多點(diǎn)式氣體測(cè)量裝置在鐵球團(tuán)生產(chǎn)中的應(yīng)用

姜林友

（銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司，安徽 銅陵 244000）

銅陵有色銅冠冶化分公司是銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司全資控股公司，坐落于安徽銅陵經(jīng)開(kāi)區(qū)銅陵有色循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園，公司利用硫鐵礦制酸生產(chǎn)的副產(chǎn)品硫酸燒渣和鐵精砂膨潤(rùn)土等配比生產(chǎn)鐵球團(tuán)，年產(chǎn)能120萬(wàn)噸。該生產(chǎn)線目前采用的是鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯-環(huán)冷機(jī)生產(chǎn)工藝，鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯氧化球團(tuán)生產(chǎn)線已經(jīng)是成熟的生產(chǎn)工藝，它具有對(duì)原燃料適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)品質(zhì)量好和生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)。整個(gè)生產(chǎn)工藝主要包括原料準(zhǔn)備系統(tǒng)、配混系統(tǒng)、造球系統(tǒng)、焙燒冷卻系統(tǒng)、主引風(fēng)系統(tǒng)、回?zé)犸L(fēng)系統(tǒng)、成品儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)。主要的生產(chǎn)過(guò)程為原料配比、造球、生球在鏈篦機(jī)上干燥和預(yù)熱，在回轉(zhuǎn)窯中焙燒、固結(jié)，在環(huán)冷機(jī)中進(jìn)行冷卻。主要的能源消耗為電、焦?fàn)t煤氣、蒸汽等能源介質(zhì)。

1 流量測(cè)量裝置的問(wèn)題及難點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)冷機(jī)出風(fēng)口及熱循環(huán)各段的氣體流量測(cè)量無(wú)法滿足測(cè)量點(diǎn)位前四后二要求，部分直管段非常短，前方明顯彎頭并且為變徑，后方直管段較短、有變徑，流場(chǎng)紊亂，采用皮托管測(cè)量裝置，單點(diǎn)測(cè)量，易受紊流影響，且煙塵、泥漿易堵塞測(cè)量探頭，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行易腐蝕，無(wú)法確保測(cè)量穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性。歸總為現(xiàn)場(chǎng)的氣體流量測(cè)量存在如下問(wèn)題：一是直管段短，流暢紊亂，二是測(cè)量精度不準(zhǔn)，且易堵塞、維護(hù)工作量大，三是如煙氣管道中含有大量的煙塵，部分高溫管道內(nèi)甚至含有漿液及濕度很大等問(wèn)題。普通測(cè)量裝置工作一段時(shí)間后易堵塞，造成測(cè)量不準(zhǔn)維護(hù)量大等問(wèn)題，同時(shí)由于煙氣具有較強(qiáng)的腐蝕性，加之煙氣流含塵量較高，普通測(cè)量裝置不能有效防堵和防腐蝕，不能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期工作免維護(hù)，不僅維護(hù)工作量大且影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和控制精度。測(cè)量難點(diǎn)主要有管道截面較大，單點(diǎn)測(cè)量誤差較大，無(wú)法準(zhǔn)確反映整個(gè)管道流場(chǎng)情況；直管段短、彎頭、變徑，流場(chǎng)較為紊亂；測(cè)量環(huán)境含煙塵、水汽且為酸性環(huán)境，易堵塞、腐蝕測(cè)量探頭。以上問(wèn)題導(dǎo)致測(cè)量難度大，測(cè)量裝置受流場(chǎng)環(huán)境因素影響較大（如堵塞、腐蝕），無(wú)法確保測(cè)量數(shù)據(jù)有效性。

2 改造目標(biāo)

測(cè)點(diǎn)傳感器數(shù)量嚴(yán)格按照國(guó)際氣流控制協(xié)會(huì)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 16157-1996）標(biāo)準(zhǔn)選定；標(biāo)定調(diào)試符合GB/T10184-2015《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》，設(shè)備出廠檢測(cè)需在符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的NF－3型風(fēng)洞做實(shí)流模擬試驗(yàn)；設(shè)備具備防堵、防腐、防紊流性能，確保測(cè)量準(zhǔn)確、穩(wěn)定，測(cè)量數(shù)據(jù)線性好，增加了自動(dòng)投入率，運(yùn)行人員能依據(jù)風(fēng)量的變化做出正確的判斷，有利于現(xiàn)場(chǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；采用自清灰防堵技術(shù)，真正做到免維護(hù)運(yùn)行，減少運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，設(shè)備日常維護(hù)工作量小；技術(shù)參數(shù)：測(cè)量精度±1%、測(cè)量重復(fù)性 0.5%防堵措施 自清灰防堵塞裝置、壓損（Pa） ≤15、使用壽命5年以上。

