智能插入式工况流量计在高炉煤气上的应用分析

李燕平，朱 林

（山东泰山钢铁集团有限公司，山东 济南271100）

1 前 言

作为钢铁生产企业，能源消耗在生产成本中的比例高达20%～40%。现在的钢铁生产已成为微利行业，外部市场的利润越来越低，因此企业开展内部挖潜，向内部要效益、降成本成为企业管理的重要内容。高效利用能源实现可持续发展，是泰钢集团近年来的管理重点。在生产和经营管理过程中，更好地实施能源介质的合理调配、精准地核算生产成本，需要准确的能源计量数据作为基础。如果没有准确可靠的能源计量数据，能源管理和节能工作将失去可靠、准确的指导方向，造成能源浪费，增加生产（消费）成本。因此，作为各单位重要能源消耗的高炉煤气，其准确计量数据成为各单位成本核算的重要依据。由于高炉煤气的大管径、低流速、易堵塞、直管段不足和含有湿气等问题，对高炉煤气的计量带来不利影响，因此采用可实现数字化分析和工况标定智能插入式工况流量计，可以有效降低不利影响，从而提高煤计量的精度。

2 高炉煤气总管计量现状及计量问题分析

炼铁两座1 780 m3高炉，其产生的高炉煤气经过TRT降温降压后，由管道输送至各个单位。高炉煤气主管上最初安装均速管类流量计（德尔塔巴流量计），由于现场高炉煤气含粉尘、积水，造成均速管类流量计的取压孔、取压管产生堵塞，流量计无法正常使用。现场实施过反吹扫，但由于均速管类流量计正压侧开孔过多，导致反吹扫时只要吹开一个孔，其余孔因泄压而无法吹扫开。后来又采用气体超声波流量计，但由于高炉煤气在TRT发电停用后重新恢复时煤气温度超过100 ℃，超出超声波流量计的温度适用范围，煤气计量不能正常进行。此外，高炉煤气含湿问题一直没有得到有效解决。高炉煤气总管流向见图1。

图1 高炉煤气总管流向示意图

1#高炉的煤气计量存在的主要问题：1）煤气压力波动导致煤气流量波动，根据现场提供的数据可知，压力波动范围为10～20 kPa；2）高炉煤气含湿问题对计量有影响，经过测试，高炉煤气含湿对计量可以造成百分之十几以上的影响；3）TRT机组停止运行重新恢复前，煤气温度迅速升高（可达100 ℃以上），导致之前安装的超声波流量计超出适用范围（不超过90 ℃），无法正常工作；4）高炉煤气含有粉尘，之前安装的均速管流量计经常堵塞，而均速管流量计由于取压结构原因，无法彻底吹扫；5）现场直管段约为10D，导致一般厂家的流量计无法满足直管段要求。

3 高炉煤气总管计量改造实施

1）压力波动问题。煤气压力波动会导致流量波动，从而引起量程比的变化。根据上述分析，1#高炉的煤气流量量程比为3.5∶1，属于流量计可接受范围，只要在现场配合温度、压力补偿措施，可消除压力波动带来的气体密度变化，通过选择合适的流量传感器，可以达到良好的计量效果。

2）高炉煤气含湿问题。采用具有温度、压力、湿度实时补偿的智能插入式工况流量计，该流量计将温度、压力、湿度集中在智能插入式工况流量计传感器中，不需要现场额外提供温度、压力、湿度等传感器，不需要现场额外多开孔。

3）煤气在非正常工况下温度过高问题。在流量计选型的时候，应该选择耐温能力强的流量计。因公司整个高炉煤气管道串联，无法停气，只能选择在线的插入式流量计。

4）高炉煤气含有粉尘问题。粉尘容易对流量计传感器造成堵塞，导致压力无法正常传导，从而导致流量无法正常测量，此时应选择适合机械设计合理的防堵性流量计。均速管类流量计由于其正负压侧取压孔太小，且无法将粉尘排出等（末端封闭）原因，不适合用在1#高炉煤气总管等含粉尘的场合。其次，为了进一步防止粉尘堵塞，建议在选择的流量计上带上反吹扫装置，改变传统流量测量装置分散安装模式，减少安装带来的测量误差。

5）针对1#高炉煤气总管直管段不够的问题，选择了对直管段要求较短的插入式流量计，同时配合工况校准仪的工况校准，可以达到良好的计量效果。根据流场分布情况，采用了带反吹扫功能的智能单点插入式工况流量计，并确定最终流量计安装位置，如图2所示。为了避免高炉煤气总管上方氧气管的影响，安装插入式流量计时，将角度进行了稍微倾斜。

图2 1#高炉煤气总管流量计安装位置

4 实施效果

1）按照现场给定的流量100 000～350 000 m/h进行工况标定，获得工况条件下的流量计精度为1.0级，满足了现场计量的需求，各工况对应的差压及系数如表1所示。

表1 1#高炉煤气总管工况线性度

2）智能插入式工况流量计自投入使用以来，数据一直很稳定。通过对煤气产生量、冷风量、喷煤量等相关因素的数据比较，各参数间数据变化趋势一致，真实地反映出了高炉煤气的产生量，使用效果良好。

5 结 语

智能插入式工况流量计解决了温度过高、直管段不够长、湿度大等因素带来的不利影响，使得外供煤气计量的数据能够更精确地反映实际情况。这些参数的变化通过工况校准仪进行自适应匹配，让不同流量范围的计算后台对应各自的计算公式，达到了较为可靠的管网平衡，提高了公司高炉煤气计量的精度，为公司生产能源有效调度和能耗核算奠定了坚实的基础。