饱和水蒸汽对湿煤气计量的影响量及修正方法

董芳芳

摘 要：在钢铁企业中焦炉煤气、转炉煤气和高炉煤气大部分采用水洗法进行除尘，煤气中的水蒸汽对煤气流量的计量有很大影响，由于温度、压力的变化，湿度也在变化，本文通过具体的实例，依据相关标准对气体湿度、煤气密度、煤气流量等问题做了进一步的讨论，研究分析水蒸汽对湿煤气计量的影响量，阐明了对煤气进行湿度补偿的必要性。

关键词： 煤气计量；水蒸汽；湿度

中图分类号：TQ015 文献标志码：A

0 前言

在钢铁企业中焦炉煤气、转炉煤气是采用水洗法进行除尘的，高炉煤气也大部分采用水洗法进行除尘。即使有少数高炉煤气采用干法除尘，在煤气并网后随着管道输送一路不断降温，凝结水不断由水封排出，用户使用的煤气基本上是饱和湿煤气。煤气流量计量的数据是焦炉煤气、转炉煤气、高炉煤气等能源计量结算的重要依据，也是加热炉、退火炉、热风炉等燃烧控制的根据。能源消耗量通过计量仪表的数据作为依据，准确性至关重要。本文通过应用的实例来分析干煤气和100%湿煤气的计量误差。

1 计算方法

1.1 干煤气计算方法

将相对湿度为0的煤气称为干煤气，即ψ=0。对于干煤气计量来说，在实际测量过程中，工作压力（相对压力P）、温度（T）是影响数据准确性的一大因素，一般的流量积算仪表可以通过温压补偿进行运算。以上润积算仪表为例，工况密度：

质量流量方程为

体积流量方程为

通过以上3个公式，根据相应节流元件的计算书，很容易计算出流量倍数K，进行参数设置。

1.2 湿煤气计算方法

含有水蒸汽、湿度不为0的煤气称为湿煤气，即ψ≠0，湿煤气的工况密度

ψ1为湿煤气的湿度，用标准温湿度计能够测出湿煤气的湿度；Z为压缩系数；压力P值为kPa单位。

Psmax为工况水蒸汽的最大可能蒸汽压力，ρsmax为工况水蒸汽的最大可能蒸汽密度。

当T<100℃，工况压力（绝压）大于1个大气压时，Psmax等于饱和蒸汽压力，ρsmax等于饱和蒸汽密度。

对于计量结算来说，需要测量出湿煤气中的干煤气体积，也就是湿煤气中排除水蒸汽的部分。对于湿煤气计量来说，实际测量过程中，工作压力、温度、湿度是影响数据准确性的重要因素，温度、压力可以通过信号接入流量积算仪进行温压补偿运算，但湿度的影响通过流量积算仪难以修正。通过多次运算，工况10kPa、50℃的干煤气和100%湿煤气的计量误差在10%左右，所以湿度修正对计量数据准确性具有重要意义。

2 饱和水蒸汽对湿煤气计量的影响量及修正方法

2.1 湿焦炉煤气的影响量

以工作压力（绝压）110kPa、温度50℃、压缩系数为1来运算，通过查看原始计算书，0.2kPa时干气体的体积流量值为90 km3/h；但100%湿焦炉煤气下，0.2kPa时计算出湿煤气中干煤气的体积流量值为79.456 km3/h。由此可知，工况10kPa、50℃、100%湿度焦炉煤气影响量为1-79.456/90=11.7%。

2.2 结果分析

通过对湿焦炉煤气影响量的计算推导，可以看出工况情况下湿度对煤气计量的影响量是非常大的，在工况10kPa、50℃的时候能达到10%左右，随着温度的升高，影响量会更大。由此可见湿度补偿是非常有必要的。

2.3 修正方法

常规的智能流量积算仪可以做温压补偿，需要设置流量倍数K和介质密度等基本参数，在能够计算出工况湿度对计量影响量的情况下，修改流量倍数K值即可满足计量要求。

3 实际应用

公司的焦炉煤气、转炉煤气通过水洗法进行除尘，煤气发生量含有大量的水分。夏季温度高达60℃，冬季温度在30℃左右，温度不同，煤气中水分含量不同，修正系数也不同（如图1所示）。焦炉煤气经过湿度补偿后，计量数据满足工艺生产要求，符合焦炭单耗指标。转炉煤气经过湿度补偿后，供、用不平衡量大幅降低，由湿度补偿前的10%以上降至2%左右。

结语

综上所述，煤气中的水蒸汽对煤气计量的影响是非常大的，必须要考虑湿度修正，用纯粹的干气体计量方式已无法满足湿煤气计量要求。如何找出修正方法，让计量数据科学化、公正化是解决湿煤气计量的一大问题。

参考文献

[1]褚菲， 王福利， 王小刚.CCPP湿煤气热力学性质分析和简捷计算方法[J].东北大学学报（自然科学版）， 2012（6）：1-4.

[2]李叢来， 陈焕新， 舒朝晖， 等.湿空气参数计算方法的分析研究[A].全国暖通空调制冷2008年学术年会论文集[C].2008（4）：145-149.