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2023
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07
气体超声流量计在焦炉煤气中的运用
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焦炉煤气是我公司的关键能源介质，也是各厂矿重点关注的能耗指标。为了使节能降耗的经济效益最大化，企业的低成本战略得到实施，除了工艺上提高焦炉煤气的回收率，提高燃烧效率，减少放散，加强煤气资源管理以外，煤气发生量的计量数据准确与否，对工序成本管控、量化分析降本措施都有着举足轻重的作用。但其流量的测量一直都是流体测量中的一个难点，由于测量误差较大，无法实施以表计量。公司参照统计数据，结合煤气系统合理损耗，采用吨焦煤气发生热量7.52GJ/t乘以焦炭产量进行理论计量。
一、概述
攀钢的总焦煤发生量设置在DN2200的管道上，压力为10kPa，流量约为15万m3/h。随着炼焦脱硫工艺的逐步进步，现焦炉煤气质量较10年前有很大改善，气体超声流量计在计量准确度等级、可靠性、压力损失等方面，较之环形孔板、热式气体质量流量计有自己独到的优势，在中、大口径管道气体流量中运用得还是比较多，是继孔板式流量计、涡轮流量计之后的第三类高准确度等级的气体流量计。因此攀钢采购了XGM868气体超声流量计用于计量焦炉煤气发生总量。
二、系统组成及安装注意事项
气体超声流量计系统一般由传感器、控制器、前置放大器、电缆、可插拔装置、隔离阀、压力变送器和温度变送器组成。常见的安装方式有两种:V法安装(90°安装)和Z法安装(45°安装)
气体超声流量计安装重点主要是两传感器的安装位置和对准。XGM868为了确保不受干扰，避免湍流的来源对前直管段的要求是20D，后直管段为10D，应避免在这个范围内安装如阀门、法兰、膨胀和弯头等部件。因为管道底部的冷凝液或沉淀物会导致超声波信号衰减，要尽可能地将换能器安装在水平管道的侧面。如果管道通道受限而需要顶部安装传感器和声束路径，则将换能器移到顶部至少10°，将最大限度地减少沉积物对反射的超声波信号。温度和压力的检测元件放在XGM868型传感器的下游，这些变送器的位置应与XGM868型传感器的距离不超过2D，与传感器的距离不得超过20D。
在首次使用时，一定要保证参数设置准确，波形调整到最佳状态。仪表要有可靠的接地，以防周围电磁干扰超声波信号。为了保证计量的准确性，一定要增加煤气温度、压力在线补偿装置。二次仪表最好安装在室内，防止环境中煤气腐蚀而影响使用寿命。信号强度在(40～75)之间(大于55)，低于55需清洗超声波探头。
三、数据分析
如图1所示，中明显分界段较平稳的曲线是气体超声流量计的数据，前段为质量流量计采集的数据，采集频次均为15秒。由于工艺比较稳定，煤气发生量趋势平稳，从曲线来看，超声流量计检测出的数据稳定性比较好(见表1)。
表1 焦炭产量与气体超声流量计检测数据比较
图2 采集数据曲线
四、结束语
每种产品都有其特定的适用性及局限性。有数据证明，在流量计量出现的故障几率上，流量计选型不当占大约70%，流量计产品质量或其他原因占30%，可见，选型对流量计量非常重要。应提供尽可能完整的工况数据和技术要求，比如:流量范围、测量的介质、管道的口径、管道的材质、工作压力、工作温度、是否要求防爆、流量计工作环境温度、信号电源要求、准确度等级、应用在什么工艺上(是过程控制还是贸易计量)、测量介质干燥度和洁净度如何、测量混合气体流量一定要提供各介质的占比百分比值等因素，都要考虑到位。只有掌握测量原理和产品的性能，与产品厂家业务人员多做深入交流，明辨各品牌的特点，才能正确选择符合要求的流量计产品。
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