3 改造方案

3.1 測(cè)量原理

風(fēng)量測(cè)量裝置采用如下圖1所示的結(jié)構(gòu)，為插入式橫截面、多點(diǎn)測(cè)量、平均取壓風(fēng)量測(cè)量裝且提供的每套風(fēng)量測(cè)量裝置應(yīng)采用全截面矩陣多點(diǎn)測(cè)量。為了解決堵塞問(wèn)題，增設(shè)了自清灰裝置，實(shí)踐證明該裝置完全能長(zhǎng)期可靠使用。風(fēng)量測(cè)量裝置是基于靠背測(cè)量原理，測(cè)量裝置安裝在管道上，其探頭插入管內(nèi)，當(dāng)管內(nèi)有氣流流動(dòng)時(shí)，迎風(fēng)面受氣流沖擊，在此處氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力能，因而迎面管內(nèi)壓力較高，其壓力稱為“全壓”，背風(fēng)側(cè)由于不受氣流沖壓，其管內(nèi)的壓力為風(fēng)管內(nèi)的靜壓力，其壓力稱為“靜壓”，全壓和靜壓之差稱為差壓，其大小與管內(nèi)風(fēng)速有關(guān)，風(fēng)速越大，差壓越大；風(fēng)速小，差壓也小，因此，只有測(cè)量出差壓的大小，再找出差壓與風(fēng)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就能正確地測(cè)出管內(nèi)風(fēng)量。由于風(fēng)道截面比較大，直管道段比較短，僅一個(gè)測(cè)量點(diǎn)是不夠的，為了能夠準(zhǔn)確測(cè)量風(fēng)道流過(guò)的風(fēng)量，我們采用了風(fēng)道截面上布置多個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量方式，即依據(jù)上述測(cè)量原理，根據(jù)各風(fēng)道截面尺寸的大小、直管段長(zhǎng)短等其他因素來(lái)確定測(cè)量的點(diǎn)數(shù)，然后將許多個(gè)測(cè)量點(diǎn)等面積有機(jī)地組裝在一起，正壓側(cè)與正壓側(cè)相連，負(fù)壓側(cè)與負(fù)壓側(cè)相連，正、負(fù)壓側(cè)各引出一根總的引壓管，分別與差壓變送器的正、負(fù)端相連，測(cè)得截面的平均速度。實(shí)踐證明該裝置完全能長(zhǎng)期可靠使用，成為免維護(hù)產(chǎn)品。

圖1

3.2 測(cè)量選型方案

對(duì)于截面積較大的管道流量的測(cè)量，為確保測(cè)量準(zhǔn)確性，采取等截面增加測(cè)點(diǎn)的方式。此方式，可提高測(cè)量精度，解決流暢紊亂、易堵塞測(cè)量難點(diǎn)。同時(shí)設(shè)備材質(zhì)選擇316不銹鋼，設(shè)備表面做耐磨防腐硬化處理，每套量測(cè)量裝置中包含自動(dòng)清灰裝置，防堵免維護(hù)免吹掃；每套裝置全截面取壓，取樣孔根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求，并帶封堵堵頭。

4 裝置運(yùn)行

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)量進(jìn)行標(biāo)定后，生產(chǎn)工藝熱態(tài)運(yùn)行一段時(shí)間后進(jìn)一步確認(rèn)氣體流量裝置運(yùn)行的可靠性。從現(xiàn)場(chǎng)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，隨著生產(chǎn)負(fù)荷的實(shí)時(shí)調(diào)整以及現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)門的隨動(dòng)調(diào)整，氣體的流量也跟著穩(wěn)步調(diào)整，現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)曲線可以很好的反應(yīng)氣體測(cè)量裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

氣體測(cè)量裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，可以精確的計(jì)算工藝的熱平衡，精準(zhǔn)的調(diào)整工藝生產(chǎn)參數(shù)，提高鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯-環(huán)冷機(jī)的熱效率，為后續(xù)的智能工廠建設(shè)提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)參考。