煤粉质量流量计的选择与应用
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图4 微波固体测量系统组成
微波固体测量系统主要应用于电厂锅炉系统中的大型燃煤机组、炼钢厂高炉粉煤的输送。粉尘状燃料被输送到锅炉中作二次燃料，在每根送料管上采用1台固体流量探测仪测量流量，优化燃烧；高炉粉煤的输送应用情况与之类似。
目前应用较多的为法国EDIT固体流量计。该流量计采用的是微波式测量原理，精度可达到1%～2%，产品样本上注明的测量精度为1%。该流量计在粉煤气化工况中没有应用业绩，国内所有业绩均在电厂、炼钢厂高炉粉煤的输送管道上取得。
2 电容式与核辐射测量方式的差别
2.1 浓度测量技术不同
核测量技术使用核密度计来测量煤粉浓度，用DK13测量速度。非核技术完全使用电容式的密度计测量浓度和速度计测量速度。表1为两者的优缺点对比。
表1 核测量技术与非核测量技术对比 
核辐射测量技术并不直接提供质量流量的计算和显示，而由用户主系统根据工艺商模型计算得出，仪表只提供浓度，速度测量值；非核测量技术直接计算出瞬时流量、累积流量、浓度、速度，如果必要可以直接控制相关的给料设备（PID控制）。
2.3 测量精度不同
使用赛默飞世尔公司的核密度计+速度计的测量方式（核测量技术），核密度计用于测量浓度时标称的精度等级为0.2%，速度计一般利用电容式测量原理，精度等级1%。
使用赛默飞世尔公司的电容式固体质量流量计（非核测量技术密度），型号GranucorDC/13、DK13，稀相输送状况时因为DC13测量误差较大（5%或更大），超浓相时煤粉由于发生柱塞、停滞、倒流，流动性偏离理想状况很多，DC13的速度测量值会偏差较大，尤其当DC13被安装在水平管道甚至是物料从下往上流动的管道时误差可以达到6%甚至更大；不过赛默飞世尔公司已经更新了DC13的硬件和相应的测量软件（基于交相关原理）。
2.4 标定方法不同
核辐射测量技术测量的准确性需要靠实测数据来调整，需要在输送工况下先用输送载气进行标定，而后通过循环输送对煤粉进行标定。
赛默飞世尔公司（美国热电）的非核测量技术根据水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心中试使用经验，不需单独对载气进行标定，而是在输送工况下进行标定。标定完成后，仅在化工投料前简单验证即可。
3 电容式固体质量流量计使用研究
早在2004年，水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心、华东理工大学在承担国家“十五”科技攻关重点课题“粉煤加压气化制备合成气研究与开发”时就购置了8台美国热电（原美国拉姆齐）固体质量流量计Model2109进行煤粉输送与计量。使用过程表明，质量流量计的测量已经达到了一定的精度，完全可以满足工业应用的要求；流量计的测量精度不仅与仪器本身的硬件及软件设置有关，还与煤粉在管道中的流动形态有着密切的关系。华东理工大学和水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心对DC13与DK13组合用于煤粉密相气力输送质量流率测量性能系统开展了固气比、稳定性、物料流向、物料湿含量等影响因素的研究［5］。结果表明，密相稳定输送条件下的总体测量偏差在10%以内，优化条件下可达5%以内，并成功应用于粉煤气化中试装置，完全满足粉煤气流床气化的工艺要求。
在“十一五”863项目“高灰熔点煤气流床加压气化”应用研究中，水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心在2009年购置了1台SWR的Densfow电容式流量计，与华东理工大学共同开展工业规模煤粉输送研究。测量结果表明该固体质量流量计的测量偏差可控制在7%以内，与赛默飞世尔公司DC13与DK13组合的性能相当，符合工业运行要求。
4 结论与建议
（1）从使用业绩上看，赛默飞世尔公司、德国伯托公司的放射性质量流量计在国内煤化工领域应用较多；电容式主要应用在钢铁行业，煤化工领域赛默飞世尔公司主要在兖矿中试及壳牌云南大维装置中使用；SWR主要在国内航天炉上使用。
（2）美国热电的电容式流量计和德国SWR流量计技术来源相同，测量原理相似，技术上没有本质区别。近年来的工业应用实践表明，对于粉煤加压气化装置中的煤粉流量的计量都是有效的。
（3）由于煤粉的密相输送为气固两相流，测量和控制极为复杂，2种流量计由于测量原理的限制，对浓度的测量均存在局限性，在煤粉流型等发生变化时，均存在浓度测量的较大误差。
（4）对于首次进行粉煤加压气化应用的企业，建议在每台气化炉的煤粉管线上设置至少1台核密度计，在开车初期准确测量煤粉流量，积累运行经验。
（5）上述仪表对工艺要求比较苛刻，设计、施工应严格按照仪表的要求进行，运行时也应从工艺上尽量满足仪表的要求。
参考文献：
［1］倪维斗，李政.以煤气化为核心的多联产能源系统［J］.煤化工，2003，104（1）：3.
［2］郭云舟，郭晓镭，郭为国.固体质量流量计在密相气力输送中的应用［J］.自动化仪表，2007，28（6）：17－18.
［3］肖玲，刘连景.德国SWR（斯威尔）流量计在粉煤气化装置———航天炉中的应用［J］.化工自动化及仪表，2010，37（5）：112－113.
［4］江华东.微波固体流量计在煤粉测量中的应用［J］.石油化工自动化，2009（3）：54－55.(end) 电容相关文章:电容原理 电容传感器相关文章:电容传感器原理 热式质量流量计相关文章:热式质量流量计原理 流量计相关文章:流量计原理
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