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            電磁流量計在年產60萬噸甲醇裝置水煤漿生產中的應用

            來源:作者:發表時間:2017-09-05 09:14:35

             摘要: 本文以三暢電磁流量計在兗州煤業榆林能化有限公司年產 60 萬噸甲醇裝置水煤漿生產中的應用為例,分析了電磁流量計作為計量和檢測儀表在測量控制過程中的重要作用,并針對其在使用過程中出現的流速、襯里、電極和阻尼等問題提出了相應的應對措施和解決方案。
             
                    電磁流量計由直接接觸管道介質的傳感器和上端信號轉換器兩部分構成。其工作原理以法拉第電磁感應定律為基礎,可用來測量電導率大于 5 m m /cm 的導電液體的流量,是一種測量導電介質流量的儀表。兗州煤業榆林能化一期年產 60萬噸煤制甲醇項目中煤漿及渣水管道的設計和選型采用的是電磁流量計,但各個公司研發的電磁流量計的實際使用效果差別較大,給工程項目的統一管理帶來很大困難,這一問題也成為煤化工行業專業人員不斷改進的課題。
             
            一、水煤漿特性
                    兗州煤業榆林能化一期年產 60 萬噸煤制甲醇項目中的德士古氣化爐采用濃度為 65 % 的水煤漿。這種水煤漿是由大約 65 % 的煤、34 % 的水和 1 % 的添加劑通過物理加工得到的一種低污染、高效率、可管道輸送的代油煤基流體燃料。它改變了煤的傳統燃燒方式,顯示出巨大的環保節能優勢。尤是近幾年來采用廢物資源化的技術路線后,研制成功的環保水煤漿可以在不增加費用的前提下大大提高其環保效益。
             
            二、電磁流量計的原理和結構
                    電磁流量計的工作原理以法拉第電磁感應定律為基礎。在電磁流量計中,測量管內的導電介質相當于法拉第電磁感應實驗中的導電金屬桿,上下兩端的兩個電磁線圈產生恒定磁場。當其中有導電介質流過時,兩端會產生感應電壓,其大小可通過管道內部的兩個電極測量得到。測量管道通過不導電的內襯(橡膠、特氟龍等)實現與流體和測量電極的電磁隔離。
             
                    電磁流量計由流量傳感器和轉換器(又稱為換能器)兩部分組成。測量管上下裝有激磁線圈,通激磁電流后產生的磁場穿過測量管,產生的感應電壓由一對裝在測量管內壁、與液體相接觸的電極檢出并送到轉換器。激磁電流則由轉換器提供。
             
            三、電磁流量計的安裝
                    電磁流量計在安裝過程中應注意以下兩點:
                    (1)電磁流量計信號比較弱,滿量程時只有幾毫伏,特別是當流量很小時,只有幾微伏,外界稍有干擾就會影響測量精度。因此,流量計的安裝應該遠離強磁場設備,傳感器的測量管、外殼、引線的屏蔽線以及傳感器兩端的管道都必須單獨接地,決不能與其他電器設備的接地共用,這是電磁流量計的特殊安裝要求。
                    (2)電磁流量計的測量對工藝介質震動和流體擾動非常敏感。因此,流量計安裝時應避開強震動、強腐蝕性的場所。同時,在工藝不允許流量中斷的道中安裝流量計時應加裝截止閥。流量計傳感器上游也應該預留一定長度的直管段,一般為 5~10 D。電磁流量計可以水平、垂直或傾斜安裝,但要保證測量管與工藝管道同軸,并保證測量管內始終充滿液體。
             
            四、三暢電磁流量計的應用
                    本文以三暢電磁流量計在本公司的應用為例,探討了其在使用過程中出現的問題,并提出了相應的解決方法。
             
            1. 流速問題
                    兗州煤業榆林能化一期年產 60 萬噸煤制甲醇項目中的煤漿泵選用的是 Feluwa隔膜式活塞泵,煤漿管線為 DN200,電磁流量計設計壓力為 6.0 M Pa,正常流量為 60 m3 /h,流速低于 0.5 m /s。流速是流量計運行不穩定的重要原因之一。三暢電磁流量計在實際使用中,流速大小對流量的影響很小,**適流速為 0.3 m /s。
             
                    煤漿泵是一種活塞式的漿液泵,可通過改變泵的行程來改變泵流量。其輸送的流量為脈動流量,脈動大,穩定性差。與常見的離心泵相比,流體的流場非常不穩定,對電磁流量計的在線測量影響較大。由于流體內脈動流的流場變化大且不穩定,使電磁流量計測量信號不穩定,電磁流量轉換器輸出的電流控制信號變化大,對整個水煤漿氣化爐系統的控制造成很大的影響。
             
            2. 襯里和電極問題
                    針對煤漿管線高達 6.0 M Pa 的壓力,濃度為 60% 的煤漿中固體顆粒對管壁的沖刷相當嚴重,三暢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。自兗州煤業榆林能化一期年產 60 萬噸煤制甲醇項目投投產 4 年以來,襯里基本完好。
             
                    水煤漿的測量電極一般選用不銹鋼涂覆碳化鎢電極,它的特點是電極前端涂覆碳化鎢,耐磨好性,使用時間長,同時由于電極是由兩種不同的金屬材料組成的,電極間會產生直流電壓,稱為極化電壓。極化電壓的大小取決于電極材料的“極化電位”,不同的液體和金屬電極之間也會產生極化電壓,一般為幾毫伏至幾百毫伏,在水煤漿測量中,水煤漿的電導率一般為 20 ms/cm 且不穩定,接近電磁流量計測量介質的電導率下限,會造成電磁流量計信號出現較大波動,嚴重時甚至造成系統跳車停產事故。解決的辦法為,在傳感器生產過程中對不銹鋼碳化鎢電極進行預處理以減輕或消除極化電壓,或改用其他適合水煤漿測量的金屬電極,如果是管道內測量介質污染電極,則必須清理電磁傳感器管壁和電極表面的垢狀物體和鐵磁性物質,避免其對水煤漿測量產生的影響。
             
            3. 阻尼問題
                    在流量計的運行過程中,儀表的穩定指示與安全運行是一對長期存在的矛盾。德士古氣化爐煤漿電磁流量計一般設計為三選二低聯鎖跳車。在流量計的運行過程中,阻尼時間設置短,流量計運行勢必不穩定,波動較大;如果阻尼時間設置較長,儀表表面看起來運行穩定,但當煤漿泵停運或煤漿管線堵塞時,流量計示數不能快速下降,無法及時反映實際生產狀況,甚至可能造成過氧爆炸。三暢電磁流量計是采用低噪音電極和抗噪音轉換器來降低流量顯示波動的,因此,只有合理設置阻尼時間,才能既保證安全生產,又保證儀表的穩定運行。
             
            五、結 語
                    近年來,以煤炭為原料制備甲醇及相關的化工項目不斷深入發展,以電磁流量計作為測量煤漿等砂漿型介質的流量測量儀表的應用范圍不斷擴大。三暢電磁流量計作為國產流量計在兗州煤業榆林能化一期 60 萬噸甲醇項目煤漿流量監測的實際應用中相對可靠,通過這幾年的不斷改進,攻克了很多技術難關,保證了整個生產的安全穩定運行。
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