【摘 要】通過(guò)電磁流量計在氣流床氣化的實(shí)際應用，以及在使用前利用標定罐稱(chēng)重計量系統準確標定，并與德國進(jìn)口流量計進(jìn)行了對比，證明了電磁流量計在高壓密相輸送工況條件下計量的可行性，同時(shí)電磁流量計在實(shí)際質(zhì)量流量的計量中具有無(wú)核輻射、操作維護簡(jiǎn)單、反應靈敏、數據可靠等優(yōu)點(diǎn)。

 

 引 言

氣流床煤氣化技術(shù)是潔凈煤利用的關(guān)鍵技術(shù)，其按照進(jìn)料方式不同，可分為水煤漿氣化與干粉氣化。 水煤漿氣流床氣化技術(shù)相對成熟，但粉煤氣流床氣化爐具有高碳轉化率、良好的煤種適應性、有效氣成分高、氧耗與煤耗低等優(yōu)勢，因此粉煤氣化技術(shù)的應用前景被看好[1]。 我國已經(jīng)引進(jìn)并研發(fā)出多種粉煤氣流床氣化爐，并不斷摸索其生產(chǎn)工藝，以提高運行周期。

 

目前， 已有的粉煤氣化工業(yè)裝置只實(shí)現了粉煤在中低壓下的加壓及穩定密相輸送， 因而實(shí)現粉煤在更高壓力下加壓及密相輸送，將是一個(gè)工程難題，其中如何準確計量煤粉輸送流量至關(guān)重要，關(guān)系到實(shí)驗數據的采集、分析，對實(shí)驗的準確性和真實(shí)性起決定作用。

 

 2 粉煤流量測量

煤化工工藝中，準確、實(shí)時(shí)監測個(gè)煤粉管線(xiàn)內煤粉輸運狀態(tài)，對確保氣化爐各噴嘴均勻進(jìn)煤，維持氣化爐反應穩定，避免氣化爐溫度波動(dòng)， 以及確保氣化爐生產(chǎn)效率及安全具有重要意義。

 

電磁流量計的測量通常都是采用積算的方式進(jìn)行粉煤流量實(shí)時(shí)在線(xiàn)測量，需要先測量出粉煤在管道內的實(shí)時(shí)流速、密 度，由計算公式（1），實(shí)時(shí)計算出粉煤流量。流量=流速×密度×管道橫截面積 （1）對于粉煤密度的測量， 有核射線(xiàn)檢測技術(shù)和非核檢測技術(shù)兩類(lèi)[2]。

 

兩類(lèi)測量技術(shù)的精度均能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求， 但是有核射線(xiàn)檢測儀器帶有放射源，屬 于 國 家 管 制 類(lèi) 設 備，購 買(mǎi)、使 用、維 護、報廢處理復雜、成本高、管理責任重大。 所以在滿(mǎn)足生產(chǎn)要求的情況下，一般采用非核檢測技術(shù)。

 

對于粉煤速度測量，通常有靜電測量技術(shù)、電容測量技術(shù)。靜電測量技術(shù)通過(guò)對煤粉在管道中運動(dòng)時(shí)， 相互摩擦產(chǎn)生的靜電荷信號分析，來(lái)計算煤粉的運動(dòng)速度。 其速度測量結果的穩定性取決于靜電荷信號的大小， 及其容易受到現場(chǎng)工況的影響，如：粉煤的粒徑、溫度、濕度、運動(dòng)速度等，測量結果穩定性差。

 

電容測量技術(shù)是在管道壁兩側布置一對電容極板， 把煤粉看作電容極板間的電介質(zhì)， 通過(guò)分析等效的電介質(zhì)變化來(lái)分析粉煤流體信息的變化，從而測量粉煤的運動(dòng)速度。 其穩定性比靜電測量技術(shù)稍好。

 

