煤气是冶金企业重要的能源介质之一。由于煤气的特殊性,在计量方面存在诸多困难,长期以来一直是流量计量工作中的老大难问题。近些年来,钢铁企业在《计量法》以及GB/T 21368—2008《钢铁企业能源计量器具配备和管理要求》等法律、标准的推动下,通过开展计量升级、ISO9000体系认证等计量管理工作,在煤气计量上尝试使用了多种流量仪表。通过实践表明,某些类型的流量计并不适合于煤气的流量测量。究其原因,主要是其在测量原理、产品结构设计上,无法解决煤气脏污对流量计产生的不利影响。
任何一种流量计都不是万能的,每种流量计都有对被测介质的要求,都有对流量范围、温度压力范围、安装条件等要求。只有将测量对象和流量仪表特点有效对接,才能获得成功应用。在实际能源计量工作中,对于一些难点介质,只有从分析它们的介质特点和流量工况特点入手,并结合当前流量测量仪表的产品技术现状,才能解决这些能源计量的难点问题。大口径煤气流量测量一直是能源计量中的一个难点。在实际中多以孔板、文丘里管、威力巴、气体超声波、热式质量流量计等作为检测元件。主要有以下问题:
孔板流量计和文丘里流量计主要存在问题:(1)阻力损失大;(2)测量脏污介质(如煤气)取压孔易堵塞;(3)必须在断流的情况下安装拆卸,对于连续运行的工艺管线,安装困难;(4)管径>1.0 m孔板不在国家标准(GB/T 2624—93)支持范围内。因此,孔板和文丘里在冶金企业煤气测量中应用不理想。
威力巴流量计和气体超声波流量计是一种可以不停气在线安装的插入式流量计,这给安装维护带来很大方便。但是,由于转炉煤气中含有大量粉尘和水汽,威力巴迎流面上各取压孔之间存在流体的微流动,导致取压孔的堵塞。气体超声波也同样因为煤气中含有大量粉尘和水汽,探头处易结污垢,造成声波的反射和衍射,导致计量检测的不准确、波动大。某公司焦炉煤气总管计量原在线用的气体超声波均存在该问题,最严重的每周就需要拆下来清洗,带来很大的维护量和计量数据的丢失。
热式气体质量流量计也可以不停气在线安装,但是同样因为转炉煤气中含有大量粉尘和水汽,实际转炉煤气的导热特性已经发生了很大变化,造成计量的不准确。如果在传感器上有粉尘堆积,这就相当于给传感器穿上了“棉袄”,使得测量值偏低;如果在传感器上有水滴,这就会给传感器“降温”,使得测量值偏大。
近些年来,皮托管类的流量计在煤气流量测量中逐渐得到了较好地应用。其中,一种自整流V型皮托式流量计采用了针对于煤气特点的测头型式和产品结构,并且配套的流量计算机采用了多种针对于煤气流量测量的专用流量补偿算法,解决了冶金企业煤气流量计量所碰到的各种难题。