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焦炉煤气与焦化介质:脏气体的流量计量怎么才稳得住?
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 2026-10-27 14:26:09
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【文章导读】 焦炉煤气含焦油雾、萘、硫化氢和粉尘,任何流量计都会面临污染问题。本文对比热式、差压、涡街在脏气体上的表现,给出探头清洗周期、前置净化配置与焦化其他介质(焦油、粗苯、氨水)的计量要点。

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焦化厂的仪表工有个共识:煤气流量计不是选出来的,是养出来的。同一台表,在新装置上能用三年,在焦炉煤气总管上可能半年就不准了。原因不在表本身,在介质——焦炉煤气带着焦油雾、萘蒸气、硫化氢和粉尘出来,任何测量元件都会被污染。焦化的计量问题,本质是污染控制问题。

一、焦炉煤气到底脏在哪

焦炉煤气的成分随煤种、炉温、结焦时间变化,典型组分是氢气 55% 至 60%、甲烷 23% 至 27%、一氧化碳 5% 至 8%,其余是氮、二氧化碳和少量烃类。

杂质有四类。第一是焦油雾,从集气管出来时含量可达每立方米几十毫克,温度降低后凝结成粘稠液体。第二是萘,煤气冷却到 50℃ 以下时萘会结晶,堵塞管路和取压口。

杂质之外,还有一个口径问题要提前定:焦炉煤气按体积还是按热值。焦炉煤气的热值随组分变化,氢气与甲烷的比例不同,热值可能差 10% 以上。按体积结算,用户会觉得不公平;按热值结算,需要在线热值仪或组分分析。

多数焦化厂内部考核按体积,对外供气按热值。两种口径并存时,流量计的标况换算必须统一,否则两套数据永远对不上。

多数焦化厂内部考核按体积,对外供气按热值。两种口径并存时,流量计的标况换算必须统一,否则两套数据永远对不上。第三是硫化氢,含量几百到几千毫克每立方米,腐蚀金属。第四是粉尘和煤粉,来自装煤和推焦。

四类杂质对仪表的影响不同。焦油和萘是物理堵塞,硫化氢是化学腐蚀,粉尘是磨蚀和附着。设计时要按四类分别设防。

二、三条路线的实测表现

差压式(孔板、文丘里、均速管):取压口是最脆弱的地方。焦油和萘会在取压口结晶,导压管堵了之后差压信号消失或乱跳。优点是本体不怕污染,清理时只需通取压口;缺点是量程比窄,低负荷段不准。

涡街:旋涡发生体是障碍物,焦油会挂在上面,改变旋涡脱落频率。含尘高时发生体会被磨圆,信号逐渐减弱。优点是无可动部件、压损小;缺点是对振动敏感,焦化厂的鼓风机和推焦车振动都大。

热式:探头直接插在气流里,焦油和粉尘会附着在探头上,改变换热条件。这是热式在脏气体上的核心问题。优点是量程比宽、压损小、安装方便;缺点是必须定期清洗。

三条路线在焦炉煤气上都有应用,但都离不开前置处理和定期维护。指望选一台“免维护”的表,在焦化厂不现实。

还有一条常被忽略的路:在净化后的工段测。焦炉煤气经过电捕焦油、脱硫、洗苯之后,杂质含量大幅下降,这时的气体已经接近洁净煤气,各条路线的表现都好得多。

问题在于这个位置的气量已经分配给各个用户,不再是全厂总量。如果企业的考核口径是全厂煤气产量,就必须在净化前测;如果只关心某个车间的用气量,在净化后测更省事。测量位置的选择,本质上是对“测什么”的定义。

三、热式在焦炉煤气上的正确用法

热式在焦炉煤气总管上用得多,原因是压损小、量程宽,能覆盖从正常生产到停产保温的整个流量范围。用得好的关键在三个细节。

第一个是探头位置。不要在集气管出口附近装,那里焦油雾浓度最高。选在电捕焦油器之后、脱硫之前的位置,焦油含量已经降到每立方米 20mg 以下,探头寿命明显延长。

第二个是可拆结构。探头要能在线抽出,不需要停气、不需要拆管。这一条在选型时就要提,标准探头是固定式的,改可拆结构要定制。

第三个是清洗周期。按煤气中焦油含量定:含量低于 20mg/m³ 时三个月清一次;20 至 50mg/m³ 时每月一次;高于 50mg/m³ 时每两周一次。清洗周期定下来,写进点检卡。

FTC200 的插入式覆盖 DN65 至 1000,压力不超过 1.6MPa,流速 0.2 至 100Nm/s,覆盖了多数焦炉煤气总管。选型时要确认探头材质,标准探头在高硫煤气中会被腐蚀,需要更耐蚀的材质。

四、萘结晶:最容易被忽略的故障源

萘的升华点在 80℃ 左右,煤气温度低于这个值时萘开始结晶。焦化厂的煤气冷却工段把温度降到 25℃ 至 35℃,萘基本全部析出,进入初冷器的焦油氨水中。

但管路里总会有残留。取压管、导压管、阀门这些死角,萘结晶后会把通道堵死。表现是差压表读数归零或满量程,热式表读数慢慢往下掉。

三个处理办法。第一,取压管和导压管做伴热,温度维持在 80℃ 以上,萘不会结晶。第二,管路做坡度,让冷凝液能流走,不在低点积聚。第三,定期用蒸汽吹扫,把结晶的萘熔掉冲走。

