煤氣廠煤氣流計(jì)量裝置的修正

煤氣廠煤氣流計(jì)量裝置的修正

通常，煤氣廠選擇標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段裝置來測量煤氣。人工煤氣含雜質(zhì)較多,流速較慢,極易在管道內(nèi)壁特別是管道下部形成雜質(zhì)粘附、沉淀,尤其是管道下部沉積物的長期堆積,嚴(yán)重地改變了原有的管道圓形截面。事實(shí)上大多數(shù)煤氣廠節(jié)流裝置都是在非圓截面下工作的。由于節(jié)流裝置的計(jì)算前提是圓截面,因此非圓截面下的節(jié)流裝置計(jì)量讀數(shù)已喪失其準(zhǔn)確性。探討解決非圓截面下節(jié)流裝置計(jì)量的修正問題成為煤氣廠面臨的共同課題。1更換計(jì)量裝置的必要性和多數(shù)煤氣廠一樣,我公司煤氣生產(chǎn)工藝流程是制氣、凈化(凈化后部分煤氣回爐)、進(jìn)儲(chǔ)氣罐、煤氣加壓、進(jìn)城市管網(wǎng),見圖1。在凈化后、進(jìn)儲(chǔ)氣罐前、入城市管網(wǎng)及回爐處均裝有煤氣節(jié)流計(jì)量裝置。根據(jù)公司經(jīng)濟(jì)指標(biāo)考核和結(jié)算要求,我們對入城市管網(wǎng)煤氣流量采用三管并聯(lián)、高架、可升降清洗式孔板這一行業(yè)普遍認(rèn)可的計(jì)量裝置進(jìn)行了改造,改造后其量值傳遞可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、效果較好。但是,盡管每個(gè)煤氣計(jì)量裝置都進(jìn)行了溫度、壓力補(bǔ)償,卻依然存在進(jìn)儲(chǔ)氣罐與入城市管網(wǎng)之間,凈化后、回爐、進(jìn)儲(chǔ)氣罐之間流量不平衡的現(xiàn)象。為查清原因,我們對煤氣節(jié)流計(jì)量裝置逐個(gè)進(jìn)行了清理,發(fā)現(xiàn)廠內(nèi)與煤氣節(jié)流計(jì)量裝置相連的管道不同程度地存在非圓截面問題,其中,DN700mm管道下部沉積物最高達(dá)87mm,DN250mm管道下部沉積物最高達(dá)23mm。暫且不計(jì)截面積變小引起流速增加、差壓增大造成的影響,單就等效截面積變小一項(xiàng),DN700mm和DN250mm計(jì)量裝置的計(jì)量值分別要偏大7.57%和4.80%。更換計(jì)量裝置及其前后直管段是解決問題的最好辦法,但在實(shí)際生產(chǎn)中是不現(xiàn)實(shí)的。因此,如何修正沉積物堆積造成的非圓截面面積變化對煤氣計(jì)量的影響,是解決煤氣廠內(nèi)煤氣計(jì)量問題的根本。2修正、成本核算廠內(nèi)煤氣流量計(jì)量屬于二級(jí)計(jì)量,對計(jì)量精度要求較低。利用已改造準(zhǔn)確的入城市管網(wǎng)流量計(jì)量裝置和煤氣生產(chǎn)相對穩(wěn)定這兩個(gè)條件,在不增加原有設(shè)備的情況下,通過內(nèi)部標(biāo)定對流量計(jì)量裝置進(jìn)行修正,使其滿足計(jì)量考核要求,成為我們解決問題的基本原則。濕式儲(chǔ)氣罐正好是與廠內(nèi)外煤氣計(jì)量相聯(lián)系的唯一具有中間標(biāo)定性質(zhì)的“工業(yè)鐘罩”。若此工業(yè)鐘罩可以通過標(biāo)定、修正、折算當(dāng)作“標(biāo)準(zhǔn)容器”,則煤氣廠內(nèi)每一臺(tái)流量計(jì)量裝置都可以通過調(diào)整工藝、閥門,用工業(yè)鐘罩對其計(jì)量值進(jìn)行修正,而生產(chǎn)相對穩(wěn)定又使得修正成為可能,這就解決了煤氣廠內(nèi)非圓截面下煤氣計(jì)量的難題?？梢姽I(yè)鐘罩正是解決煤氣廠內(nèi)非圓截面下煤氣計(jì)量的理想平臺(tái),前提是工業(yè)鐘罩要用標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行標(biāo)定。儲(chǔ)氣罐處在露天環(huán)境,罐內(nèi)氣體計(jì)量受外界溫度、風(fēng)速、儲(chǔ)氣罐運(yùn)行狀態(tài)和當(dāng)?shù)卮髿鈮旱扔绊戄^大,通過簡單的測量、計(jì)算就能將工業(yè)鐘罩容積折算為準(zhǔn)確的罐內(nèi)氣體體積的想法是錯(cuò)誤的。正確的方法應(yīng)該是:用標(biāo)準(zhǔn)表對其進(jìn)行標(biāo)定,同時(shí)還要根據(jù)不同溫度、壓力、風(fēng)速及當(dāng)?shù)卮髿鈮合聵?biāo)定的誤差曲線分析結(jié)果,找出最適宜作為標(biāo)準(zhǔn)容器的當(dāng)?shù)乩硐霠顟B(tài),并將其容積折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況。