煤粉質(zhì)量流量計(jì)的選擇與應(yīng)用
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圖4 微波固體測量系統(tǒng)組成
微波固體測量系統(tǒng)主要應(yīng)用于電廠鍋爐系統(tǒng)中的大型燃煤機(jī)組、煉鋼廠高爐粉煤的輸送。粉塵狀燃料被輸送到鍋爐中作二次燃料，在每根送料管上采用1臺固體流量探測儀測量流量，優(yōu)化燃燒；高爐粉煤的輸送應(yīng)用情況與之類似。
目前應(yīng)用較多的為法國EDIT固體流量計(jì)。該流量計(jì)采用的是微波式測量原理，精度可達(dá)到1%～2%，產(chǎn)品樣本上注明的測量精度為1%。該流量計(jì)在粉煤氣化工況中沒有應(yīng)用業(yè)績，國內(nèi)所有業(yè)績均在電廠、煉鋼廠高爐粉煤的輸送管道上取得。
2 電容式與核輻射測量方式的差別
2.1 濃度測量技術(shù)不同
核測量技術(shù)使用核密度計(jì)來測量煤粉濃度，用DK13測量速度。非核技術(shù)完全使用電容式的密度計(jì)測量濃度和速度計(jì)測量速度。表1為兩者的優(yōu)缺點(diǎn)對比。
表1 核測量技術(shù)與非核測量技術(shù)對比 
核輻射測量技術(shù)并不直接提供質(zhì)量流量的計(jì)算和顯示，而由用戶主系統(tǒng)根據(jù)工藝商模型計(jì)算得出，儀表只提供濃度，速度測量值；非核測量技術(shù)直接計(jì)算出瞬時流量、累積流量、濃度、速度，如果必要可以直接控制相關(guān)的給料設(shè)備（PID控制）。
2.3 測量精度不同
使用賽默飛世爾公司的核密度計(jì)+速度計(jì)的測量方式（核測量技術(shù)），核密度計(jì)用于測量濃度時標(biāo)稱的精度等級為0.2%，速度計(jì)一般利用電容式測量原理，精度等級1%。
使用賽默飛世爾公司的電容式固體質(zhì)量流量計(jì)（非核測量技術(shù)密度），型號GranucorDC/13、DK13，稀相輸送狀況時因?yàn)镈C13測量誤差較大（5%或更大），超濃相時煤粉由于發(fā)生柱塞、停滯、倒流，流動性偏離理想狀況很多，DC13的速度測量值會偏差較大，尤其當(dāng)DC13被安裝在水平管道甚至是物料從下往上流動的管道時誤差可以達(dá)到6%甚至更大；不過賽默飛世爾公司已經(jīng)更新了DC13的硬件和相應(yīng)的測量軟件（基于交相關(guān)原理）。
2.4 標(biāo)定方法不同
核輻射測量技術(shù)測量的準(zhǔn)確性需要靠實(shí)測數(shù)據(jù)來調(diào)整，需要在輸送工況下先用輸送載氣進(jìn)行標(biāo)定，而后通過循環(huán)輸送對煤粉進(jìn)行標(biāo)定。
賽默飛世爾公司（美國熱電）的非核測量技術(shù)根據(jù)水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心中試使用經(jīng)驗(yàn)，不需單獨(dú)對載氣進(jìn)行標(biāo)定，而是在輸送工況下進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定完成后，僅在化工投料前簡單驗(yàn)證即可。
3 電容式固體質(zhì)量流量計(jì)使用研究
早在2004年，水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心、華東理工大學(xué)在承擔(dān)國家“十五”科技攻關(guān)重點(diǎn)課題“粉煤加壓氣化制備合成氣研究與開發(fā)”時就購置了8臺美國熱電（原美國拉姆齊）固體質(zhì)量流量計(jì)Model2109進(jìn)行煤粉輸送與計(jì)量。