飽和水蒸汽對濕煤氣計量的影響量及修正方法

董芳芳

摘 要：在鋼鐵企業中焦爐煤氣、轉爐煤氣和高爐煤氣大部分采用水洗法進行除塵，煤氣中的水蒸汽對煤氣流量的計量有很大影響，由于溫度、壓力的變化，濕度也在變化，本文通過具體的實例，依據相關標準對氣體濕度、煤氣密度、煤氣流量等問題做了進一步的討論，研究分析水蒸汽對濕煤氣計量的影響量，闡明了對煤氣進行濕度補償的必要性。

關鍵詞： 煤氣計量；水蒸汽；濕度

中圖分類號：TQ015 文獻標志碼：A

0 前言

在鋼鐵企業中焦爐煤氣、轉爐煤氣是采用水洗法進行除塵的，高爐煤氣也大部分采用水洗法進行除塵。即使有少數高爐煤氣采用干法除塵，在煤氣并網后隨著管道輸送一路不斷降溫，凝結水不斷由水封排出，用戶使用的煤氣基本上是飽和濕煤氣。煤氣流量計量的數據是焦爐煤氣、轉爐煤氣、高爐煤氣等能源計量結算的重要依據，也是加熱爐、退火爐、熱風爐等燃燒控制的根據。能源消耗量通過計量儀表的數據作為依據，準確性至關重要。本文通過應用的實例來分析干煤氣和100%濕煤氣的計量誤差。

1 計算方法

1.1 干煤氣計算方法

將相對濕度為0的煤氣稱為干煤氣，即ψ=0。對于干煤氣計量來說，在實際測量過程中，工作壓力（相對壓力P）、溫度（T）是影響數據準確性的一大因素，一般的流量積算儀表可以通過溫壓補償進行運算。以上潤積算儀表為例，工況密度：

質量流量方程為

體積流量方程為

通過以上3個公式，根據相應節流元件的計算書，很容易計算出流量倍數K，進行參數設置。

1.2 濕煤氣計算方法

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，用標準溫濕度計能夠測出濕煤氣的濕度；Z為壓縮系數；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T<100℃，工況壓力（絕壓）大于1個大氣壓時，Psmax等于飽和蒸汽壓力，ρsmax等于飽和蒸汽密度。

對于計量結算來說，需要測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。對于濕煤氣計量來說，實際測量過程中，工作壓力、溫度、濕度是影響數據準確性的重要因素，溫度、壓力可以通過信號接入流量積算儀進行溫壓補償運算，但濕度的影響通過流量積算儀難以修正。通過多次運算，工況10kPa、50℃的干煤氣和100%濕煤氣的計量誤差在10%左右，所以濕度修正對計量數據準確性具有重要意義。

2 飽和水蒸汽對濕煤氣計量的影響量及修正方法

2.1 濕焦爐煤氣的影響量

以工作壓力（絕壓）110kPa、溫度50℃、壓縮系數為1來運算，通過查看原始計算書，0.2kPa時干氣體的體積流量值為90 km3/h；但100%濕焦爐煤氣下，0.2kPa時計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%濕度焦爐煤氣影響量為1-79.456/90=11.7%。

2.2 結果分析

通過對濕焦爐煤氣影響量的計算推導，可以看出工況情況下濕度對煤氣計量的影響量是非常大的，在工況10kPa、50℃的時候能達到10%左右，隨著溫度的升高，影響量會更大。由此可見濕度補償是非常有必要的。

2.3 修正方法

常規的智能流量積算儀可以做溫壓補償，需要設置流量倍數K和介質密度等基本參數，在能夠計算出工況濕度對計量影響量的情況下，修改流量倍數K值即可滿足計量要求。

3 實際應用

公司的焦爐煤氣、轉爐煤氣通過水洗法進行除塵，煤氣發生量含有大量的水分。夏季溫度高達60℃，冬季溫度在30℃左右，溫度不同，煤氣中水分含量不同，修正系數也不同（如圖1所示）。焦爐煤氣經過濕度補償后，計量數據滿足工藝生產要求，符合焦炭單耗指標。轉爐煤氣經過濕度補償后，供、用不平衡量大幅降低，由濕度補償前的10%以上降至2%左右。

結語

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

參考文獻

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