GSP气化炉氧气流量的测量

第12期张新民. GSP气化炉氧气流量的测量1485GSP气化炉氧气流量的测量张新民(神华宁煤集团煤化工公司烯烃公司,银川750411)摘要.通过对某煤气化装置的CSP气化炉氧气流量测量方法的探讨,介绍采用平衡孔板计和双差压变送器分段测董氧气流量的测量方案、使用效果和改进措施。.关键词氧气流量测量 平衡孔板流量计双差压变送器分段测量中圈分类号TH814文献标识码B文章编号100-3932(2013)12-1485-03神华宁煤集团煤化工公司烯烃公司的煤气化表1 3路氧气流量的 设计流量和测量精度要求装置,采用的是黑水泵气化技术(Gaskombiant项目点火氧气.开车氧气主氧气Schwarze Pumpe, GSP)干煤粉气化炉，设计采用仪表量程/m'●h0~ 7000-8 0000-55 000“以煤定氧”的控制策略。进人气化炉的氧气流精度/% .0.5.5量和煤粉流量比(简称氧煤比)与气化炉温成比例关系,氧煤比升高气化炉温度也升高;氧煤比降1.1 节流装置选配低气化炉温度将会降低。但必须将气化炉温度维考虑到氧气流量量程比大且全量程精度要求持在1 450~1 650C,氧煤比控制在0.3~0.6。高,经比较,并考虑气化框架上实际的管线布置和由于GSP气化炉采用组合烧嘴,煤烧嘴只有一管线直管段长度的综合情况，节流装置选用进口个,相应的氧气管线也只有一根,氧气流量计的测平衡孔板。平衡孔板具有对称多孔结构特点,能量量程为55 000m'/h,正常运行时氧气流量为对流场进行平衡,降低了涡流、振动和信号噪声，43000m'/h,初始投煤时氧气的流量也达不到流场稳定性有所提高,使线性度、重复性和精度提1 800m'/h,氧气流量 的测量要求全量程精确、稳高了很多,降低了动能的损失,使之特性在较宽范定且响应及时,测量方案的选择有一定难度。围内流量与压差的平方根呈线性关系。由于其紊笔者在比较各类流量计的使用效果后,最终流剪切力明显减小,因而大幅降低了介质与节流选用平衡孔板和两台宽量程比高精度变送器对件的直接摩擦,整个仪表无可动部件,因此可长期GSP气化炉的氧流量进行分段测量,以实现氧气保持稳定性。进口平衡孔板的精度能够满足0.5流量的高精度测量。在此,笔者着重介绍其测量级的测量要求,这是大量程范围内高精度测量的方案与改进措施。前提条件。1测量方案由于平衡孔板的流场稳定且压力恢复比孔板CSP气化炉采用组合烧嘴,由点火烧嘴和主.快两倍,因而缩短了对直管段的要求,其前、后直烧嘴两部分组合而成,进人组合烧嘴的氧气分为管段分别为3. OD和1. 0D,最小可以小于0. 5D,3路:点火氧气、开车氧气和主氧气,其氧气流量从而省去了大量的直管段,尤其是氧管线的特殊的设计流量和测量精度要求见表1。点火氧气用昂贵材料。于和气化炉点火升压阶段进人气化炉的液化气1.2差压变送器的选配(LPG)进行配比,从点火烧嘴进人气化炉;开车氧1.2.1双变送 器分段测量气用于投煤初期和进入气化炉的LPG进行配比，常规差压变送器标称可设置量程100:1,即从主烧嘴进入气化炉;主氧气用于气化炉投煤正满刻度差压中国煤化工:1。目前市常后与进入气化炉的煤粉流量进行配比,从主烧MHCNMH G嘴进入气化炉。收稿日期:2013-07.05.1486化工自动化及仪表第40卷场上有400:1的变送器,但在小流量测量时,其精应流量(流量为未经温压补偿的工作状况时体积度会降低。针对小量程段变送器性能下降所带来流量)见表2。的精度变差,可将全量程分为大量程段和小量程段,采用两台变送器分段测量,满足全量程变送器的精度要求。将整个量程分为大量程和小量程两个测量段,用于两个测量段的变送器都能在有效的、可接受的精度范围工作。两台变送器的测量信号在DCS.上实现无缝切换。如此,就实现了整个测量范围内的高精度测量,即高精度平衡孔板配置了高精度差压变送器。图1为平衡孔板配用双量程差压变送器测量的示意图,点火氧气和主氧气均采用3组变送器,进行三取二测量,以提高测量的可靠性,保障气化炉的安全运行。开车氧气仅在投煤时使用约10min, 因而只配备了一组变送器,图1氧流量测量装置节省了投资。其中,变送器的量程选择及其对表2变送器量程与对应流量项目点火氧气开车氧气主氧气量程分程小量程大量程变送器压差/kPa0-11.00-14.050~11.00-11.411.00-28.74氧气流量/m' .h-'0.0-4.8 .4.8-18.00-5959 ~2000~374374-200量程切换点/m' .h-593741.2.2流量 的温压补偿补偿计算,换算为标准体积流量,之后用于氧煤比经平衡孔板和变送器测得的流量为未经温压的控制。.补偿的工作状况时的体积流量,需要转换成标准2使用状况与改进措施状况下的体积流量,用于气化炉氧煤比的控制。平衡孔板在神华宁煤集团煤化工烯烃公司的温度和压力补偿公式为:煤气化装置中的应用非常成功,其量程比大、精度V。=Vx[(p+0.1) x273.15] +[(T +273.15) x0. 1013]满足要求而且稳定性好。配用的差压变送器采用分程测量,保证了整个测量范围内的测量精度要式中V。-经过温压补偿的标准状况下的标.求。在气化炉调试阶段和实际投料运行阶段,氧准体积流量;气流量的测量很准确。三取二的变送器重复性V、p、T-一工作状况时的流量、压力和温度。