矿浆流量计在固含量高的矿液流量中的应用

1、概述
随着工业自动化的迅猛发展，各种智能仪表也在工业设计中发挥着越来越重要的作用。在现代工业化生产中，智能化系统的应用越来越广泛，这也使在生产中人为出现问题的可能性降低了很多。但对各种仪表的精确度及可操作性的要求也随之提高了。以下结合在某石煤提取五氧化二钒工程中对矿浆流量计在固含量高的矿液流量的应用、出现问题及其解决方法等论述如下。
2、工艺流程的简介
本项目为石煤综合利用的项目。现有提钒工艺产生大量废渣。其主要成分为二氧化硅，但其中夹带有大量的钒资源，钒资源利用率低，同时，该废渣中碱含量较高，如将废渣随意堆放，易造成环境污染。本项目*大特点在于利用现有提钒工艺中的提钒二次渣作为制备沉淀法白炭黑的主要原料，将废渣中的硅资源得到充分利用。为企业创造了新的经济增长点，同时，解决了现有提钒生产中造成的钒资源浪费和环境污染问题，此外，该项目利用现有提钒生产线脱碳工序中产生的余热作为加热热源，取代了传统工艺以烟煤为主要燃料的方法，即对生产中产生的余热得到了有效合理的利用，又进一步降低了产生的燃料成本，达到了节能减排，资源综合利用的目的，工艺流程框图如下。
在浆液制备的过程需加入一定量的氢氧化钠，使矿石中的钒能尽可能溶解在碱性溶液中，制成的浆液中固体含量较高，约为50%，为保证下一工序的稳定操作和产品的质量，需对加入溶解罐中的浆液量进行准确计量。并通过DCS控制系统控制阀门的开度。以保证流量的稳定。这就对流量计的防腐，耐腐及精度都提出了很高的要求。本文主要对该项目中流量计的正确选型及矿浆流量计在高固含量浆液中的使用等问题进行阐述。
3、流量计的选择方法
工业生产上，温度、压力、流量、液位四大热工参数的测量中，流量测量要达到预期的精确度和可靠性普遍认为是*难的。这关系着工艺数据库提供、仪表的选型、安装和使用是否正确等问题，当然也存在着仪表本身的质量问题。
在选择流量测量仪表时，主要是工艺介质及应用条件的合适性，以及仪表的刻度、功能、精确度、经济性等方面去考虑。
矿浆流量计是根据法拉弟电磁感应定律制成的一种测量导电性液休的仪表。从其工作原理看是符合本项目对流量计提出的固含量高的碱性溶液的条件。
4、本工程中，对矿浆流量计的选型的问题与解决方法进行讨论
4.1 矿浆流量计的工作原理
矿浆流量计是根据法拉弟电磁感应定律制成的一种测量导电性液休的仪表。即导体在磁场中切割磁力线运动时，导体中产生感应电势，其感应电势的大小与磁感应强度、流体做切割磁力线强度等因素成正比。
4.2 矿浆流量计的优缺点
4.2.1 矿浆流量计的优点
（1）测量通道是段光滑直管，不会阻塞，适用于测量含固体颗粒的液固二相流体，如纸浆、泥浆、污水等。
（2）不产生流量检测所造成的压力损失。
（3）所测得体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率的明显影响。
（4）流量范围内大，口径范围宽。
（5）可应用腐蚀性流体。
4.2.2 矿浆流量计的缺点
（1）不能测量电导率很低的流体。
（2）不能测量气体、蒸汽和含有较大气泡的液体。
（3）不能用于较高温度的流体。
4.3 矿浆流量计的衬里讨论
根据介质的特性条件对以下几种衬里材料进行分析，讨论与选择。
4.3.1 氯丁橡胶
