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电磁流量计在水煤浆行业中的应用

2021/10/26 20:28:19      点击:
一、水煤浆和运用水煤浆的现实意义
  水煤浆是由 60%~70%的煤粉+39%~29%的水+1%的化学添加剂,经过必定的工艺流程加工而成的。它具有较好的活动性和安稳性,具有象燃料油相同的泵送、运送储存和雾化焚烧,是一种替代燃料油的新型低污染的燃料,它 与直接用煤焚烧比较,具有污染小,安全和劳动强度低的利益;与直接用燃 油和直接用天然气焚烧比较,具有成本低的优势,为称为液体煤炭产品。可 广泛的运用在工业锅炉和电力行业以及煤化工行业,已逐步跨入替代燃油、 天然气、煤气、煤粉等动力产品领域的新型燃料。从长远看,水煤浆的展开 潜力和商场需求量相当巨大。
  5、水煤浆气化原理 水煤浆气化原理是部分氧化反应原理 首要反应进程是经过计量的水煤浆和氧气,在气化炉中高温(1300~1400℃高压(2.8~28.7MPa)条件下部分氧化,生成H2、CO、C2O和水CONTROL ENGINEERING China版权所有,除去灰渣, 得到合成气。这种合成气是化肥、甲醇等产品的材料,H2可用来加氢,直接或 直接制油,而H2和CO可作城市煤气,或作燃料气,用于联合循环发电。
  6、水煤浆运用示意图:


二、水煤浆
  1、水煤浆是由质量分数为 60%~70%的干煤粉、20%~39%的水和 1%添加剂 组成CONTROL ENGINEERING China版权所有,它即坚持了煤炭原有的物理特性,又具有像石油相同的活动性和安稳 性,被称为液态煤炭产品。近年来,由于煤炭资源丰富,价格便宜,水煤浆 的加工办法又简单,与煤炭的气化、液化技能比较出资少,成本低,作为代 油燃料遭到世界各国的遍及注重。
  2、由于水煤浆具有较强的触变性,当其遭到激烈的剪切效果时,内部结 构遭到损坏,粘度下降,运送阻力减小;而当其处于原始情况时,粘度较大, 运送阻力亦较大。故水煤浆在管内存放一段时间后再发动时,其发动压力较 大,经过一段时间运送后压力减小,并逐步趋于某一安稳数值,这个安稳数 值即安稳运送阻力。
  3、水煤浆中煤的粒度 水煤浆中煤的粒度大小和级配关系到煤浆的粘度,直接影响煤浆的触变
  性、安稳性和雾化焚烧效果,合格的水煤浆均匀粒度应为 50~55μm,最大粒 度控制在 300μm 以内,且最大粒度不该超越总量的 2%,75%的粒度应当小于
  74μm、10μm 的粒度含量应为 20%左右。
  4、水煤浆添加剂是一类表面活性物质,可以使煤粒子在水中安稳、均匀 的涣散,是制备水煤浆不可短少的化学助剂。
  水煤浆添加剂是水煤浆的核心技能之一,可前进煤浆的成浆浓度,削减水的用量,出色的涣散功用,能使不同粒径的煤粉均匀地散布地水中,构成高度涣散的煤水混合物,具有剪切变稀的流变功用,能象油相同具有活动性和安稳性。能使水煤浆不只适宜管道运送,而且还能适宜不同运送工具的长 途运送。
  三、电磁流量计
  电磁流量计是一种运用法拉第电磁感应定律的流量计,菲格瑞思产品系 引入国外电磁流量计最新技能制造。
  1、作业原理(图 1)
