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水煤漿流量計在煤化工行業中的應(yīng)用(yòng)經驗

點擊次數:2365 發布時間:2021-09-08 02:46:35
水(shuǐ)煤漿是由60%~70%具(jù)有一定粒度級配的煤粉和(hé)30%~40%的水及一定(dìng)量添加劑組(zǔ)成的混合物。由於分散劑和穩定劑等添加劑的作用,使水煤漿成為一種具有較好流動性和穩定性(xìng)的(de)均勻的液固兩相流,屬於非牛頓流體中的賓漢塑性流體,俗稱漿液。由於受參(cān)比流(liú)動條件(充分發展的速度分布(bù)、牛頓(dùn)流體、均勻(yún)單相流體、穩定流等)的限製,絕大多數推(tuī)理式流量計都不適於這種流體的流量測量。
水煤漿流量計與其它流量計相比(bǐ)*顯著的特點是:水煤漿流量計的原理是利用法(fǎ)拉*電磁感應定律,直(zhí)接測量的是管(guǎn)道橫(héng)截麵內的麵(miàn)平均流速,因此,測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力、電導率和(hé)雷諾(nuò)數變(biàn)化的(de)影(yǐng)響;沒有阻流件,幾(jǐ)乎沒有壓力(lì)損(sǔn)失,也不會在高流速情(qíng)況下因阻流件而產生氣蝕(shí),不但*易造成儀表的測量誤差,嚴重時還會瞬間造成儀表損壞。因此,近年來水煤(méi)漿流(liú)量(liàng)計在水(shuǐ)煤漿測量中得以廣泛應用。
應當特(tè)別指出的是,由於不同漿液的流(liú)變學性質、化學性質和脈動流情況的不同,對電磁流量傳感(gǎn)器(qì)的材料、結(jié)構和對電磁流量轉換的信號(hào)處理能力的要求也不盡相同。如果選型或使用不當就會出現各種問題。
1、水煤漿流量計(以下有時簡稱“儀表”)在(zài)水煤漿流量測量中(zhōng)的常見問題、產生原因和解決方法
水煤漿流量計在水煤(méi)漿的流量測量(liàng)中(zhōng),*常見的問題是儀表的流量顯示不穩定,其主要原因是:
1.1 隔膜泵產生的(de)脈(mò)動流及解決方法
水煤漿向氣化爐(lú)輸送時的重要要求是流量的適度和穩定,以保證水煤漿的(de)氣化率(lǜ)。例如,根(gēn)據“德士古”氣化爐的工藝要(yào)求,水煤漿在噴嘴(zuǐ)處的壓力需達到6~9.6MPa以(yǐ)後甚至更高。所以,目前水煤漿都是用隔膜泵,通(tōng)過活塞的衝程加壓進行輸送,隻要使用活塞隔膜泵,打出(chū)的流體就(jiù)必然會(huì)產生脈動,即使在滿負荷高頻率運行(háng)的情(qíng)況下,加壓打出的流體的脈動波動量也相當大,一般在6%~15%。可以根據具體管(guǎn)線條件,用以下方法(單(dān)用或混用)滿(mǎn)足氣化爐對水煤漿流量及速度分布的要(yào)求。
(1)*好(hǎo)的方法(fǎ)是(shì)保證儀表上遊必要的管段長度,在考慮按照水煤漿流量計的(de)具體安裝要求選擇安裝位置(zhì)。
(2)在工藝管(guǎn)道的適當部位擴徑後加適用的(de)流動調整器,可減少上述直管段長度至,但會(huì)產生一定的壓力損失。
(3)用多隔膜(目前*多為三腔)活塞泵替代(dài)單腔活塞泵,以增加脈動頻(pín)率,減小脈動幅度。但(dàn)是,若多隔膜(mó)活塞泵中的某一個工作腔出現故障,就(jiù)會加(jiā)大流體的脈動量,而且每一個工(gōng)作(zuò)腔的工作狀(zhuàng)態不能在中央控製室進行監控,隻能反映在儀表的瞬時流量顯示及輸出信號的波(bō)動上,要及時檢查(chá)泵的(de)工作(zuò)情況,發現異議後應及時(shí)排除。
另外,在水煤漿製備及普通燃燒鍋爐的加壓輸送環節采用的是“螺杆泵”,它在不同轉速下所產生的脈動流的波動(dòng)量很小,一般不(bú)會影響儀表(biǎo)對流量的測(cè)量和控製。