（1）主要性能：①耐油、耐溶剂、耐氧化、耐一般酸、碱、盐等介质腐蚀；②有*好的弹性、耐磨性、但耐寒性较差。
（2）适用范围：①0℃~80℃的非强酸、强碱、强氧化性的介质；②可测污水、泥浆。
4.3.2 天然橡胶
（1）主要性能：①耐磨性、耐腐蚀性、绝缘性、耐低温性较好；②耐油性差，耐老化性和耐氧化性差。
（2）适用范围：-10℃～70℃非强酸、强碱、强氧化性介质，适用于饮用水。
4.3.3 聚氨脂橡胶
（1）主要性能：①有*好的耐磨性、弹性；②耐酸、碱性能较差。
（2）适用范围：①-25℃～60℃；②中性强磨损的矿浆、煤浆、泥浆。
4.3.4 特氟隆
（1）主要性能：①疏水性和非粘性好、较强的耐高温性；②有*好的耐腐蚀性、能耐强酸、强碱、有机溶剂和各种盐溶液；③抗负压能力较好、抗负压要求较高时可内加金属网，提高耐负压能力；④耐磨性较差。
（2）适用范围：①-25℃～140℃的非强磨损介质；②卫生类介质。
4.3.5 聚四氟乙烯
（1）主要性能：①是塑料中化学性能*稳定的一种材料，能耐沸腾的盐酸、硫酸、硝酸和王水，也能耐浓碱和各种有机溶剂，不耐三氟化氯、高温三氟化氧、高流速液氯、液氯、臭氧的腐蚀；②耐损磨性能差；③抗负压能力差。
（2）适用范围：①-25℃～140℃；②浓酸、碱等强腐蚀性介质；③卫生类介质。
4.3.6 氟化乙丙烯
（3）主要性能：①有疏水性和不粘性；②耐腐蚀能力仅次于特氟隆；③耐负压要求较高时可加金属网，提高耐负压能力；④耐磨性能较差。
（4）适用范围：①-25℃～100℃的非强磨损介质；②卫生类介质。
4.4 应用时遇到的问题及其解决的方法
通过对以上几种衬里材料的讨论，我们不难发现氯丁橡胶与天然橡胶虽然耐磨性能较好，但耐腐蚀性较差。特氟隆，聚四氟乙烯，氟化乙丙烯虽然能够满足耐强碱腐蚀，耐磨性却不是很好。在经过反复比较后，选择了稳定性*好的聚四氟乙烯，进行试运行，以检验矿浆流量计的使用性能。
该流量计使用了2~3个月后便出现了不能正常使用的情况；为了弄清原因。将矿浆流量计拆下后，发现矿浆流量计出口处的衬里并没有出现问题，但在入口处的法兰外侧衬里材料翻边处与测量管产生了脱离现象。衬里与金属测量管之间出现了间隙，导致液体进入了该间隙中，致使流量计无法正常使用。
在弄清了出现此问题的原因后，通过与生产厂商的沟通，并经过工程技术人员的反复协商讨论。决定采取两项措施解决这一问题：①在磨浆制备过程中进一步优化控制，使浆液中的固体颗径降低，减少对矿浆流量计入口处的冲蚀作用；②降低浆液输送的流速；③在矿浆流量计入口与管道法兰连接增加一个2~3mm厚的不锈钢垫片，降低对矿浆流量计入口法兰处翻边衬里材料的冲蚀。不锈钢垫片定期可换。在采取了上述措施后，取得了明显的效果，通过近两年运行考核，矿浆流量计运行稳定，计量准确，没有出现故障。所以，在该项目中对固含量较高浆液采用聚四氟乙烯衬里材料的矿浆流量计量是可行的。
5 结束语
作为仪表电气专业的工程师，怎样更好的了解工艺介质的情况，理解每种流量计本身的特点及优缺点，并且发现一些工程中可能会出现的问题，及解决问题的能力是我们在不断的工作中应该提高的。此次对矿浆流量计使用条件的改善，是一次有益的尝试，同时也增加了我们勇于创新的意识。

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