GSP氣化爐氧氣流量的測量

第12期張新民. GSP氣化爐氧氣流量的測量1485GSP氣化爐氧氣流量的測量t張新民(神華寧煤集團煤化工公司烯烴公司,銀川750411)摘要通過(guò)對某煤氣化裝置的CSP氣化爐氧氣流量測量方法的探討,介紹采用平衡孔板計和雙差壓變送器分段測量氧氣流量的測量方案、使用效果和改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞氧氣流量測量平衡孔板流量計 雙差壓變送器 分段測量中圈分類(lèi)號TH814文獻標識碼B文章編號100-3932(2013)12-1485-03神華寧煤集團煤化工公司烯烴公司的煤氣化表13路氧氣流量的 設計流量和測量精度要求裝置,采用的是黑水泵氣化技術(shù)( Gaskombiant項目點(diǎn)火氧氣開(kāi)車(chē)氧氣主氧氣Schwarze Pumpe, GSP)干煤粉氣化爐,設計采用儀表量程/m' .h-1 0-7000-8 0000-55 000“以煤定氧”的控制策略。進(jìn)入氣化爐的氧氣流精度/%0.5.5量和煤粉流量比(簡(jiǎn)稱(chēng)氧煤比)與氣化爐溫成比例關(guān)系,氧煤比升高氣化爐溫度也升高;氧煤比降1.1節 流裝置選配低氣化爐溫度將會(huì )降低。但必須將氣化爐溫度維考慮到氧氣流量量程比大且全量程精度要求持在1 450~1 650C,氧煤比控制在0.3 ~0.6。高,經(jīng)比較,并考慮氣化框架上實(shí)際的管線(xiàn)布置和由于GSP氣化爐采用組合燒嘴,煤燒嘴只有一管線(xiàn)直管段長(cháng)度的綜合 情況,節流裝置選用進(jìn)口個(gè),相應的氧氣管線(xiàn)也只有一根,氧氣流量計的測平衡孔板。平衡孔板具有對稱(chēng)多孔結構特點(diǎn),能量量程為55 000m'/h,正常運行時(shí)氧氣流量為對流場(chǎng)進(jìn)行平衡,降低了渦流、振動(dòng)和信號噪聲，43000m'/h初始投煤時(shí)氧氣的流量也達不到流場(chǎng)穩定性有所提高,使線(xiàn)性度、重復性和精度提1 800m'/h,氧氣流量的測量要求全量程精確、穩高了很多,降低了動(dòng)能的損失,使之特性在較寬范定且響應及時(shí),測量方案的選擇有一定難度。圍內流量與壓差的平方根呈線(xiàn)性關(guān)系。由于其紊筆者在比較各類(lèi)流量計的使用效果后,最終流剪切力明顯減小，因而大幅降低了介質(zhì)與節流選用平衡孔板和兩臺寬量程比高精度變送器對件的直接摩擦,整個(gè)儀表無(wú)可動(dòng)部件,因此可長(cháng)期GSP氣化爐的氧流量進(jìn)行分段測量,以實(shí)現氧氣保持穩定性。進(jìn)口平衡孔板的精度能夠滿(mǎn)足0.5 .流量的高精度測量。在此,筆者著(zhù)重介紹其測量級的測量要求,這是大量程范圍內高精度測量的方案與改進(jìn)措施。前提條件。1測量方案由于平衡孔板的流場(chǎng)穩定且壓力恢復比孔板GSP氣化爐采用組合燒嘴,由點(diǎn)火燒嘴和主快兩倍,因而縮短了對直管段的要求,其前、后直.燒嘴兩部分組合而成,進(jìn)人組合燒嘴的氧氣分為管段分別為3. OD和1. 0D,最小可以小于0. 5D,3路:點(diǎn)火氧氣、開(kāi)車(chē)氧氣和主氧氣,其氧氣流量從而省去了大量的直管段,尤其是氧管線(xiàn)的特殊的設計流量和測量精度要求見(jiàn)表1。點(diǎn)火氧氣用昂貴材料。于和氣化爐點(diǎn)火升壓階段進(jìn)人氣化爐的液化氣1.2差壓變送器的選配(LPG)進(jìn)行配比,從點(diǎn)火燒嘴進(jìn)入氣化爐;開(kāi)車(chē)氧1.2.1雙變送 器分段測量氣用于投煤初期和進(jìn)人氣化爐的LPG進(jìn)行配比，常規差壓變送器標稱(chēng)可設置量程100:1,即.從主燒嘴進(jìn)入氣化爐;主氧氣用于氣化爐投煤正滿(mǎn)刻度差壓下流量與量程之比為10:1。目前市常后與進(jìn)入氣化爐的煤粉流量進(jìn)行配比,從主燒嘴進(jìn)入氣化爐。