轉爐負能煉鋼是冶金制造企業節能措施之一。煉鋼轉爐回收煤氣的合理利用就是重要環節。根據流量計量,對轉爐煤氣流量、煤氣中的含氧量、含一氧化碳量進行調節控制,使合格的轉爐煤氣回收到企業煤氣系統,除煉鋼作業回收用外還作為能源提供給公司內各用戶,實現負能煉鋼目標。轉爐煤氣的回收是技術難題,轉爐煤氣的計量也是難題之一。因為進行轉爐煤氣測量的流量計需要適應轉爐煤氣臟塵大、高溫、管徑大、不停產特性,而必須滿足抗臟塵、能長期穩定運行、維護量小、適合大口徑管線、檢測元件可不停氣在線安裝等計量需求,同時還具備計量實時數據存儲功能。經性價比分析,濟鋼采購測管式流量計應用于*煉鋼廠轉爐煤氣回收測量。
與其他流量計的性能比較
以前,大口徑煤氣流量測量曾用過孔板、文丘里管、威力巴、氣體超聲波、熱式質量流量計等作為檢測元件。
孔板和文丘里管存在①阻力損失大;②測量臟污介質(如煤氣)取壓孔易堵塞;③必須在斷流的情況下安裝拆卸,對于連續運行的工藝管線,安裝變的不可能;④管徑大于1.0米孔板不在國家標準(GB/T2624-93)支持范圍內,孔板的設計缺乏嚴格的科學依據等問題,應用效果不理想。
威力巴和氣體超聲波雖是可不停氣在線安裝的插入式流量計,安裝維護方便。但是,威力巴易發生取壓孔堵塞;而氣體超聲波因為探頭上易結污垢,造成聲波的反射和衍射;嚴重時需每周拆下清洗并丟失計量數據;應用效果不理想。
熱式質量流量計可不停氣在線安裝但需預置特性值,因為動態的轉爐煤氣含塵量、含水量與其出廠時的理論預設特性值發生較大變化,使得測量值不是偏低就是偏大,應用效果不理想。
基于皮托管測量原理的FJP型測管式流量計,是依據ISO3966《封閉管道流體流量的測量—采用皮托靜壓管的速度面積法》標準進行系統安裝和補償運算的,并針對被檢測介質臟污、含水等因素,在測頭和結構上采用*的設計(號:200420000638.7),避免了流量計檢測元件的堵塞與結垢,又能在工藝管線不斷流下進行在線安裝、拆卸和吹掃。該流量計*適合計量需求。
簡要介紹FJP型測管式流量計的引用標準與測量原理
FJP型測管式流量計
引用ISO3966《封閉管道流體流量的測量—采用皮托靜壓管的速度面積法》標準。該標準規定在充滿流體的封密管道內,處于穩定流動狀態的體積流量的測量方法。可測量流體的流速范圍:下限流速(空氣)為測頭在風洞中標定的zui低流速(約3.0m/s),上限流速小于0.25倍的馬赫數。
據標準介紹,測頭所在位置的局部流速為:
式中:
a為測頭校準系數( 測管式流量計的每一支測頭須經在國家技術監督機構*的風洞上進行標定,以獲得測頭校準系數。)
(1-ε)為可壓縮性修正系數。在液體中ε=0,所以不需要可壓縮性的修正;但在低馬赫數的可壓縮流體中,系數(1-ε)可按下述關系確定:
式中:
r為比熱比 P為局部靜壓
ρ為流體的局部密度 ΔP為由皮托管所指示的差壓
可壓縮流體的密度由下述方程確定:
式中:
R=8.3143 J•mol-1•K-1,摩爾質量以千克/摩爾表示并對空氣的值為02895;
Z是氣體定律偏差系數,對壓力小于10倍大氣壓和溫度在273K和373K之間的空氣來說,它與1相差無幾(它應與可壓縮性修正系數(1-ε)有區別);
T是由下述公式所得的局部靜溫度:
式中:
T0 是采用一個理想的全溫探頭在管道軸線上測得的總溫度。
該標準確定的測量方法是在95%置信水平上、有關流量不確定度≤2.0% 。在滿足標準規定的測量條件下,由其它因素影響所引起的誤差為:
式中:ΔqV—流量誤差;Δ(Δp)—差壓測量誤差;Δp—壓力測量誤差;
Δγ—比熱比誤差;ΔT—溫度測量誤差;ΔF—面積測量誤差。
該誤差與方法誤差合成,總不確定度范圍為2.0~3.0% 。
防堵塞措施
工業煤氣中大都含有水蒸汽狀態水分通常稱為濕煤氣,煤氣中的臟污粉塵隨冷凝水析出,可在取壓管內壁結垢;往往造成測孔元件的嚴重堵塞。測管式流量計的測頭設計,采用*的蹄形切口結構,向下安裝,濕煤氣中的冷凝水隨時滴入管道不再存積于引壓管內;該式流量計自身還配有在線吹掃裝置可隨時進行吹掃,較好解決了取壓管內壁結垢難題。摘說明書圖示如下
均速管流量計測量臟污介質易發生堵塞
測管式流量計的測頭結構
使用效果與作用
測管式流量計自投用運行穩定,再沒發生檢測元件堵塞,測量數據隨機性良好。難能可貴的是,該大口徑流量計可在風洞中標定測頭系數實現測量設備溯源需求,*符合ISO10012:2003、ISO9001:2000標準要求。該式流量計為實現“負能煉鋼”提供了準確有效測量手段,使轉爐煤氣回收績效有據可查、實在可信。
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