  电磁流量计测量原理乃根据法拉第电磁 感应定律。流量计的测量管是一内衬绝缘材料的非导磁合金短管。两只电极沿管径方向穿通管壁固定的在测量管上,其电极头与面料内表面底子齐平。励磁线圈 向方波脉冲励磁时,将在与测量管轴线垂直的方向上发生一磁通量密度为 B 的作业磁场。此时,假如具有必定电导率的流体流经测量管,将切开磁力线感应 出电动势 E。电动势 E 正比于磁通量密度 B、测量管内径 d 与均匀流速 V 的乘积,电动势 E(流量信号)由电极检出并经过电缆送至转换器。转换器将流量信号扩展处理后,可显现流量、总量,并能输出脉冲、仿照电流等信号,用于流量的控制或调理。



图1

  2、产品特点
  1)测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率改动的影响;
  2)测量管内无阻挠活动部件,无压损,直管段要求较低;
  3)传感器面料和电极材料有多种挑选控制工程网版权所有,适宜多种液体和浆液测量;
  4)转换器彩用新颖励磁办法,功耗低、零点安稳、精确度高。转换器可与传感器组成一体型或别离型;
  5)转换器选用高功用微处理器,参数设定便当,编程可靠;
  6)流量计为双向测量系统,可显现正、反流量,具有多种输出:电流、脉冲、数字通讯、HART;
  7)转换器选用表面设备技能(SMT),具有自检和自确诊功用;
  8)防爆型表面可用于相应的防爆场所。
  3、电磁流量计以其高精度、无压损的特点深受商场的欢迎,电子技能的 展开和运用使电磁流量计选用了高功用的 CPU  微处理器为核心进行流量信号 的采样处理,转换器选用新颖的励磁办法,功耗底,零点安稳,测量精确度 高,且具有智能化的自检和自确诊功用。我公司选用引入国外公司的 先进流量计技能,在我公司进行大批量出产,广泛运用于国内的 冶金、化工和供排水系统以及其它领域的我公司电磁流量计累计已达数万台 套,发生了很好的社会效益和经济效益。
  4、保证电磁流量计测量精度的必需条件
  1)被测流体有必要具有导电性;流体电导率不低于 5μs/cm;
  2)被测流体介质有必要布满管道;
  3)被测流体介质有必要均匀;
  4)电磁流量计测量系统有必要出色接地;
  5)流量计进口直管段至少 5 倍的测量管内径长,出口直管段至少 2 倍;
  5)在流量计附近,应防止强电磁场烦扰。
  四、水煤浆的测量和控制
  1、测量原理 由于水煤浆特别的物理特性,使其流量测量难度很大,它含有 60%以上的
  煤浆颗粒以及 1%的添加剂,其动力粘度仍在 500-3000MPa·S 之间,工业用水煤浆常用动力粘度一般控制为 800-1500MPa·S,而且它对错牛顿流体,规划管道流速较低,一般低于 1m/s 流速,根据国内外水煤浆测量的经历,选用浆液型电磁计测量水煤浆的流量是目前广泛选用的成熟办法。
  2、电磁流量计在水煤浆气化炉设备的运用
  1)用电磁流量计测量水煤浆流量时,对水煤浆的导电功用和流体流场的安稳性有必定要求,导率有必要>5μs/cmCONTROL ENGINEERING China版权所有,由于水煤浆是气化设备的首要材料, 进料流量参加气化炉安全联锁,控制气化炉氧气进气比例,故其效果对错常重要。
  2)德士古气化炉 德士古气化炉是美国德士古公司开发的一种气化煤的一种工业炉型,适
  用煤的材料规模宽,可用各种煤为材料,气化效率高,适宜出产合成气,制 取合成氨、甲醇、发电和其它煤化工领域。我国引入的化工设备底子上选用 美国德士古气化炉工艺。在国内山东兖矿集团鲁南化肥厂,国泰、国宏化工 集团,山东德州华鲁恒升集团,南京金陵石化、南化集团、浙江衢化集团、 安徽淮北集团等国内大型企业均有运用,本文的现场表面的设置和经历来自上述企业的作业实践。
