摘要:通過對(duì)煤化工生產(chǎn)中水煤漿計(jì)量難的分析,有針對(duì)性地解決了水煤漿電磁流量計(jì)在具體應(yīng)用中存在的問題。為煤化工設(shè)計(jì)院、水煤漿電磁流量計(jì)制造廠家、化工生產(chǎn)企業(yè)的工作改進(jìn)提供可靠的依據(jù)。
0引言
1990年,山東魯南化肥廠在中國(guó)第一次成功引進(jìn)了“德士古”型氣化爐制煤氣技術(shù),隨之“對(duì)置式四噴嘴新型氣化爐”、“魯奇BGL氣化爐”、“西門子GSP氣化爐”、“GE高壓氣化爐”等氣化爐制煤氣技術(shù)很快在中國(guó)得到了廣泛應(yīng)用。
新型的煤化工工藝和惡劣多變的現(xiàn)場(chǎng)條件,導(dǎo)致水煤漿流量監(jiān)測(cè)不穩(wěn)定問題始終困擾著各個(gè)煤化工企業(yè)與流量計(jì)廠家。
經(jīng)眾多流量計(jì)廠家和煤化工企業(yè)共同開發(fā)的基于速度式測(cè)量原理的“漿液型電磁流量計(jì)”是測(cè)量煤化工水煤漿流量的首選流量計(jì)。
但是,在電磁流量計(jì)實(shí)際應(yīng)用中由于工頻干擾、流體介質(zhì)產(chǎn)生的電化學(xué)干擾等,仍存在計(jì)量難的問題。
1水煤漿的計(jì)量難點(diǎn)
1.1水煤漿成分復(fù)雜導(dǎo)致計(jì)量相關(guān)設(shè)備易損壞
因煤炭在采掘過程中常有各種金屬物輸送到棒磨機(jī)或球磨機(jī)里,和造紙廢液、甲醇廢水等添加劑進(jìn)行研磨,生成含水量為60%～70%、操作密度為1250～1286kg/m3、動(dòng)力黏度為700～3000cp的水煤漿。棒磨機(jī)或球磨機(jī)在研磨煤炭時(shí)碰撞會(huì)進(jìn)一步脫落部分金屬顆粒,后續(xù)設(shè)備不可能完全濾除,計(jì)量過程中的沖擊容易造成加壓泵及其計(jì)量設(shè)備的損壞。
1.2水煤漿介質(zhì)的特性造成的計(jì)量難
在測(cè)量水煤漿、泥漿等液、固兩相混合導(dǎo)電性介質(zhì)流量時(shí),在固體顆粒或者纖維介質(zhì)擦過電極表面時(shí),電極表面的接觸電化學(xué)電勢(shì)突然變化,造成從傳感器輸出的電極檢測(cè)信號(hào)出現(xiàn)尖脈沖干擾,金屬顆粒的摩擦?xí)a(chǎn)生更加嚴(yán)重的尖脈沖干擾,從而導(dǎo)致測(cè)量不穩(wěn)定。
1.3加壓泵方面造成的計(jì)量難
加壓泵工作時(shí)存在脈動(dòng)流是必然的。一般水煤漿制造及普通鍋爐燃燒的加壓環(huán)節(jié)基本上采用“螺桿泵”,因其結(jié)構(gòu)及工作方式在不同的轉(zhuǎn)速下脈動(dòng)流的波動(dòng)量很小(波動(dòng)量一般在0.5%～5%),一般情況下不影響計(jì)量和控制應(yīng)用。而“德士古”氣化爐因其工藝要求,水煤漿噴嘴需要加壓泵將水煤漿加壓至6～9.6MPa才能達(dá)到最佳的霧化效果,今后甚至更高,所以采用“活塞泵”或“隔膜泵”,即使在滿負(fù)荷工作的情況下加壓液體的脈動(dòng)流的波動(dòng)量一般在6%～15%,經(jīng)長(zhǎng)期工作后若某一個(gè)工作腔出現(xiàn)故障,會(huì)進(jìn)一步加大其脈動(dòng)量,而且每一個(gè)工作腔的工作狀態(tài)不能在中央控制室進(jìn)行監(jiān)控,只能反映在流量計(jì)的瞬時(shí)顯示及信號(hào)輸出波動(dòng)上。
1.4煤漿輸送管線因素造成的計(jì)量難
氣化爐裝置水煤漿的輸送管線一般采用20號(hào)碳鋼材質(zhì)。在停止輸送煤漿階段時(shí),管線內(nèi)壁會(huì)氧化;因水煤漿對(duì)管線內(nèi)壁的摩擦?xí)撀浼?xì)小的碳鋼顆粒,裹含在煤漿中。電磁流量計(jì)在工作時(shí)其傳感器測(cè)量腔內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)使金屬顆粒磁化,促使煤漿內(nèi)的金屬顆粒吸附在測(cè)量電極附近,對(duì)電極形成極化電壓,會(huì)降低電磁流量計(jì)的測(cè)量精度和進(jìn)一步增大波動(dòng)量。若采用不銹鋼管線基本不存在此問題。
