影响冷却水流量计选型测量因素及解决办法

摘要：科宇飞翔（重庆）能源有限公司是以高硫煤为原料、洁净煤技术为核心，72万t/a甲醇的生产装置。气化装置是采用华东理工大学的四喷嘴对置式水煤浆加压气化工艺。水煤浆流量测量选用浆液型冷却水流量计选型，3年多的实践应用，总结了浆液型冷却水流量计选型故障检测，参数调整方法，这为实现装置的稳定运行和安全生产提供了参考。
1、浆液型冷却水流量计选型测量水煤浆流量的必要性
水煤浆的主要组成成份为煤浆颗粒和添加剂，而且水煤浆是非牛顿流体，鉴于水煤浆特殊的物理特性，使得水煤浆流量测量难度较大，目前选择浆液型冷却水流量计选型测量水煤浆流量的应用较为广泛。
2、浆液型冷却水流量计选型测量水煤浆流量的重要性
由于水煤浆是四喷嘴气化炉的主要反应原料，而且每条煤浆管线上面都装有3台煤浆冷却水流量计选型，同时煤浆流量按三选二连锁保护做到了四喷嘴气化炉安全连锁保护系统里面，依据氧煤比来调节控制进入四喷嘴气化炉的氧气量，精确测量水煤浆流量对四喷嘴气化炉装置的安全、稳定、长周期运行的作用非常重要。
3、影响浆液型冷却水流量计选型测量因素及解决办法
（1）水煤浆成份复杂造成测量不准确原料煤中含有铁，铜等金属，通过称重给料机输送到磨煤机里，磨煤机里面的钢棒在挤压磨碎煤炭过程中部分金属颗粒脱落，同时低压煤浆泵、煤浆槽、高压煤浆泵、煤浆管线及其他设备装置在水煤浆输送过程中的摩擦、撞击、磨损、损坏都有可能将金属颗粒混入水煤浆中，而通过选择煤质较好的煤源，在磨煤机进口处和低压煤浆泵出口处分别加一除铁（易吸附矿物质）的装置，都可以起到减轻水煤浆成份复杂导致测量不准确的现象。
（2）水煤浆中煤浆颗粒均匀程度及固液两相浆液噪声造成测量不稳定水煤浆是固液混合的导电液体，如果水煤浆中的煤浆颗粒大小不均匀，在长时间的流动过程中水煤浆中的煤浆颗粒及气泡对电极的摩擦损伤会增大，导致电极结构形式发生变化，存在差别，这样电极感应的电动势会出现在较短时间内高低起伏变化的现象，故而产生尖波峰脉冲噪声，电动势信号经转换器转换、放大处理进而产生更加严重的瞬间尖脉冲干扰，最终导致测得的煤浆流量输出信号频繁大幅波动，极不稳定。通过把控好煤浆颗粒的均匀程度和水煤浆的浓度比例都可以减轻对煤浆流量测量不稳定的影响。
（3）极化电压造成测量不稳定
浆液型冷却水流量计选型导管内衬为改进的聚氨脂衬里材料，电极采用独特的不锈钢涂覆碳化钨电极结构。由于在长时间生产过程中，煤浆管线里面的水煤浆等测量介质有可能对测量电极造成污染，而测量电极又是两种不同材质的金属材料，这样两个电极之间就会出现极化电压，电极污染后极化电压会导致煤浆流量输出信号出现较大幅度的波动，通过清理传感器内管壁，电极表面的结垢物质及吸附的金属矿物质等都可以避免极化电压对煤浆流量测量的影响。
（4）高压煤浆泵的脉动流对测量的影响
高压煤浆泵在工作时存在脉动流是必然的，四喷嘴气化炉的四个工艺烧嘴需要高压煤浆泵将水煤浆加压至约8MPa才能达到最佳雾化效果。我们使用的高压煤浆泵是隔膜泵，因其结构和工作原理，即使在100％负荷工作的条件下，经高压煤浆泵加压出来的水煤浆脉动流也会出现大幅度的波动，这就会使冷却水流量计选型传感器测量的感应电动势信号波动量也很大，最终导致水煤浆流量变化较大。通过提高水煤浆的流速和高压煤浆泵的转速以及把冷却水流量计选型传感器安装在距离高压煤浆泵较远的位置，都可以使流场更加平稳，减轻脉动流对测量的影响。
（5）煤浆管线材质对测量的影响
四喷嘴气化炉的四条煤浆管线一般选择碳钢材料，在停车和检修期间，水煤浆不再输送，在很短时间内煤浆管线内管壁被氧化而产生铁锈，开车生产运行后，随着水煤浆的不断流动，冲刷及摩擦，煤浆管线内管壁上会掉落很小的金属颗粒，在电磁场中被磁化后吸附在电极附近产生极化电压，造成电极测得的感应电动势产生波动，进而增大了煤浆流量的波动，测量精度大大降低，而且测量也不稳定。通过把冷却水流量计选型断电，同时煤浆循环管线磨损保护工作需提前先做好，靠水煤浆的流动冲刷去除煤浆管线内管壁上的铁屑，铁锈等。也可以选择不锈钢材质的管线来解决这个问题。
4、水煤浆流量在生产中的连锁设计
四条煤浆管线上分别安装的3台冷却水流量计选型，采用三选二的连锁保护方式，同时高压煤浆泵转速和电流值采用二选二连锁保护方式，对置的两条煤浆管线上相对应三个煤浆流量之差采用三选二连锁保护方式。即：在每条煤浆管线上，当其中两个煤浆流量同时低于设定的连锁值，或者高压煤浆泵转速和电流值同时低于设定的连锁值，或者对置的两条煤浆管线上相对应三个煤浆流量之差（例如煤浆A管线和煤浆B管线煤浆流量之差：FT1102A-FT1102B，FT1103A-FT1103B，FT1104A-FT1104B）中两个流量差值同时低于设定的连锁值，四喷嘴气化炉就会连锁跳车，将氧气放空，避免气化炉爆炸事故的发生。

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