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【摘 要】通過電磁流量計在氣流床氣化的實際應(yīng)用，以及在使用前利用標(biāo)定罐稱重計量系統(tǒng)準(zhǔn)確標(biāo)定，并與德國進(jìn)口流量計進(jìn)行了對比，證明了電磁流量計在高壓密相輸送工況條件下計量的可行性，同時電磁流量計在實際質(zhì)量流量的計量中具有無核輻射、操作維護(hù)簡單、反應(yīng)靈敏、數(shù)據(jù)可靠等優(yōu)點。

 

 引 言

氣流床煤氣化技術(shù)是潔凈煤利用的關(guān)鍵技術(shù)，其按照進(jìn)料方式不同，可分為水煤漿氣化與干粉氣化。 水煤漿氣流床氣化技術(shù)相對成熟，但粉煤氣流床氣化爐具有高碳轉(zhuǎn)化率、良好的煤種適應(yīng)性、有效氣成分高、氧耗與煤耗低等優(yōu)勢，因此粉煤氣化技術(shù)的應(yīng)用前景被看好[1]。 我國已經(jīng)引進(jìn)并研發(fā)出多種粉煤氣流床氣化爐，并不斷摸索其生產(chǎn)工藝，以提高運行周期。

 

目前， 已有的粉煤氣化工業(yè)裝置只實現(xiàn)了粉煤在中低壓下的加壓及穩(wěn)定密相輸送， 因而實現(xiàn)粉煤在更高壓力下加壓及密相輸送，將是一個工程難題，其中如何準(zhǔn)確計量煤粉輸送流量至關(guān)重要，關(guān)系到實驗數(shù)據(jù)的采集、分析，對實驗的準(zhǔn)確性和真實性起決定作用。

 

 2 粉煤流量測量

煤化工工藝中，準(zhǔn)確、實時監(jiān)測個煤粉管線內(nèi)煤粉輸運狀態(tài)，對確保氣化爐各噴嘴均勻進(jìn)煤，維持氣化爐反應(yīng)穩(wěn)定，避免氣化爐溫度波動， 以及確保氣化爐生產(chǎn)效率及安全具有重要意義。

 

電磁流量計的測量通常都是采用積算的方式進(jìn)行粉煤流量實時在線測量，需要先測量出粉煤在管道內(nèi)的實時流速、密 度，由計算公式（1），實時計算出粉煤流量。流量=流速×密度×管道橫截面積 （1）對于粉煤密度的測量， 有核射線檢測技術(shù)和非核檢測技術(shù)兩類[2]。

 

兩類測量技術(shù)的精度均能滿足生產(chǎn)需求， 但是有核射線檢測儀器帶有放射源，屬 于 國 家 管 制 類 設(shè) 備，購 買、使 用、維 護(hù)、報廢處理復(fù)雜、成本高、管理責(zé)任重大。 所以在滿足生產(chǎn)要求的情況下，一般采用非核檢測技術(shù)。

 

對于粉煤速度測量，通常有靜電測量技術(shù)、電容測量技術(shù)。靜電測量技術(shù)通過對煤粉在管道中運動時， 相互摩擦產(chǎn)生的靜電荷信號分析，來計算煤粉的運動速度。 其速度測量結(jié)果的穩(wěn)定性取決于靜電荷信號的大小， 及其容易受到現(xiàn)場工況的影響，如：粉煤的粒徑、溫度、濕度、運動速度等，測量結(jié)果穩(wěn)定性差。

 

電容測量技術(shù)是在管道壁兩側(cè)布置一對電容極板， 把煤粉看作電容極板間的電介質(zhì)， 通過分析等效的電介質(zhì)變化來分析粉煤流體信息的變化，從而測量粉煤的運動速度。 其穩(wěn)定性比靜電測量技術(shù)稍好。

 

