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 浆液型电磁流量计在水煤浆测量中应用
发布时间:2018-05-31

摘要:通过对煤化工生产中水煤浆计量难的分析,有针对性地解决了水煤浆电磁流量计在具体应用中存在的问题。为煤化工设计院、水煤浆电磁流量计制造厂家、化工生产企业的工作改进提供可靠的依据。
0引言
  1990年,山东鲁南化肥厂在中国第一次成功引进了“德士古”型气化炉制煤气技术,随之“对置式四喷嘴新型气化炉”、“鲁奇BGL气化炉”、“西门子GSP气化炉”、“GE高压气化炉”等气化炉制煤气技术很快在中国得到了广泛应用。
  新型的煤化工工艺和恶劣多变的现场条件,导致水煤浆流量监测不稳定问题始终困扰着各个煤化工企业与流量计厂家
经众多流量计厂家和煤化工企业共同开发的基于速度式测量原理的“浆液型电磁流量计”是测量煤化工水煤浆流量的首选流量计。
  但是,在电磁流量计实际应用中由于工频干扰、流体介质产生的电化学干扰等,仍存在计量难的问题。
1水煤浆的计量难点
1.1水煤浆成分复杂导致计量相关设备易损坏
  因煤炭在采掘过程中常有各种金属物输送到棒磨机或球磨机里,和造纸废液、甲醇废水等添加剂进行研磨,生成含水量为60%~70%、操作密度为1250~1286kg/m3、动力黏度为700~3000cp的水煤浆。棒磨机或球磨机在研磨煤炭时碰撞会进一步脱落部分金属颗粒,后续设备不可能完全滤除,计量过程中的冲击容易造成加压泵及其计量设备的损坏。
1.2水煤浆介质的特性造成的计量难
  在测量水煤浆、泥浆等液、固两相混合导电性介质流量时,在固体颗粒或者纤维介质擦过电极表面时,电极表面的接触电化学电势突然变化,造成从传感器输出的电极检测信号出现尖脉冲干扰,金属颗粒的摩擦会产生更加严重的尖脉冲干扰,从而导致测量不稳定。
1.3加压泵方面造成的计量难
  加压泵工作时存在脉动流是必然的。一般水煤浆制造及普通锅炉燃烧的加压环节基本上采用“螺杆泵”,因其结构及工作方式在不同的转速下脉动流的波动量很小(波动量一般在0.5%~5%),一般情况下不影响计量和控制应用。而“德士古”气化炉因其工艺要求,水煤浆喷嘴需要加压泵将水煤浆加压至6~9.6MPa才能达到最佳的雾化效果,今后甚至更高,所以采用“活塞泵”或“隔膜泵”,即使在满负荷工作的情况下加压液体的脉动流的波动量一般在6%~15%,经长期工作后若某一个工作腔出现故障,会进一步加大其脉动量,而且每一个工作腔的工作状态不能在中央控制室进行监控,只能反映在流量计的瞬时显示及信号输出波动上。
1.4煤浆输送管线因素造成的计量难
  气化炉装置水煤浆的输送管线一般采用20号碳钢材质。在停止输送煤浆阶段时,管线内壁会氧化;因水煤浆对管线内壁的摩擦会脱落细小的碳钢颗粒,裹含在煤浆中。电磁流量计在工作时其传感器测量腔内产生的磁场会使金属颗粒磁化,促使煤浆内的金属颗粒吸附在测量电极附近,对电极形成极化电压,会降低电磁流量计的测量精度和进一步增大波动量。若采用不锈钢管线基本不存在此问题。
2浆液型电磁流量计在水煤浆行业中的应用
2.1特别安装要求
  严格按照电磁流量计安装要求安装,并且尽可能地将3台电磁流量计安装在汽化炉顶部。加长流量计的前直管段是解决煤浆加压泵工作时造成脉动的最佳办法。
2.2特殊加工
  用316锰铬合金等特殊材质加工成接口法兰的防护冲刷磨损套。对电磁流量计的腔室镀碳化硅(对电磁干扰有防护作用)防护冲刷磨损膜。对电磁流量计感应电极镀碳化钨防护冲刷磨损膜。
2.3建议
1)在单机试车阶段严禁对电磁流量计送电,利用水煤浆对煤浆管线内壁除锈;气化炉停车后清洗管线时必须将电磁流量计停电,避免因电磁流量计传感器内励磁形成的磁场使吸附在电极附近的铁锈不能被冲洗干净。电磁流量计的传感器衬里受耐温的限制,不能使用蒸汽冲洗煤浆管线。
2)在正常运行阶段,突然发现流量波动有以下可能:
①可能是泵引起的波动
  煤浆泵的某一个隔膜工作腔出现异常,流量变化可能不大,但流场变化较大而引起的脉动加大。此时应观察煤浆泵各隔膜工作腔体的监测压力表是否均衡。
②可能是煤浆引起的波动
  煤浆含金属颗粒量增多,造成流量计波动,及时停车拆检或冲洗。
③瞬间尖脉冲干扰
煤浆中的大颗粒金属或气泡摩擦,碰撞电极而产生的瞬间尖脉冲干扰,若频繁地出现,需检查煤浆质量。
④参数整定
  电磁流量传感器在不能按照最佳的安装条件安装使用时,可以调整流量计的阻尼时间,以牺牲灵敏度为代价去弥补脉动流造成的波动,建议阻尼时间不要超过30s,以5~15s为最佳。特别是电磁流量计经长时间高压冲刷使用后,需用角向磨光机对衬里碳化硅防护膜进行整形,特别是对感应电极的碳化钨防护膜的整形。但是防护膜整形后一定要进行标定,才能再次投运该电磁流量计。
表1是以目前国内应用最广的水煤浆电磁流量计为例的标定参数。
浆液型电磁流量计标定参数图
B51、B53为电极的频率系数;B54为浆液系数。
  这3台流量计经使用18个月后,于2010-04-15因计量误差太大导致气化炉跳车。经拆体检查,和原数据比较,发现3台浆液型电磁流量计防护衬里整体平均磨损了0.8mm,但感应电极因出厂加装了碳化钨防护膜而保护很好,导致了流量计电极与衬里性能不匹配。经厂家确认:要求用角向磨光机将碳化钨防护膜平均打磨0.8mm后对流量计重新标定参数,现将标定参数列于表2,以供参考。

  经过为期3个月的运行,验证了该维护方法可行。从而有力地保证了气化炉运行的稳定,节约了大约40万元的生产维检费。值得同行企业借鉴。

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