粉煤氣化裝置中黑水流量計的選型及應用

引言

濮陽(yáng)龍宇化工有限責任公司20萬(wàn)t/a甲醇裝置是國內首套粉煤加壓氣化裝置航天第一爐的發(fā)源地，是在引進(jìn)、消化吸收殼牌公司的Shell粉煤加壓技術(shù)和GE公司的德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)基礎上的再創(chuàng )新。該技術(shù)在備煤、輸煤、燃燒調節系統、氣化爐輻射段均采用先進(jìn)的粉煤氣流床氣化技術(shù)；灰渣水系統、洗滌、凈化則采用氣體急冷流程技術(shù)。

1 系統改造背景

由磨煤系統生產(chǎn)的合格粉煤經(jīng)加壓與空分生產(chǎn)的氧氣與蒸汽由粉煤燒嘴噴入氣化爐，在3.5MPa壓力、1400～1700℃高溫下充分混合，進(jìn)行部分氧化反應，生成以H2、CO、CO2為主要成分的合成氣。在整個(gè)氣化流程中，黑水流量計13FT0008、13FT0041A/B、13FT0016、13FT0018檢測整個(gè)氣化裝置重要的物料平衡參數和保護氣化爐設備的重要參數，其參數的精確與穩定關(guān)系著(zhù)裝置的優(yōu)化控制和ESD聯(lián)鎖跳車(chē)的發(fā)生。幾臺流量計原設計采用文丘里管作為節流件，結合兩年多的運行發(fā)現，該節流件不適合煤氣化工藝介質(zhì)，因介質(zhì)較臟容易使環(huán)室堵死，造成測量誤差和測量值的突變引起ESD聯(lián)鎖停車(chē)的發(fā)生。為了徹底消除測量誤差，避免因儀表原因引起停車(chē)事件的發(fā)生，對幾臺黑水流量計進(jìn)行改造，傳感器由原來(lái)設計的文丘里節流元件改為楔形流量傳感器。

2 楔形流量計

2.1 原理

當充滿(mǎn)管道的流體流經(jīng)楔形孔板時(shí)，在楔形孔板上游側和下游側測到流體的差壓，差壓變送器將差壓信號轉為4~20mADC信號輸出，此信號經(jīng)人工智能流量運算器處理或DCS處理后，得到瞬時(shí)流量值。

楔形流量傳感器的檢測件是楔形孔板，它是一塊V形節流件，圓形頂角朝下，含懸浮顆粒（粉塵、泥沙及其它固體顆粒）流體和高粘度液體流過(guò)時(shí)在節流件上游側不會(huì )產(chǎn)生滯流，也不會(huì )在節流體上、下游側發(fā)生固體顆?；蛘吵砦锏姆e存，確保了楔形流量傳感器長(cháng)期運行穩定性。楔形流量計測量原理如圖1所示。

圖1 楔形流量計測量原理

2.2 特點(diǎn)

（1）長(cháng)期現場(chǎng)運行精度高。在液體流量測量中，精度可達0.2級；在氣體測量中，精度可達0.5級。楔形流量計長(cháng)期穩定性好，被譽(yù)為零故障率儀表。

（2）流量范圍度寬。精度0.2級時(shí)，流量范圍可達1∶25；精度0.5級時(shí)，流量范圍高達1∶33。這是其它差壓式流量計無(wú)法比擬的。

（3）適用范圍極廣。不僅適用于單相流體，也適用于氣液、氣固和液固等雙相流體。其雷諾數最小達300，最高可達1×106以上。因此，楔形流量計既可工作在層流狀態(tài)，也可工作在紊流狀態(tài)，其最低流速達0.01m/s。而且楔形流量傳感器無(wú)沉積、不堵塞，可適用于高溫、高壓、高粘度、強腐蝕的各種液體和高含塵氣體的流量測量。

（4）防粘附楔形傳感器。楔形流量計采用“V”型體節流件，可消除滯留區，防止系統出現堵塞現象。傳感器測量管與節流件防粘附，是流量測量技術(shù)的重大突破。它消除被測量介質(zhì)中的泥沙、粉塵、懸浮物、纖維等對流量傳感器測量管的粘附、堆積，同時(shí)也防止了測量管的腐蝕，是準確測量流量的基礎與保證。

2.3 安裝及維護

（1）一次表分體式，更換楔形件（中間）可擴展量程。

（2）差壓變送器可輸出4～20mA的電信號，便于配用各種儀表。

（3）楔形流量計附有前后測量管，可水平或垂直安裝，當垂直安裝時(shí)，流體應自上而下流動(dòng)。測量液體時(shí)應注意使差壓變送器方便排除氣泡，以免引起儀表零點(diǎn)漂移。

（4）楔形流量計上下游側應配置管段（上游5倍管道直徑，下游2倍管道直徑），管道內部應光滑、清潔、無(wú)附著(zhù)物。

（5）水平安裝時(shí)，楔形差壓元件應與管道中心線(xiàn)成90°；對于垂直安裝，由于取壓點(diǎn)之間輕微的靜壓影響，必須注意差壓變送器調零。

3 實(shí)際應用

根據濮陽(yáng)龍宇化工有限責任公司的實(shí)際運行情況，結合生產(chǎn)需要，首先改造激冷水泵出口黑水流量13FT0008，經(jīng)過(guò)近半年的運行，效果很好。隨后對以下介質(zhì)較臟、易出故障的流量計分別進(jìn)行了楔形流量計改造：去氣化爐循環(huán)水流量13FT0041、合成氣洗滌塔變換冷凝液流量13FT0016、合成氣洗滌塔工藝氣流量13FT0018。經(jīng)過(guò)近一年的開(kāi)車(chē)運行，幾套流量計指示準確平穩、參數可靠，達到了預期的目的。

4 結語(yǔ)

楔形流量計是一種新型流量計，其設計解決了煉焦、煉油、化工等企業(yè)中的焦油、瀝青、殘渣油、石蠟油、易結晶萘油等各種高粘度液體介質(zhì)的流量測量難題。(end)