在線焦爐煤氣孔板流量計的清掃

摘要:焦爐采用焦爐煤氣或高爐煤氣加熱時,通常選用孔板流量計來計量煤氣的用量。由于焦爐煤氣中含有焦油、萘、氨、硫化物和氰化物等雜質(zhì),存在一次取壓口與引壓管路易堵塞、計量不準確、在線清掃困難等問題。為了保證計量的準確性并降低維修人員的勞動強度,經(jīng)摸索,制造了一種實用的現(xiàn)場設(shè)備,并總結(jié)出了一種有效的處理方法,較好地解決了上述問題,取得了良好的效果,滿足了生產(chǎn)要求。
煉焦是將配制好的洗精煙煤通過高溫干餾,得到高爐煉鐵需要的冶金焦或其他的焦炭及氣體燃料——焦爐煤氣和有關(guān)化工產(chǎn)品。
焦爐采用自產(chǎn)并經(jīng)過精制處理的焦爐煤氣或高爐冶煉過程中產(chǎn)生的高爐煤氣加熱,將配制好的洗精煙煤在炭化室加熱到950~1050℃變成焦炭。焦爐爐體的特性,決定了焦爐加熱與生產(chǎn)具有長期高度連續(xù)性的特點,通過配套回爐焦爐煤氣或高爐煤氣管道體系來保證加熱的連續(xù)性。
由于高爐煤氣熱值低,為了保證焦爐加熱的要求,需要摻混<9%的焦爐煤氣進入高爐煤氣系統(tǒng)及使用焦爐煤氣進行爐頭補充加熱。每座焦爐加熱使用的焦爐煤氣約占其自身煤氣發(fā)生量的45%左右,對于一座65孔,高4.3mm,寬407mm達到設(shè)計生產(chǎn)水平的焦爐,其焦爐煤氣的使用量約9000m3/h。通常一座焦爐在其一代爐齡里,頭幾年與zui后的幾年都采用焦爐煤氣加熱,中間可以采用高爐煤氣或焦爐煤氣加熱。
由于焦爐生產(chǎn)的能耗較大,為了控制能源消耗,保證加熱及方便不同焦爐之間的比較,需要安裝計量儀表和參與加熱控制的計量儀表。
1孔板流量計的使用
1.1孔板流量計的工作原理
燃氣計量儀表有容積式流量計、速度式流量計、差壓流量計和渦街式流量計。差壓流量計又叫節(jié)流流量計,是工業(yè)上應(yīng)用zui廣的一種測量流體流量的儀表,根據(jù)節(jié)流件的不同分為孔板、噴嘴和文丘里管3種。
由于孔板流量計結(jié)構(gòu)簡單,制造成本與加工精度要求相對較低,安裝與使用方便,使用壽命長、適應(yīng)性較廣,已標準化且焦爐煤氣中含有焦油、萘、氨、硫化物和氰化物等雜質(zhì),為了保證計量的準確性并達到計量儀表在管道上的布局要求,通常選用標準孔板作為檢測的節(jié)流裝置。其工作原理是流體在管道中通過孔板時,突然斷面縮小,流體的動能發(fā)生變化產(chǎn)生一定的壓力降,壓力降的變化與流速有關(guān),此壓力降可通過孔板前后測壓點的引壓管路（圖1）,借助差壓計測出,經(jīng)現(xiàn)場變送器轉(zhuǎn)換成標準的電信號傳輸,經(jīng)組合儀表處
理后可在線顯示實際的煤氣用量并累積計算。壓力差與體積流量的關(guān)系式如下。

