煤粉質(zhì)量流量計(jì)的選擇與應(yīng)用
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圖4 微波固體測(cè)量系統(tǒng)組成
微波固體測(cè)量系統(tǒng)主要應(yīng)用于電廠鍋爐系統(tǒng)中的大型燃煤機(jī)組、煉鋼廠高爐粉煤的輸送。粉塵狀燃料被輸送到鍋爐中作二次燃料，在每根送料管上采用1臺(tái)固體流量探測(cè)儀測(cè)量流量，優(yōu)化燃燒；高爐粉煤的輸送應(yīng)用情況與之類似。
目前應(yīng)用較多的為法國(guó)EDIT固體流量計(jì)。該流量計(jì)采用的是微波式測(cè)量原理，精度可達(dá)到1%～2%，產(chǎn)品樣本上注明的測(cè)量精度為1%。該流量計(jì)在粉煤氣化工況中沒(méi)有應(yīng)用業(yè)績(jī)，國(guó)內(nèi)所有業(yè)績(jī)均在電廠、煉鋼廠高爐粉煤的輸送管道上取得。
2 電容式與核輻射測(cè)量方式的差別
2.1 濃度測(cè)量技術(shù)不同
核測(cè)量技術(shù)使用核密度計(jì)來(lái)測(cè)量煤粉濃度，用DK13測(cè)量速度。非核技術(shù)完全使用電容式的密度計(jì)測(cè)量濃度和速度計(jì)測(cè)量速度。表1為兩者的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比。
表1 核測(cè)量技術(shù)與非核測(cè)量技術(shù)對(duì)比 
核輻射測(cè)量技術(shù)并不直接提供質(zhì)量流量的計(jì)算和顯示，而由用戶主系統(tǒng)根據(jù)工藝商模型計(jì)算得出，儀表只提供濃度，速度測(cè)量值；非核測(cè)量技術(shù)直接計(jì)算出瞬時(shí)流量、累積流量、濃度、速度，如果必要可以直接控制相關(guān)的給料設(shè)備（PID控制）。
2.3 測(cè)量精度不同
使用賽默飛世爾公司的核密度計(jì)+速度計(jì)的測(cè)量方式（核測(cè)量技術(shù)），核密度計(jì)用于測(cè)量濃度時(shí)標(biāo)稱的精度等級(jí)為0.2%，速度計(jì)一般利用電容式測(cè)量原理，精度等級(jí)1%。
使用賽默飛世爾公司的電容式固體質(zhì)量流量計(jì)（非核測(cè)量技術(shù)密度），型號(hào)GranucorDC/13、DK13，稀相輸送狀況時(shí)因?yàn)镈C13測(cè)量誤差較大（5%或更大），超濃相時(shí)煤粉由于發(fā)生柱塞、停滯、倒流，流動(dòng)性偏離理想狀況很多，DC13的速度測(cè)量值會(huì)偏差較大，尤其當(dāng)DC13被安裝在水平管道甚至是物料從下往上流動(dòng)的管道時(shí)誤差可以達(dá)到6%甚至更大；不過(guò)賽默飛世爾公司已經(jīng)更新了DC13的硬件和相應(yīng)的測(cè)量軟件（基于交相關(guān)原理）。
2.4 標(biāo)定方法不同
核輻射測(cè)量技術(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確性需要靠實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整，需要在輸送工況下先用輸送載氣進(jìn)行標(biāo)定，而后通過(guò)循環(huán)輸送對(duì)煤粉進(jìn)行標(biāo)定。
賽默飛世爾公司（美國(guó)熱電）的非核測(cè)量技術(shù)根據(jù)水煤漿氣化及煤化工國(guó)家工程研究中心中試使用經(jīng)驗(yàn)，不需單獨(dú)對(duì)載氣進(jìn)行標(biāo)定，而是在輸送工況下進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定完成后，僅在化工投料前簡(jiǎn)單驗(yàn)證即可。
3 電容式固體質(zhì)量流量計(jì)使用研究
