德士古氣化爐水煤漿電磁流量計(jì)的使用

德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)是迄今為止工業(yè)化較好的氣流床煤氣化技術(shù)，氣化爐采用水煤漿進(jìn)料和純氧氣化工藝，具有碳轉(zhuǎn)化率高、氣體有效成分高、三廢處理方便、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制和最優(yōu)化操作等優(yōu)點(diǎn)。但在生產(chǎn)中，水煤漿的測(cè)量是個(gè)難題，波動(dòng)大，測(cè)量不準(zhǔn)，一直對(duì)工藝安全穩(wěn)定生產(chǎn)有較大影響。內(nèi)蒙古新能能源有限公司年產(chǎn)60萬(wàn)t/a甲醇項(xiàng)目氣化裝置于2009年6月18日投料，9臺(tái)水煤漿流量計(jì)全部采用開(kāi)封儀表有限公司的E－MAGEE型電磁流量計(jì)，使用情況較好，基本滿足了工藝生產(chǎn)對(duì)流量計(jì)的要求。

1 水煤漿特性及選用電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

由于水煤漿特殊的物理特性，使其測(cè)量難度很大。它含有65%左右的極細(xì)的煤固體顆粒，再加上輔助添加劑，在高壓工況下，其動(dòng)力黏度高達(dá)800～1500mPa·s，介質(zhì)對(duì)襯里的擠壓和對(duì)電極的沖刷環(huán)境要求電磁流量計(jì)傳感器的襯里與測(cè)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(jì)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(yùn)行比較經(jīng)驗(yàn)證明，采用煤漿電磁流量計(jì)測(cè)量水煤漿流量是目前唯一可靠的方式。

電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律原理進(jìn)行流量測(cè)量的流量計(jì)。電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是壓損極小，可測(cè)流量范圍大。最大流量與最小流量的比值一般為100∶1以上，適用的工藝管徑范圍寬，最大口徑可達(dá)3m，輸出信號(hào)和被測(cè)流量成線性，精確度較高，可測(cè)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(jì)大部分設(shè)計(jì)和選型中都采用的是電磁流量計(jì)，但實(shí)際使用效果差異很大，這一問(wèn)題一直是煤化工行業(yè)專(zhuān)業(yè)人員討論的難題。

2 煤漿流量測(cè)量中的難點(diǎn)

水煤漿的主要成分是含有60%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的固體顆粒，經(jīng)過(guò)添加劑作用，正常黏度在800～1500mPa·s范圍之間，介質(zhì)中的固體顆粒對(duì)管道沖刷性強(qiáng)，對(duì)襯里的耐磨性要求高。

2.1 介質(zhì)流速過(guò)低，測(cè)量信號(hào)弱，易受干擾

水煤漿流量的滿負(fù)荷設(shè)計(jì)為86t/h，管道直徑為DN200mm。在系統(tǒng)開(kāi)車(chē)半負(fù)荷43m3/h煤漿量時(shí)，管道流速只有0.38m/s，即使在滿負(fù)荷86m3/h煤漿量時(shí)，介質(zhì)的流速也只有0.76m/s，一般電磁流量計(jì)的流速要求為1～10m/s，本身電磁流量計(jì)的檢測(cè)信號(hào)有幾毫伏，而煤漿電磁流量計(jì)的流速要求為0.3～2m/s，故煤漿流量計(jì)的檢測(cè)信號(hào)只有零點(diǎn)幾毫伏或更弱。這樣在生產(chǎn)過(guò)程中，介質(zhì)發(fā)生變化或者周?chē)写蟮拇艌?chǎng)都會(huì)產(chǎn)生大的干擾。這就是電磁流量計(jì)波動(dòng)的主要原因。

2.2 高壓煤漿泵的影響

氣化爐工作在6.5MPa下，這樣就要求煤漿管線壓力在7.0MPa左右，我公司采用的是德國(guó)菲魯瓦的隔膜軟管泵，該泵本身就是一個(gè)脈動(dòng)流。這樣對(duì)流量計(jì)來(lái)說(shuō)就是一個(gè)大的波動(dòng)。