收稿日期:2013-07051486化工自動(dòng)化及儀表第40卷場(chǎng)上有400:1的變送器,但在小流量測量時(shí),其精應流量(流量為未經(jīng)溫壓補償的工作狀況時(shí)體積度會(huì )降低。針對小量程段變送器性能下降所帶來(lái)流量)見(jiàn)表2。的精度變差,可將全量程分為大量程段和小量程段,采用兩臺變送器分段測量,滿(mǎn)足全量程變送器的精度要求。將整個(gè)量程分為大量程和小量程兩個(gè)測量段,用于兩個(gè)測量段的變送器都能在有效的、可接受的精度范圍工作。兩臺變送器的測量信號在DCS.上實(shí)現無(wú)縫切換。如此,就實(shí)現了整個(gè)測量范圍內的高精度測量,即高精度平衡孔板配置了高精度差壓變送器。圖1為平衡孔板配用雙量程.差壓變送器測量的示意圖,點(diǎn)火氧氣和主氧氣均.采用3組變送器,進(jìn)行三取二測量,以提高測量的可靠性,保障氣化爐的安全運行。開(kāi)車(chē)氧氣僅在投煤時(shí)使用約10min, 因而只配備了一組變送器,圖1氧流量測量裝置節省了投資。其中,變送器的量程選擇及其對表2變送器量程與對應流量項目點(diǎn)火氧氣開(kāi)車(chē)氧氣主氧氣量程分程小量程大量程變送器壓差/kPa0-11.00-14.051.00-11.411.00-28.74氧氣流量/m' .h-'0.0-4.84.8-18.00-5959-200!0-374374-2000量程切換點(diǎn)/m’.h-'4.83741.2.2流量的溫壓補償補償計算,換算為標準體積流量,之后用于氧煤比經(jīng)平衡孔板和變送器測得的流量為未經(jīng)溫壓的控制。補償的工作狀況時(shí)的體積流量,需要轉換成標準2使用狀況與改進(jìn)措施狀況下的體積流量,用于氣化爐氧煤比的控制。平衡孔板在神華寧煤集團煤化工烯烴公司的溫度和壓力補償公式為:煤氣化裝置中的應用非常成功,其量程比大、精度V。=Vx[(p+0.1) x273.15] +[(T +273.15) x0. 1013]滿(mǎn)足要求而且穩定性好。配用的差壓變送器采用分程測量,保證了整個(gè)測量范圍內的測量精度要式中V。一 經(jīng)過(guò)溫壓 補償的標準狀況下的標求。在氣化爐調試階段和實(shí)際投料運行階段,氧準體積流量;氣流量的測量很準確。三取二的變送器重復性V、p、T一工作狀況時(shí) 的流量、壓力和溫度。好,基本一致。在該項目中,主氧氣流量的測量還:該裝置中的氧氣壓力的測量采用3臺壓力變.同時(shí)配置了氧用渦街流量計。實(shí)際生產(chǎn)中,平衡送器實(shí)現,在DCS中實(shí)現三取中測量方式;溫度孔板和渦街測量的體積流量基本一致。表3為主測量采用兩臺溫度變送器,在DCS中實(shí)現二取小氧氣流量在標況(40670. 1m'/h)時(shí),渦街流量計的測量方式。將平衡孔板和變送器測得的流量值和差壓變送器測量結果的對比,測量值是未經(jīng)溫在DCS中進(jìn)行三取中選擇后,在DCS中通過(guò)溫壓壓補償的工作狀況下的值。表3主氧氣流量在標況時(shí)的 對比m'/h渦街變送器參數AB1 236.871 233.211 244.811226.641 222.381 22. 57平均流量_.1 238.2971 223. 863第12期張新民. GSP氣化爐氧氣流量的測量1487渦街流量計的平均值和平衡孔板的平均值重氧平衡孔板原設計不是三取二配置、僅設置一-對復性為98.83% ,通過(guò)對比可知,平衡孔板的重復取壓孔。 后續生產(chǎn)中為滿(mǎn)足三取二需求,在平衡性好于渦街流量計。通過(guò)對該公司5臺氣化爐兩孔板導壓管上加一個(gè)三通,以實(shí)現三取二需要的年多穩定生產(chǎn)過(guò)程中氧氣流量計的數據采集比三對導壓管,用于接三組變送器。實(shí)際生產(chǎn)中,任較,結論基本一致。意一組變送器導壓管泄漏,將導致三組變送器均主氧氣流量的測量最初設計采用3臺氧氣渦測量不準。后續項目中,應在平衡孔板上直接配街流量計和一臺平衡孔板的測量方案。原計劃采置三對獨立的取壓孔。.