2漿液型電磁流量計(jì)在水煤漿行業(yè)中的應(yīng)用
2.1特別安裝要求
嚴(yán)格按照電磁流量計(jì)安裝要求安裝,并且盡可能地將3臺(tái)電磁流量計(jì)安裝在汽化爐頂部。加長(zhǎng)流量計(jì)的前直管段是解決煤漿加壓泵工作時(shí)造成脈動(dòng)的最佳辦法。
2.2特殊加工
用316錳鉻合金等特殊材質(zhì)加工成接口法蘭的防護(hù)沖刷磨損套。對(duì)電磁流量計(jì)的腔室鍍碳化硅(對(duì)電磁干擾有防護(hù)作用)防護(hù)沖刷磨損膜。對(duì)電磁流量計(jì)感應(yīng)電極鍍碳化鎢防護(hù)沖刷磨損膜。
2.3建議
1)在單機(jī)試車階段嚴(yán)禁對(duì)電磁流量計(jì)送電,利用水煤漿對(duì)煤漿管線內(nèi)壁除銹;氣化爐停車后清洗管線時(shí)必須將電磁流量計(jì)停電,避免因電磁流量計(jì)傳感器內(nèi)勵(lì)磁形成的磁場(chǎng)使吸附在電極附近的鐵銹不能被沖洗干凈。電磁流量計(jì)的傳感器襯里受耐溫的限制,不能使用蒸汽沖洗煤漿管線。
2)在正常運(yùn)行階段,突然發(fā)現(xiàn)流量波動(dòng)有以下可能:
①可能是泵引起的波動(dòng)
煤漿泵的某一個(gè)隔膜工作腔出現(xiàn)異常,流量變化可能不大,但流場(chǎng)變化較大而引起的脈動(dòng)加大。此時(shí)應(yīng)觀察煤漿泵各隔膜工作腔體的監(jiān)測(cè)壓力表是否均衡。
②可能是煤漿引起的波動(dòng)
煤漿含金屬顆粒量增多,造成流量計(jì)波動(dòng),及時(shí)停車拆檢或沖洗。
③瞬間尖脈沖干擾
煤漿中的大顆粒金屬或氣泡摩擦,碰撞電極而產(chǎn)生的瞬間尖脈沖干擾,若頻繁地出現(xiàn),需檢查煤漿質(zhì)量。
④參數(shù)整定
電磁流量傳感器在不能按照最佳的安裝條件安裝使用時(shí),可以調(diào)整流量計(jì)的阻尼時(shí)間,以犧牲靈敏度為代價(jià)去彌補(bǔ)脈動(dòng)流造成的波動(dòng),建議阻尼時(shí)間不要超過30s,以5～15s為最佳。特別是電磁流量計(jì)經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間高壓沖刷使用后,需用角向磨光機(jī)對(duì)襯里碳化硅防護(hù)膜進(jìn)行整形,特別是對(duì)感應(yīng)電極的碳化鎢防護(hù)膜的整形。但是防護(hù)膜整形后一定要進(jìn)行標(biāo)定,才能再次投運(yùn)該電磁流量計(jì)。
表1是以目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣的水煤漿電磁流量計(jì)為例的標(biāo)定參數(shù)。
B51、B53為電極的頻率系數(shù);B54為漿液系數(shù)。
這3臺(tái)流量計(jì)經(jīng)使用18個(gè)月后,于2010-04-15因計(jì)量誤差太大導(dǎo)致氣化爐跳車。經(jīng)拆體檢查,和原數(shù)據(jù)比較,發(fā)現(xiàn)3臺(tái)漿液型電磁流量計(jì)防護(hù)襯里整體平均磨損了0.8mm,但感應(yīng)電極因出廠加裝了碳化鎢防護(hù)膜而保護(hù)很好,導(dǎo)致了流量計(jì)電極與襯里性能不匹配。經(jīng)廠家確認(rèn):要求用角向磨光機(jī)將碳化鎢防護(hù)膜平均打磨0.8mm后對(duì)流量計(jì)重新標(biāo)定參數(shù),現(xiàn)將標(biāo)定參數(shù)列于表2,以供參考。
經(jīng)過為期3個(gè)月的運(yùn)行,驗(yàn)證了該維護(hù)方法可行。從而有力地保證了氣化爐運(yùn)行的穩(wěn)定,節(jié)約了大約40萬元的生產(chǎn)維檢費(fèi)。值得同行企業(yè)借鑒。
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