好,基本一致。在该项目中,主氧气流量的测量还该装置中的氧气压力的测量采用3台压力变同时配置了氧用涡街流量计。实际生产中,平衡送器实现,在DCS中实现三取中测量方式;温度孔板和涡街测量的体积流量基本一致。表3为主测量采用两台温度变送器,在DCS中实现二取小氧气流量在标况(40670. 1m'/h)时,涡街流量计的测量方式。将平衡孔板和变送器测得的流量值和差压变送器测量结果的对比,测量值是未经温在DCS中进行三取中选择后,在DCS中通过温压压补偿的工作状况下的值。表3主氧气流量在标况时的对比m'/h涡街参数中国煤化工-流量1 236. 871 233.211 244. 81:MYHCN MHG 1222.57平均流量1 238. 2971 223. 863.第12期张新民. GSP气化炉氧气流量的测量1487涡街流量计的平均值和平衡孔板的平均值重氧平衡孔板原设计不是三取二配置、仅设置一对复性为98. 83% ,通过对比可知,平衡孔板的重复取压孔。后续生产中为满足三取二需求,在平衡性好于涡街流量计。通过对该公司5台气化炉两孔板导压管上加一个三通,以实现三取二需要的年多稳定生产过程中氧气流量计的数据采集比三对导压管,用于接三组变送器。实际生产中,任较,结论基本- - 致。意--组变送器导压管泄漏,将导致三组变送器均主氧气流量的测量最初设计采用3台氧气涡测量不准。后续项目中,应在平衡孔板上直接配街流量计和一台平衡孔板的测量方案。原计划采置三对独立的取压孔。用氧气涡街流量计实现三取二的流量测量方式，3结束语用于氧煤比的控制，采用平衡孔板进行比对测量。神华宁煤集团煤化工公司烯烃公司的烯烃装但调试阶段发现,氧气涡街流量计在流量为置第一次使用平衡孔板,解决了气化炉氧气全量10 000m'/h以下阶段测量时,仪表测量值波动非程要求精确测量的技术难题。相比氧气涡街流量常大,跳变严重,无法用于氧煤比的控制;在计而言,平衡孔板稳定性好,全量程精度满足要10 000m’/h以上阶段测量时,仪表测量值比较平求。氧气涡街流量计在小量程无法稳定测量,没稳。而平衡孔板在小量程和大量程测量过程中的起到预期效果,但证明了平衡孔板测量的准确性。测量值都非常平稳。故不得已将平衡孔板用于氧就维护工作量而言,涡街流量计明显低于平衡孔煤比的控制,涡街用于对比测量,不参与控制,仅板等差压式流量计。近两年,国内平衡孔板的研用于正常运行时高流量的联锁保护。因此,建议发和制造取得了长足的发展,成本迅速下降,有些.其他项目在设计时应吸取这个教训,涡街流量计煤化工和石化项目已开始使用国产平衡孔板替代无法保证全量程的测量准确度要求。毕竟一台氧进口平衡孔板。对于测量技术的发展,展现了良气涡街流量计因材料特殊(哈C合金)而成本过好发展的一面。考虑到氧气流量测量准确性对气高。化炉的重要性,建议配置两种不同原理的流量计点火氧气平衡孔板配置了3对取压孔,通过检测氧气流量,相互比对,这还需要持续跟踪仪表独立的三对导压管接三组变送器,维护方便。主技术的进步并继续探讨。Oxygen Flow Measurement in GSP GasifierZHANG Xin-min( 0lefin Company , Shenhua Ningxia Coal Industry Group Co. ,Led. ,Yinchuan 750411 ,China)Abstract Through discussing the method of measuring oxygen flow in a GSP gasifier, applying a balancedplate orifice meter and a double differential pressure transmitter to segmental measurement of oxygen flow Waspresented , including its effect and improvements.Key words oxygen flow measurement , balanced plate orifice meter , double differential pressure transmitter,segmental measurement( Continued from Page 1484)Abstract ANSYS was used to analyze flow rate in pipeline and its pressure distribution so that matters like 0-ver-the-wall and the wor position of the pipeline can be determined and the fault model established. Throughsimulating their infuence on measuring tube' 8 resonant frequency , the中国煤化工which chan-ging with the fault condition can be obtained.Key words flow measurement , fault analysis , resonant frequencyfYHCNMH G.