高炉喷煤粉系统总管计量装置地研究.pdfVIP

1998中国控制与决最学术年台论文集 高炉喷煤粉系统总管计量装置的研究 金锋陆增喜王师 (东北大学信息科学与工程学院自动七仪表系·沈阳．110006) 摘要研制了一种能粤在鳗检测高炉喷吹煤耪瞬时流量的总管计量装置．现场运行结果表 明，该装置工作稳定可靠．测量精度高，可替代传统的电子秤称量的方法，井能满足系统fj!环控 制的要求． 关键词高炉，媒将，瞬时流量，总管计量．电子枰 』 一—1 1 1引 言 J1三 一7 高炉喷吹煤粉是国际炼铁界普遍采用的一项技术，我国对发展此项技术也十分重视，因 为以煤代焦带来的经济效益是巨大的。然而，由于缺乏合适的煤粉喷吹计量仪表而使得喷煤的 经济核算以及经济效益都难以准确计算。另外，由于缺少在线的测量仪表而使得喷煤系统实现 高度自动化控制受到严重阻碍。因此，开发研制喷吹总管流量计是我国炼铁工业的一项亟待解 决的课题． 目前国内总管喷煤量的计量普遍采用电子秤称量的方法。但因电子秤只能测量一段时间 内的累积流量，无法测量瞬时流量，因而满足不了经济效益分析及系统闭环控制的要求． 喷煤总管煤粉流量检测属于浓相气一固两相流质量流量计量问题，是流量检测技术的一 大难题．国际上对气一嗣两相流质量流量计量多采用以下3种方法01““：1)互相关式流量计； 2)差压式流量计，3)电容噪声式流量计．但这3种流量计仅适用于稀相气一固两相流质量流 量计量，而不适用于浓相传送情况，否则将会产生很大的测量误差。 本文采用一种浓度和速度组合式的双参数流量计，即分别测量固相(煤粉)的浓度和速 度，再通过计算求得流量值．浓度及速度传感器均采用电容式，在现场运行中取得了满意的结 果． 2 测量原理及系统的构成 2．1测量原理 气固二相流中固相的瞬时流量可由 M0)=k’Ap印 (1) 表示．式中，肘(f)为固相瞬时质量流量；p为固相流动速度；p为固相体积浓度#A为以管道内径 算得的管道横截面积；P为固相真实密度；k’为比例系数．一般A，P为已知，可将其与^’合并为 一个常数足，这样便有 MO)=K印 (2) 五可由标定确定。 1142 2．2煤粉浓度的测量 煤粉的浓度采用电容传感器测量。电容极板安装在管道外壁．当具有不同介电常数的两相 流体通过极板间形成的检测场时，由于其浓度的变化会引起流体等效介电常数的变化，从而使 电容输出值随之改变，因此电容值的大小可作为两相流固相浓度的量度…。 设两相流体的等效介电常数为％t，固相及气相的介电常数分别为毛和e．，如果固相均匀分 布在气相中，则‰由气固两相的体积比决定 V 矿 ‘“一等‘+古e。 (3) 式中矿。及■分别为固相及气相各占的体积，y为电容传感器板问检测场的总体积，且V=n +y。，则由上式可得出 ￡鲋芏軎‘+!—吾羔。一o+(￡一‘)軎一，(矿。／V) (4) 设固相体积浓度为p，则 口一V，／v (5) 因此有 C—K·Em—K·，(H／v)一K·，(卢) (6) 式中：置为由电容传感器结构尺寸决定的特征参数，一般情况下e，和～皆为已知，因此电容值 C只与固相浓度卢有关。 上述为理论推导。在实际应用中还需考虑下面3个不可忽视的问题