V锥流量计在电铅炉煤气测量中的应用

2019-01-23 14:25:15

摘要:主要介绍了v形锥流量计在某公司电铅炉煤气流量测量中的应用,对其测量误差、计算公式、测量中煤气单耗及应用进行了阐述,为进一步寻求煤气流量的测量方法提供依据。

0引言

节能减排、发展循环经济是我国政府的一项重要经济政策。株洲火炬工业炉有限责任公司投资200万元在某公司铅厂电铅3#炉中安装一套煤气计量装置进行节能改造,取得了较好的效果。

1电铅煤气单耗测试结果

2008年8月7日~11日共3天(8月9日、10日不计),在电铅3#锅单独计量情况下,煤气阀门全部打开,煤气瞬时流量为1750-2860m2/m,并调节好风、煤气比,保证火苗不外逸,在电铅3#锅装入析出铅至全部熔化到可以操作,要求每锅装锅量大于90吨,每批产出量大于82吨。在测试煤气单耗试验过程中严禁中途加入或掏出其它锅内铅水,试验操作过程严格按照工艺操作规程进行。3天的单耗分别是:8月7日303m2/t;8月8日8日229.28m2/t;8月11日216.4m3t。
3天的平均单耗为:303+229.28++216.4=748.58/3=249.56m2t,或25149+18916+17854-61919m2/
(83+2×82.5)t=249.67m3t。具体数据见表1。

2V形锥流量计简介

电铅3#炉煤气流量测量采用了湖南省计量技术开发公司生产的V形锥流量计。这种新型的锥形流量计解决了焦炉煤气流量测量中的两个主要难题:①固体物质的积结(沉积)和由此造成的β
比值的改变;②差压测量取压孔的堵塞。

由于锥形流量计具有非常独特的锥形体元件,锥形体与流体相互作用,使在锥形体上游的速度分布得以重新整形。这样不但创造了一个最佳的速度分布,而且在上游产生了一个压力区间,阻止污染物的形成与积结,从而能保持一个恒定的β比值。由于高压测量孔也位于此压力区间,因此也能保持清洁而不被污染物堵塞。

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由于V-cone的锥形体能在其自身周围及其下游产生一个受控制的紊流区,在这紊流区自然能始终保持清洁而不被污染物积结,从而使低压测量(取压)孔始终保持干净。而文丘利管、孔板和圆缺孔板由于在管道及流量检测元件的内表面上有固体物质积结,使得对焦炉煤气的流量监测变得格外困难。长期以来专家对产生差压的节流装置的优化改进工作一直没有中断,对其尺寸、节流件的几何形式与参数,入口边缘剖面,取压与节流方式,可更换孔板等的研制工作一直在进行。为测量脏污流体的流量已开发出的非标准节流装置大致有圆缺孔板、偏心孔板、楔形孔板、耐磨孔板、环形孔板、弯管(弯头)等,这种完善、改进的工作直到上世纪80年代中期才发展成质的飞跃,即:将流体节流收缩到管道中心轴线附近的概念从根本上改变成利用同轴安装在管道中的V形尖圆锥将流体逐渐地节流收缩到管道的内边壁。通过测量此V形内锥体前后的差压来测量流量,为差压式流量计揭开了崭新的一页。

3V形锥流量计应用中的问题及分析

3#炉技改工程项目现已竣工验收。但在调试过程中,经校核测试发现该流量计测量结果与实际存在较大偏差。

3.1流量计及配套设施

选用流量计及配套设施见表2。

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①变送器信号输入PLC模拟量模块,经换算后在显示器上显示瞬时及累计流量。

②流量计算依据原流量计厂家提供的计算公式,经PLC编程得出计算公式如下:

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式中:P2o为标态下的煤气密度1.14kg/m2,M为质量流量。

3.2校核办法及过程

我们用标准皮托管插入煤气管中,通过测量流体的总压。和静压P之间的压差AP(AP=P。-P)来计算管道中的流体流速v,再通过管径计算流体的流量Q。

管道中的流速为

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为了使测量结果更加准确,我们采用3等环面法,即将管道流通截面分成3个面积相等的同心圆环,每个圆环的等分处布置测点,所测结果取3点的平均值。采用的主要测试设备有标准皮托管和数字式微差压计各1台。测量结果(共6组)见表3。

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3.3偏差原因分析

由表3可知其测量的平均偏差率为38.95%。经分析,造成如此大的偏差原因如下。

①人为定义管道内径为DN=190mm是不对的,因为流量计计算是按DN=204mm计算的,所以应按204mm计算流量。

②皮托管计算采用了标准状况下的密度P20(1.14kg/m2),这是不对的。应采用测量工况下的密度,即按在5kPa、35℃、RH=100%时的密度p=1.0428kg/m2为准计算流量。

根据皮托管计算公式

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式中:V为流速;AP为差压;K为皮托管系数(K=0.84);p为工况密度,即1.0428,即

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计算流量与显示流量对比结果见表4。

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随着流速的增大,风压的实际值已经大于先前提供的5Kpa,这样密度随着压力发生了变化,从而大流量的时候偏差加大。某公司自2009年1月使用V锥流量计以来,电铅炉煤气单耗稳定在235m3/t。由此可见,选用的煤气流量计是准确的。

4结束语

V形锥流量计虽同属于节流式差压流量计,但它独特的结构、原理使得它不但测景准确度高,而且不存在孔板的磨损与积污问题。它的量程比达到10:1或15:1,对安装直管段仅要求0至3D。

它的压损很小,可以在低静压、低流速的流体中实现有效的流量测量。某公司自2009年1月使用V锥流量计以来不仅减少了维护人员的维护量,而月为电铅3#炉煤气计量的准确性及运行的稳定性提供了保证。



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