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插入式流量計(jì)在高爐煤氣上的應(yīng)用分析
1 前言
作為鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，能源消耗在生產(chǎn)成本中的比例高達(dá)20%～40%?，F(xiàn)在的鋼鐵生產(chǎn)已成為微利行業(yè)，外部市場(chǎng)的利潤(rùn)越來(lái)越低，因此企業(yè)開(kāi)展內(nèi)部挖潛，向內(nèi)部要效益、降成本成為企業(yè)管理的重要內(nèi)容。高效利用能源實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，是泰鋼集團(tuán)近年來(lái)的管理重點(diǎn)。在生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理過(guò)程中，更好地實(shí)施能源介質(zhì)的合理調(diào)配、精準(zhǔn)地核算生產(chǎn)成本，需要準(zhǔn)確的能源計(jì)量數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)。如果沒(méi)有準(zhǔn)確可靠的能源計(jì)量數(shù)據(jù)，能源管理和節(jié)能工作將失去可靠、準(zhǔn)確的指導(dǎo)方向，造成能源浪費(fèi)，增加生產(chǎn)（消費(fèi)）成本。因此，作為各單位重要能源消耗的高爐煤氣，其準(zhǔn)確計(jì)量數(shù)據(jù)成為各單位成本核算的重要依據(jù)。由于高爐煤氣的大管徑、低流速、易堵塞、直管段不足和含有濕氣等問(wèn)題，對(duì)高爐煤氣的計(jì)量帶來(lái)不利影響，因此采用可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化分析和工況標(biāo)定智能插入式流量計(jì)，可以有效降低不利影響，從而提高煤計(jì)量的精度。
2 高爐煤氣流量計(jì)量現(xiàn)狀及計(jì)量問(wèn)題分析煉鐵兩座1780 m3高爐，其產(chǎn)生的高爐煤氣經(jīng)過(guò)TRT 降溫降壓后，由管道輸送至各個(gè)單位。高爐煤氣主管上最初安裝均速管類流量計(jì)（德?tīng)査土髁坑?jì)），由于現(xiàn)場(chǎng)高爐煤氣含粉塵、積水，造成均速管類流量計(jì)的取壓孔、取壓管產(chǎn)生堵塞，流量計(jì)無(wú)法正常使用?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過(guò)反吹掃，但由于均速管類流量計(jì)正壓側(cè)開(kāi)孔過(guò)多，導(dǎo)致反吹掃時(shí)只要吹開(kāi)一
個(gè)孔，其余孔因泄壓而無(wú)法吹掃開(kāi)。后來(lái)又采用氣體超聲波流量計(jì)，但由于高爐煤氣在TRT發(fā)電停用后重新恢復(fù)時(shí)煤氣溫度超過(guò)100 ℃，超出超聲波流量計(jì)的溫度適用范圍，煤氣計(jì)量不能正常進(jìn)行。此外，高爐煤氣含濕問(wèn)題一直沒(méi)有得到有效解決。
高爐的煤氣計(jì)量存在的主要問(wèn)題：
1）煤氣壓力波動(dòng)導(dǎo)致煤氣流量波動(dòng)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的數(shù)據(jù)可知，壓力波動(dòng)范圍為10～20 kPa；
2）高爐煤氣含濕問(wèn)題對(duì)計(jì)量有影響，經(jīng)過(guò)測(cè)試，高爐煤氣含濕對(duì)計(jì)量可以造成百分之十幾以上的影響；
