煤粉质量流量计的选择与应用

粉煤气化是洁净煤技术领域里最新型的技术之一。以粉煤干法进料,加压连续运行为特点的Shell、GSP、航天炉等是较为成熟的粉煤气化工艺。这类工艺具有纯氧气化,密相气力输送粉煤,液态排渣的特点,其冷煤气效率高、煤种适应性广、碳转化率高、操作自动化程度高、生产能力大、煤气品质好、能满足环保要求,具有很强的技术优势[1]。

粉煤气化工艺中煤粉流量是涉及系统稳定、安全运行的重要参数,煤粉质量流量计是关键仪表。目前,干煤粉密相输送的计量大体可以分为电容式与放射线种,主要有赛默飞世尔公司(原美国热电公司,主要见于Shell)、德国斯威尔SWR(见于航天炉)、德国伯托及法国EDITFLOW等。

该测量技术应用较为广泛,具有代表性的是赛默飞世尔公司和德国SWR。从本质上讲,SWR的固体流量计和赛默飞世尔公司的电容式固体质量流量计是基于同一种技术的产品,在测量适用的压力、浓度、灵敏度和精度上类似。

将电容极板安装在流动管道外,当管道内气固相比例发生变化时,介电常数也会发生相应变化,从而引起电容值改变。测量极板间电容值,再通过数字信号转换,即可得管道内相浓度。图1为电容极板系统。

依据物质质量与电容的比例关系,通过测量电容变化测量物料浓度,通过交相关模型测量物料的速度(测量基础仍然是电容变化),物料质量流量计算公式为:

式中,Q为质量流量,kg/s;C为固体质量浓度,kg/m3;A为传感器截面积,m2;V为平均固体流速,m/s;K为校正因子,无因次。

赛默飞世尔公司的固体质量流量计由浓度计DC13、速度计DK13、二次仪表MT2109或MT2107(当需要PID调节时选用)组成。

仪表处理浓度、速度信号后输出到用户主机,其仪表直接输出值为浓度、速度、瞬时流量、累计流量等主要参数,标准配置为两路输出。图2为电容式固体质量流量测量原理。

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