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插入式流量計在高爐煤氣上的應用分析

來源:布朗儀表(江蘇)有限公司   2021年12月01日 10:51  

1 前言

作為鋼鐵生產企業,能源消耗在生產成本中的比例高達20%~40%。現在的鋼鐵生產已成為微利行業,外部市場的利潤越來越低,因此企業開展內部挖潛,向內部要效益、降成本成為企業管理的重要內容。高效利用能源實現可持續發展,是泰鋼集團近年來的管理重點。在生產和經營管理過程中,更好地實施能源介質的合理調配、精準地核算生產成本,需要準確的能源計量數據作為基礎。如果沒有準確可靠的能源計量數據,能源管理和節能工作將失去可靠、準確的指導方向,造成能源浪費,增加生產(消費)成本。因此,作為各單位重要能源消耗的高爐煤氣,其準確計量數據成為各單位成本核算的重要依據。由于高爐煤氣的大管徑、低流速、易堵塞、直管段不足和含有濕氣等問題,對高爐煤氣的計量帶來不利影響,因此采用可實現數字化分析和工況標定智能插入式流量計,可以有效降低不利影響,從而提高煤計量的精度。


2 高爐煤氣流量計量現狀及計量問題分析煉鐵兩座1780 m3高爐,其產生的高爐煤氣經過TRT 降溫降壓后,由管道輸送至各個單位。高爐煤氣主管上最初安裝均速管類流量計(德爾塔巴流量計),由于現場高爐煤氣含粉塵、積水,造成均速管類流量計的取壓孔、取壓管產生堵塞,流量計無法正常使用。現場實施過反吹掃,但由于均速管類流量計正壓側開孔過多,導致反吹掃時只要吹開一

個孔,其余孔因泄壓而無法吹掃開。后來又采用氣體超聲波流量計,但由于高爐煤氣在TRT發電停用后重新恢復時煤氣溫度超過100 ℃,超出超聲波流量計的溫度適用范圍,煤氣計量不能正常進行。此外,高爐煤氣含濕問題一直沒有得到有效解決。


高爐的煤氣計量存在的主要問題:

1)煤氣壓力波動導致煤氣流量波動,根據現場提供的數據可知,壓力波動范圍為10~20 kPa;

2)高爐煤氣含濕問題對計量有影響,經過測試,高爐煤氣含濕對計量可以造成百分之十幾以上的影響;

3)TRT 機組停止運行重新恢復前,煤氣溫度迅速升高(可達100 ℃以上),導致之前安裝的超聲波流量計超出適用范圍(不超過90 ℃),無法正常工作;

4)高爐煤氣含有粉塵,之前安裝的均速管流量計經常堵塞,而均速管流量計由于取壓結構原因,無法*吹掃;

5)現場直管段約為10D,導致一般廠家的流量計無法滿足直管段要求。


3 高爐煤氣總管計量改造實施

1)壓力波動問題。煤氣壓力波動會導致流量波動,從而引起量程比的變化。根據上述分析,1#高爐的煤氣流量量程比為3.5∶1,屬于流量計可接受范圍,只要在現場配合溫度、壓力補償措施,可消除壓力波動帶來的氣體密度變化,通過選擇合適的流量傳感器,可以達到良好的計量效果。

2)高爐煤氣含濕問題。采用具有溫度、壓力、濕度實時補償的智能插入式工況流量計,該流量計將溫度、壓力、濕度集中在智能插入式工況流量計傳感器中,不需要現場額外提供溫度、壓力、濕度等傳感器,不需要現場額外多開孔。

3)煤氣在非正常工況下溫度過高問題。在流量計選型的時候,應該選擇耐溫能力強的流量計。因公司整個高爐煤氣管道串聯,無法停氣,只能選擇在線的插入式流量計。

4)高爐煤氣含有粉塵問題。粉塵容易對流量計傳感器造成堵塞,導致壓力無法正常傳導,從而導致流量無法正常測量,此時應選擇適合機械設計合理的防堵性流量計。均速管類流量計由于其正負壓側取壓孔太小,且無法將粉塵排出等(末端封閉)原因,不適合用在1#高爐煤氣總管等含粉塵的場合。其次,為了進一步防止粉塵堵塞,建議在選擇的流量計上帶上反吹掃裝置,改變傳統流量測量裝置分散安裝模式,減少安裝帶來的測量誤差。

5)針對1#高爐煤氣總管直管段不夠的問題,選擇了對直管段要求較短的插入式流量計,同時配合工況校準儀的工況校準,可以達到良好的計量效果。根據流場分布情況,采用了帶反吹掃功能的智能單點插入式工況流量計,并確定最終流量計安裝位置,如圖2 所示。為了避免高爐煤氣總管上方氧氣管的影響,安裝插入式流量計時,將角度進行了稍微傾斜。


結語

智能插入式煤氣流量計解決了溫度過高、直管段不夠長、濕度大等因素帶來的不利影響,使得外供煤氣計量的數據能夠更精確地反映實際情況。這些參數的變化通過工況校準儀進行自適應匹配,讓不同流量范圍的計算后臺對應各自的計算公式,達到了較為可靠的管網平衡,提高了公司高爐煤氣計量的精度,為公司生產能源有效調度和能耗核算奠定了堅實的基礎。


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