本裝置采用電磁場(chǎng)測量技術(shù)， 是通過(guò)在管道一側壁主動(dòng)發(fā)射電磁波，電磁波穿透管道煤粉后到達另一側壁的接收器，在穿透過(guò)程中，把煤粉流態(tài)信息攜帶出來(lái)，進(jìn)一步分析 之后，計算出粉煤的運動(dòng)速度。 由于該技術(shù)主動(dòng)發(fā)射能量恒定的電磁波，因此，測量結果不受現場(chǎng)工況變化的影響，測量的穩定性#佳。 電磁場(chǎng)電磁流量計是專(zhuān)門(mén)針對氣固兩相流而開(kāi)發(fā)的測量?jì)x表，該測量?jì)x適用于密相輸送工藝，通過(guò)在測量管中產(chǎn)生一個(gè)高頻、交流、均勻的電磁場(chǎng)來(lái)測量固體物料通過(guò)管道截面的平均流速和濃度， 從而計算出固體物料在管道中的流速（m/s）、濃 度（kg/m3）、質(zhì) 量 流 量（kg/h 或 t/h），并且輸出對應上述測量值的三路好立的 4～20mA 電流信號。 

 

3 高壓密相輸送

粉煤密相輸送是利用高壓氣體（氮氣或者二氧化碳）作為輸送動(dòng)力，推動(dòng)粉煤實(shí)現氣固兩相流動(dòng)。 密相輸送管道中固體物料幾乎呈聚集堆積狀態(tài)，管道中氣流的速度很低，粉粒的流動(dòng)不是依靠氣流的動(dòng)壓裹挾， 而是靠氣體靜態(tài)的擠壓將物料沿管路輸送。

 

本工業(yè)裝置為粉煤氣流床氣化工藝， 密相輸送系統核心設備為高壓發(fā)料罐。 發(fā)料罐從頂部進(jìn)料，底部充壓，底部出料。發(fā)料罐將充壓口設在錐體底部， 充壓的同時(shí)還能使粉體充分流化，充壓結束后形成疏松的堆積狀態(tài)，發(fā)料順暢，避免密相輸送管路堵塞風(fēng)險。

 

密相輸送過(guò)程可分為充壓，穩壓，輸送三個(gè)步驟。 充壓時(shí)，高壓氮氣通過(guò)發(fā)料罐底部充壓口進(jìn)入發(fā)料罐，對發(fā)料罐進(jìn)行快速充壓，同時(shí)對罐內粉煤充分流化。 當發(fā)料罐壓力略低于設定輸送壓力時(shí)，停止充壓。 高壓氮氣通過(guò)發(fā)料罐頂部的穩壓口進(jìn)入發(fā)料罐，通過(guò)穩壓調節閥控制氣量，緩慢充壓至設定輸送壓力，保證發(fā)料罐與氣化爐的壓差穩定在設定壓差。 輸送壓差穩定后，發(fā)料罐出口管道通入少量的輸送氣，同時(shí)開(kāi)啟發(fā)料罐底部的切斷閥，粉煤在輸送氣的引導下進(jìn)入輸送管道，以壓差為動(dòng)力，克服自身重力和管道摩擦，從發(fā)料罐底部出發(fā)，沿輸送管道，從下到上輸送到氣化爐內，實(shí)現粉煤高壓密相穩定輸送。

 

 4 稱(chēng)重計量標定

本工業(yè)裝置采用高壓稱(chēng)重計量系統， 利用標定罐模擬氣化爐的高壓工況條件， 標定罐需要保持與氣化爐相同壓力來(lái)接收發(fā)料罐發(fā)出的粉煤。

 

高壓稱(chēng)重計量系統主要包含高壓標定罐和重量計量系統。 該高壓標定罐主要包括進(jìn)料口，出料口，底部充壓進(jìn)氣口，頂部放空穩壓口。 重量計量系統采用壓力傳感方式計算整個(gè)標定罐對應的壓力并轉換為重量。 標定罐所連接的管路全部采用耐高壓軟連接， 以降低硬金屬管道應力對稱(chēng)重系統的影響。 重量計量系統包含四個(gè)壓力傳感器，選擇四點(diǎn)測量法，均布于標定罐四周，測量點(diǎn)之間成正方形且位置上保持水平。