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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%。現(xiàn)在的鋼鐵生產(chǎn)已成為微利行業(yè),，外部市場的利潤越來越低,，因此企業(yè)開展內(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)近年來的管理重點(diǎn),。在生產(chǎn)和經(jīng)營管理過程中，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題，對高爐煤氣的計(jì)量帶來不利影響,，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)量問題分析煉鐵兩座1780 m3高爐,，其產(chǎn)生的高爐煤氣經(jīng)過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)（德爾塔巴流量計(jì)）,，由于現(xiàn)場高爐煤氣含粉塵,、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)無法正常使用。現(xiàn)場實(shí)施過反吹掃,，但由于均速管類流量計(jì)正壓側(cè)開孔過多,，導(dǎo)致反吹掃時(shí)只要吹開一
個(gè)孔，其余孔因泄壓而無法吹掃開,。后來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，高爐煤氣含濕問題一直沒有得到有效解決,。
高爐的煤氣計(jì)量存在的主要問題：
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）高爐煤氣含濕問題對計(jì)量有影響,，經(jīng)過測試，高爐煤氣含濕對計(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90 ℃）,，無法正常工作,；
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,，無法*吹掃；
5）現(xiàn)場直管段約為10D,，導(dǎo)致一般廠家的流量計(jì)無法滿足直管段要求,。
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)場配合溫度,、壓力補(bǔ)償措施，可消除壓力波動(dòng)帶來的氣體密度變化,，通過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)場額外提供溫度,、壓力、濕度等傳感器,，不需要現(xiàn)場額外多開孔,。
3）煤氣在非正常工況下溫度過高問題。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題。粉塵容易對流量計(jì)傳感器造成堵塞,，導(dǎo)致壓力無法正常傳導(dǎo)，從而導(dǎo)致流量無法正常測量,，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)流量測量裝置分散安裝模式，減少安裝帶來的測量誤差,。
5）針對1#高爐煤氣總管直管段不夠的問題,，選擇了對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
智能插入式煤氣流量計(jì)解決了溫度過高、直管段不夠長,、濕度大等因素帶來的不利影響,，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)算后臺對應(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),。