電磁流量計(jì)在固含量高的礦漿液中的應(yīng)用

江 濤 李勁松

（中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院，天津 300131）

1 概述

隨著工業(yè)自動化的迅猛發(fā)展，各種智能儀表也在工業(yè)設(shè)計(jì)中發(fā)揮著越來越重要的作用。在現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)中，智能化系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，這也使在生產(chǎn)中人為出現(xiàn)問題的可能性降低了很多。但對各種儀表的精確度及可操作性的要求也隨之提高了。以下結(jié)合在某石煤提取五氧化二釩工程中對電磁流量計(jì)在固含量高的礦液流量的應(yīng)用、出現(xiàn)問題及其解決方法等論述如下。

2 工藝流程的簡介

本項(xiàng)目為石煤綜合利用的項(xiàng)目。現(xiàn)有提釩工藝產(chǎn)生大量廢渣。其主要成分為二氧化硅，但其中夾帶有大量的釩資源，釩資源利用率低，同時，該廢渣中堿含量較高，如將廢渣隨意堆放，易造成環(huán)境污染。本項(xiàng)目最大特點(diǎn)在于利用現(xiàn)有提釩工藝中的提釩二次渣作為制備沉淀法白炭黑的主要原料，將廢渣中的硅資源得到充分利用。為企業(yè)創(chuàng)造了新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，同時，解決了現(xiàn)有提釩生產(chǎn)中造成的釩資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問題，此外，該項(xiàng)目利用現(xiàn)有提釩生產(chǎn)線脫碳工序中產(chǎn)生的余熱作為加熱熱源，取代了傳統(tǒng)工藝以煙煤為主要燃料的方法，即對生產(chǎn)中產(chǎn)生的余熱得到了有效合理的利用，又進(jìn)一步降低了產(chǎn)生的燃料成本，達(dá)到了節(jié)能減排，資源綜合利用的目的，工藝流程框圖如下。

在漿液制備的過程需加入一定量的氫氧化鈉，使礦石中的釩能盡可能溶解在堿性溶液中，制成的漿液中固體含量較高，約為50%，為保證下一工序的穩(wěn)定操作和產(chǎn)品的質(zhì)量，需對加入溶解罐中的漿液量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量。并通過DCS控制系統(tǒng)控制閥門的開度。以保證流量的穩(wěn)定。這就對流量計(jì)的防腐，耐腐及精度都提出了很高的要求。本文主要對該項(xiàng)目中流量計(jì)的正確選型及電磁流量計(jì)在高固含量漿液中的使用等問題進(jìn)行闡述。

圖 石煤綜合利用工藝流框圖

3 流量計(jì)的選擇方法

工業(yè)生產(chǎn)上，溫度、壓力、流量、液位四大熱工參數(shù)的測量中，流量測量要達(dá)到預(yù)期的精確度和可靠性普遍認(rèn)為是最難的。這關(guān)系著工藝數(shù)據(jù)庫提供、儀表的選型、安裝和使用是否正確等問題，當(dāng)然也存在著儀表本身的質(zhì)量問題。

在選擇流量測量儀表時，主要是工藝介質(zhì)及應(yīng)用條件的合適性，以及儀表的刻度、功能、精確度、經(jīng)濟(jì)性等方面去考慮。

電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電性液休的儀表。從其工作原理看是符合本項(xiàng)目對流量計(jì)提出的固含量高的堿性溶液的條件。

4 本工程中，對電磁流量計(jì)的選型的問題與解決方法進(jìn)行討論

4.1 電磁流量計(jì)的工作原理

電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電性液休的儀表。即導(dǎo)體在磁場中切割磁力線運(yùn)動時，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其感應(yīng)電勢的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度、流體做切割磁力線強(qiáng)度等因素成正比。

4.2 電磁流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)

4.2.1 電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

（1）測量通道是段光滑直管，不會阻塞，適用于測量含固體顆粒的液固二相流體，如紙漿、泥漿、污水等。

（2）不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失。

（3）所測得體積流量實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率的明顯影響。

（4）流量范圍內(nèi)大，口徑范圍寬。（5）可應(yīng)用腐蝕性流體。

4.2.2 電磁流量計(jì)的缺點(diǎn)

（1）不能測量電導(dǎo)率很低的流體。

（2）不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體。

（3）不能用于較高溫度的流體。

4.3 電磁流量計(jì)的襯里討論

根據(jù)介質(zhì)的特性條件對以下幾種襯里材料進(jìn)行分析，討論與選擇。

4.3.1 氯丁橡膠

（1）主要性能：①耐油、耐溶劑、耐氧化、耐一般酸、堿、鹽等介質(zhì)腐蝕；②有極好的彈性、耐磨性、但耐寒性較差。

（2）適用范圍：①0℃～80℃的非強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化性的介質(zhì)；②可測污水、泥漿。

