裝要求簡(jiǎn)單,只需要前5D、后2D,基本上就可滿(mǎn)足運(yùn)行要求。
結(jié)語(yǔ)
隨著煤化工的發(fā)展與應(yīng)用,化工工藝千變?nèi)f化,使電磁流量計(jì)擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。在實(shí)際使用中會(huì)遇到各種各樣的技術(shù)難題,在流量計(jì)的廠家選擇中會(huì)更謹(jǐn)慎,建議能選擇在同類(lèi)行業(yè)中有使用業(yè)績(jī)的生產(chǎn)廠家,以保證整個(gè)生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
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