多点式气体测量装置在铁球团生产中的应用

姜林友

（铜陵有色金属集团股份有限公司，安徽 铜陵 244000）

铜陵有色铜冠冶化分公司是铜陵有色金属集团股份有限公司全资控股公司，坐落于安徽铜陵经开区铜陵有色循环经济工业园，公司利用硫铁矿制酸生产的副产品硫酸烧渣和铁精砂膨润土等配比生产铁球团，年产能120万吨。该生产线目前采用的是链篦机-回转窑-环冷机生产工艺，链篦机-回转窑氧化球团生产线已经是成熟的生产工艺，它具有对原燃料适应性强，产品质量好和生产成本低等特点。整个生产工艺主要包括原料准备系统、配混系统、造球系统、焙烧冷却系统、主引风系统、回热风系统、成品储运系统。主要的生产过程为原料配比、造球、生球在链篦机上干燥和预热，在回转窑中焙烧、固结，在环冷机中进行冷却。主要的能源消耗为电、焦炉煤气、蒸汽等能源介质。

1 流量测量装置的问题及难点

现场的环冷机出风口及热循环各段的气体流量测量无法满足测量点位前四后二要求，部分直管段非常短，前方明显弯头并且为变径，后方直管段较短、有变径，流场紊乱，采用皮托管测量装置，单点测量，易受紊流影响，且烟尘、泥浆易堵塞测量探头，长时间运行易腐蚀，无法确保测量稳定性及准确性。归总为现场的气体流量测量存在如下问题：一是直管段短，流畅紊乱，二是测量精度不准，且易堵塞、维护工作量大，三是如烟气管道中含有大量的烟尘，部分高温管道内甚至含有浆液及湿度很大等问题。普通测量装置工作一段时间后易堵塞，造成测量不准维护量大等问题，同时由于烟气具有较强的腐蚀性，加之烟气流含尘量较高，普通测量装置不能有效防堵和防腐蚀，不能实现长期工作免维护，不仅维护工作量大且影响机组的安全经济运行和控制精度。测量难点主要有管道截面较大，单点测量误差较大，无法准确反映整个管道流场情况；直管段短、弯头、变径，流场较为紊乱；测量环境含烟尘、水汽且为酸性环境，易堵塞、腐蚀测量探头。以上问题导致测量难度大，测量装置受流场环境因素影响较大（如堵塞、腐蚀），无法确保测量数据有效性。

2 改造目标

测点传感器数量严格按照国际气流控制协会和国家标准（GB/T 16157-1996）标准选定；标定调试符合GB/T10184-2015《电站锅炉性能试验规程》，设备出厂检测需在符合国家标准的NF－3型风洞做实流模拟试验；设备具备防堵、防腐、防紊流性能，确保测量准确、稳定，测量数据线性好，增加了自动投入率，运行人员能依据风量的变化做出正确的判断，有利于现场的安全和经济运行；采用自清灰防堵技术，真正做到免维护运行，减少运行人员的劳动强度，设备日常维护工作量小；技术参数：测量精度±1%、测量重复性 0.5%防堵措施 自清灰防堵塞装置、压损（Pa） ≤15、使用寿命5年以上。

3 改造方案

3.1 测量原理

风量测量装置采用如下图1所示的结构，为插入式横截面、多点测量、平均取压风量测量装且提供的每套风量测量装置应采用全截面矩阵多点测量。为了解决堵塞问题，增设了自清灰装置，实践证明该装置完全能长期可靠使用。风量测量装置是基于靠背测量原理，测量装置安装在管道上，其探头插入管内，当管内有气流流动时，迎风面受气流冲击，在此处气流的动能转换成压力能，因而迎面管内压力较高，其压力称为“全压”，背风侧由于不受气流冲压，其管内的压力为风管内的静压力，其压力称为“静压”，全压和静压之差称为差压，其大小与管内风速有关，风速越大，差压越大；风速小，差压也小，因此，只有测量出差压的大小，再找出差压与风速的对应关系，就能正确地测出管内风量。由于风道截面比较大，直管道段比较短，仅一个测量点是不够的，为了能够准确测量风道流过的风量，我们采用了风道截面上布置多个测点的测量方式，即依据上述测量原理，根据各风道截面尺寸的大小、直管段长短等其他因素来确定测量的点数，然后将许多个测量点等面积有机地组装在一起，正压侧与正压侧相连，负压侧与负压侧相连，正、负压侧各引出一根总的引压管，分别与差压变送器的正、负端相连，测得截面的平均速度。实践证明该装置完全能长期可靠使用，成为免维护产品。

图1

3.2 测量选型方案

对于截面积较大的管道流量的测量，为确保测量准确性，采取等截面增加测点的方式。此方式，可提高测量精度，解决流畅紊乱、易堵塞测量难点。同时设备材质选择316不锈钢，设备表面做耐磨防腐硬化处理，每套量测量装置中包含自动清灰装置，防堵免维护免吹扫；每套装置全截面取压，取样孔根据现场需求，并带封堵堵头。

4 装置运行

对现场的风量进行标定后，生产工艺热态运行一段时间后进一步确认气体流量装置运行的可靠性。从现场采集的实时数据可以发现，随着生产负荷的实时调整以及现场风门的随动调整，气体的流量也跟着稳步调整，现场的数据曲线可以很好的反应气体测量装置的稳定运行。

5 结语

气体测量装置的稳定运行，可以精确的计算工艺的热平衡，精准的调整工艺生产参数，提高链篦机-回转窑-环冷机的热效率，为后续的智能工厂建设提供精准数据参考。