  3、煤浆泵的脉动流量对测量的影响
  1)煤浆泵是一种活塞式的浆液泵,靠改动泵的行程而改动泵流量大小的 改动,运送的流量为脉动流量,脉动大,安稳性差。这是与我们常见的离心泵比较,流体的流场非常不安稳,对电磁流量计的在线测量发生较大的影响。 由于流体内脉动流,流场改动大且不安稳,使电磁流量计测量信号不安稳, 电磁流量转换器输出的电流控制信号改动大,对整个水煤浆气化炉系统的控 制造成很大的影响。一般处理办法是将电磁流量传感器远离煤浆泵设备。现 场实践经历证明:一般传感器与煤浆泵的间隔为 30m 以上,最好到达 50-60m, 靠管道的长度对水煤浆的脉动情况进行整流,使流场平稳,满足电磁流量计 测量的底子要求。山东德州华鲁恒升集团大氮肥项目 A、B、C、D、E 5 个德 士古工艺水煤浆气化炉便是选用此种办法,相同的运用国内有南京金陵石化,南化集团、山东兖矿集团国泰、国宏和鲁南化肥厂等国内企业。
  2)前进管内水煤浆的活动速度也是处理流体脉动影响的办法,对电磁流 量计和管线进行缩径规划,前进管道内的水煤浆流速至 0.8m-1.2m/s 以上。 别的,前进煤浆泵的转速,使煤浆泵输出的脉动减小,使流体流场平稳,电 磁流量计的测量安稳性和测量精度前进。山东德州华鲁恒升集团选用华东理 工大学立异规划的对置式四喷嘴新型气化炉“。绕开了美国德士古公司单喷 嘴气化炉的专利,在不用给外国公司交专利费的一同,技能上有所立异前进, 即选用了菲格瑞思 DN80 的 8 台浆液型高压电磁流量计,每条管道各两台电磁流量计,流速在 0.8m/s-1m/s 之间,电磁流量计作业可靠安稳。
  4、煤浆颗粒大小和浆液噪声对测量的影响
  浆液噪声是液固两相流导电液体测量时,固体颗粒(或液体中气泡)摩 擦电极表面,电极表面接触电化学电势忽然改动,输出流量信号出现尖峰脉 冲状噪声。假如两个电极质料、结构表面情况存在差异,所发生的共模烦扰 变为差模烦扰。流量信号送到转换器差分扩展器输入端扩展,于是出现了流 量计输出信号的大幅不坚定。尽量控制煤浆颗粒在 50μm  -55μm,减小颗粒噪 声对测量安稳性的影响。一同在工艺上控制水煤浆的浓度比例使其安稳。
  5、传感器电极的极化电压对测量的影响
  水煤浆的测量电极一般选用不锈钢涂覆碳化钨电极,它的特点是电极前端涂覆碳化钨,耐磨好性,运用时间长,一同由于电极是由两种不同的金属 材料组成CONTROL ENGINEERING China版权所有,电极间将会发生直流电压,这个电压称为极化电压。极化电压的 大小决定于电极材料的“极化电位”,不同的液体和金属电极之间也会发生极 生电压,一般在几毫伏至几百毫伏之间,在水煤浆测量中,水煤浆的电导率一般为 20μs/cmCONTROL ENGINEERING China版权所有,且不安稳,已接近电磁流量计测量介质的电导率下限,所以会构成电磁流量计出现信号较大不坚定,严峻时构成系统跳车停产事端。解 决的办法,为在传感器出产进程中对不锈钢碳化钨电极进行预处理,减轻或 消除极化电压,改用其它适宜水煤浆测量的金属电极,假如是管道内测量介 质的原因污染电极,则有必要整理电磁传感器管壁和电极表面垢状物体和铁磁 性物质,防止其对水煤浆测量发生的影响。这一点非常重要,有必要切记。大 量的作业实践证明了这一点.
