电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计。电磁流量计的优点是压损极小,可测流量范围大。非常大流量与非常小流量的比值一般为 100:1以上,适用的工业管径范围宽,非常大口径可达3m,输出信号和被测流量成线性,精确度较高,可测量电导率≥1μs/cm的酸、碱、盐溶液、水、污水、侵蚀性液体以及泥浆、矿浆的导电流体流量。当前的煤化工行业中德士古气化炉中的煤浆流量计大片面设计和选型中都采用的是电磁流量计,但实际使用效果差异非常大,这一问题一直是煤化工行业技术人员谈论的困难。
水煤浆是由60%~70%具有一定粒度级配的煤粉和 30%~40%的水及一定量增加剂组成的混合物[5]。由于疏散剂和稳定剂等增加剂的作用,使水煤浆成为一种具有较好流动性和稳定性的均匀的液固两相流,属于非牛顿流体中的宾汉塑性流体[1][4],俗称浆液。 由于受参比流动条件(充分发展的速度分布、牛顿流体、均匀单相流体、稳定流等[2])的限制,绝大多数推理式流量计[2]都不适于这种流体的流量测量。
应当特别指出的是,由于不同浆液的流变学性质、化学性质和脉动流情况的不同,对电磁流量传感器的材料、布局和对电磁流量转换的信号处理能力的要求也不尽相像。如果选型或使用不当就会出现各种问题。
陕西某化学工业有限公司是年产60万t甲醇的大型国有企业,有6台德士古气化炉,共有15台煤浆电磁流量计,经过多年的探索,整体使用效果良好。尤其是安量仪表厂家的电磁流量计自04年投用以来,流量计运行稳定,衬里采用ETFE(增强聚四氟乙烯),运行近5年来,没有任何磨损,与其他单位生产的煤浆流量计相比,质量优良,运行稳定。
由于水煤浆特殊的物理特性,使其测量难度非常大。它含有60%以上的极细的煤固体颗粒,再加上辅助增加剂,在高压工况下,其动力粘度高达 800~1500mPa.s,介质对衬里的挤压和对电极的冲刷环境要求电磁流量计传感器的衬里与测量导管的附着性能以及电极的抗噪声和防渗漏性能有着非常高的要求,并且水煤浆短长牛顿流体,设计道流速非常低,在1.0m/s左右,并且又有侵蚀性。经多年煤化工装置的运行相对经验证明,采用煤浆电磁流量计测量水煤浆流量是当前独一可靠的方式。
电磁流量计的合理选用及正确安装对进步流量计的测量精度和延长仪表寿命,都是极端重要的。
一、选用原则有以下四点:
●被测流体必须是导电液体,它不能测量气体、蒸汽、石油制品、甘油、酒精等物质,传感器的衬里非常重要,必需稳定、耐压、耐磨;
●压力的选定:使用压力必须低于电磁流量计额定工作压力,一般不超过16×105Pa,衬里的耐压也非常环节,衬里在挤压后不能使电极高出衬里表面;
●口径与量程的选定。电磁流量计的量程根据不低于预计的非常大流量值的原则选定满量程刻度,常用流量超过满量程的50%,这样可获得较高的测量精度。常用流速为2~4m/s 非常合适。电极要有降噪功能的低噪声电极;
●温度的选定。被测介质温度不能超过衬里材料的允许使用温度,在高压状况下,一般≤120℃。
电磁流量计(以下偶然简称“仪表”)在水煤浆流量测量中的常见问题、产生原因和办理方法。
二、隔膜泵产生的脉动流及办理方法
水煤浆向气化炉输送时的重要要求是流量的适度和稳定,以保证水煤浆的气化率。例如,根据“德士古”气化炉的工艺要求,水煤浆在喷嘴处的压力需达到 6~9.6 MPa 以后甚至更高。所以,当前水煤浆都是用隔膜泵,通过活塞的冲程加压进行输送,只要使用活塞隔膜泵,打出的流体就势必会产生脉动,即使在满负荷高频率运行的情况下,加压打出的流体的脉动颠簸量也相当大,一般在 6%~15%。可以根据具体管线条件,用以下方法(单用或混用)满足气化炉对水煤浆流量及速度分布的要求。