這樣工業(yè)鐘罩才能成為煤氣廠內(nèi)部在當(dāng)?shù)乩硐霠顟B(tài)條件下可使用的標(biāo)準(zhǔn)容器。入城市管網(wǎng)流量計(jì)量裝置由于其量值傳遞可靠、運(yùn)行穩(wěn)定,正好可以作為標(biāo)準(zhǔn)表完成對工業(yè)鐘罩的標(biāo)定任務(wù)?？傮w思路為:①用入城市管網(wǎng)流量表作為標(biāo)準(zhǔn)表標(biāo)定濕式儲(chǔ)氣罐,并找出其可作為標(biāo)準(zhǔn)容器的當(dāng)?shù)乩硐霠顟B(tài)。②在選定的當(dāng)?shù)乩硐霠顟B(tài)下,適當(dāng)調(diào)整工藝、閥門,用標(biāo)定后的儲(chǔ)氣罐作為標(biāo)準(zhǔn)容器完成對廠內(nèi)非圓截面下流量計(jì)量裝置的修正。3具體方案3.1儲(chǔ)氣罐下降容積用入城市管網(wǎng)流量計(jì)量裝置作為標(biāo)準(zhǔn)表標(biāo)定濕式儲(chǔ)氣罐,具體步驟如下:①選定變形小、升降狀態(tài)好的儲(chǔ)氣罐塔節(jié)作為標(biāo)定物,調(diào)整到整節(jié)位,封閉儲(chǔ)氣罐入口水封,使煤氣只出不進(jìn)。這樣儲(chǔ)氣罐、煤氣壓縮機(jī)、入城市管網(wǎng)煤氣流量計(jì)量裝置、城市管網(wǎng)就形成一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)。儲(chǔ)氣罐下降容積也就是入城市管網(wǎng)煤氣量。②選定測點(diǎn)參數(shù),統(tǒng)一讀數(shù)時(shí)間。測點(diǎn)參數(shù)包括:儲(chǔ)氣罐壓力、儲(chǔ)氣罐內(nèi)溫度、環(huán)境溫度、當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Α⒐尬桓叨?、罐?nèi)煤氣組成、罐體表面溫度、儲(chǔ)氣罐標(biāo)定塔節(jié)的周長等。對罐位高度要采用多點(diǎn)測定,以減小儲(chǔ)氣罐不平衡升降的偏差。③選定城市用氣高峰時(shí)段,盡可能使入城市管網(wǎng)煤氣流量計(jì)量裝置處在高精度范圍。④計(jì)算儲(chǔ)氣罐下降容積變化,并將其折算成20℃、101325Pa的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干氣體體積。⑤對標(biāo)定時(shí)入城市管網(wǎng)流量累計(jì)值變化量(帶溫壓補(bǔ)償,20℃、101325Pa的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干氣體體積)按實(shí)測儲(chǔ)氣罐內(nèi)煤氣的密度進(jìn)行修正。⑥找出最適合標(biāo)定的當(dāng)?shù)乩硐霠顟B(tài),計(jì)算并給出儲(chǔ)氣罐容積修正系數(shù)。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn),我公司儲(chǔ)氣罐標(biāo)定的理想狀態(tài)是早5:00—7:00,風(fēng)力小于3級(jí),陰天。3.2進(jìn)罐、進(jìn)罐流量計(jì)量裝置用標(biāo)定后的濕式儲(chǔ)氣罐作為標(biāo)準(zhǔn)容器完成對廠內(nèi)非圓截面下流量計(jì)量裝置的修正。以進(jìn)儲(chǔ)氣罐流量計(jì)量裝置標(biāo)定為例,具體步驟如下:①將已標(biāo)定好的儲(chǔ)氣罐塔節(jié)調(diào)到整節(jié)位,封閉儲(chǔ)氣罐出口水封,使煤氣只進(jìn)不出。這樣儲(chǔ)氣罐和進(jìn)罐流量計(jì)量裝置就形成了一個(gè)單獨(dú)系統(tǒng),儲(chǔ)氣罐上升容積就為進(jìn)罐氣量。②將濕式儲(chǔ)氣罐容積的變化量折算成20℃、101325Pa的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)干氣體體積,再按儲(chǔ)氣罐容積修正系數(shù)進(jìn)行修正。進(jìn)罐流量計(jì)量裝置也要按實(shí)測管道內(nèi)煤氣的密度進(jìn)行修正。③計(jì)算并給出標(biāo)定過程平均流量修正系數(shù)。④調(diào)整工藝,取若干不同進(jìn)口流量值(按2000m3/h變化量),反復(fù)標(biāo)定,可得到一組修正系數(shù)。利用修正系數(shù)完成對流量計(jì)量裝置的修正。