楔形流量计在烟罩水的应用

楔形流量计在烟罩水的应用

高淳 ,宋冰

陕钢集团龙钢公司 陕西省韩城市 715405

摘要：随着钢铁行业的发展，炼钢过程中产生大量的烟尘和有害气体，对环境造成严重污染。转炉烟罩是净化这些废气的重要设备之一，其中的水喷淋系统起到了关键作用。本文以楔形流量计在转炉烟罩水喷淋系统中的应用为研究对象，通过国内生产应用实际案例的分析，探讨了楔形流量计在提高水喷淋系统精度和效率方面的优势，并对其在转炉烟罩水喷淋系统中的具体应用进行了详细介绍。

关键词：楔形流量计 转炉烟罩 水喷淋系统 精度 效率

前言：随着工业化进程的加快，钢铁行业对环境保护的要求也越来越高。转炉烟罩作为净化废气的关键设备，在钢铁冶炼过程中起到了重要作用。烟罩中的水喷淋系统是转炉烟气排放的主要净化手段之一，其喷淋水量的精确控制对于提高净化效率、降低能耗、减少废水排放具有重要意义。本文将介绍楔形流量计在转炉烟罩水喷淋系统中的应用。

1  研究背景及意义

转炉活动烟罩冷却水和锅炉移动段冷却水数据准确稳定是保障余热锅炉系统的安全性能最为直接、有效的方式，使转炉活动烟罩冷却水和锅炉移动段冷却水流量计长期稳定运行是保证锅炉系统稳定运行和延长其使用寿命的关键。活动烟罩冷却水和锅炉移动段冷却水温度在170℃以上，其压力也在2.5MPa左右，且内部含有杂质，以往使用的电磁流量计内衬能够承受最高温度为140℃，且杂质易造成流量计内衬结垢；德尔塔巴和靶式差压流量计也会出现堵塞现象，导致测量数据产生很大偏差，长期运行后人员无法得到准确的数据，影响操作人员的判断，设备维护困难，增加了系统运行的安全风险。

2  研究现状

流量传感器品种繁多，传统原理的仪表和新型的仪表，在微电子技术、计算机技术和通信网络技术的融入下，不断推陈出新。新测量原理的研究开发方兴未艾，有些尚处于萌芽状态，有些接近实用阶段。

容积式流量传感器出现较早，它的结构比较简单，相当于用一个精密的标准容器对被测流体进行连续计量。被测流体流过时，推动转子旋转，2个驱动齿轮相互改变主从驱动关系作连续的、没有死点的不等速旋转运动。得知转子的旋转速度，就可以求出流体的流量。理论上，这种类型流量计的测量精度与流体的种类、黏度、密度等属性无关。测量误差一般为±（0.2%～O.5%）R，可作为工业流量计量的标准仪表。但当被测管道直径较大时，仪表本体显得过于笨重。

涡轮流量传感器是近30年发展起来的速度式测量仪表。其工作原理是将涡轮置于被测流体中，液体流动冲击涡轮叶片转动，涡轮的转速与流体的流量成正比。通过磁电转换装置将涡轮的转速转换为相应的电信号输出。涡轮流量传感器具有测量精度高、测量范围广等优点；但由于涡轮必须安装在管道内，对被测流体的清洁度要求较高；流体的温度、黏度、密度对测量精度影响较大；转动部件会带来轴承的磨损，影响传感器的使用寿命。

电磁流量传感器是随着电子技术的应用而发展起来的新型流量仪表，现已广泛应用于各种导电液体的流量测量领域。根据法拉第电磁感应定律，导电的液体通过测量仪表流动，相当于导体通过磁场作切割磁力线的运动，由此感应出电动势E，这个电动势与平均流速成正比。电磁流量计原则上不受流体的温度、压力、密度和黏度等影响，且管道内部无阻挡部件和活动部件，不会改变流体原来的状态。流速范围在0～102m/s均可应用。适合于易燃、易爆、腐蚀性强的介质。但它在某些方面也有局限性；被测介质必须是导电液体，电导率大于10-3S/m；不能用来测量铁磁性介质的流量；信号易受外磁场干扰。

超声波流量传感器是依据超声波在流体中传播时会载带流体流速信息的原理，适用于两相流流体测量，要求被测流体含有一定量的能反向超声波的介质，即流体中有固体粒子或气泡等两相介质。

