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煤气流量计量中的密度补偿

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在钢铁联合企业,伴随炼焦、炼铁、炼钢的生产,产生大量的焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气,这些煤气掺混后被用来供各用能单位做为重要的加热能源。目前杭钢各煤气用户都安装了差压式煤流量计量装置。差压式计量装置在流量计量的过程中,计量的准确性会受到管道内输送气体的压力、温度和密度的影响。由于目前煤气计量装置都已带有压力、温度补偿装置、压力、温度的变化给计量准确性带来的影响已经得到消除。而密度变化引起的计量误差尚缺乏可靠易行的方法来加以完全解决。现就管道内输送煤气的密度变化给计量准确性带来的影响进行讨论以引起广泛的重视。
 
1、流量计量密度补偿的重要性
管道内输送的混合煤气的密度发生变化主要是由于输送的混合煤气的成分发生变化而造成的当某一煤气发生厂的生产出现不正常时,常常会引起管网内输送的混合煤气的配比发生变化,配比的变化引起了管道内所输送煤气的密度发生了变化而用来测量混合煤气流量的一次元件在设计时采用的密度参数却是恒定的,这样就造成了一次元件在实际使用中的密度参数与设计上采用的密度参数不符,从而给流量计量带来了问题。以焦炉、高炉的二混煤气为例。计量装置一次元件在设计上采用的密度参数为配比百分之五十时的混合煤气密度相关参数见表1
实际生产上采用的焦炉、高炉煤气的配比为百分之四十一左右,有时甚至更低。现以配比为百分之四十一为例,相关参数如表2
从表1、表2可看出,即使通过节流装置的差压不变,混合煤气配比变化也会给混合煤气流量计量、燃烧控制等带来困难,甚至可能因混合煤气的热值下降而影响到加热质量。所以,混合煤气流量计量的密度补偿是很重要的。
 
2、流量计量的密度补偿方法
流量计量的密度补偿与压力、温度补偿是两个不同的概念。密度补偿指的是由于混合配比变化造成的混合煤气标准状态密度变化的补偿:;后者是指气体标准状态密度没有变化,只是因为压力、温度变化造成气体工作状态密度变化的补偿。
2.1流量计量中单纯的密度补偿公式
将设计节流装置时采用的混合煤气的密度用p設计表示,实际工作时混合煤气的密度用p工況表示，混合煤气流量计量中单纯的密度补偿公式为：
式中Qv标況为标准状态下混合煤气体积流量,Qvェ况为实际工作状况下的混合煤气体积流量。
2.2混合煤气标准状态密度的确定
目前,一般采用以下两种方法求混合煤气标准状态密度。
1)已知焦炉、高炉煤气流量求混合煤气密度。
根据混合前分别检测出的焦炉煤气和高炉煤气的流量进行计算:
式中Qv焦炉为混合煤气中焦炉煤气的体积流量,Qv高炉为混合煤气中高炉煤气的体积流量。
2)已知混合煤气热值求混合煤气密度。
根据煤气输送管道末端用户热值仪检测出的混合煤气热值,以及混合煤气中焦炉煤气、高炉煤气体积流量的比例,求出混合煤气标准状态密度。
式中,Iv焦混合煤气流量中焦炉煤气所占体积比例;Iv高为混合煤气流量中高炉煤气所占体积比例:Q混合热值为热值仪检测出的混合煤气热值;Q高炉热值为高炉煤气热值:Q焦炉热值为焦炉煤气热值(MJ/m³)。由上述两式可得：
将式(2)或式(4)中的任一计算结果代入式(1)即可完成流量计量的密度变化补偿工作。
 
3、压力、温度、密度综合补偿
对因工作压力、温度变化和标准状态密度变化而引起的计量误差进行补偿,可使用如下补偿公式：

 
4、结语
治金企业煤气是一种量大且具极高回收利用价值的二次能源。提高混合煤气的计量准确性能够为控制、降低企业能耗提供依据。各厂可结合所用的煤气成分组成及使用情况进行混合煤气流量的合理补偿。如果在生产中使用了转炉煤气进行混合,也可参照上述方法进行计量补偿,因为其原理是相同的。