伴热这一条对热式同样适用。探头根部如果有萘结晶,会影响散热,导致读数偏高。保温层要包到探头根部,但不能越过传感器上的标线。

五、焦油:高粘、易凝、必须伴热

煤焦油是焦化的主要副产品,常温下是粘稠液体,粘度随温度变化剧烈。20℃ 时粘度可能上万 mPa·s,80℃ 时降到几十。

焦油计量的第一要求是伴热。管路、阀门、表体全部要保温伴热,温度维持在 80℃ 至 100℃。伴热方式有蒸汽伴热和电伴热两种,蒸汽伴热温度稳定但要有疏水,电伴热控制精确但要防局部过热。

第二要求是满管。焦油流量小,管路细,容易不满管。科里奥利要求满管,安装时让介质自下而上,出口抬高,保证管内始终充满。

第三要求是清洗。焦油在管路内壁会结一层膜,时间长了厚度增加。直管型比 U 型好冲洗,这个点位上直管是优先选择。FCC800 的直管型 DN8 至 DN50 覆盖中小口径,FCC300 的直管型覆盖到 DN80。

焦油的密度约 1.15 至 1.20g/cm³,科里奥利的密度信号可以用来判断焦油含水率。含水高时密度下降,这个信号对焦油脱水工段很有用。

六、粗苯与氨水

粗苯是焦化回收的轻质产品,主要成分是苯、甲苯、二甲苯。特点是易挥发、易燃、有毒。

粗苯的计量要防爆、防泄漏。管路是压力管路,通常满管,科里奥利测质量流量是常规做法。密度信号可以判断苯含量(苯的密度 0.88,甲苯 0.87,差别不大,主要用于判断是否混入重质组分)。

氨水是焦化废水的组成部分,含酚、含氨、含油。腐蚀性强,含固量高。

氨水的计量难点在含固和腐蚀。科里奥利可以测,但测量管会被磨蚀,零点会漂。材质建议选耐蚀的,结构建议直管。精度要求不高时,用电磁流量计(导电介质)更经济。

七、维护节奏怎么定

焦化厂的仪表维护不能按“坏了再修”来做,要按介质污染程度定周期。

煤气总管的热式探头:按含焦油量定,一到三个月清洗一次。清洗时抽出探头,用溶剂擦洗,不用硬物刮。

差压式的取压口:每月通一次,用蒸汽或压缩空气吹。萘结晶严重的点位两周一次。

焦油管路的表:每季度检查一次零点,看密度是否漂移。焦油结膜会让密度读数偏高。

粗苯点位的表:每半年做一次零点校准,重点查密封件是否溶胀。

周期定下来写进设备台账,比凭记忆可靠。台账里加一列“上次清洗日期”,到期提醒。

八、一个容易被忽略的问题:振动

焦化厂的振动源多:鼓风机、推焦车、熄焦车、振动筛。这些设备的振动会通过管道和结构传到仪表上。

科里奥利对振动敏感,振管的振动频率在几十到几百赫兹,与设备振动频率接近时会耦合,表现是零点漂移、读数波动。

处理办法有三个。第一是选位置,避开振动源附近,尤其是鼓风机出口和推焦车轨道旁的管路。第二是加支架,传感器两端固定,支架固定在结构柱上而不是工艺管上。第三是加软连接,在表的两侧装柔性接头,隔断振动传递。

热式对振动不敏感,但探头的悬臂结构在强振动下会疲劳,长期可能断裂。插入式探头要固定牢,不能靠自重悬着。

九、配置对照表

点位

介质特征

关键约束

推荐方案

焦炉煤气总管

含焦油、萘、硫

污染与压损

插入式热式(可拆探头),装电捕后

焦炉煤气支管

同上,口径小

污染

差压或热式,取压口伴热

煤焦油

高粘、易凝

伴热与满管

科氏直管型,全伴热

粗苯

易挥发、易燃

防爆与密封

科氏,防爆型

氨水

含酚、含固、腐蚀

磨蚀与腐蚀

电磁或科氏直管型

焦化废水

含油、含固

污染

电磁,定期清洗电极

 

十、常见问题

Q1:焦炉煤气为什么不用孔板?

能用,取压口容易堵。要配伴热和定期吹扫,维护量大。大口径时孔板的压损也高,鼓风机电耗会增加。

Q2:热式探头多久清洗一次?

按煤气含焦油量定。低于 20mg/m³ 时三个月一次,20 至 50mg/m³ 时每月一次,高于 50mg/m³ 时每两周一次。实际周期要根据现场读数漂移情况调整。

Q3:萘结晶怎么预防?

取压管、导压管做伴热到 80℃ 以上,管路做坡度,定期蒸汽吹扫。探头根部也要保温。

Q4:焦油用什么表测?

科里奥利,直管型优先,全管路伴热到 80℃ 至 100℃。要保证满管,出口抬高。

Q5:焦化厂的振动对科氏影响大吗?

有影响。振管对特定频率的振动敏感,要避开振动源、加支架、必要时加软连接。选型时把振动条件写进技术协议。

Q6:脏气体用什么参比条件?

按标况(0℃ 或 20℃,101.325kPa)计算,全厂统一。焦炉煤气的热值计算也基于标况体积,两者口径要一致。

焦化的计量,与其说是仪表选型问题,不如说是介质管理问题。前置净化做到位、伴热做到位、清洗周期定下来,任何一台表都能稳定工作;这三件事缺一件,再贵的表也撑不过一年。有具体点位的煤气成分和工况,可以按污染程度给一版选型与维护建议。