水煤漿流量計的選型

電磁流量計在德士古氣化爐中的應用

概述
水煤漿是一種新型、高效、清潔的煤基燃料，是燃料家庭的新成員，它是由65-70%不同粒度分布的煤，29-34%左右的水和約1%的化學添加劑制成的混合物，可用於電站鍋爐、工業鍋爐和工業窯爐代油、代氣、代煤燃燒，是當今潔淨煤技術的重要組成部分。

由於水煤漿特殊的物理特性，使其測量難度很大。因其含有60%以上的極細的煤固體顆粒，再加上輔助添加劑，在高壓工況下，其動力粘度高達800~1500mPa.s，介質對襯裡的擠壓和對電極的衝刷環境都對流量計傳感器的襯裡與測量導管的附著性能以及電極的抗噪聲和防滲漏性能有著很高的要求。而且水煤漿是非牛頓流體，設計管道流速很低，在1.0m/s左右，而且又有腐蝕性，經多年煤化工裝置的運行比較經驗證明，采用煤漿電磁流量計測量水煤漿流量是目前惟一可靠的方式。

水煤漿電磁流量計的工作原理

電磁流量計測量的基本原理是法拉第電磁感應原理(見圖1)。導體在磁場中作相對運動感應出電動勢由Ex=kBDv計算。感應電勢E的大小正比於導體的運行速度v、導體寬度D及磁場強度B。電磁流量計兩個測量電極間的距離是由流動介質形成的導體寬度D，置於管道兩側的電磁線圈通電後產生電磁場，強度為B。當被測的導電流體以平均流速v通過磁場時，電極感應出一定的電動勢E。轉換器將所測的電動勢E轉換成4-20mA標准信號傳送至控制室。

在水煤漿場合襯裡材料多為耐腐蝕、耐磨的工程橡膠和聚四氟乙烯塑料，但近幾年發展起來的增強聚四氟乙烯被得到廣泛應用，其耐磨性、耐擠壓性能、耐腐蝕性非常優異，並與測量導管有很好的附著性能，不會發生襯裡起殼或脫落現像。

科隆電磁流量計在德士古氣化爐中的實際應用情況

電磁流量計測量水煤漿的優點是壓損極小，可測流量範圍大。最大流量與最小流量的比值一般為100：1以上，適用的工業管徑範圍寬，最大口徑可達3m，輸出信號和被測流量成線性，精確度較高，可測量電導率≧1μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿的導電流體流量。目前的煤化工行業中德士古氣化爐中的煤漿流量計大部分設計和選型中都采用的是電磁流量計，但實際使用效果差異很大，這一問題一直是煤化工行業專業人員討論的難題。

陝西神木化學工業有限公司是年產60萬t甲醇的大型國有企業，有6台德士古氣化爐，共有15台煤漿電磁流量計，經過多年的探索，整體使用效果良好。尤其是04年科隆電磁流量計自投用以來，流量計運行穩定，襯裡采用ETFE(增強聚四氟乙烯)，運行近10年來，沒有任何磨損，與其他單位生產的煤漿流量計相比，質量優良，運行穩定。

關於流速
流量計的量程根據不低於預計的最大流量值的原則選擇滿量程刻度，常用流量最好超過滿量程的50%，這樣可獲得較高的測量精度。常規電磁流量計的流速為2~4m/s最合適，煤漿流量計的流速小於1m/s較為合適。

在現場實際運行過程中，德士古氣化爐所用的煤漿泵多是FELUWA軟管隔膜式活塞泵，我公司電磁流量計的工作壓力為6.0MPa，正常流量為25m3/h，煤漿管線是DN150，根據此管徑及流量計算，流速達不到0.5m/s，這是通常流量計運行不穩定的重要原因之一。科隆電磁流量計在實際使用中，流速大小對精度的影響很小，儀表線性度很好，即使在0.3m/s的流速也可准確測量。

襯裡的選用
流量計實際使用壓力必須低於電磁流量計額定工作壓力，一般不超過16×【10】^5Pa，襯裡的耐壓也很關鍵，襯裡在擠壓後不能使電極高出襯裡表面。同時，被測介質溫度不能超過襯裡材料的容許使用溫度，在高壓狀態下，一般≦120℃。

由於煤漿管線壓力達6.0MPa，煤漿固體顆粒衝刷比較嚴重，所以在襯裡的材料選擇中應慎重考慮。科隆電磁流量計選擇了耐衝刷，耐磨損的增強聚四氟乙烯(ETFE)材料。自投用10年以來，襯裡完好無損。

關於阻尼時間
在流量計的運行過程中，儀表穩定指示與安全運行是長期存在的一對矛盾。在德士古氣化爐煤漿電磁流量計的設計中，一般設計為三選二低聯鎖跳車。在流量計的運行過程中，阻尼時間設置短，流量計運行勢必不穩定，波動較大;如果將阻尼時間設置較長，儀表本身表面看起來穩定運行，但當煤漿泵停或煤漿管線堵塞時，流量計不能快速降下來，不能及時反映實際生產狀況，更可怕的是會造成過氧爆炸的危險。科隆儀表是采用低噪音電極和抗噪音轉換器來降低流量顯示的波動，所以在阻尼時間的設置上比較合理，既保證了安全生產，又保證了儀表的穩定運行。

安裝注意事項
從電磁流量計的測量原理及安裝注意事項裡看，電磁流量計的安裝可以選擇水平安裝，也可以選擇豎直安裝，但推薦垂直安裝，且被測流體是自下而上流動。水平安裝時要保證在何時測量導管都充滿液體。我公司煤漿流量計在水平管道和豎直管道均有使用，但從整體運行情況來看，水平管道運行效果良好。

電磁流量計信號比較弱，滿量程時只有幾毫伏，且流量很小時，只有幾微伏，外界稍有干擾就會影響到測量精度。因此，流量計的外殼、屏蔽線、測量導管都要接地。要單獨設置接地點，千萬不要連接在電機或上、下管道上。流量計的安裝地點要遠離一切磁源。

從電磁流量安裝的直管段要求上看，電磁流量的安裝直管段通常是10D，但科隆電磁流量計的直管段安裝要求簡單，只需要前5D、後2D，基本上就可滿足運行要求。

結語

隨著煤化工的發展與應用，化工工藝千變萬化，使電磁流量計擴大了應用範圍。在實際使用中會遇到各種各樣的技術難題，在流量計的廠家選擇中會更謹慎，建議最好能選擇在同類行業中有使用業績的生產廠家，以保證整個生產的安全穩定運行。