3）TRT 機(jī)組停止運(yùn)行重新恢復(fù)前，煤氣溫度迅速升高（可達(dá)100 ℃以上），導(dǎo)致之前安裝的超聲波流量計(jì)超出適用范圍（不超過(guò)90 ℃），無(wú)法正常工作；
4）高爐煤氣含有粉塵，之前安裝的均速管流量計(jì)經(jīng)常堵塞，而均速管流量計(jì)由于取壓結(jié)構(gòu)原因，無(wú)法*吹掃；
5）現(xiàn)場(chǎng)直管段約為10D，導(dǎo)致一般廠家的流量計(jì)無(wú)法滿足直管段要求。
3 高爐煤氣總管計(jì)量改造實(shí)施
1）壓力波動(dòng)問(wèn)題。煤氣壓力波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致流量波動(dòng)，從而引起量程比的變化。根據(jù)上述分析，1#高爐的煤氣流量量程比為3.5∶1，屬于流量計(jì)可接受范圍，只要在現(xiàn)場(chǎng)配合溫度、壓力補(bǔ)償措施，可消除壓力波動(dòng)帶來(lái)的氣體密度變化，通過(guò)選擇合適的流量傳感器，可以達(dá)到良好的計(jì)量效果。
2）高爐煤氣含濕問(wèn)題。采用具有溫度、壓力、濕度實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)闹悄懿迦胧焦r流量計(jì)，該流量計(jì)將溫度、壓力、濕度集中在智能插入式工況流量計(jì)傳感器中，不需要現(xiàn)場(chǎng)額外提供溫度、壓力、濕度等傳感器，不需要現(xiàn)場(chǎng)額外多開(kāi)孔。
3）煤氣在非正常工況下溫度過(guò)高問(wèn)題。在流量計(jì)選型的時(shí)候，應(yīng)該選擇耐溫能力強(qiáng)的流量計(jì)。因公司整個(gè)高爐煤氣管道串聯(lián)，無(wú)法停氣，只能選擇在線的插入式流量計(jì)。
4）高爐煤氣含有粉塵問(wèn)題。粉塵容易對(duì)流量計(jì)傳感器造成堵塞，導(dǎo)致壓力無(wú)法正常傳導(dǎo)，從而導(dǎo)致流量無(wú)法正常測(cè)量，此時(shí)應(yīng)選擇適合機(jī)械設(shè)計(jì)合理的防堵性流量計(jì)。均速管類流量計(jì)由于其正負(fù)壓側(cè)取壓孔太小，且無(wú)法將粉塵排出等（末端封閉）原因，不適合用在1#高爐煤氣總管等含粉塵的場(chǎng)合。其次，為了進(jìn)一步防止粉塵堵塞，建議在選擇的流量計(jì)上帶上反吹掃裝置，改變傳統(tǒng)流量測(cè)量裝置分散安裝模式，減少安裝帶來(lái)的測(cè)量誤差。
5）針對(duì)1#高爐煤氣總管直管段不夠的問(wèn)題，選擇了對(duì)直管段要求較短的插入式流量計(jì)，同時(shí)配合工況校準(zhǔn)儀的工況校準(zhǔn)，可以達(dá)到良好的計(jì)量效果。根據(jù)流場(chǎng)分布情況，采用了帶反吹掃功能的智能單點(diǎn)插入式工況流量計(jì)，并確定最終流量計(jì)安裝位置，如圖2 所示。為了避免高爐煤氣總管上方氧氣管的影響，安裝插入式流量計(jì)時(shí)，將角度進(jìn)行了稍微傾斜。
結(jié)語(yǔ)
智能插入式煤氣流量計(jì)解決了溫度過(guò)高、直管段不夠長(zhǎng)、濕度大等因素帶來(lái)的不利影響，使得外供煤氣計(jì)量的數(shù)據(jù)能夠更精確地反映實(shí)際情況。這些參數(shù)的變化通過(guò)工況校準(zhǔn)儀進(jìn)行自適應(yīng)匹配，讓不同流量范圍的計(jì)算后臺(tái)對(duì)應(yīng)各自的計(jì)算公式，達(dá)到了較為可靠的管網(wǎng)平衡，提高了公司高爐煤氣計(jì)量的精度，為公司生產(chǎn)能源有效調(diào)度和能耗核算奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。