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      焦?fàn)t混合煤氣流量如何進(jìn)行檢測(cè)分析

焦?fàn)t生產(chǎn)工藝為煤輸送系統(tǒng)將煤送入焦?fàn)t煤塔，裝煤車將煤從裝煤孔裝入炭化室。煤在炭化室中隔絕空氣加熱（即高溫干餾）zui終成焦。混合煤氣是提供干餾熱量的能源介質(zhì)。對(duì)煤氣流量的調(diào)節(jié)是通過(guò)檢測(cè)煤氣流量與串級(jí)設(shè)定值比較進(jìn)行PID調(diào)節(jié)的。在一定的開(kāi)工率下，煤氣熱值相對(duì)穩(wěn)定的條件下，檢測(cè)流量和實(shí)際流量偏差必須控制在一定的精度范圍之內(nèi)，實(shí)際流量檢測(cè)誤差超出允許范圍，會(huì)影響控制精度，從而影響焦炭質(zhì)量。
1 焦?fàn)t混合煤氣流量測(cè)量
流量是一個(gè)動(dòng)態(tài)量，其測(cè)量過(guò)程與流體流動(dòng)狀態(tài)、流體的物理性質(zhì)、流體的工作條件、流量計(jì)前后直管段的長(zhǎng)度等有關(guān)。焦?fàn)t混合煤氣采用的流量計(jì)為節(jié)流式流量計(jì)，選用孔板或錐管流量計(jì)作為節(jié)流裝置。以孔板為例，當(dāng)混合煤氣流經(jīng)孔板時(shí)，孔板會(huì)使通過(guò)它的流體產(chǎn)生局部收縮，在收縮處，流速增加，靜壓力降低，從而在孔板前后產(chǎn)生一定的靜壓力差。該靜壓力差由導(dǎo)壓管引至差壓變送器的高低壓側(cè)，再由差壓變送器將差壓信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，傳送到集散系統(tǒng)作進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理。
因此，可以利用孔板前后的靜壓力差Δp（簡(jiǎn)稱差壓）與混合煤氣流量qV之間函數(shù)關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)混合煤氣的流量檢測(cè)。在實(shí)際中，由于混合煤氣體的密度或體積隨溫度或壓力的變化較大，因此通常情況下都將混合煤氣作為可壓縮流體來(lái)處理。可壓縮流體在節(jié)流元件前后ρ發(fā)生變化，相對(duì)于不可壓縮流體來(lái)說(shuō)，則算出的流量偏大。因此，引入流束膨脹修正系數(shù)ε，將流體可壓縮性的全部影響集中ε來(lái)表示。因此，可壓縮流體體積流量公式如下。
（1）
式中，qV為通過(guò)整個(gè)截面的流體體積流量，m3/s；
AO為節(jié)流元件的開(kāi)孔面積，m2；
Δp為靜壓力差，Pa；
ρ為可壓縮流體的平均密度，kg/m3；
β為節(jié)流裝置的直徑比；
C為流出系數(shù)，是通過(guò)ISO5167標(biāo)準(zhǔn)孔板流出系數(shù)公式（里德－哈利斯/加拉赫公式公式）計(jì)算得到的；
ε為可壓縮流體的流束膨脹修正系數(shù)，簡(jiǎn)稱膨脹系數(shù)，是通過(guò)ISO5167膨脹系數(shù)公式計(jì)算得到的。
2 混合煤氣流量檢測(cè)的現(xiàn)狀及存在問(wèn)題
2.1 混合煤氣流量檢測(cè)的常見(jiàn)影響因素
在混合煤氣流量檢測(cè)中溫度、壓力變化是比較常見(jiàn)的影響因素。混合煤氣在設(shè)計(jì)溫壓（PA，TA）和實(shí)際溫壓（PB，TB）條件下，其體積流量分別為qVA和qVB。

式中，tA為設(shè)計(jì)平均溫度；
tB為溫度實(shí)際測(cè)量值；
T為溫度273.15K；
pA為設(shè)計(jì)平均表壓力；
pB為壓力實(shí)際測(cè)量值；
P為地區(qū)平均大氣壓力（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：101.325KPa；上海大氣壓：101.683KPa）。
2.2 混合煤氣流量檢測(cè)的存在的問(wèn)題
焦?fàn)t加熱所使用的混合煤氣由焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣混合而成，兩者的成份比例會(huì)隨著焦?fàn)t和高爐的工況而發(fā)生較大的變化。煤氣成份中的H2、CH4、CO、CO2、N2、O2等密度是不同的，成份比例的變化會(huì)造成混合煤氣密度的變化。在以往的設(shè)計(jì)中并沒(méi)有對(duì)密度變化對(duì)于流量檢測(cè)的準(zhǔn)確性有深刻的認(rèn)識(shí)，在高焦比較大時(shí)，實(shí)際流量偏小，造成結(jié)焦時(shí)間延長(zhǎng)，影響焦炭產(chǎn)量。在高焦比較小時(shí)，實(shí)際流量偏大，造成結(jié)焦時(shí)間縮短，為適應(yīng)開(kāi)工率，不得不增加悶爐時(shí)間，造成能源消耗。
3 混合煤氣流量檢測(cè)存在問(wèn)題分析及解決
3.1 混合煤氣流量檢測(cè)存在問(wèn)題分析
混合煤氣由于某種原因而發(fā)生的成份比例變化，會(huì)造成MG氣體密度的變化。假設(shè)在同溫同壓的條件下，混合煤氣的設(shè)計(jì)平均密度為ρA，而混合煤氣的實(shí)際密度為ρB，根據(jù)方程（1）可知，體積流量與密度的開(kāi)方成反比關(guān)系。

誤差關(guān)系式為：

焦?fàn)t混合煤氣的設(shè)計(jì)平均密度為1.2570kg/Nm3，但在實(shí)際生產(chǎn)中，COG煤氣配比在0～10%范圍內(nèi)變化，即混合煤氣密度在1.243～1.331kg/Nm3范圍內(nèi)變化。由此所引起的流量變化將在-0.56%～2.90%范圍內(nèi)變化。因此，密度對(duì)于流量測(cè)量的精度有很大的影響，必須對(duì)密度進(jìn)行補(bǔ)償。
3.2 混合煤氣流量檢測(cè)存在問(wèn)題的解決
根據(jù)上述分析，僅僅對(duì)混合煤氣進(jìn)行溫壓補(bǔ)正是不夠的，必須根據(jù)混合煤氣實(shí)時(shí)密度數(shù)據(jù)對(duì)流量進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)正。因而混合煤氣流量檢測(cè)必須結(jié)合實(shí)時(shí)的混合煤氣溫度、壓力、密度進(jìn)行對(duì)實(shí)際補(bǔ)正，具體算法如下。

4 結(jié)語(yǔ)
在氣體流量測(cè)量中，既要認(rèn)真分析介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)、介質(zhì)的物理性質(zhì)、介質(zhì)的工作條件，選用恰當(dāng)?shù)臏y(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量，還要對(duì)工藝流程進(jìn)行認(rèn)真分析，找出可能的影響因素，采取措施予以克服。在混合煤氣流量測(cè)量中，就是通過(guò)工藝影響因素的分析，除了對(duì)流量進(jìn)行溫壓補(bǔ)正以外，還針對(duì)混合煤氣成份比例頻繁變化的情況，引入密度補(bǔ)償后，使流量檢測(cè)的精度得到了提高，為控制爐溫，節(jié)能降耗，為提高焦炭質(zhì)量起到了良好的作用。