用氧氣渦街流量計實(shí)現三取二的流量測量方式，3結束語(yǔ)用于氧煤比的控制,采用平衡孔板進(jìn)行比對測量。神華寧煤集團煤化工公司烯烴公司的烯烴裝但調試階段發(fā)現,氧氣渦街流量計在流量為置第一次使用平衡孔板,解決了氣化爐氧氣全量10 000m'/h以下階段測量時(shí)，儀表測量值波動(dòng)非程要求精確測量的技術(shù)難題。相比氧氣渦街流量常大,跳變嚴重,無(wú)法用于氧煤比的控制;在.計而言,平衡孔板穩定性好,全量程精度滿(mǎn)足要10 000m’/h以上階段測量時(shí),儀表測量值比較平求。氧氣渦街流量計在小量程無(wú)法穩定測量,沒(méi)穩。而平衡孔板在小量程和大量程測量過(guò)程中的起到預期效果,但證明了平衡孔板測量的準確性。測量值都非常平穩。故不得已將平衡孔板用于氧就維護工作量而言,渦街流量計明顯低于平衡孔煤比的控制，渦街用于對比測量,不參與控制,僅板等差壓式流量計。近兩年，國內平衡孔板的研用于正常運行時(shí)高流量的聯(lián)鎖保護。因此,建議發(fā)和制造取得了長(cháng)足的發(fā)展,成本迅速下降,有些其他項目在設計時(shí)應吸取這個(gè)教訓,渦街流量計煤化工和石化項目已開(kāi)始使用國產(chǎn)平衡孔板替代無(wú)法保證全量程的測量準確度要求。畢竟- - 臺氧進(jìn)口平衡孔板。對于測量技術(shù)的發(fā)展,展現了良氣渦街流量計因材料特殊(哈C合金)而成本過(guò)好發(fā)展的- -面?？紤]到氧氣流量測量準確性對氣高?；癄t的重要性，建議配置兩種不同原理的流量計點(diǎn)火氧氣平衡孔板配置了3對取壓孔,通過(guò)檢測氧氣流量,相互比對,這還需要持續跟蹤儀表獨立的三對導壓管接三組變送器,維護方便。主技術(shù)的進(jìn)步并繼續探討。Oxygen Flow Measurement in GSP GasifierZHANG Xin-min(lefin Company , Shenhua Ningxia Coal Industry Group Co. ,Led. ,Yinchuan 750411 , China)Abstract Through discussing the method of measuring oxygen flow in a GSP gsifier, applying a balancedplate orifice meter and a double differential pressure transmitter to segmental measurement of oxygen flow Waspresented , including its effect and improvements.Key words oxygen flow measurement , balanced plate orifice meter , double differential pressure transmitter,segmental measurement( Continued from Page 1484)Abstract ANSYS was used to analyze flow rate in pipeline and its pressure distribution so that matters like 0-ver-the-wall and the worm position of the pipeline can be determined and the fault model established. Throughsimulating their influence on measuring tube’8 resonant frequency , the resonant frequency curve which chan-ging with the fault condition can be obtained.Key words flow measurement , fault analysis , resonant frequency