使用過程表明，質(zhì)量流量計(jì)的測量已經(jīng)達(dá)到了一定的精度，完全可以滿足工業(yè)應(yīng)用的要求；流量計(jì)的測量精度不僅與儀器本身的硬件及軟件設(shè)置有關(guān)，還與煤粉在管道中的流動形態(tài)有著密切的關(guān)系。華東理工大學(xué)和水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心對DC13與DK13組合用于煤粉密相氣力輸送質(zhì)量流率測量性能系統(tǒng)開展了固氣比、穩(wěn)定性、物料流向、物料濕含量等影響因素的研究［5］。結(jié)果表明，密相穩(wěn)定輸送條件下的總體測量偏差在10%以內(nèi)，優(yōu)化條件下可達(dá)5%以內(nèi)，并成功應(yīng)用于粉煤氣化中試裝置，完全滿足粉煤氣流床氣化的工藝要求。
在“十一五”863項(xiàng)目“高灰熔點(diǎn)煤氣流床加壓氣化”應(yīng)用研究中，水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心在2009年購置了1臺SWR的Densfow電容式流量計(jì)，與華東理工大學(xué)共同開展工業(yè)規(guī)模煤粉輸送研究。測量結(jié)果表明該固體質(zhì)量流量計(jì)的測量偏差可控制在7%以內(nèi)，與賽默飛世爾公司DC13與DK13組合的性能相當(dāng)，符合工業(yè)運(yùn)行要求。
4 結(jié)論與建議
（1）從使用業(yè)績上看，賽默飛世爾公司、德國伯托公司的放射性質(zhì)量流量計(jì)在國內(nèi)煤化工領(lǐng)域應(yīng)用較多；電容式主要應(yīng)用在鋼鐵行業(yè)，煤化工領(lǐng)域賽默飛世爾公司主要在兗礦中試及殼牌云南大維裝置中使用；SWR主要在國內(nèi)航天爐上使用。
（2）美國熱電的電容式流量計(jì)和德國SWR流量計(jì)技術(shù)來源相同，測量原理相似，技術(shù)上沒有本質(zhì)區(qū)別。近年來的工業(yè)應(yīng)用實(shí)踐表明，對于粉煤加壓氣化裝置中的煤粉流量的計(jì)量都是有效的。
（3）由于煤粉的密相輸送為氣固兩相流，測量和控制極為復(fù)雜，2種流量計(jì)由于測量原理的限制，對濃度的測量均存在局限性，在煤粉流型等發(fā)生變化時，均存在濃度測量的較大誤差。
（4）對于首次進(jìn)行粉煤加壓氣化應(yīng)用的企業(yè)，建議在每臺氣化爐的煤粉管線上設(shè)置至少1臺核密度計(jì)，在開車初期準(zhǔn)確測量煤粉流量，積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
（5）上述儀表對工藝要求比較苛刻，設(shè)計(jì)、施工應(yīng)嚴(yán)格按照儀表的要求進(jìn)行，運(yùn)行時也應(yīng)從工藝上盡量滿足儀表的要求。
參考文獻(xiàn)：
［1］倪維斗，李政.以煤氣化為核心的多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)［J］.煤化工，2003，104（1）：3.
［2］郭云舟，郭曉鐳，郭為國.固體質(zhì)量流量計(jì)在密相氣力輸送中的應(yīng)用［J］.自動化儀表，2007，28（6）：17－18.
［3］肖玲，劉連景.德國SWR（斯威爾）流量計(jì)在粉煤氣化裝置———航天爐中的應(yīng)用［J］.化工自動化及儀表，2010，37（5）：112－113.
［4］江華東.微波固體流量計(jì)在煤粉測量中的應(yīng)用［J］.石油化工自動化，2009（3）：54－55.(end) 電容相關(guān)文章:電容原理 電容傳感器相關(guān)文章:電容傳感器原理 熱式質(zhì)量流量計(jì)相關(guān)文章:熱式質(zhì)量流量計(jì)原理 流量計(jì)相關(guān)文章:流量計(jì)原理
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