  6.电磁传感器的设备方位和接地要求
  1)电磁流量计传感器设备方位应远离煤浆泵,减小煤浆泵脉动输出的影响,垂直管道设备的电磁流量计尽量前进设备方位,一般前进到垂直管道的 最高层设备。
  2)浆液型电磁流量计的接地要求非常严格,必定要把系统的地线接到传 感器法兰两端和电磁转换器外壳接地端,坚持出色的接地,前进电磁流量计抗电磁烦扰的才干。系统的接地电阻要求小于 10 欧姆。
  7.浆液型电磁流量计的设置
  由于水煤浆的特性可知它是一种固液二相液流。液体时的固体成分高, 粘度大,活动性较差,关键是它的电导率为约 20μs/cmCONTROL ENGINEERING China版权所有,且不安稳。接近电 磁流量计测量电导率的下限,测量进程中,水煤浆在瞬间的不均匀性,构成 煤浆浓度过高,介质电导率下降,就可能使电磁流量计在线测量时流量信号 控制的大幅不坚定,构成转换器显现和输出电流信号大幅跳变,严峻时电磁转换器信号回零的情况,引起设备 DCS控制的互动联锁组织误认为管道内没有水煤浆而跳车,构成严重的出产事端。这是我们有必要防止出现的,保护办法,一般来说,前进联锁保护的可靠性。一台水煤浆气化炉的每一条水煤浆测量 管道上设备三台电磁流量计,或在一条测量管道上设备二台电磁流量计外加 一台煤浆泵,根据煤浆泵转速换算出的流量参考值。选用三选二的保护办法。 即:一台电磁流量计不坚定超越设定的流量值不跳车保护,而二台电磁流量计(或煤浆泵流量)一同低于设定的下限值(一般为工艺流量下限的 40%),水 煤浆气化炉的互动联锁组织动作跳车,断开氧气喷嘴的氧气,防止汽化炉爆 炸事端的发生。电磁流量计的作业原理为法拉第电磁感应原理,用于测量密闭管道内的
  导电液体。所以测量介质的导电率凹凸是一项最重要的目标, 测量灵敏度高。它的浆液型转换器独具特点,选用新颖多频励磁办法,励磁 频率根据传感器口径可以调整,使测量时的电磁流量计零点安稳,测量精确,反映速度快的利益。电磁传感器选用开仪公司独特的不锈钢涂覆碳化钨电极结构,导管内衬改善的聚氨脂面料材料,耐磨功用更好,作业压力≤6.3MPa 时电极选用内插 式结构,作业压力>6.3MPa 时电极选用外插式结构控制工程网版权所有,耐磨性和耐压性更好。浆液型电磁流量计内置浆液测量 专用软件,在 浆液测量时程序对浆液测量进行运算和补偿。
  8.水煤浆测量时浆液型电磁流量计转换器的设置用带有串行接口的个人计算机连接 E-magE 型浆液型转换器的 RS232C 串行通讯接口(9 针)插座进行通讯,对转换器的作业参数进行编程。
  1、运转菲格瑞思自主研制软件。
  2、翻开浆液型电磁转换器浆液测量作业程序。程序在浆液测量进程中进行运算和补偿,前进了浆液测量可靠性和安稳性。
  3、按水煤浆的测量优化设置流量菜单“时常常数”(Flow Pesp)的数值,使显现和输出愈加安稳。
  4、设置仿照输出菜单的“仿照输出反向”为阻止输出,只允许电磁流量 计测正向流量时,有电流输出,防止因系统故障构成水煤浆在管道内回流,电磁转换器持续有电流输出构成系统 DCS  误判别而出事端。由于电磁流量计是一个双向测量表面,而电磁流量计输出的电流不分测量方向,是一个方向 的信号输出。所以设置阻止“仿照输出反向”输出后,当反向流量时电流输 出只需零点 4mA 输出。
  5、按水煤浆液体电导率的现场实测值优化设置空管检测菜单的“空管阀 值”项的参数,前进测量的灵敏度。
  6、正确按浆液型电磁传感器的口径设置传感器菜单的浆液系数(snsrFact4)的数值,使浆液测量情况愈加安稳。