用于大管道中的烟气流量的计量

　　在冶金工业生产中经常用到大于lm以上的烟气管道流量计量。由于工况较差,烟气含尘量偏高、流速低、有腐蚀等种种原因,给大管道烟气流量计的选型造成了一定的困难。

　　例如一冶炼厂的改扩建项目,在其一期工程中的SO₂烟气测量曾遇到过这样的问题,由于SO₂烟气在管壁处冷却后会生成亚硫酸,腐蚀严重,厂方曾采用过圆缺孔板及均速管流量计,其材质为不锈钢的检测元件,使用不到两个月就被腐蚀坏,使得流量检测无法实现,计算烟气流量就以沸腾炉鼓风流量的1.2一1.3倍系数作为烟气流量,这种计算方法既不科学,也检查不出设备运行的故障,不能真正掌握SO₂烟气流量数据,造成硫酸生产操作的困难。后在其二期改扩建过程中,设计选用了热式气体质量流量计检测SO₂烟气流量,从1996年投运至今,效果良好,解决了SO₂烟气测量中的难题。在这里对热式气体质量流量计的工作原理及其特点进行一下探讨。

　　一热式气体质量流量计计量方法:

　　热式气体质量流量计计量方法与孔板、涡街流量计等的计量方法有所不同。孔板、涡街流量计的计量方式是采用测体积流量的方法,因而在测量一些在工作状态下密度变化很大的气体时,需要进行温度、压力补偿来获得质量流量或标准状态的体积流量。而热式气体质量流量计的计量方法为直接测量质量流量或标准状态下的体积流量,无需进行温度、压力补偿。

　　二工作原理:

　　热式气体质量流量计的探头(插入流体部分)由两个检测元件组成,如图1所示。较长的元件用于测量气体的质量流速,较短的元件用于测量气体的温度,两元件均是基准级铂电阻(铂丝绕制在陶瓷芯棒上),外面用不锈钢套(或根据介质需求用防腐材质)覆盖。

　　速度元件由电流加热到高于气体温度,通过改变加热电流功率,保持热丝温度与气体温度之差恒定,这时电流加热功率与被气体分子带走的热量处于平衡状态。热丝与气体的热传递关系式可表述为:

式中:H—单位时间内从热丝损失的热量

　　K—气体的热导率

　　T—热丝的温度

　　T₀—气体的温度

　　l—热丝的长度

　　d—热丝的直径

　　p—气体的密度

　　C_p—气体的定压比热

　　v—气体的流速

　　当气体组成不变时,K和q是定值,只要保持温差(T一T0)不变。则H是质量流速的单值函数。因为质量流量G=尸A(A为管道横截面积,这时v为平均流速),所以H与质量流量G成正比。对用电流加热的热丝有:Hocizr(T),当保持热丝温度一定时,则电阻r(T)也为定值,所以加热电流i,就是质量流量G的单值函数。