水煤漿中成分不穩(wěn)定，特別是鐵屑含量的變化對(duì)電磁流量計(jì)的干擾非常大。如若煤漿中的鐵屑含量較高，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)加大電磁流量計(jì)的測(cè)量精度并造成增大波動(dòng)量。

3 使用中的經(jīng)驗(yàn)及改進(jìn)措施

開(kāi)封儀表有限公司的E－MAG型電磁流量計(jì)引進(jìn)ABB－KENTTAYLOR電磁流量計(jì)技術(shù)，針對(duì)水煤漿特性，通過(guò)對(duì)電磁流量計(jì)傳感器部分進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)換器軟件的開(kāi)發(fā)，對(duì)煤漿泵的脈動(dòng)、管線的震動(dòng)及煤漿成分變化等影響流量穩(wěn)定的因素有了很好改變，以滿足德士古氣化爐對(duì)流量計(jì)要求。該流量計(jì)的流速檢測(cè)范圍最低可達(dá)到0.1m/s，在氣化爐最低負(fù)荷煤漿量43m3/h時(shí)，流速0.38m/s，對(duì)流量計(jì)影響也很小。電極結(jié)構(gòu)的改變從源頭降低了漿液噪聲干擾，襯里采用了聚氨酯襯里，耐磨性增強(qiáng)，使用一年后對(duì)流量計(jì)的襯里幾乎無(wú)磨損。

3.1 安裝時(shí)嚴(yán)格按照規(guī)范安裝

直管段的要求為前5后2，每臺(tái)氣化爐3臺(tái)流量計(jì)，兩臺(tái)安裝在去氣化爐爐頭豎直管段上，一個(gè)安裝在氣化爐爐頭煤漿管線水平管道上，其前后直管段均達(dá)到了要求；電磁流量計(jì)信號(hào)比較弱，滿量程時(shí)僅幾毫伏，且流量很小時(shí)，僅幾微伏，外界稍有干擾就會(huì)影響到測(cè)量精度。因此，流量計(jì)的外殼、屏蔽線、測(cè)量導(dǎo)管按規(guī)范要求進(jìn)行了接地，并且要單獨(dú)設(shè)置接地點(diǎn)，不要連接在電機(jī)或上、下管道上。流量計(jì)傳感器的法蘭須與管道跨接，并可靠接地，保證接地電阻值在10Ω以下，防爆型在1Ω以下；電磁流量計(jì)周?chē)粦?yīng)有大功率電器等，遠(yuǎn)離一切磁源。

我公司高壓煤漿泵是德國(guó)菲魯瓦公司生產(chǎn)的雙重軟管三缸式隔膜泵，泵本身比雙缸式穩(wěn)定性要高，出口設(shè)置了兩個(gè)軟管隔膜緩沖器，這對(duì)消除煤漿量的本身波動(dòng)非常重要，在調(diào)節(jié)緩沖罐壓力時(shí)將緩沖罐壓力調(diào)整為煤漿管線系統(tǒng)壓力的80%，盡量減少煤漿泵對(duì)流量波動(dòng)的影響，出口管線上有一個(gè)出口壓力表，如果波動(dòng)很小，就說(shuō)明煤漿量本身波動(dòng)很小，如若振幅很大，就應(yīng)及時(shí)調(diào)整緩沖罐，查看是否氮?dú)鈮毫Σ缓线m或存在一個(gè)缸不打量等情況，應(yīng)該及時(shí)處理。