最后一个就是就是我们要研究的楔形流量计，楔形流量计主要应用于高温、高压、高杂质介质管道测量，楔形流量传感器的检测件是楔形孔板，它是一块 V形节流件，它的圆形顶角朝下，且碳化钨耐磨处理，这样有利于含悬浮颗粒(粉尘、泥沙及其他固体颗粒)流体和高粘度液体流过时在节流件上游侧不会产生滞留，耐磨，也不会在节流体上、下游侧发生固体颗粒或粘稠物的积存。当流体通过楔块节流件产生的差压的平方根正比于质量或体积流量，并保证精确可靠的侧径D的比(楔形比H/D) 来确定流量测量范围，确保了楔形流量传感器能长期的稳定准确测量。

3  楔形流量计的工作原理和特点

3.1  楔形流量计的工作原理

楔形流量计是一种新型节流差压式流量测量仪表，适用于流速较低、流量小、管径大的流量测量场合，可测量高粘度重渣油、柴油、机油等、工业煤气、焦炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气、城市煤气、气、氮气、空气、水蒸汽、污水液体由等介质。楔形流量计的原理是基于在密闭的管道中能量相互转换的伯努利定律测量流量的，具体原理是:楔形流量计的检测件是一个圆滑顶角朝下的V字形楔块，当流体经过楔块时，楔块产生节流，以流体在楔块前的静压为1，流体经过模块后的静压为P2，静差压 P=P1-P2，该差压值与体积流量的平方成正比，通过差压变送器测量差压值，经过开方计算，即可测量体积流量。

3.2  楔形流量计的特点

重复性好、精确度高，经标定的楔形流量计，精度达0.5 级。

具有自清洁能力，无滞流区。　

耐磨损、寿命长、可靠性高。

永久压损比孔板小。

一体型结构，现场安装无需安装导压管路，直接与管道进行螺纹或法兰连接，安装省时省力，维护方便。

可测量腐蚀性介质，用耐腐蚀材料加工楔形节流件，能使仪表对腐蚀性介质进行测量。

适合高粘度、低雷诺数、带悬浮颗粒或气泡的介质测量，测量精度不受流体介质个电常数等特性的影响和限制。8、具有双向流量测量功能以及流体粘度变化、温度变化、密度变化等补偿功能。

无运动部件、无磨损，长期使用时不需要重新标定。

楔形件结构设计特殊，有导流作用，防堵塞，免维护。

4 转炉烟罩水喷淋系统中的应用

4.1  烟罩水喷淋系统工作原理

转炉烟罩水喷淋系统主要由水箱、管道、泵站和喷嘴组成。水箱贮存着喷淋所需的水源，经过管道输送至泵站进行增压，然后通过管道输送至喷嘴，最终喷洒到转炉烟气上方，起到净化作用。

4.2  楔形流量计的应用优势

楔形流量计在转炉烟罩水喷淋系统中具有以下应用优势：

(1) 高精度测量：楔形流量计具有高精度的测量能力，可以准确测量喷淋水量，保证烟尘颗粒被充分湿化和捕集，从而提高净化效率和降低对环境的污染。

(2) 宽测量范围：楔形流量计适用于较大的流量范围，可以根据实际需求进行选择，满足转炉烟罩水喷淋系统中不同工况下的要求。

(3) 快速响应：楔形流量计具有快速响应的特点，可以及时调整喷淋水量，适应转炉烟气流量的变化。

5 楔形流量计在炼钢转炉工艺中的应用

在龙钢公司炼钢工艺中，活动烟罩冷却水和锅炉移动段冷却水温度在170℃以上，其压力也在2.5MPa左右，且内部含有杂质，以往使用的电磁流量计内衬能够承受最高温度为140℃，且杂质易造成流量计内衬结垢；德尔塔巴和靶式差压流量计也会出现堵塞现象，导致测量数据产生很大偏差，长期运行后人员无法得到准确的数据，影响操作人员的判断，设备维护困难，增加了系统运行的安全风险，5#6#转炉烟罩水流量原采取电磁流量计测量，在转炉正常运行过程中由于介质温度过高且水含杂质太大导致流量波动大，数据无法得到有效保障，并且烟罩水流量数据与氧枪带有安全联锁提枪功能，从而有可能影响正常生产。将原电磁流量计更换为楔形流量计后，有效测量转炉活动烟罩冷却水和锅炉移动段冷却水的流量数据，解决了因水里含杂质大、震动大、温度高导致的测量精度降低，长期影响测量数据的准确性，造成安全隐患，提升设备性能，节约备件成本，提升转炉余热锅炉系统的安全性能。大幅降低因更换损坏设备需检修的费用。

6  总结

楔形流量计作为一种精度高、稳定性好的流量测量仪表，在转炉烟罩水喷淋系统中的应用具有重要意义。通过本文对国内生产应用实际案例的分析可知，楔形流量计能够提高水喷淋系统的精度和效率，减少废水排放，具有良好的应用前景。