聚酯装置热媒炉燃油楔型流量计应用问题试析

摘    要：

介绍聚酯装置热媒炉燃油供油系统及其燃油流量控制系统, 分析其在实际生产过程中存在的问题, 并提出解决方案。

2006年5月, 辽阳石化公司聚酯厂聚酯装置热媒炉燃料油系统改造完成。改造后的系统采用燃料油直供系统, 燃油流量计量采用较新型的楔形流量计, 自投用以来, 流量计指示一直不准, 在点炉初期调节阀开度较小时, 流量计更是没有指示, 给操作带来很大困难, 操作工不知道燃料油是否进入炉膛, 也不知道热媒炉是否被正常点燃。

热媒炉燃油直供系统如图1所示, 根据工作原理, 可分为:热媒循环系统、燃料油系统、燃油雾化蒸汽系统、空气助燃系统、点火系统。

热媒循环系统的作用是为热媒提供一定的能量, 使其在热循环系统中循环, 并把热媒在加热炉中吸收的热量, 在热媒交换器中传输给需要供热的设备。

燃料油系统的作用是把燃料油经燃料油泵加压, 经过温度调节阀和电磁阀进入主火嘴, 通过主火嘴喷入炉膛进行燃烧。

图1 热媒炉燃油直供工艺流程

助燃系统的作用是把空气经鼓风机加压送入空气预热器预热, 然后进入燃烧器参与燃烧。助燃空气系统的设备有鼓风机、调节阀、空气预热器、燃烧器、烟囱等。

雾化蒸汽系统的作用是输送具有一定压力的压缩蒸汽作为燃料油的雾化剂, 在主燃烧器中对燃料油进行雾化。

点火系统的作用是通过点火器点燃燃点较低的燃料气 (液化气) , 再用燃料气的火点燃燃料油。

改造后的热媒炉燃油系统如图2所示。

与改造前的工艺流程相比较可知, 改造后的燃料油工艺流程简化很多, 去掉了燃料油中间储罐、燃料油缓冲罐、加压泵等;外供的燃油管线直接与热媒炉燃油管线连接, 并在炉前采取恒压控制 (PIC103N) 和燃料油流量指示 (FI103N) 。

图2 改造后的热媒炉燃油直供工艺流程

采用直供工艺的优点:节能降耗、降低维护量、节约维护费用。缺点:由于缺乏脱气设备, 燃料油中含有一定量的水分, 且油温超过100℃, 在输送过程中易产生水蒸气, 在管道里累积, 对楔形流量计流量指示产生影响。

改造后燃料油流量测量采用的是大韩仪器株式会社的DHWM楔形流量计, 是该公司研制的新型差式流量仪表。DHWM系列产品用于测量粘滞性液体的流量测量, 粘度可达500厘泊, 如燃料油, 渣油及重油等;适用于含悬浮颗粒的液固混合物, 如浆状液体、污水等的流量测量;可适用于极低雷诺数 (Red=300) , 而雷诺数上限可达106以上, 因此也可用于气体, 蒸汽之类流体的流量测量。

楔式流量计的结构是在管段中设置一个“V”型楔形物。楔形物阻碍介质的正常流动, 并在楔形物的上下游产生与体积流量的平方成正比的差压, 通过测量此差压值, 计算出管道中的体积流量。楔形流量计工作原理如图3所示。

图3 楔形流量计工作原理

采用V型体节流件可消除滞留区, 防止系统出现堵塞现象;管道压力损失小;长期稳定性好, 被用户誉为零故障仪表, 安装使用及维护方便。

(1) 燃料油电磁阀打开后, 管道压力迅速下降, 由于压力调节器自动调节存在滞后, 管道压力经过十几秒钟才能恢复到设定压力, 而且压力随着燃料油调节阀TV303的开关而波动。

(2) 燃料油流量指示。在燃料油回流过程中, 温度调节阀TV303初始开度设置在10%的开度, 此时楔形流量没有流量指示;当电磁阀打开后, 随着温度调节阀TV303的开度加大, 流量计逐渐有流量指示。流量范围:0~294~1400kg/h。这说明, 温度调节阀TV303开度在10%的开度时, 燃料油流量没有达到流量计所能检测到的***小流量。根据楔形流量计1∶10的量程比, 能测到***小流量应为140kg/h。温度调节阀TV303开度在10%的开度时, ***小流量没有达到140kg/h, 即流量计能测到的***小流量高于294kg/h, 没有达到现场的流量要求。

(1) 计算选型问题。由于安装位置不合理, 流量计口径 (DN50) 过大。

(2) 用户提供的流量计选型的流量条件问题。根据原有数据, 3台炉的供给流量为4000kg/h, 回流流量为1000kg/h, 每台热媒炉消耗的燃油量为1000 kg/h, 是每台炉的***大平均流量参数。这个选型计算的流量条件不合适, 因为3台热媒炉的工作状态为2台运行, 1台备用, 因此***大平均流量应该要高一些, 应在1500 kg/h左右。

(3) 流量计的安装问题。根据现场了解到, 楔形流量计被安装在每台炉供油总管上, 管径DN50, 且该管从DN50/DN40、DN40/DN25、DN25/DN40、DN40/DN25、DN25/DN15进行了5次变径;楔形表安装位置距离温度调节阀TV303的管向距离有30m有余, 且二者之间还有燃油预热器设备。这样会造成:就如在流量计和调节阀之间存在一个容器;由于燃料油中含有一定的水分, 在130多摄氏度的温度下容易产生气体存在该段管路中, 特别是在热媒炉开车前更为明显;燃料油组分不稳定, 密度受影响较大。这些因素会使流量计的测量产生一定的滞后, 对准确性产生较大影响。

(1) 减小流量计的口径, 选择DN25口径的楔形流量计。

(2) 提供准确的工艺参数数据, 便于流量计厂家准确计算, 准确选型。根据用户提供的数据和要求, 流量计厂商重新进行了计算, 选型为DHWM-T-025AYN10。

(3) 选择合理的安装位置。把流量计安装在调节阀前25mm的直管段上, 降低调节阀和流量计之间的距离, 减小缓冲容量, 以便在小流量时, 能迅速反应和指示。

(4) 在楔形流量计之前的管路上增加脱气设备, 每次点炉之前进行排放, 减少干扰。

(5) 在使用过程中, 操作人员应该注意:由于燃料油在常温下易凝结成粘稠状, 因此不论是在冬季还是夏季, 要做好燃油管线的保温工作;做备用炉时, 温控调节器一定要打成手动控制, 把温度调节阀门开大一些 (停炉时, 调节阀默认开度设置在10%) , 以确保燃料油顺畅地循环;做好仪表检测单元的保温工作;

新选楔形流量计投用后, 与以前相比, 测量的准确度和实时性有了很大的提高, 效果明显, 工艺人员反映良好。