火炬气流量的测量

　　火炬气流量的测量

　　火炬气流量的测量一直以来都是排放碳氢化合物和其他废气的化工、石化、炼油和其他各类工厂的需求,传统的流量测量技术都无法满足火炬气测量的高要求, 1980年的超声波测量火炬气流量的方法如今已成为这一高要求、日益重要的应用中公认的测量技术。

　　1　超声波量流测量应用于火炬系统

　　火炬气系统的作用主要是燃烧来自工艺的废气,将化学和有机碳氢化合物转换为水蒸气和CO2。就废气而言,火炬气系统被认为是工厂的“下水道”。一般许多工艺单位汇集管线从而形成较大的管路,最后进入火炬主管线,每个工艺单位的管线尺寸范围为50~200mm (2~8in),而连接实际火炬的主火炬管线直径尺寸约为300mm~1·8m (12~72in)。如果某个工艺出现紧急情况,需要将所有的气体产物从各个单位“倾泄”到火炬系统,那么大尺寸的主火炬管线就需要运输大量的气体。

　　由于众多原因,工艺上需要监控火炬气流量。其中最重要的一些原因包括: (1)政府环保要求; (2)检测泄漏; (3)工艺中物料平衡; (4)火炬燃烧控制受多种因素所限,火炬气流量测量是一个困难的应用,可选择的测量技术也很少,超声波技术是火炬气流量测量的首选。

　　典型的流量计火炬气总管应用的需求如下:

　　(1)最低流速0·03m/s (0·1ft/s);

　　(2)正常运行情况下,低流速为0·15~0·47m/s(0·5~1·5ft/s);

　　(3)出现“扰动”时可测量高达76m/s (250ft/s)的流速;

　　(4)可测-20℃~80℃的标准火炬气系统和-200℃~100℃的LNG火炬气;

　　(5)可承受火炬系统中冷凝液和液态碳氢化合物;

　　(6)可承受火炬气系统中H2S、H2SO4和其他酸性气体造成的高酸性环境;

　　(7)可承受紧急情况下高速产生的高冲击力;

　　(8)主线路上安装至少一个主超声波流量计,其他流量计可以装于通向主线路的分管上以确定各个工艺单位的流量;

　　(9)可处理H2和CO2含量较高的火炬气。超声波测量火炬气流量最早始于1980年,是Panametrics和建在美国德克萨斯州贝敦市的标准火炬气系统,见图1。

　　图1　测量示意图

　　2　工作原理

　　应用于低压气体的时差法超声波使用一对可直接接触被测气体的“湿式”超声波传感器。每一个传感器都能发射和接收超声波信号。流量计电子部件能够精确地测量声波在两个传感器之间传播所用的时间,分别测量上游方向(背离流向)和下游方向(朝向流向)传输所需的时间。流速越高,上游和下游传输时间之间的测量差值(即时间差)就越大。