飽和水蒸汽對(duì)濕煤氣計(jì)量的影響量及修正方法

董芳芳

摘 要：在鋼鐵企業(yè)中焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和高爐煤氣大部分采用水洗法進(jìn)行除塵，煤氣中的水蒸汽對(duì)煤氣流量的計(jì)量有很大影響，由于溫度、壓力的變化，濕度也在變化，本文通過具體的實(shí)例，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氣體濕度、煤氣密度、煤氣流量等問題做了進(jìn)一步的討論，研究分析水蒸汽對(duì)濕煤氣計(jì)量的影響量，闡明了對(duì)煤氣進(jìn)行濕度補(bǔ)償?shù)谋匾浴?/p>

關(guān)鍵詞： 煤氣計(jì)量；水蒸汽；濕度

中圖分類號(hào)：TQ015 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

在鋼鐵企業(yè)中焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣是采用水洗法進(jìn)行除塵的，高爐煤氣也大部分采用水洗法進(jìn)行除塵。即使有少數(shù)高爐煤氣采用干法除塵，在煤氣并網(wǎng)后隨著管道輸送一路不斷降溫，凝結(jié)水不斷由水封排出，用戶使用的煤氣基本上是飽和濕煤氣。煤氣流量計(jì)量的數(shù)據(jù)是焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、高爐煤氣等能源計(jì)量結(jié)算的重要依據(jù)，也是加熱爐、退火爐、熱風(fēng)爐等燃燒控制的根據(jù)。能源消耗量通過計(jì)量?jī)x表的數(shù)據(jù)作為依據(jù)，準(zhǔn)確性至關(guān)重要。本文通過應(yīng)用的實(shí)例來分析干煤氣和100%濕煤氣的計(jì)量誤差。

1 計(jì)算方法

1.1 干煤氣計(jì)算方法

將相對(duì)濕度為0的煤氣稱為干煤氣，即ψ=0。對(duì)于干煤氣計(jì)量來說，在實(shí)際測(cè)量過程中，工作壓力（相對(duì)壓力P）、溫度（T）是影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的一大因素，一般的流量積算儀表可以通過溫壓補(bǔ)償進(jìn)行運(yùn)算。以上潤積算儀表為例，工況密度：

質(zhì)量流量方程為

體積流量方程為

通過以上3個(gè)公式，根據(jù)相應(yīng)節(jié)流元件的計(jì)算書，很容易計(jì)算出流量倍數(shù)K，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

1.2 濕煤氣計(jì)算方法

含有水蒸汽、濕度不為0的煤氣稱為濕煤氣，即ψ≠0，濕煤氣的工況密度

ψ1為濕煤氣的濕度，用標(biāo)準(zhǔn)溫濕度計(jì)能夠測(cè)出濕煤氣的濕度；Z為壓縮系數(shù)；壓力P值為kPa單位。

Psmax為工況水蒸汽的最大可能蒸汽壓力，ρsmax為工況水蒸汽的最大可能蒸汽密度。

當(dāng)T<100℃，工況壓力（絕壓）大于1個(gè)大氣壓時(shí)，Psmax等于飽和蒸汽壓力，ρsmax等于飽和蒸汽密度。

對(duì)于計(jì)量結(jié)算來說，需要測(cè)量出濕煤氣中的干煤氣體積，也就是濕煤氣中排除水蒸汽的部分。對(duì)于濕煤氣計(jì)量來說，實(shí)際測(cè)量過程中，工作壓力、溫度、濕度是影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的重要因素，溫度、壓力可以通過信號(hào)接入流量積算儀進(jìn)行溫壓補(bǔ)償運(yùn)算，但濕度的影響通過流量積算儀難以修正。通過多次運(yùn)算，工況10kPa、50℃的干煤氣和100%濕煤氣的計(jì)量誤差在10%左右，所以濕度修正對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性具有重要意義。

2 飽和水蒸汽對(duì)濕煤氣計(jì)量的影響量及修正方法

2.1 濕焦?fàn)t煤氣的影響量

以工作壓力（絕壓）110kPa、溫度50℃、壓縮系數(shù)為1來運(yùn)算，通過查看原始計(jì)算書，0.2kPa時(shí)干氣體的體積流量值為90 km3/h；但100%濕焦?fàn)t煤氣下，0.2kPa時(shí)計(jì)算出濕煤氣中干煤氣的體積流量值為79.456 km3/h。由此可知，工況10kPa、50℃、100%濕度焦?fàn)t煤氣影響量為1-79.456/90=11.7%。

2.2 結(jié)果分析

通過對(duì)濕焦?fàn)t煤氣影響量的計(jì)算推導(dǎo)，可以看出工況情況下濕度對(duì)煤氣計(jì)量的影響量是非常大的，在工況10kPa、50℃的時(shí)候能達(dá)到10%左右，隨著溫度的升高，影響量會(huì)更大。由此可見濕度補(bǔ)償是非常有必要的。

2.3 修正方法

常規(guī)的智能流量積算儀可以做溫壓補(bǔ)償，需要設(shè)置流量倍數(shù)K和介質(zhì)密度等基本參數(shù)，在能夠計(jì)算出工況濕度對(duì)計(jì)量影響量的情況下，修改流量倍數(shù)K值即可滿足計(jì)量要求。

3 實(shí)際應(yīng)用

公司的焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣通過水洗法進(jìn)行除塵，煤氣發(fā)生量含有大量的水分。夏季溫度高達(dá)60℃，冬季溫度在30℃左右，溫度不同，煤氣中水分含量不同，修正系數(shù)也不同（如圖1所示）。焦?fàn)t煤氣經(jīng)過濕度補(bǔ)償后，計(jì)量數(shù)據(jù)滿足工藝生產(chǎn)要求，符合焦炭單耗指標(biāo)。轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)過濕度補(bǔ)償后，供、用不平衡量大幅降低，由濕度補(bǔ)償前的10%以上降至2%左右。

結(jié)語

綜上所述，煤氣中的水蒸汽對(duì)煤氣計(jì)量的影響是非常大的，必須要考慮濕度修正，用純粹的干氣體計(jì)量方式已無法滿足濕煤氣計(jì)量要求。如何找出修正方法，讓計(jì)量數(shù)據(jù)科學(xué)化、公正化是解決濕煤氣計(jì)量的一大問題。

參考文獻(xiàn)

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