本裝置采用電磁場測量技術(shù)， 是通過在管道一側(cè)壁主動發(fā)射電磁波，電磁波穿透管道煤粉后到達(dá)另一側(cè)壁的接收器，在穿透過程中，把煤粉流態(tài)信息攜帶出來，進(jìn)一步分析 之后，計算出粉煤的運動速度。 由于該技術(shù)主動發(fā)射能量恒定的電磁波，因此，測量結(jié)果不受現(xiàn)場工況變化的影響，測量的穩(wěn)定性#佳。 電磁場電磁流量計是專門針對氣固兩相流而開發(fā)的測量儀表，該測量儀適用于密相輸送工藝，通過在測量管中產(chǎn)生一個高頻、交流、均勻的電磁場來測量固體物料通過管道截面的平均流速和濃度， 從而計算出固體物料在管道中的流速（m/s）、濃 度（kg/m3）、質(zhì) 量 流 量（kg/h 或 t/h），并且輸出對應(yīng)上述測量值的三路好立的 4～20mA 電流信號。 

 

3 高壓密相輸送

粉煤密相輸送是利用高壓氣體（氮氣或者二氧化碳）作為輸送動力，推動粉煤實現(xiàn)氣固兩相流動。 密相輸送管道中固體物料幾乎呈聚集堆積狀態(tài)，管道中氣流的速度很低，粉粒的流動不是依靠氣流的動壓裹挾， 而是靠氣體靜態(tài)的擠壓將物料沿管路輸送。

 

本工業(yè)裝置為粉煤氣流床氣化工藝， 密相輸送系統(tǒng)核心設(shè)備為高壓發(fā)料罐。 發(fā)料罐從頂部進(jìn)料，底部充壓，底部出料。發(fā)料罐將充壓口設(shè)在錐體底部， 充壓的同時還能使粉體充分流化，充壓結(jié)束后形成疏松的堆積狀態(tài)，發(fā)料順暢，避免密相輸送管路堵塞風(fēng)險。

 

密相輸送過程可分為充壓，穩(wěn)壓，輸送三個步驟。 充壓時，高壓氮氣通過發(fā)料罐底部充壓口進(jìn)入發(fā)料罐，對發(fā)料罐進(jìn)行快速充壓，同時對罐內(nèi)粉煤充分流化。 當(dāng)發(fā)料罐壓力略低于設(shè)定輸送壓力時，停止充壓。 高壓氮氣通過發(fā)料罐頂部的穩(wěn)壓口進(jìn)入發(fā)料罐，通過穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥控制氣量，緩慢充壓至設(shè)定輸送壓力，保證發(fā)料罐與氣化爐的壓差穩(wěn)定在設(shè)定壓差。 輸送壓差穩(wěn)定后，發(fā)料罐出口管道通入少量的輸送氣，同時開啟發(fā)料罐底部的切斷閥，粉煤在輸送氣的引導(dǎo)下進(jìn)入輸送管道，以壓差為動力，克服自身重力和管道摩擦，從發(fā)料罐底部出發(fā)，沿輸送管道，從下到上輸送到氣化爐內(nèi)，實現(xiàn)粉煤高壓密相穩(wěn)定輸送。

 

 4 稱重計量標(biāo)定

本工業(yè)裝置采用高壓稱重計量系統(tǒng)， 利用標(biāo)定罐模擬氣化爐的高壓工況條件， 標(biāo)定罐需要保持與氣化爐相同壓力來接收發(fā)料罐發(fā)出的粉煤。

 

高壓稱重計量系統(tǒng)主要包含高壓標(biāo)定罐和重量計量系統(tǒng)。 該高壓標(biāo)定罐主要包括進(jìn)料口，出料口，底部充壓進(jìn)氣口，頂部放空穩(wěn)壓口。 重量計量系統(tǒng)采用壓力傳感方式計算整個標(biāo)定罐對應(yīng)的壓力并轉(zhuǎn)換為重量。 標(biāo)定罐所連接的管路全部采用耐高壓軟連接， 以降低硬金屬管道應(yīng)力對稱重系統(tǒng)的影響。 重量計量系統(tǒng)包含四個壓力傳感器，選擇四點測量法，均布于標(biāo)定罐四周，測量點之間成正方形且位置上保持水平。