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    幾種常用流量計在稀硝酸裝置中的應用及選型

    時間: 2019-06-21 10:42:40     

    稀硝酸作為一種工業生產中重的生產原料在許多的化工生產中都有著重要的使用,稀硝酸的生產過程也因為工藝的不同對于其物理化特性和測量精度有不同的要求,稀硝酸生產是一種連續的化工生產過程,各種物料在高溫、高壓條件下,不斷進行著化學反應和物理變化。目前國內外基本都主要采用雙加壓法生產稀硝酸,主要的過程首先液氨經過液氨過濾器,再通過氨蒸發器變為氣氨,進入氨空混合器與空氣充分混合后送入氧化爐進行催化氧化反應,生成氧化氮氣體,氧化氮氣體通過吸收塔經水吸收后變為含氮氧化物氣體的稀硝酸,再經過漂白塔后通過空氣將溶解氣體吹出,即可生產出需要的成品——稀硝酸。為了對于稀硝酸生產過程中進行良好的控制生產,現場操作中需要及時了解生產過程中氨、空氣、稀硝酸、蒸汽的流量,以保證整個生產過程的安全穩定運行。
      在稀硝酸的制取過種,對于各種生產原料的流量測量是一項重的工作,使用的測量儀表種類也有很多種,選用時應根據儀表性能、介質特性、環境條件、安裝條件和經濟因素方面綜合考慮。本文結合稀硝酸裝置的工藝特點,介紹了標準孔板、威力巴、電磁流量計、渦街流量計、質量流量計、轉子流量計等流量儀表,闡述了這幾種常用流量計在稀硝酸裝置中的具體應用情況。

