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热式气体质量流量计在CEMS系统中的应用

时间:2019-02-04 01:24 来源: 作者: 点击:

节能环保网讯:本文介绍了HKTMF系列热式气体流量计产品在烟气测量系统(CEMS)中的应用背景、相关产品比较及设计思路。

1、问题的提出

应用在热力厂和发电厂的大多数CEMS系统,测量流量过程分析面对的困难与问题主要有:高温、高粉尘、高水分、负压及腐蚀性等;工况条件通常是:烟气介质温度在150℃左右,热电厂的一次风或二次风一般在200℃,但个别也有在400℃左右,流速一般在30m/s左右;准确度一般要求在1%左右;粉尘颗粒0~1000mg/m3;压力测量范围:-70~70mbar。

在这种条件下,应保证必要的检测准确度,较快的反应速度;易安装、易标定;满足防尘、防溅、防腐等防护要求;应有较高的自动化程度,较少的维护工作量。针对这些问题,我们通常有两种仪表可以选择:皮托管或热式气体质量流量计。

2、皮托管流量计与热式流量计的比较

2.1皮托管流量计

结构如图1所示,原理:通过测量压力来测量流速。操作时将测速管放在管内任意位置,使内管管口与流动方向垂直,测得该位置上的动压与静压能之差,以hA或Δp=RgρA表示。一般将测速管放在管中心,测得的是管中心的最大速度。速度计算公式:

V=(2Δp/ρ)1/2(1)

2.1.1用皮托管测量流速存在的问题

(1)为实现流速的测量,仪表需配备差压变送器,尤其是在小流速(10m/s)的测量,由于皮托管产生的压力很小,目前所配的微差压变送器的精度受本身制造工艺的影响,精度无法考虑;其流量系数受测管大小、工艺管径比、安装等因素的影响。也就是说,要想兼顾整个量程段的准确度,从原理上是不可能的。

(2)抗腐蚀性。一般皮托管应用在CEMS系统中时,材质选用304、316L不锈钢,为了防止腐蚀,采取喷涂或套四氟材料等措施,但实际应用时,都达不到理想的效果。

(3)安装、维护。由于用皮托管测量流速,采用皮托管+差压变送器来实现,增加了安装的复杂性,减少了整个系统的结构紧凑性。由于在CEMS系统中的应用易出现堵塞现象,为此采用皮托管测量流速的厂家,增加了反吹装置。这无形中增加了单位面积的安装复杂性和维护复杂性;

(4)准确度。准确度取决于:安装方向、结构设计、变送器的精度。一般设计精度在3%左右。

(5)不适宜含尘的气体测量。

2.1.2皮托管测量流速的优点

耐高温、方法简单、价格适中。

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2.2热式气体质量流量计

目前在CEMS系统中应用的热式质量流量计不多,下面以Sailsors品牌TF100为例说明。

(1)结构如图2所示。

探杆材质:316L、哈氏合金C-276、钛材、钽材等可选;

探头材质:316L、哈氏合金C-276、钛材、钽材等可选。

(2)原理

热式质量流量计是利用热传导原理检测流量的仪表,即用流动中的流体与热源之间热量交换关系来测量流量:表达式为:

P/ΔT=A+B(Q)m(2)

式中:A,B是与气体物理性质有关的常数。

从公式(2)可以看出:加热功率与热源的温度差的比值可以得出质量流量Q。在实际的应用中,我们把加热功率或温度差任意一个参数固定来测量流体的质量。前者为恒功率法;后者为恒温差法。

(3)特点

专家系统算法;计算机辅助制造技术;宽量程比;大口径,低流速;低压损;质量流量测量无须温压补偿;低流速测量非常灵敏。

(4)应用

在CEMS系统中,国外一般选用热式质量流量计。因为其精度高、安装方便、操作便利、抗腐蚀性强,是业界的首选仪表之一。

在国内,由于大家对热式质量流量计的认识不足,再加上价格因素的原因,造成了在CEMS系统中热式质量流量计的应用不普及。在众多系统集成商中,由于CEMS系统中介质成分比较恶劣,常有颗粒、灰尘、水分及腐蚀性成分,易在传感部位(热式流量计的探针部分,皮托管在静压、动压的部分)形成堵塞,造成测量的不准确,甚至是不能测量。大多数厂家(尤其是皮托管)都采用吹扫装置。厦门宏控公司利用在流量方面的优势,推出的针对CEMS系统的HKTMF系列热式质量流量计,不但具备了热式质量流量计的所有功能,而且也具备了除尘、除污的功能。

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3、HKTMF系列热式气体质量流量计在CEMS中的具体应用

3.1应用方案如图3所示。

3.2HKTMF系列热式气体质量流量计

(1)HKTMF结构如图4所示。

(2)HKTMF结构如图5所示。

HKTMF系列两款质量流量计都是针对CEMS系统推的产品,适合不同的应用场合:HKTMF系列适合应用在环境恶劣的场合(易结垢的地方);HKTMF系列热式质量流量计适合应用在粉尘多但湿度不大的场合。

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(3)应用方法

1)对HKTMF系列热式质量流量计而言,正常测量时,伸出探头,与正常的热式流量计测量方法相同;刮扫时,探头做伸出/缩进运动,利用刮扫块实现对探头表面污物的清洁。特点:不影响测量结果。

仪表定时控制电磁阀,电磁阀控制有一定压力的气源,气源控制气动装置,上下(或左右)移动带动刮扫块,从而对热式质量流量计的传感部件-探针实现清洁的目的:

2)对HKTMF系列热式质量流量计而言,正常测量时,气源不给气,不进行吹扫;吹扫时,气通过喷嘴直接对探头吹,这时不进行测量。特点:重量轻;维修方便;对测量结果影响可以忽略。

(4)HKTMF系列热式质量流量计热式质量流量计的特点

不但具备热式流量计的所有特点,并且实现了集测量、刮扫、防腐等于一体的功能。重量轻、安装方便,与常规的热式流量计产品安装方法相同。

(5)HKTMF系列热式质量流量计设计保证

1)防腐

探头采用哈氏合金C-276等;探杆采用特氟龙、四氟喷涂或四氟材料套管保护;哈氏合金C-276。

2)重量

探头采用直径19;连接杆采用直径19;TF100C采用裸板结构,总重量应小于15kg;

3)刮扫

首先合理选择定位孔,在保证刮扫自如的情况下,不损坏探头的探针(克服结构带来的不一致性造成对探针的损坏),从而保证长期运行的可靠性。

4)定时功能

从系统设计的角度考虑:系统采样时间、仪表采样时间、整个气动结构的刮扫时间。刮扫时问应小于系统的采样时间,大约是1/5倍。或根据用户方案定。

5)准确度

整机准确度:1%读数+0.5%满量程。

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(6)HKTMF系列热式质量流量计热式质量

流量计的特征曲线流速信号曲线如图6所示。

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原标题:热式气体质量流量计在CEMS系统中的应用

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