1.2 *化現象的幹擾及水煤(méi)漿(jiāng)流(liú)量(liàng)計的選(xuǎn)用
在水煤(méi)漿等液固兩相流的流量測量中(zhōng),當固體顆粒和纖維擦過電*表麵時,與電*表麵的接觸電化學電勢(即*化電壓)突然(rán)變化,造(zào)成從傳感器輸出的電*檢測信號出現尖(jiān)脈衝狀的漿液噪聲幹擾,造成流量(liàng)顯示(shì)和輸出(chū)信號的波動(dòng),波動量的大小與傳感器的勵(lì)磁電流頻率成1/f的頻譜特性關係。而金屬顆粒(lì)對(duì)電*的摩擦會產生嚴重的(de)瞬間尖脈衝幹擾。
1.3 水煤漿中摻雜金屬物質及鐵磁性物質(zhì)產生的幹擾和解(jiě)決方法(fǎ)
1.3.1 金屬物質的(de)來(lái)源
(1)原煤本身含有金屬物質(zhì)成分(fèn);
(2)開采過程:在煤炭(tàn)的開采過程中難(nán)免與采(cǎi)掘設備摩擦、碰撞摻(chān)入各種金屬殘屑;
(3)製漿過程:原煤通過輸送帶送至棒磨機(jī)或球磨機與造紙(zhǐ)廢液、甲醇廢(fèi)液等添加劑(jì)混合進行(háng)研磨,製成煤粉(fěn)含量為60%~70%、密度為(wéi)1250~1286kg/m3、動力粘度為700~3000cP的水煤漿。在(zài)水煤漿的磨製過程(chéng)中,也會摻入與球(qiú)磨機墨棒碰撞磨落的金屬顆粒;
(4)內管壁氧化:水煤漿向氣化爐(或燃燒爐(lú))的輸送管道一般采用20號鋼,在停機期間(jiān),內管壁會產生氧化層-鐵鏽,當(dāng)再次開機(jī)時,由於(yú)水煤漿對管道內壁的摩擦作用使氧化層磨落為氧化鐵屑混入水煤漿中。
(5)其它原因。水煤漿中摻雜的(de)這些金屬顆粒不但會產生上述嚴重(chóng)的瞬間尖脈衝幹擾,還會(huì)造成活塞泵(bèng)及其它設備的磨(mó)損。更為嚴重的(de)是(shì),其中的鐵磁性(xìng)物質會對儀表產生(shēng)更(gèng)加嚴重的幹擾。
1.3.2 鐵磁性物質產生的幹擾
水煤漿流量計工作時,傳感器測(cè)量管(guǎn)內產生的磁場會使金屬顆粒中的鐵磁性物質磁化,單獨或與汙垢及其它金屬成分混(hún)合貼(tiē)附在傳感器電*及周圍的襯裏上,影響(xiǎng)水煤漿流量計工作磁場的穩定(dìng)。金屬成分會使兩電*間的絕緣電阻發生變化,絕緣電阻減小則信號減弱;若金屬物質導通兩個電*就會產生短路(lù)而沒有信(xìn)號;當吸附在電*和襯裏上(shàng)的鐵磁性物質被(bèi)流體衝刷脫落時(shí),又(yòu)會使*化電壓突然減少,造成儀表顯示的突然波動;若鐵磁性物質(zhì)及其它金屬物(wù)質摻雜在流體中,則會使磁(cí)場增強(qiáng)信號增大。
1.3.3 解決方法
(1)*好在水煤漿製做的末道工(gōng)序進行磁過濾;
(2)*好采用不鏽鋼輸送管道;
(3)根據具體(tǐ)情況定(dìng)期或不定期的對電磁流量傳感器進行檢(jiǎn)查清理;
(4)選用適合的原煤或(huò)水煤漿。
1.4 絕緣性沉積(jī)結垢對測(cè)量(liàng)的影響及解決方(fāng)法
若絕緣性沉積結垢覆(fù)蓋電*表麵,則測(cè)量信號會被斷路。可根據具體情況定(dìng)期或不定期的對電*表麵進行檢查(chá)清理。
1.5 氣泡對測量的影響及解決(jué)方法
水煤漿中(zhōng)若(ruò)含有(yǒu)氣泡會對測量造成影響,嚴重的還(hái)會造成空管報警,促(cù)使4~20mA信(xìn)號回零。
長期實用表明,E-Mag漿液型水煤漿流量計具有解決(jué)這一問題的明顯優(yōu)勢,它具有以(yǐ)下特點:
(1)E-Mag漿(jiāng)液型水煤漿流量計的SMART(智能(néng))轉換器采用專有的漿液型E-MagMaster水煤漿流量(liàng)計校驗設置數據軟件;采用新穎的勵磁方式,功耗低,零點穩定,精確(què)度高,反應速度快;具(jù)有自檢和自診斷功能;流量範圍可達1500:1;采用SMT(表麵安裝)技術等優點。
