焦爐混合煤氣流量如何進行檢測分析

焦爐生產工藝為煤輸送系統將煤送入焦爐煤塔，裝煤車將煤從裝煤孔裝入炭化室。煤在炭化室中隔絕空氣加熱（即高溫干餾）zui終成焦。混合煤氣是提供干餾熱量的能源介質。對煤氣流量的調節是通過檢測煤氣流量與串級設定值比較進行PID調節的。在一定的開工率下，煤氣熱值相對穩定的條件下，檢測流量和實際流量偏差必須控制在一定的精度范圍之內，實際流量檢測誤差超出允許范圍，會影響控制精度，從而影響焦炭質量。
1 焦爐混合煤氣流量測量
流量是一個動態量，其測量過程與流體流動狀態、流體的物理性質、流體的工作條件、流量計前后直管段的長度等有關。焦爐混合煤氣采用的流量計為節流式流量計，選用孔板或錐管流量計作為節流裝置。以孔板為例，當混合煤氣流經孔板時，孔板會使通過它的流體產生局部收縮，在收縮處，流速增加，靜壓力降低，從而在孔板前后產生一定的靜壓力差。該靜壓力差由導壓管引至差壓變送器的高低壓側，再由差壓變送器將差壓信號變為電信號，傳送到集散系統作進一步的數據處理。
因此，可以利用孔板前后的靜壓力差Δp（簡稱差壓）與混合煤氣流量qV之間函數關系來實現對混合煤氣的流量檢測。在實際中，由于混合煤氣體的密度或體積隨溫度或壓力的變化較大，因此通常情況下都將混合煤氣作為可壓縮流體來處理。可壓縮流體在節流元件前后ρ發生變化，相對于不可壓縮流體來說，則算出的流量偏大。因此，引入流束膨脹修正系數ε，將流體可壓縮性的全部影響集中ε來表示。因此，可壓縮流體體積流量公式如下。
（1）
式中，qV為通過整個截面的流體體積流量，m3/s；
AO為節流元件的開孔面積，m2；
Δp為靜壓力差，Pa；
ρ為可壓縮流體的平均密度，kg/m3；
β為節流裝置的直徑比；
C為流出系數，是通過ISO5167標準孔板流出系數公式（里德－哈利斯/加拉赫公式公式）計算得到的；
ε為可壓縮流體的流束膨脹修正系數，簡稱膨脹系數，是通過ISO5167膨脹系數公式計算得到的。
2 混合煤氣流量檢測的現狀及存在問題
2.1 混合煤氣流量檢測的常見影響因素
在混合煤氣流量檢測中溫度、壓力變化是比較常見的影響因素。混合煤氣在設計溫壓（PA，TA）和實際溫壓（PB，TB）條件下，其體積流量分別為qVA和qVB。

式中，tA為設計平均溫度；
tB為溫度實際測量值；
T為溫度273.15K；
pA為設計平均表壓力；
pB為壓力實際測量值；
P為地區平均大氣壓力（標準大氣壓：101.325KPa；上海大氣壓：101.683KPa）。
2.2 混合煤氣流量檢測的存在的問題
焦爐加熱所使用的混合煤氣由焦爐煤氣和高爐煤氣混合而成，兩者的成份比例會隨著焦爐和高爐的工況而發生較大的變化。煤氣成份中的H2、CH4、CO、CO2、N2、O2等密度是不同的，成份比例的變化會造成混合煤氣密度的變化。在以往的設計中并沒有對密度變化對于流量檢測的準確性有深刻的認識，在高焦比較大時，實際流量偏小，造成結焦時間延長，影響焦炭產量。在高焦比較小時，實際流量偏大，造成結焦時間縮短，為適應開工率，不得不增加悶爐時間，造成能源消耗。
3 混合煤氣流量檢測存在問題分析及解決
3.1 混合煤氣流量檢測存在問題分析
混合煤氣由于某種原因而發生的成份比例變化，會造成MG氣體密度的變化。假設在同溫同壓的條件下，混合煤氣的設計平均密度為ρA，而混合煤氣的實際密度為ρB，根據方程（1）可知，體積流量與密度的開方成反比關系。

誤差關系式為：

焦爐混合煤氣的設計平均密度為1.2570kg/Nm3，但在實際生產中，COG煤氣配比在0～10%范圍內變化，即混合煤氣密度在1.243～1.331kg/Nm3范圍內變化。由此所引起的流量變化將在-0.56%～2.90%范圍內變化。因此，密度對于流量測量的精度有很大的影響，必須對密度進行補償。
3.2 混合煤氣流量檢測存在問題的解決
根據上述分析，僅僅對混合煤氣進行溫壓補正是不夠的，必須根據混合煤氣實時密度數據對流量進行實時補正。因而混合煤氣流量檢測必須結合實時的混合煤氣溫度、壓力、密度進行對實際補正，具體算法如下。

4 結語
在氣體流量測量中，既要認真分析介質的流動狀態、介質的物理性質、介質的工作條件，選用恰當的測量方法進行測量，還要對工藝流程進行認真分析，找出可能的影響因素，采取措施予以克服。在混合煤氣流量測量中，就是通過工藝影響因素的分析，除了對流量進行溫壓補正以外，還針對混合煤氣成份比例頻繁變化的情況，引入密度補償后，使流量檢測的精度得到了提高，為控制爐溫，節能降耗，為提高焦炭質量起到了良好的作用。