浓相固体流量计在气力输送中的应用

    0　引　言

    气力输送技术在石油、化工、水泥、食品、烟草、有色金属等工业部门有着重要的应用价值和前景,而相比一般的气力输送过程,浓相气力输送具有气体消耗量少、能耗低等优点,气力输送管道中的固气两相物料流量测量一直是测量的难点。某项目在设计过程中需要测量某轻质物料进气化炉的质量流量,由于该项目为实验装置,规模较小,且因为该轻质物料密度很小,采用传统的固体物料测量方法,如称重法,因物料的质量远小于设备毛重,误差很大,故不适宜选用称重法测量^[1-2]。

    该物料是进后序的气化炉与氧气进行燃烧反应,需要严格控制该物料和氧气的比例,否则会导致该物料和氧气的比例失调,影响转化率,甚至会因为断料导致过氧而发生气化炉爆炸。经过多种测量方法的比选,最终选用了一种专门用于气力输送管道中的固体物料流量测量的浓相固体流量计,用来控制该轻质物料和氧气的比例,从而实现较高的转化率和避免危险发生。

    1　浓相固体流量计概述

    1.1　应用工况

    浓相固体流量计是一套用于测量浓相固体物料质量流量的测量系统。浓相固体流量计主要应用于以下工况的在线测量[3-4]:气力输送的浓相物料;各种粉末或颗粒;机械输送系统,如:斜槽、溜槽等下料管道。

    1.2　工作原理

    通过特殊的电容耦合,在测量管中产生一个均匀的高频交流电磁场。当固体物料通过时,吸收了测量场的能量,由此输出一个测量管中被输送物料质量浓度值(kg/m3)的测量信号。在测量管中,距离固定的两个传感测量点可测出交流电磁场能量的变化。中央处理单元根据相关法计算出物料流经两个测量点的时间差。测量点间距离及时间差已知,则可以计算出固体物料的速度值(m/s)。

    根据两个已测参数:质量浓度(ρ)和速度(v),以及已知的测量管横截面积(A),物料的质量流量则被计算出:q_m=ρvA,并通过4~20 mA信号输出。浓相固体流量计可三路电流同时输出:浓度信号、速度信号和流量信号。

    1.3　测量系统的构成

    一套完整的测量系统由传感器测量管和中央处理单元组成。中央处理单元通过5芯屏蔽电缆连接到传感器上,传感器和中央处理单元之间的最大距离可达300 m。

    1.4　传感器安装

    在安装传感器前必须检查在管道和传感器连接处是否有毛刺,是否偏离轴心或者是否密封无泄漏等。如果有这些问题存在,则必须尽快解决^[5]。因为气固两相流的均匀稳定对流量计的测量准确度有一定的影响,所以应根据上游区域和下游区域情况,选择合适的安装位置。传感器需安装在垂直金属管道上,并且传感器必须与阀门、弯头、风机或节流装置以及其他压力和温度等测量装置之间保持适当的距离,如图1所示。