焦炉混合煤气流量如何进行检测分析

1 焦炉混合煤气流量测量
流量是一个动态量，其测量过程与流体流动状态、流体的物理性质、流体的工作条件、流量计前后直管段的长度等有关。焦炉混合煤气采用的流量计为节流式流量计，选用孔板或锥管流量计作为节流装置。以孔板为例，当混合煤气流经孔板时，孔板会使通过它的流体产生局部收缩，在收缩处，流速增加，静压力降低，从而在孔板前后产生一定的静压力差。该静压力差由导压管引至差压变送器的高低压侧，再由差压变送器将差压信号变为电信号，传送到集散系统作进一步的数据处理。
因此，可以利用孔板前后的静压力差Δp（简称差压）与混合煤气流量qV之间函数关系来实现对混合煤气的流量检测。在实际中，由于混合煤气体的密度或体积随温度或压力的变化较大，因此通常情况下都将混合煤气作为可压缩流体来处理。可压缩流体在节流元件前后ρ发生变化，相对于不可压缩流体来说，则算出的流量偏大。因此，引入流束膨胀修正系数ε，将流体可压缩性的全部影响集中ε来表示。因此，可压缩流体体积流量公式如下。
（1）
式中，qV为通过整个截面的流体体积流量，m3/s；
AO为节流元件的开孔面积，m2；
Δp为静压力差，Pa；
ρ为可压缩流体的平均密度，kg/m3；
β为节流装置的直径比；
C为流出系数，是通过ISO5167标准孔板流出系数公式（里德－哈利斯/加拉赫公式公式）计算得到的；
ε为可压缩流体的流束膨胀修正系数，简称膨胀系数，是通过ISO5167膨胀系数公式计算得到的。
2 混合煤气流量检测的现状及存在问题
2.1 混合煤气流量检测的常见影响因素
在混合煤气流量检测中温度、压力变化是比较常见的影响因素。混合煤气在设计温压（PA，TA）和实际温压（PB，TB）条件下，其体积流量分别为qVA和qVB。

式中，tA为设计平均温度；
tB为温度实际测量值；
T为温度273.15K；
pA为设计平均表压力；
pB为压力实际测量值；
P为地区平均大气压力（标准大气压：101.325KPa；上海大气压：101.683KPa）。
2.2 混合煤气流量检测的存在的问题
焦炉加热所使用的混合煤气由焦炉煤气和高炉煤气混合而成，两者的成份比例会随着焦炉和高炉的工况而发生较大的变化。煤气成份中的H2、CH4、CO、CO2、N2、O2等密度是不同的，成份比例的变化会造成混合煤气密度的变化。在以往的设计中并没有对密度变化对于流量检测的准确性有深刻的认识，在高焦比较大时，实际流量偏小，造成结焦时间延长，影响焦炭产量。在高焦比较小时，实际流量偏大，造成结焦时间缩短，为适应开工率，不得不增加闷炉时间，造成能源消耗。
3 混合煤气流量检测存在问题分析及解决
3.1 混合煤气流量检测存在问题分析
混合煤气由于某种原因而发生的成份比例变化，会造成MG气体密度的变化。假设在同温同压的条件下，混合煤气的设计平均密度为ρA，而混合煤气的实际密度为ρB，根据方程（1）可知，体积流量与密度的开方成反比关系。

误差关系式为：

焦炉混合煤气的设计平均密度为1.2570kg/Nm3，但在实际生产中，COG煤气配比在0～10%范围内变化，即混合煤气密度在1.243～1.331kg/Nm3范围内变化。由此所引起的流量变化将在-0.56%～2.90%范围内变化。因此，密度对于流量测量的精度有很大的影响，必须对密度进行补偿。
3.2 混合煤气流量检测存在问题的解决
根据上述分析，仅仅对混合煤气进行温压补正是不够的，必须根据混合煤气实时密度数据对流量进行实时补正。因而混合煤气流量检测必须结合实时的混合煤气温度、压力、密度进行对实际补正，具体算法如下。

4 结语
在气体流量测量中，既要认真分析介质的流动状态、介质的物理性质、介质的工作条件，选用恰当的测量方法进行测量，还要对工艺流程进行认真分析，找出可能的影响因素，采取措施予以克服。在混合煤气流量测量中，就是通过工艺影响因素的分析，除了对流量进行温压补正以外，还针对混合煤气成份比例频繁变化的情况，引入密度补偿后，使流量检测的精度得到了提高，为控制炉温，节能降耗，为提高焦炭质量起到了良好的作用。