4.3.2 天然橡膠

（1）主要性能：①耐磨性、耐腐蝕性、絕緣性、耐低溫性較好。；②耐油性差，耐老化性和耐氧化性差。

（2）適用范圍：-10℃～70℃非強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化性介質(zhì)，適用于飲用水。

4.3.3 聚氨脂橡膠

（1）主要性能：①有極好的耐磨性、彈性；②耐酸、堿性能較差。

（2）適用范圍：①-25℃～60℃；②中性強(qiáng)磨損的礦漿、煤漿、泥漿。

4.3.4 特氟隆

（1）主要性能：①疏水性和非粘性好、較強(qiáng)的耐高溫性；②有極好的耐腐蝕性、能耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑和各種鹽溶液；③抗負(fù)壓能力較好、抗負(fù)壓要求較高時可內(nèi)加金屬網(wǎng)，提高耐負(fù)壓能力；④耐磨性較差。

（2）適用范圍：①-25℃～140℃的非強(qiáng)磨損介質(zhì)；②衛(wèi)生類介質(zhì)。

4.3.5 聚四氟乙烯

（1）主要性能：①是塑料中化學(xué)性能最穩(wěn)定的一種材料，能耐沸騰的鹽酸、硫酸、硝酸和王水，也能耐濃堿和各種有機(jī)溶劑，不耐三氟化氯、高溫三氟化氧、高流速液氯、液氯、臭氧的腐蝕；②耐損磨性能差；③抗負(fù)壓能力差。

（2）適用范圍：①-25℃～140℃；②濃酸、堿等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)；③衛(wèi)生類介質(zhì)。

4.3.6 氟化乙丙烯

（3）主要性能：①有疏水性和不粘性；②耐腐蝕能力僅次于特氟??；③耐負(fù)壓要求較高時可加金屬網(wǎng)，提高耐負(fù)壓能力；④耐磨性能較差。

（4）適用范圍：①-25℃～100℃的非強(qiáng)磨損介質(zhì)；②衛(wèi)生類介質(zhì)。

4.4 應(yīng)用時遇到的問題及其解決的方法

通過對以上幾種襯里材料的討論，我們不難發(fā)現(xiàn)氯丁橡膠與天然橡膠雖然耐磨性能較好，但耐腐蝕性較差。特氟隆，聚四氟乙烯，氟化乙丙烯雖然能夠滿足耐強(qiáng)堿腐蝕，耐磨性卻不是很好。在經(jīng)過反復(fù)比較后，選擇了穩(wěn)定性最好的聚四氟乙烯，進(jìn)行試運(yùn)行，以檢驗(yàn)電磁流量計(jì)的使用性能。

該流量計(jì)使用了2～3個月后便出現(xiàn)了不能正常使用的情況；為了弄清原因。將電磁流量計(jì)拆下后，發(fā)現(xiàn)電磁流量計(jì)出口處的襯里并沒有出現(xiàn)問題，但在入口處的法蘭外側(cè)襯里材料翻邊處與測量管產(chǎn)生了脫離現(xiàn)象。襯里與金屬測量管之間出現(xiàn)了間隙，導(dǎo)致液體進(jìn)入了該間隙中，致使流量計(jì)無法正常使用。

在弄清了出現(xiàn)此問題的原因后，通過與生產(chǎn)廠商的溝通，并經(jīng)過工程技術(shù)人員的反復(fù)協(xié)商討論。決定采取兩項(xiàng)措施解決這一問題：①在磨漿制備過程中進(jìn)一步優(yōu)化控制，使?jié){液中的固體顆徑降低，減少對電磁流量計(jì)入口處的沖蝕作用；②降低漿液輸送的流速；③在電磁流量計(jì)入口與管道法蘭連接增加一個2～3 mm厚的不銹鋼墊片，降低對電磁流量計(jì)入口法蘭處翻邊襯里材料的沖蝕。不銹鋼墊片定期可換。在采取了上述措施后，取得了明顯的效果，通過近兩年運(yùn)行考核，電磁流量計(jì)運(yùn)行穩(wěn)定，計(jì)量準(zhǔn)確，沒有出現(xiàn)故障。所以，在該項(xiàng)目中對固含量較高漿液采用聚四氟乙烯襯里材料的電磁流量計(jì)量是可行的。

5 結(jié)束語

作為儀表電氣專業(yè)的工程師，怎樣更好的了解工藝介質(zhì)的情況，理解每種流量計(jì)本身的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)，并且發(fā)現(xiàn)一些工程中可能會出現(xiàn)的問題，及解決問題的能力是我們在不斷的工作中應(yīng)該提高的。此次對電磁流量計(jì)使用條件的改善，是一次有益的嘗試，同時也增加了我們勇于創(chuàng)新的意識。

[1] 陸德民. 石油化工自動控制設(shè)計(jì)手冊[M]（第三版）. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[2] 梁國偉, 蔡武昌. 流量測量技術(shù)及儀表[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出片社，2005.

[3] HG 20507-92. 《自動化儀表選型規(guī)定》. 中化人民共和國化學(xué)工業(yè)部.