    二、 稀硝酸裝置中的流量測量
      2.1 差壓式流量計
      2.1.1 孔板流量計
      標準節流裝置與差壓變送器組合,可用于測量液體、氣體、蒸汽的流量,具有結構簡單、安裝方便、性能穩定可靠、價格低廉的優勢,其標準測量元件——孔板符合全世界的工業標準。在稀硝酸裝置中,測量低壓蒸汽、蒸汽冷凝液等介質時,在精度和壓力損失允許的情況下,常采用孔板流量計測量其流量。但經過長期實際應用,發現該流量計存在以下缺點:
      (1)孔板安裝的精度以及孔板與差壓變送器之間所裝引壓管導致的信號失真,使得孔板流量計測量準確性不高,因此當測量精度要求較高時,該流量計難以滿足工藝要求。
      (2)孔板流量計量程較小,量程比一般為3:1,當介質流量變化較大時,將影響其準確性。
      (3)引壓管容易產生泄露、堵塞、凍結等故障,且較臟的介質易引起取壓孔堵塞,維護工作量較大。
      (4)孔板入口的邊緣易磨損會導致測量精度降低,性能不穩定,需定期進行更換。
      2.1.2 威力巴流量計
      在上世紀90年代,美國VERIS公司推出全新勻速流量探頭——威力巴,它通過多組取壓孔來檢測流體產生的差壓,取平均差壓后將信號送至變送器來檢測流量。該流量計也是一種差壓式流量計,它提高了一次源的測量精度,但壓力損失與傳統孔板流量計相比,僅為孔板流量計的十分之一。
      下面以年產10萬噸稀硝酸裝置中,進汽輪機的過熱蒸汽為例,比較選用威力巴與選用孔板流量計二者的在能量損耗方面的差別。進汽輪機蒸汽管徑為?%O159??mm、壓力為3.9Mpa(表壓)、溫度為450℃,正常流量是15T/h,在正常工況流量下,威力巴流量計產生的壓力損失為0.126KPa,孔板流量計產生壓力損失為26.898 Kpa。通過計算,將差壓損失折合成蒸汽,孔板流量計比威力巴流量計每小時多損失40Kg過熱蒸汽。
      威力巴流量計與孔板流量計相比,測量精度高、量程比大、管道壓損小、高效節能,同時安裝簡單,僅需要幾厘米的焊接孔,安裝費用小很多。
      稀硝酸裝置中,進氨空混合器前氣氨及空氣的流量測量也采用威力巴流量計,可以最大程度地減少氨和空氣的壓力損失,同時測量精度較高,有利于氨空比的調整,提高了整個系統的性能。汽輪機的過熱蒸汽和汽包出口至減溫器的飽和蒸汽,及外供蒸汽的流量測量均可選用威力巴流量計,可節省蒸汽,降低能耗,工廠實際運行結果表明其長期經濟效益明顯。
      2.2 電磁流量計
      電磁流量計根據法拉第電磁感應定律制成,它是一種用來測量導電流體的體積流量的儀表,具有以下特點:
      (1)由于傳感器結構牢固可靠,內部沒有活動或突出部件,測量壓力損失極小。
      (2)一般情況,只要是導電率大于5??0-6S/cm的液體均可測量??梢杂脕頇z測酸、堿等腐蝕性液體,也可檢測含有固體顆?;驊腋∥锏牧黧w、泥漿。
      (3)流量計輸出信號不受液體溫度、壓力、密度等影響,且輸出電流與體積流量成線性關系。
      (4)檢測量程比較高,可達100:1;測量范圍大,儀表口徑1mm~2m以上均可選擇;測量精度一般優于0.5%。
      (5)安裝維護方便,可水平、垂直或傾斜任意角度安裝,使用壽命較長。
      由于其獨特的優點及較高的性價比,目前已廣泛應用于稀硝酸裝置。在測量稀酸泵出口酸流量,低壓反應水冷凝器入口循環酸等流量時,均可選用不同壓力等級的電磁流量計。根據稀硝酸的腐蝕性、磨耗性,其電極材料可選用鉭,襯里材料可選用特氟隆PFA。同時可根據環境和溫度及管徑大小,安裝方式可選擇管道式或插入式,型式可選擇一體型或分體型。
      2.3 渦街流量計
      渦街流量計是在流體中設置漩渦發生體,從漩渦發生體兩側交替產生有規則的漩渦即卡曼渦街,旋渦頻率轉變成與被測介質流速大小成正比的脈沖信號,從而計算出其瞬時流量。渦街流量計的特點是結構簡單牢固,安裝方便,無需導壓管和伴熱,維護費較低,可適用液體、氣體和蒸汽,精度較高,范圍度寬,壓損小,無可動部件,可靠性高。在稀硝酸裝置中,測量氨、空氣、脫鹽水及低壓蒸汽流量時均可采用渦街流量計。
      渦街流量計是對流暢畸變、旋轉流等較敏感的流量計,它不適用于低雷諾數測量,安裝時上下游側必須保證足夠長的直管段,同時管道振動對渦街流量計影響較大,應盡量安裝在院里振動源和電磁干擾較強的地方,因此實際應用中須綜合考慮,以保證其測量精度。
      2.4 科里奧利質量流量計
      科里奧利質量流量計利用科里奧利效應測量流體的質量數量,它由流量傳感器和轉換器組成,流體通過流量傳感器時產生一定頻率的振動,檢測的頻率信號經轉換器處理后變成與質量流量成正比的標準信號。質量流量計測量精度、重復性高,幾乎無直管段要求,可測流體廣泛,介質黏度、密度變化對測量幾乎沒有影響,是所有流量計中綜合性能最優越的,但價格昂貴,一般用于貿易計量或精確測量時,才選用質量流量計。在硝酸裝置中,對進硝酸裝置的原料——液氨的流量測量和漂白塔出口的成品酸的流量測量常采用質量流量計。
      質量流量計安裝需注意:為了消除測量管安裝時產生的應力,測量管上不允許加裝支撐點,支撐點應設置在管道上,并保證流量計兩邊管線的法蘭口平行同心。
      2.5 轉子流量計
      轉子流量計又稱浮子流量計,其檢測件是一根由下向上擴大的垂直錐管和一只可隨流體流量變化沿錐管上下移動的浮子構成,浮子在椎管中的不同位置代表著不同的流量大小。轉子流量計分玻璃管轉子流量計和金屬管浮子流量計兩種,檢測量程一般為10:1,直管段長度要求較低,一般上游側5D即可。
      在稀硝酸裝置中,吸收塔不同塔板層上稀硝酸的流量測量常選用金屬轉子流量計,即可現場明顯指示流量值的大小,又可滿足測量精度要求并實現信號遠傳指示。

    三、流量計的選型
      流量計的選型是儀表應用中非常重要的工作,在實際工況應用中有2/3的儀表故障是儀表的錯誤選型和錯誤安裝造成。在稀硝酸裝置中選擇流量計時,應按照以下步驟進行:
      (1)首先考慮流體特性,包括溫度、壓力、密度、粘度、電導率等,根據流體特初選合適的流量計類型。
      (2)其次考慮安裝條件,包括直管段要求、振動、電氣干擾等對流量計測量精度的影響。
      (3)在生產管道上長期運行的接觸式儀表,還應考慮流量測量元件所造成的能量損失。一般情況下,在同一生產管道中不應選用多個壓損較大的測量元件。
      (4)在投資允許的情況下,保證精確測量的同時,應本著節能高效的原則,確定流量計的類型并選擇質量可靠的生產廠家。
      4 結束語
      總之,沒有一種測量方式或流量計對各種流體及流動情況都能適應的,不同的流量儀表都有各自特有的優缺點。因此,稀硝酸裝置中選擇流量計時,應在對各種儀表特性作全面比較的基礎上結合工廠實際情況,選擇適于生產要求的,既安全可靠又經濟耐用的最佳型式。




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