1.2孔板流量計在焦爐上的使用
（1）焦爐煤氣總管?焦爐煤氣加熱時,煤氣總管上裝有顯示每小時用量的孔板流量計（圖1）,其一次取壓口一般采用標準的一英寸法蘭連接,通過測量孔板前后的壓力降并經(jīng)組合儀表處理后可在線顯示實際的煤氣用量并累積計算。
（2）機焦側(cè)混合煤氣支管?高爐煤氣加熱時,顯示每小時用量的孔板流量計（與圖1原理相同）,其一次取壓口一般采用標準的角接法,通過測量孔板前后的壓力降并經(jīng)組合儀表處理后可在線顯示實際的煤氣用量并累積計算。此外,還可將測得的煤氣量信號反饋現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)控制翻板開度來調(diào)節(jié)煤氣用量。
1.3使用中問題
由于焦爐煤氣中含有焦油、萘、氨、硫和氰化物等雜質(zhì),長期使用后,流量檢測系統(tǒng)的一次取壓口、引壓管路極易發(fā)生堵塞使其不暢通,導致流量無法準確測量。更令人頭痛的是焦爐煤氣內(nèi)的雜質(zhì)吸附在孔板的刀口上,使孔板孔徑變小,造成孔板前后壓力降增大而使煤氣流量計量值增大甚至不能正常運行,嚴重影響焦爐煤氣計量和用量的調(diào)節(jié)。由此可知,焦爐煤氣孔板流量計存在一次取壓口或引壓管路易堵塞、在線清洗頻繁且困難、儀表維修工作量大、測量不準確等問題。由于焦爐煤氣的使用量較大,而發(fā)生的周期短,處理又比較困難,而且必須在正常生產(chǎn)時進行,增加了維修人員的勞動強度。為了保證計量的準確性并降低維修人員的勞動強度,必須找到有效的清掃方法。
2解決方法
2.1孔板清洗方法
對于孔板、孔徑因積焦油、萘等雜質(zhì)變小問題,通常的清洗方法是停止加熱拆下清洗、更換孔板、從引壓管路通入蒸汽清洗,從孔板前冷凝液排放管中用蒸汽管或水管清洗等。
該方法使用時需要停止加熱,影響了焦爐的正常生產(chǎn)。帶氣作業(yè)時有煤氣泄漏影響安全、在線用蒸汽清洗時幾千立方米每小時的煤氣流量帶走了蒸汽熱量,中低壓冷水不能融化焦油、萘等雜質(zhì),故清洗效果不理想。

經(jīng)過長期的摸索后,制造出了一種取材方便、投資少、制造簡單、現(xiàn)場安裝搬運調(diào)試方便的設(shè)備（圖2）,并總結(jié)了一種有效的處理方法解決了上述問題。使用方法為:將圖2所示的設(shè)備搬到現(xiàn)場安裝好,向鐵桶6內(nèi)注滿水,用蒸汽加熱到60℃以上,開動增壓泵4,待看到高壓水槍1側(cè)出口小孔的水流穩(wěn)定且壓力表上顯示達到4~8MPa后,關(guān)閉圖1中計量閥門7,打開計量變送器8上方的平衡閥,拆下絲堵4,將圖2中帶有比槍管孔徑稍大絲堵2的高壓水槍1,從圖1中冷凝液排放管3伸入,上好絲堵2,打開閥門5,高壓水槍噴孔對準孔板上下并小角度轉(zhuǎn)動,將孔板沖洗干凈。
該方法的優(yōu)點是設(shè)備投資少,搬運、安裝、調(diào)試方便,操作簡單,在線清洗不需停止加熱,水流在比槍管稍大的絲堵處起液封煤氣的作用,操作安全,高壓熱水清洗效果好,清洗后的計量準確。
2.2一次取壓口及引壓管路的清掃
對于一次取壓口及引壓管路堵塞問題,通常的方法是用蒸汽或高壓氮氣清掃。由于通常的蒸汽壓力只有0.5MPa左右,一次取壓口徑又小,堵塞不嚴重時,該方法是可行的,若堵塞嚴重,該方法的使用效果不理想。為此,將用于孔板清洗的設(shè)備去掉圖2中1、2、3后與引壓管路連接好清掃,然后用蒸汽清掃,效果較好,保證了生產(chǎn)需要。
3結(jié)論
上述清掃方法通過生產(chǎn)實踐,較好地解決了焦爐煤氣孔板流量計在線清洗頻繁且困難等問題,有效保證計量的準確性并大大降低了維修人員的勞動強度,取得了良好的效果,滿足了生產(chǎn)的要求。該清掃設(shè)備具有投資少,操作簡單、方便、安全,可在線清洗且效果好等優(yōu)點。它的使用充分保證了焦爐煤氣孔板流量計的正常使用,具有良好的推廣價值與使用價值。