早在2004年，水煤漿氣化及煤化工國(guó)家工程研究中心、華東理工大學(xué)在承擔(dān)國(guó)家“十五”科技攻關(guān)重點(diǎn)課題“粉煤加壓氣化制備合成氣研究與開(kāi)發(fā)”時(shí)就購(gòu)置了8臺(tái)美國(guó)熱電（原美國(guó)拉姆齊）固體質(zhì)量流量計(jì)Model2109進(jìn)行煤粉輸送與計(jì)量。使用過(guò)程表明，質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量已經(jīng)達(dá)到了一定的精度，完全可以滿足工業(yè)應(yīng)用的要求；流量計(jì)的測(cè)量精度不僅與儀器本身的硬件及軟件設(shè)置有關(guān)，還與煤粉在管道中的流動(dòng)形態(tài)有著密切的關(guān)系。華東理工大學(xué)和水煤漿氣化及煤化工國(guó)家工程研究中心對(duì)DC13與DK13組合用于煤粉密相氣力輸送質(zhì)量流率測(cè)量性能系統(tǒng)開(kāi)展了固氣比、穩(wěn)定性、物料流向、物料濕含量等影響因素的研究［5］。結(jié)果表明，密相穩(wěn)定輸送條件下的總體測(cè)量偏差在10%以內(nèi)，優(yōu)化條件下可達(dá)5%以內(nèi)，并成功應(yīng)用于粉煤氣化中試裝置，完全滿足粉煤氣流床氣化的工藝要求。
在“十一五”863項(xiàng)目“高灰熔點(diǎn)煤氣流床加壓氣化”應(yīng)用研究中，水煤漿氣化及煤化工國(guó)家工程研究中心在2009年購(gòu)置了1臺(tái)SWR的Densfow電容式流量計(jì)，與華東理工大學(xué)共同開(kāi)展工業(yè)規(guī)模煤粉輸送研究。測(cè)量結(jié)果表明該固體質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量偏差可控制在7%以內(nèi)，與賽默飛世爾公司DC13與DK13組合的性能相當(dāng)，符合工業(yè)運(yùn)行要求。
4 結(jié)論與建議
（1）從使用業(yè)績(jī)上看，賽默飛世爾公司、德國(guó)伯托公司的放射性質(zhì)量流量計(jì)在國(guó)內(nèi)煤化工領(lǐng)域應(yīng)用較多；電容式主要應(yīng)用在鋼鐵行業(yè)，煤化工領(lǐng)域賽默飛世爾公司主要在兗礦中試及殼牌云南大維裝置中使用；SWR主要在國(guó)內(nèi)航天爐上使用。
（2）美國(guó)熱電的電容式流量計(jì)和德國(guó)SWR流量計(jì)技術(shù)來(lái)源相同，測(cè)量原理相似，技術(shù)上沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。近年來(lái)的工業(yè)應(yīng)用實(shí)踐表明，對(duì)于粉煤加壓氣化裝置中的煤粉流量的計(jì)量都是有效的。
（3）由于煤粉的密相輸送為氣固兩相流，測(cè)量和控制極為復(fù)雜，2種流量計(jì)由于測(cè)量原理的限制，對(duì)濃度的測(cè)量均存在局限性，在煤粉流型等發(fā)生變化時(shí)，均存在濃度測(cè)量的較大誤差。
（4）對(duì)于首次進(jìn)行粉煤加壓氣化應(yīng)用的企業(yè)，建議在每臺(tái)氣化爐的煤粉管線上設(shè)置至少1臺(tái)核密度計(jì)，在開(kāi)車初期準(zhǔn)確測(cè)量煤粉流量，積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
（5）上述儀表對(duì)工藝要求比較苛刻，設(shè)計(jì)、施工應(yīng)嚴(yán)格按照儀表的要求進(jìn)行，運(yùn)行時(shí)也應(yīng)從工藝上盡量滿足儀表的要求。
參考文獻(xiàn)：
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