水煤漿流量計的選型

電磁流量計在德士古氣化爐中的應(yīng)用

概述
水煤漿是一種新型、、清潔的煤基燃料，是燃料家庭的新成員，它是由65-70%不同粒度分布的煤，29-34%左右的水和約1%的化學(xué)添加劑制成的混合物，可用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐代油、代氣、代煤燃燒，是當今潔凈煤技術(shù)的重要組成部分。

由于水煤漿特殊的物理特性，使其測量難度很大。因其含有60%以上的極細的煤固體顆粒，再加上輔助添加劑，在高壓工況下，其動力粘度高達800~1500mPa.s，介質(zhì)對襯里的擠壓和對電極的沖刷環(huán)境都對流量計傳感器的襯里與測量導(dǎo)管的附著性能以及電極的抗噪聲和防滲漏性能有著很高的要求。而且水煤漿是非牛頓流體，設(shè)計管道流速很低，在1.0m/s左右，而且又有腐蝕性，經(jīng)多年煤化工裝置的運行比較經(jīng)驗證明，采用煤漿電磁流量計測量水煤漿流量是目前惟一可靠的方式。

水煤漿電磁流量計的工作原理

電磁流量計測量的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)原理(見圖1)。導(dǎo)體在磁場中作相對運動感應(yīng)出電動勢由Ex=kBDv計算。感應(yīng)電勢E的大小正比于導(dǎo)體的運行速度v、導(dǎo)體寬度D及磁場強度B。電磁流量計兩個測量電極間的距離是由流動介質(zhì)形成的導(dǎo)體寬度D，置于管道兩側(cè)的電磁線圈通電后產(chǎn)生電磁場，強度為B。當被測的導(dǎo)電流體以平均流速v通過磁場時，電極感應(yīng)出一定的電動勢E。轉(zhuǎn)換器將所測的電動勢E轉(zhuǎn)換成4-20mA標準信號傳送至控制室。

在水煤漿場合襯里材料多為耐腐蝕、耐磨的工程橡膠和聚四氟乙烯塑料，但近幾年發(fā)展起來的增強聚四氟乙烯被得到廣泛應(yīng)用，其耐磨性、耐擠壓性能、耐腐蝕性非常優(yōu)異，并與測量導(dǎo)管有很好的附著性能，不會發(fā)生襯里起殼或脫落現(xiàn)象。

科隆電磁流量計在德士古氣化爐中的實際應(yīng)用情況

電磁流量計測量水煤漿的優(yōu)點是壓損極小，可測流量范圍大。zui大流量與zui小流量的比值一般為100：1以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬，zui大口徑可達3m，輸出信號和被測流量成線性，度較高，可測量電導(dǎo)率≥1μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿的導(dǎo)電流體流量。目前的煤化工行業(yè)中德士古氣化爐中的煤漿流量計大部分設(shè)計和選型中都采用的是電磁流量計，但實際使用效果差異很大，這一問題一直是煤化工行業(yè)專業(yè)人員討論的難題。

陜西神木化學(xué)工業(yè)有限公司是年產(chǎn)60萬t甲醇的大型國有企業(yè)，有6臺德士古氣化爐，共有15臺煤漿電磁流量計，經(jīng)過多年的探索，整體使用效果良好。尤其是04年科隆電磁流量計自投用以來，流量計運行穩(wěn)定，襯里采用ETFE(增強聚四氟乙烯)，運行近10年來，沒有任何磨損，與其他單位生產(chǎn)的煤漿流量計相比，質(zhì)量優(yōu)良，運行穩(wěn)定。

關(guān)于流速
流量計的量程根據(jù)不低于預(yù)計的zui大流量值的原則選擇滿量程刻度，常用流量超過滿量程的50%，這樣可獲得較高的測量精度。常規(guī)電磁流量計的流速為2~4m/szui合適，煤漿流量計的流速小于1m/s較為合適。

在現(xiàn)場實際運行過程中，德士古氣化爐所用的煤漿泵多是FELUWA軟管隔膜式活塞泵，我公司電磁流量計的工作壓力為6.0MPa，正常流量為25m3/h，煤漿管線是DN150，根據(jù)此管徑及流量計算，流速達不到0.5m/s，這是通常流量計運行不穩(wěn)定的重要原因之一。科隆電磁流量計在實際使用中，流速大小對精度的影響很小，儀表線性度很好，即使在0.3m/s的流速也可準確測量。

襯里的選用
流量計實際使用壓力必須低于電磁流量計額定工作壓力，一般不超過16×〖10〗^5Pa，襯里的耐壓也很關(guān)鍵，襯里在擠壓后不能使電*出襯里表面。同時，被測介質(zhì)溫度不能超過襯里材料的容許使用溫度，在高壓狀態(tài)下，一般≤120℃。

由于煤漿管線壓力達6.0MPa，煤漿固體顆粒沖刷比較嚴重，所以在襯里的材料選擇中應(yīng)慎重考慮。科隆電磁流量計選擇了耐沖刷，耐磨損的增強聚四氟乙烯(ETFE)材料。自投用10年以來，襯里完好無損。

關(guān)于阻尼時間
在流量計的運行過程中，儀表穩(wěn)定指示與安全運行是長期存在的一對矛盾。在德士古氣化爐煤漿電磁流量計的設(shè)計中，一般設(shè)計為三選二低聯(lián)鎖跳車。在流量計的運行過程中，阻尼時間設(shè)置短，流量計運行勢必不穩(wěn)定，波動較大;如果將阻尼時間設(shè)置較長，儀表本身表面看起來穩(wěn)定運行，但當煤漿泵停或煤漿管線堵塞時，流量計不能快速降下來，不能及時反映實際生產(chǎn)狀況，更可怕的是會造成過氧爆炸的危險。科隆儀表是采用低噪音電極和抗噪音轉(zhuǎn)換器來降低流量顯示的波動，所以在阻尼時間的設(shè)置上比較合理，既保證了安全生產(chǎn)，又保證了儀表的穩(wěn)定運行。

安裝注意事項
從電磁流量計的測量原理及安裝注意事項里看，電磁流量計的安裝可以選擇水平安裝，也可以選擇豎直安裝，但推薦垂直安裝，且被測流體是自下而上流動。水平安裝時要保證在何時測量導(dǎo)管都充滿液體。我公司煤漿流量計在水平管道和豎直管道均有使用，但從整體運行情況來看，水平管道運行效果良好。

電磁流量計信號比較弱，滿量程時只有幾毫伏，且流量很小時，只有幾微伏，外界稍有干擾就會影響到測量精度。因此，流量計的外殼、屏蔽線、測量導(dǎo)管都要接地。要單獨設(shè)置接地點，千萬不要連接在電機或上、下管道上。流量計的安裝地點要遠離一切磁源。

從電磁流量安裝的直管段要求上看，電磁流量的安裝直管段通常是10D，但科隆電磁流量計的直管段安裝要求簡單，只需要前5D、后2D，基本上就可滿足運行要求。

結(jié)語

隨著煤化工的發(fā)展與應(yīng)用，化工工藝千變?nèi)f化，使電磁流量計擴大了應(yīng)用范圍。在實際使用中會遇到各種各樣的技術(shù)難題，在流量計的廠家選擇中會更謹慎，建議能選擇在同類行業(yè)中有使用業(yè)績的生產(chǎn)廠家，以保證整個生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運行。