(2)新穎的勵磁方式:高頻勵磁具(jù)有很強的抑製“漿液噪聲”的能(néng)力,低頻勵磁又有零點(diǎn)穩定等優點。因此,E-Mag漿液型水煤漿流量計能夠有效(xiào)地解決在測量水煤漿等導電性液固兩相流中造成的瞬時流量(liàng)顯示(shì)及輸出(chū)信號波動的問題。
(3)檢測電*采用不鏽鋼塗覆碳化鎢。該材質即耐磨又(yòu)能解決“電化學幹擾噪聲”造(zào)成的流量信號波動問題。對於工作壓力小於4MPa的電*結構采用內插式,對於工作壓力大於4MPa的電*結構采用外插式。
(4)襯裏采用(yòng)耐磨的聚氨脂材料並經過特(tè)殊工藝處理成(chéng)型。
(5)采用(yòng)進/出(chū)口保護法(fǎ)蘭:流量計本體法蘭(lán)和工(gōng)藝管道法蘭安裝(zhuāng)夾緊後,水煤漿對聚氨脂襯裏在流量計(jì)本體法蘭外密封麵上“翻邊拐角”處的變形部分(fèn)產生磨損,10~20天聚氨脂襯裏將逐步撕裂脫落造成傳(chuán)感器報廢。而采用在流量計本體法蘭(lán)內安裝特殊結構的進/出口保護法蘭(lán)的方法(fǎ)就能(néng)完全(quán)解決(jué)這一問題。
(6)傳感器內(nèi)壁采取燕尾(wěi)槽結構(gòu)設計,以避免(miǎn)氣化爐停車後形成的負壓造成襯裏鼓泡甚至撕裂。
(7)傳感器經多次打壓檢查電*絕緣(yuán)強度。
(8)根據氣化爐(lú)的工藝特點采取(qǔ)三台(tái)水煤漿流量計配組串聯校驗。以保證其精確度的一致性。
需要說明的是,流量是否穩定是由儀表顯(xiǎn)示的,儀表顯示的流量不穩定除上述原因外,時間常數的(de)設定隻是一個(gè)非實質(zhì)性原因。水煤漿流量計的時間常數可(kě)在1~100秒的範圍內分段設定,時間常數(shù)設定的越短,儀表對流體的脈動就越敏感,隻要流體的(de)脈動量能夠滿足氣化爐工藝條件的要求,就可(kě)以把儀表的時間常數設定在(zài)適當範圍,消除或減(jiǎn)少脈動顯示,以便進行脈動變化的監測。
2 E-mag漿(jiāng)液型水煤漿流量計在水(shuǐ)煤漿行業的應用
2.1 安裝要求
嚴(yán)格按照水煤(méi)漿流量計使用說明書中的(de)要求安裝,並且盡(jìn)可能地將三台水煤漿流(liú)量計安裝在氣化爐頂部。
2.2 使用建議
(1)在單機試車階(jiē)段不要(yào)對水煤漿(jiāng)流量計(jì)送電,先用水煤漿對管道內壁進行(háng)循環磨(mó)擦(cā)除鏽(xiù),否則鐵鏽會被傳感(gǎn)器內壁的磁場吸附在電*附近,對電*形成*化電壓幹(gàn)擾而造成流(liú)量(liàng)計的(de)波動。氣化爐停車後先將水煤漿流量計停電,然後再清洗管道,避免因通電使(shǐ)傳感器內形成磁場,使吸附(fù)在電*附近的鐵磁性物質不(bú)能被衝洗幹(gàn)淨。
(2)若多隔膜活塞泵的(de)某一個工作腔出現異常,流量(liàng)值的變化可能不大,但流體脈動的波動量(liàng)會加大。應及時監視活塞泵每一個工作腔壓力表的指示是否(fǒu)均衡,並及時進行故障(zhàng)排除。
(3)若水煤漿中所含的大金屬顆(kē)粒或氣泡摩擦、碰撞電*而產生的瞬間(jiān)尖脈衝(chōng)幹擾頻繁出現時,應檢查水煤漿的質量。
(4)由於傳感器襯裏受適用溫度的限(xiàn)製,不能用蒸(zhēng)汽衝洗水煤漿管線。
2.3 流量計的參數設定
當電磁流量傳感器不能按照*佳的安裝條件安裝使用時,可以調整流量計的時間常數(shù),以犧牲靈(líng)敏度為代價彌補脈(mò)動流造成的波(bō)動,建議阻尼時間調整不要超過(guò)30秒(miǎo),以5~15秒(miǎo)為*佳。

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