3.2 水煤漿中鐵屑含量高的處理辦法

水煤漿從煤制成水煤漿再進(jìn)入氣化爐經(jīng)過(guò)如下途徑：煤經(jīng)過(guò)輸送皮帶送入氣化煤倉(cāng)，煤稱(chēng)重給料機(jī)進(jìn)行計(jì)量，和水、添加劑進(jìn)行一定配比后研磨，生成的水煤漿流入磨機(jī)出料槽通過(guò)小煤漿泵送入大煤漿槽待用，在開(kāi)車(chē)時(shí)通過(guò)高壓煤漿泵送入氣化爐。產(chǎn)生鐵屑的主要途徑有煤礦采煤時(shí)產(chǎn)生的磁性金屬、磨煤機(jī)磨煤時(shí)鋼棒脫落產(chǎn)生的鐵屑、煤漿槽產(chǎn)生的鐵銹及煤漿輸送管線產(chǎn)生的鐵銹，鐵質(zhì)物體在通過(guò)流量計(jì)電極時(shí)，會(huì)有鐵磁性物質(zhì)附著在電極附近造成磁場(chǎng)的紊亂，就會(huì)產(chǎn)生大的高頻噪聲干擾，造成流量顯示的大幅波動(dòng)。采取的主要辦法有：在煤輸送皮帶進(jìn)入氣化煤倉(cāng)前加磁性除鐵器，并按規(guī)定定時(shí)清理減少進(jìn)入氣化煤倉(cāng)的大鐵塊；磨煤機(jī)滾筒篩加強(qiáng)巡檢及清洗，避免大的金屬顆粒進(jìn)入煤漿槽；在每次停車(chē)進(jìn)行煤漿管線沖洗時(shí)，首先對(duì)電磁流量計(jì)停電，以便沖洗掉黏附在電極上的金屬顆粒，開(kāi)車(chē)時(shí)首先對(duì)煤漿管線沖洗，將煤漿輸送管線上的鐵銹沖洗干凈，再對(duì)煤漿流量計(jì)送電。煤漿流量計(jì)的波動(dòng)主要出現(xiàn)在第一次開(kāi)車(chē)和系統(tǒng)停車(chē)檢修后的一周時(shí)間內(nèi)，分析主要原因是煤漿中的金屬固體含量高造成的，在系統(tǒng)運(yùn)行一周以后，流量計(jì)趨于穩(wěn)定。

3.3 關(guān)于阻尼時(shí)間的調(diào)整

在較長(zhǎng)時(shí)間停車(chē)后進(jìn)行開(kāi)車(chē)就應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)煤漿流量計(jì)的巡檢和維護(hù)力度，可對(duì)儀表相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如儀表波動(dòng)太大可適當(dāng)延長(zhǎng)阻尼時(shí)間，避免誤跳車(chē)，在水煤漿成分比較穩(wěn)定后，可將阻尼時(shí)間調(diào)整回正常。煤漿流量計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)該查找引起故障的各種原因，直至消除波動(dòng)。不要一味地延長(zhǎng)阻尼時(shí)間，有些單位將煤漿流量計(jì)阻尼時(shí)間調(diào)整到30s甚至60s，在煤漿泵發(fā)生故障時(shí)煤漿流量不能及時(shí)反映就會(huì)造成氣化爐過(guò)氧甚至爆炸，這就對(duì)安全生產(chǎn)留下了極大的隱患。我公司3臺(tái)氣化爐9臺(tái)煤漿電磁流量計(jì)的阻尼時(shí)間均在8～15s之間，能及時(shí)反映實(shí)際工況，滿足了生產(chǎn)的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

雖然使用電磁流量計(jì)測(cè)量煤漿有很多難點(diǎn)，假如使用不當(dāng)，輕者會(huì)造成流量計(jì)在使用過(guò)程中顯示波動(dòng)過(guò)大，重者就會(huì)造成氣化爐頻繁跳車(chē)，甚至生產(chǎn)不能正常進(jìn)行。我們根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)介質(zhì)情況對(duì)相關(guān)儀表參數(shù)調(diào)整，并對(duì)影響流量測(cè)量的因素進(jìn)行了整改，這樣流量計(jì)的使用情況就非常好，3臺(tái)氣化爐儀表趨勢(shì)顯示儀表流量比較平穩(wěn)，流量接近于煤漿泵轉(zhuǎn)速流量，基本滿足了生產(chǎn)的要求。(end)

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