0 引言

 

    濮陽龍宇化工有限責任公司20萬t/a甲醇裝置是國內首套粉煤加壓氣化裝置航天第一爐的發源地，是在引進、消化吸收殼牌公司的Shell粉煤加壓技術和GE公司的德士古水煤漿加壓氣化技術基礎上的再創新。該技術在備煤、輸煤、燃燒調節系統、氣化爐輻射段均采用先進的粉煤氣流床氣化技術；灰渣水系統、洗滌、凈化則采用氣體急冷流程技術。

 

    1 系統改造背景

 

    由磨煤系統生產的合格粉煤經加壓與空分生產的氧氣與蒸汽由粉煤燒嘴噴入氣化爐，在3.5MPa壓力、1400～1700℃高溫下充分混合，進行部分氧化反應，生成以H2、CO、CO2為主要成分的合成氣。在整個氣化流程中，黑水流量計13FT0008、13FT0041A/B、13FT0016、13FT0018檢測整個氣化裝置重要的物料平衡參數和保護氣化爐設備的重要參數，其參數的精確與穩定關系著裝置的優化控制和ESD聯鎖跳車的發生。幾臺流量計原設計采用文丘里管作為節流件，結合兩年多的運行發現，該節流件不適合煤氣化工藝介質，因介質較臟容易使環室堵死，造成測量誤差和測量值的突變引起ESD聯鎖停車的發生。為了徹底消除測量誤差，避免因儀表原因引起停車事件的發生，對幾臺黑水流量計進行改造，傳感器由原來設計的文丘里節流元件改為楔形流量傳感器。

 

    2 楔形流量計

 

    2.1 原理

 

    當充滿管道的流體流經楔形孔板時，在楔形孔板上游側和下游側測到流體的差壓，差壓變送器將差壓信號轉為4~20mADC信號輸出，此信號經人工智能流量運算器處理或DCS處理后，得到瞬時流量值。

 

    楔形流量傳感器的檢測件是楔形孔板，它是一塊V形節流件，圓形頂角朝下，含懸浮顆粒（粉塵、泥沙及其它固體顆粒）流體和高粘度液體流過時在節流件上游側不會產生滯流，也不會在節流體上、下游側發生固體顆粒或粘稠物的積存，確保了楔形流量傳感器長期運行穩定性。楔形流量計測量原理如圖1所示。

 

 

 

圖1 楔形流量計測量原理

 

    2.2 特點

 

    （1）長期現場運行精度高。在液體流量測量中，精度可達0.2級；在氣體測量中，精度可達0.5級。楔形流量計長期穩定性好，被譽為零故障率儀表。

 

    （2）流量范圍度寬。精度0.2級時，流量范圍可達1∶25；精度0.5級時，流量范圍高達1∶33。這是其它差壓式流量計無法比擬的。

 

    （3）適用范圍極廣。不僅適用于單相流體，也適用于氣液、氣固和液固等雙相流體。其雷諾數最小達300，最高可達1×106以上。因此，楔形流量計既可工作在層流狀態，也可工作在紊流狀態，其最低流速達0.01m/s。而且楔形流量傳感器無沉積、不堵塞，可適用于高溫、高壓、高粘度、強腐蝕的各種液體和高含塵氣體的流量測量。

 

    （4）防粘附楔形傳感器。楔形流量計采用“V”型體節流件，可消除滯留區，防止系統出現堵塞現象。傳感器測量管與節流件防粘附，是流量測量技術的重大突破。它消除被測量介質中的泥沙、粉塵、懸浮物、纖維等對流量傳感器測量管的粘附、堆積，同時也防止了測量管的腐蝕，是準確測量流量的基礎與保證。

 

    2.3 安裝及維護

 

    （1）一次表分體式，更換楔形件（中間）可擴展量程。

 

    （2）差壓變送器可輸出4～20mA的電信號，便于配用各種儀表。

 

    （3）楔形流量計附有前后測量管，可水平或垂直安裝，當垂直安裝時，流體應自上而下流動。測量液體時應注意使差壓變送器方便排除氣泡，以免引起儀表零點漂移。

 

    （4）楔形流量計上下游側應配置管段（上游5倍管道直徑，下游2倍管道直徑），管道內部應光滑、清潔、無附著物。

 

    （5）水平安裝時，楔形差壓元件應與管道中心線成90°；對于垂直安裝，由于取壓點之間輕微的靜壓影響，必須注意差壓變送器調零。

 

    3 實際應用

 

    根據濮陽龍宇化工有限責任公司的實際運行情況，結合生產需要，首先改造激冷水泵出口黑水流量13FT0008，經過近半年的運行，效果很好。隨后對以下介質較臟、易出故障的流量計分別進行了楔形流量計改造：去氣化爐循環水流量13FT0041、合成氣洗滌塔變換冷凝液流量13FT0016、合成氣洗滌塔工藝氣流量13FT0018。經過近一年的開車運行，幾套流量計指示準確平穩、參數可靠，達到了預期的目的。

 

    4 結語

 

    楔形流量計是一種新型流量計，其設計解決了煉焦、煉油、化工等企業中的焦油、瀝青、殘渣油、石蠟油、易結晶萘油等各種高粘度液體介質的流量測量難題。