4計(jì)算和標(biāo)準(zhǔn)偏差的公式4.1計(jì)算公共格式干氣體體積、mpap、mpa、mpat的標(biāo)定Vg=(pa+p?φpsm)T20VpnTVg=(pa+p-φpsm)Τ20VpnΤ式中Vg——由儲(chǔ)氣罐容積變化量折算所得20℃、101325Pa的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的干氣體體積,m3pa——標(biāo)定時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮?MPap——標(biāo)定時(shí)儲(chǔ)氣罐壓力,MPaφ——標(biāo)定時(shí)儲(chǔ)氣罐內(nèi)煤氣相對濕度psm——標(biāo)定時(shí)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的飽和蒸汽壓(絕對壓力),MPaT20——標(biāo)準(zhǔn)溫度,K,取293.15KV——標(biāo)定時(shí)儲(chǔ)氣罐容積變化量,m3pn——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,MPa,取0.101325MPaT——標(biāo)定時(shí)儲(chǔ)氣罐內(nèi)煤氣溫度,K設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度Vc=ρρc??√VmVc=ρρcVm式中Vc——20℃、101325Pa的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下經(jīng)密度補(bǔ)償后顯示儀表的干氣體體積,m3ρ——原儀表設(shè)計(jì)采用的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度,kg/m3ρc——標(biāo)定時(shí)實(shí)測煤氣的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度,kg/m3Vm——標(biāo)定時(shí)顯示儀表的干氣體體積,m34.2直接標(biāo)定干氣體體積,確保了儲(chǔ)氣罐及計(jì)量裝置保證用入城市管網(wǎng)流量計(jì)量裝置標(biāo)定濕式煤氣儲(chǔ)氣罐實(shí)例如下:①標(biāo)定時(shí)間及天氣:2006年1月23日05:05—06:02,陰天。②標(biāo)定時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮?pa=0.09MPa。③標(biāo)定時(shí)儲(chǔ)氣罐壓力:p=0.0025MPa。④標(biāo)定時(shí)濕式儲(chǔ)氣罐內(nèi)煤氣相對濕度:φ=100%。⑤標(biāo)定時(shí)儲(chǔ)氣罐內(nèi)飽和蒸汽壓(絕對壓力):psm=0.00153MPa。⑥標(biāo)準(zhǔn)溫度:T20=293.15K。⑦儲(chǔ)氣罐容積變化量:V=12027.4m3。實(shí)測標(biāo)定儲(chǔ)氣罐塔節(jié)直徑為44m,降落高度為7.91m。⑧標(biāo)準(zhǔn)大氣壓:pn=0.101325MPa。⑨標(biāo)定時(shí)儲(chǔ)氣罐內(nèi)煤氣溫度:T=286.15K。⑩孔板設(shè)計(jì)采用的煤氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度:ρ=0.51kg/m3。(11)標(biāo)定時(shí)取樣實(shí)測煤氣的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度:ρc=0.633kg/m3。(12)入城市管網(wǎng)煤氣計(jì)量裝置累計(jì)值變化量Vm=11885m3。(13)數(shù)值計(jì)算及結(jié)果:a.密度補(bǔ)償后入城市管網(wǎng)煤氣計(jì)量裝置累計(jì)值變化量,既“標(biāo)準(zhǔn)量”為10667.99m3。b.由儲(chǔ)氣罐容積變化量折算得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的干氣體體積為11062.4m3。c.儲(chǔ)氣罐容積修正系數(shù)為0.9643。5先選擇理想狀態(tài)后標(biāo)定①由于管道截面積變化量是未知的,因此實(shí)際標(biāo)定工作需逐年或定期進(jìn)行,不能一勞永逸。②一定要先找到當(dāng)?shù)刈钸m合標(biāo)定的理想狀態(tài),標(biāo)定要在理想狀態(tài)下進(jìn)行。③煤氣流量計(jì)量要統(tǒng)一折算到20℃、101