流量计系列产品
 
 

如何提高焦炉煤气计量准确性

发布时间:2017-11-01
 

摘要:焦炉煤气是冶金企业重要的产品和消耗品,其消耗量的测量值直接反映各单位能耗考核指标的完成情况,因此焦炉煤气流量测量工作一直是莱钢能源计量的重点之一。根据焦炉煤气流量计量的特点,简单分析如何提高焦炉煤气计量的准确性。
1、焦炉煤气流量测量的特点
焦炉煤气是焦化厂炼焦产品的副产品,因其热值高的特点,被广泛使用在炼钢、炼铁、轧钢等各项生产的加热环节,因此焦炉煤气中必然含有一定量的残余煤焦油、萘、粉尘、水等杂质。这些杂质极易使测量装置发生粘结和堵塞,使流量测量装置测量精度得不到保证,严重时会使流量测量装置根本无法正常工作,多年的计量实践工作中,我们发现焦炉煤气管道堵塞程度、气体密度、湿度的变化将会给测量结果带来较大的误差,要想提高焦炉煤气计量的准确性,就必须对上述因素产生的影响进行具体分析并进行解决。
2、焦炉煤气计量装置的选择
近几年来,我们在焦炉煤气管线上尝试使用了很多相对节能型的流量计,如:内藏式流量计、V锥形流量计、热值式流量计等,但均因焦炉煤气自身特点所限,使用结果都不是很理想。因此莱钢焦炉煤气的测量大部分仍采用传统测量方式——差压式孔板流量计,孔板流量计是一种经典的流量计量装置,具有国家标准作为数据支持,计量数据可靠性高,所以在管径相对小一些的测量点上,标准孔板仍是最佳选择之一。但是净化后的焦炉煤气仍含有焦油、灰尘、萘、水等杂质,焦油、灰尘等杂质黏稠,容易附着于管壁及导压管,因此经常出现导压管路被堵的情况,仪表维护人员大量的精力需放在导压管路的疏通上,由此造成维护量增大。而且随着管径的增大,孔板也失去其价格优势,同时施工难度大增也成为其劣势。
针对上述情况,目前,莱钢在相对大的管道测量点上,我们更多的是选用了毕托巴流量计,毕托巴流量传感器是国家发改委推荐的节能产品,经过高精度风洞实验标定;采用刚玉材质,从根本上解决了风速测量波动、防堵、耐磨等问题;通过在线疏通,解决了易挂垢介质的流量计量,其测量准确度较高。其性能特点如下:
1)毕托巴传感器采用了子弹头形设计,使其不仅在流量测量上保持了高精度、高强度和大量程比,还使得管道压损大大降低,对正常的高炉煤气输送几乎不带来额外的运行阻力,降低输送设备的运行费用,与其它节流流量装置相比具有明显的节能效果。
2)毕托巴流量计插入式探针结构简单,可以在线安装,在线反吹,当发生高炉煤气堵塞或日常维护过程中可以很方便很简单的进行反吹,也可以将一次阀关闭,很方便快捷的拆下进行清洗,对正常运行影响很小,维护方便。
基于毕托巴流量计的特点和近几年的应用实践,使用毕托巴流量计后,不仅数据运行稳定,而且防堵功能出色,大大降低了我们的维护工作量。由于毕托巴流量计压力损失小,长期使用还具有较好的节能效果。
3、影响焦炉煤气流量的主要因素及解决方法
3.1煤气计量装置自动反吹系统装置
近年来,由于莱钢的焦炉煤气中含杂质、灰尘越来越多,容易造成计量装置一次元件和变送器导压管的堵塞,使焦炉煤气计量的准确度受到严重的影响,部分计量设备误差达到10%以上,使得节流装置测量不能准确反映现场的实际情况,导致焦炉煤气计量的不平衡量较大,对公司的能源平衡和节能降耗工作带来不利。
为解决这一问题,保证节流装置稳定可靠运行,我们经过不断的研究和探索,开发了流量计量自动反吹装置。通过用氮气定时对煤气导压管路、取压装置实施吹扫,避免节流装置结垢、堵塞,使节流装置处于最佳运行状态,从而实现能耗数据的精准化计量,为公司节能减排提供准确的计量测算数据依据。
该装置自投运以来,流量计量效果大大改观,节流装置运行犹如新安装时的运行状况,节流元件无结垢,测量导压管路流通内径无大的变化,导压管路畅通,设备运行稳定可靠,测量精确度大大提高,为提高能源利用率提供了准确、实时、及时的数据依据。
3.2气体的密度、温压和湿度的修正和补偿
现在莱钢焦炉煤气计量所使用的二次仪表是由莱钢电子有限公司自主研发的LGF智能流量仪,它是一种网络型流量积算仪表,内置多种数学模型,经组态可实现多种介质的密度自动补偿和流量的测算积算。仪表带有标准RS-485通讯接口,内置LGF_BUS协议,我们可以通过莱钢能源计量网络系统读取网上任意一台仪表的测量数据,
仪表的输出信号除了与输入信号有关,还与气体密度有关,而气体的密度又是温度和压力(简称温压)的函数,所以,在流量测量中必须进行温压补偿以抵消由于密度的变化对流量测量的影响。莱钢现在所使用的LGF智能流量仪具有自动实时进行密度补偿的功能。
对于焦炉煤气,其密度除了受温压影响外,还受湿度的影响。在工业中,焦炉煤气等一部分湿气体在通常情况下是饱和气体,而饱和气体的绝对湿度是温度的单值函数,这就提供了可能,在进行温压补偿时,可同时考虑克服湿度的影响。经积算表明,即使是压力不高的常温气体,由于温、压、湿度的变化可能造成的流量偏差幅度高达10%。可见,要达到准确计量,必须进行温度、压力、湿度的修正。
湿气体的密度可用下式表示:

式中,Q是被测气体的实际体积流量,[%]。ρ是被测气体的实际工作密度。ρs是被测气体工作密度的设计值。△P是差压讯号,[%]。
对于饱和气体,其密度ρ是温度、压力和绝对湿度的函数,它可用下式表示:

其中,0.804为0℃,一个标准大气压下水蒸气的密度,[kg/m³];ρ0为0℃,一个标准大气压下,被测气体干部分的密度,[kg/m³];F为被测气体的绝对湿度,[kg/m³];P、T分别为被测气体在工作状态下的绝对压力和绝对温度,[K];T0等于273.15K;Pn为一个标准大气压;Z为被测气体的压缩系数,在常用温压下可视为1。将(2)式代入(1)式得

这就是饱和气体的温压补偿公式,这个公式同时满足了对温度、压力和湿度的订正。其精度,在常用温压范围内与全补偿的结果比较,流量误差小于±0.2%。
4、结束语
从上面的分析,我们不难发现焦炉煤气流量测量中这些不确定的因素对测量数值的影响是无法回避的,其综合的不确定度甚至能超过±5%。所以,要使测量系统准确度达到设计和计量要求,就要求我们综合考虑杂质积灰、气体密度、温度、压力、湿度等参数变化对测量结果的影响并给予正确的修正和补偿,使其能更真实地反映焦炉煤气的用量,同时更好地为管理部门考核指标的制定工作提供数据上的支持。