德士古氣化爐水煤漿電磁流量計的使用

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、可實現(xiàn)遠程計算機控制和最優(yōu)化操作等優(yōu)點。但在生產(chǎn)中，水煤漿的測量是個難題，波動大，測量不準，一直對工藝安全穩(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t/a甲醇項目氣化裝置于2009年6月18日投料，9臺水煤漿流量計全部采用開封儀表有限公司的E－MAGEE型電磁流量計，使用情況較好，基本滿足了工藝生產(chǎn)對流量計的要求。

1 水煤漿特性及選用電磁流量計的優(yōu)點

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

電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律原理進行流量測量的流量計。電磁流量計的優(yōu)點是壓損極小，可測流量范圍大。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3m，輸出信號和被測流量成線性，精確度較高，可測量電導(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大部分設(shè)計和選型中都采用的是電磁流量計，但實際使用效果差異很大，這一問題一直是煤化工行業(yè)專業(yè)人員討論的難題。

2 煤漿流量測量中的難點

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

2.1 介質(zhì)流速過低，測量信號弱，易受干擾

水煤漿流量的滿負荷設(shè)計為86t/h，管道直徑為DN200mm。在系統(tǒng)開車半負荷43m3/h煤漿量時，管道流速只有0.38m/s，即使在滿負荷86m3/h煤漿量時，介質(zhì)的流速也只有0.76m/s，一般電磁流量計的流速要求為1～10m/s，本身電磁流量計的檢測信號有幾毫伏，而煤漿電磁流量計的流速要求為0.3～2m/s，故煤漿流量計的檢測信號只有零點幾毫伏或更弱。這樣在生產(chǎn)過程中，介質(zhì)發(fā)生變化或者周圍有大的磁場都會產(chǎn)生大的干擾。這就是電磁流量計波動的主要原因。

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菲魯瓦的隔膜軟管泵，該泵本身就是一個脈動流。這樣對流量計來說就是一個大的波動。

水煤漿中成分不穩(wěn)定，特別是鐵屑含量的變化對電磁流量計的干擾非常大。如若煤漿中的鐵屑含量較高，電磁流量計在工作時其傳感器測量腔內(nèi)產(chǎn)生的磁場會使金屬顆粒磁化，促使煤漿內(nèi)的金屬顆粒吸附在測量電極附近，對電極形成極化電壓，會加大電磁流量計的測量精度并造成增大波動量。

3 使用中的經(jīng)驗及改進措施

開封儀表有限公司的E－MAG型電磁流量計引進ABB－KENTTAYLOR電磁流量計技術(shù)，針對水煤漿特性，通過對電磁流量計傳感器部分進行特殊設(shè)計、轉(zhuǎn)換器軟件的開發(fā)，對煤漿泵的脈動、管線的震動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流量計要求。該流量計的流速檢測范圍最低可達到0.1m/s，在氣化爐最低負荷煤漿量43m3/h時，流速0.38m/s，對流量計影響也很小。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，使用一年后對流量計的襯里幾乎無磨損。

3.1 安裝時嚴格按照規(guī)范安裝

直管段的要求為前5后2，每臺氣化爐3臺流量計，兩臺安裝在去氣化爐爐頭豎直管段上，一個安裝在氣化爐爐頭煤漿管線水平管道上，其前后直管段均達到了要求；電磁流量計信號比較弱，滿量程時僅幾毫伏，且流量很小時，僅幾微伏，外界稍有干擾就會影響到測量精度。因此，流量計的外殼、屏蔽線、測量導(dǎo)管按規(guī)范要求進行了接地，并且要單獨設(shè)置接地點，不要連接在電機或上、下管道上。流量計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；電磁流量計周圍不應(yīng)有大功率電器等，遠離一切磁源。

我公司高壓煤漿泵是德國菲魯瓦公司生產(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)置了兩個軟管隔膜緩沖器，這對消除煤漿量的本身波動非常重要，在調(diào)節(jié)緩沖罐壓力時將緩沖罐壓力調(diào)整為煤漿管線系統(tǒng)壓力的80%，盡量減少煤漿泵對流量波動的影響，出口管線上有一個出口壓力表，如果波動很小，就說明煤漿量本身波動很小，如若振幅很大，就應(yīng)及時調(diào)整緩沖罐，查看是否氮氣壓力不合適或存在一個缸不打量等情況，應(yīng)該及時處理。

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入氣化爐經(jīng)過如下途徑：煤經(jīng)過輸送皮帶送入氣化煤倉，煤稱重給料機進行計量，和水、添加劑進行一定配比后研磨，生成的水煤漿流入磨機出料槽通過小煤漿泵送入大煤漿槽待用，在開車時通過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產(chǎn)生的磁性金屬、磨煤機磨煤時鋼棒脫落產(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)物體在通過流量計電極時，會有鐵磁性物質(zhì)附著在電極附近造成磁場的紊亂，就會產(chǎn)生大的高頻噪聲干擾，造成流量顯示的大幅波動。采取的主要辦法有：在煤輸送皮帶進入氣化煤倉前加磁性除鐵器，并按規(guī)定定時清理減少進入氣化煤倉的大鐵塊；磨煤機滾筒篩加強巡檢及清洗，避免大的金屬顆粒進入煤漿槽；在每次停車進行煤漿管線沖洗時，首先對電磁流量計停電，以便沖洗掉黏附在電極上的金屬顆粒，開車時首先對煤漿管線沖洗，將煤漿輸送管線上的鐵銹沖洗干凈，再對煤漿流量計送電。煤漿流量計的波動主要出現(xiàn)在第一次開車和系統(tǒng)停車檢修后的一周時間內(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)運行一周以后，流量計趨于穩(wěn)定。

3.3 關(guān)于阻尼時間的調(diào)整

在較長時間停車后進行開車就應(yīng)該加強對煤漿流量計的巡檢和維護力度，可對儀表相關(guān)參數(shù)進行調(diào)整，如儀表波動太大可適當(dāng)延長阻尼時間，避免誤跳車，在水煤漿成分比較穩(wěn)定后，可將阻尼時間調(diào)整回正常。煤漿流量計出現(xiàn)問題應(yīng)該查找引起故障的各種原因，直至消除波動。不要一味地延長阻尼時間，有些單位將煤漿流量計阻尼時間調(diào)整到30s甚至60s，在煤漿泵發(fā)生故障時煤漿流量不能及時反映就會造成氣化爐過氧甚至爆炸，這就對安全生產(chǎn)留下了極大的隱患。我公司3臺氣化爐9臺煤漿電磁流量計的阻尼時間均在8～15s之間，能及時反映實際工況，滿足了生產(chǎn)的要求。

4 結(jié)語

雖然使用電磁流量計測量煤漿有很多難點，假如使用不當(dāng)，輕者會造成流量計在使用過程中顯示波動過大，重者就會造成氣化爐頻繁跳車，甚至生產(chǎn)不能正常進行。我們根據(jù)現(xiàn)場介質(zhì)情況對相關(guān)儀表參數(shù)調(diào)整，并對影響流量測量的因素進行了整改，這樣流量計的使用情況就非常好，3臺氣化爐儀表趨勢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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