南京鋼鐵集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“南鋼”)在所有煤氣發(fā)生、用戶使用、放散塔煤氣放散位置上均裝有流量計(jì)，并將流量信號(hào)和氣柜調(diào)節(jié)運(yùn)行信號(hào)等全部接入能源中心，由能源中心調(diào)度人員通過(guò)能源管理系統(tǒng)(EMS)畫(huà)面進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，確保煤氣的合理分配利用。
   

一、煤氣計(jì)量?jī)x表的配置與使用

    1.儀表一次元件的選擇
    目前，南鋼用于煤氣計(jì)量結(jié)算和工序考核的表計(jì)共98套。焦?fàn)t煤氣一次元件包括孔板、V型錐、威力巴、德?tīng)査?。高爐煤氣一次元件包括孔板、威力巴、德?tīng)査?。轉(zhuǎn)爐煤氣一次元件包括孔板、威力巴。混合煤氣一次元件包括孔板、威力巴。
    2.儀表一次元件在不同介質(zhì)中的運(yùn)用與比較
    (1)焦?fàn)t煤氣
    焦?fàn)t煤氣其主要成分為H2和CnHm，其特點(diǎn)是熱值高、成分含量多、雜質(zhì)多，煤氣密度輕(約為0.45kg/m3)。
    ①孔板:孔板分為同心孔板、圓缺孔板，通常情況下，建議選用同心孔板。原因:焦?fàn)t煤氣雜質(zhì)含量多、沉淀物多，易堵塞圓缺孔板下端孔徑，不僅計(jì)量誤差比同心孔板明顯，且易對(duì)煤氣供應(yīng)工藝產(chǎn)生影響。優(yōu)點(diǎn):經(jīng)濟(jì)適用，平時(shí)檢修維護(hù)時(shí)間短。缺點(diǎn):孔板量程比小(1∶3)、壓損大、孔板處管道易堵塞，檢修工作量大，需停產(chǎn)、管道吹掃、拆除、清洗、焊接。
    ②V型錐:優(yōu)點(diǎn):量程比大(1∶10)、直管段要求低(通常上游為2D～3D，下游為2D～3D)，平時(shí)檢修維護(hù)時(shí)間短。缺點(diǎn):壓損大，V型錐錐體與管壁之間間距太小，特別容易造成局部堵塞，影響煤氣供應(yīng)，檢修工作量大，需停產(chǎn)、管道吹掃、拆除、清洗、安裝。
    ③威力巴、德?tīng)査?優(yōu)點(diǎn):壓損小，量程比大(1∶10)，可在煤氣供應(yīng)情況下鉆眼、安裝、拆除、清洗，能隨時(shí)保證一次元件的準(zhǔn)確性。缺點(diǎn):差壓小(通常只有幾十至幾百帕)，特別是焦?fàn)t煤氣密度輕，差壓式流量計(jì)差壓與密度成反比，密度越輕，差壓越小。經(jīng)驗(yàn)辦法是通常利用縮徑方式增大流速、提高差壓。另焦?fàn)t煤氣中含有萘、焦油等雜質(zhì)，特別是冬天萘的結(jié)晶易吸附在流量計(jì)上，造成正、負(fù)壓室測(cè)量孔堵塞。解決的辦法是定期清洗。南鋼的經(jīng)驗(yàn)是，冬季每一個(gè)半月清洗一次，其他季節(jié)每4～5個(gè)月清洗一次。
    (2)高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣
    高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣其主要成分為CO、CO2、H2。高爐煤氣CO含量約為20%～25%，轉(zhuǎn)爐煤氣CO含量約為45%～65%。高爐煤氣密度約為1.29kg/m3；轉(zhuǎn)爐煤氣密度約為1.35kg/m3。經(jīng)濕式除塵后含塵量少、含水量大，煤氣毒性大。至于煤氣熱值，高爐煤氣最低，轉(zhuǎn)爐煤氣其次。
    因高爐煤氣熱值低、產(chǎn)氣量大，鋼鐵企業(yè)高爐煤氣管道多為大于1m的大口徑管道。因此，在選用儀表一次元件時(shí)，高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣選用插入式威力巴、德?tīng)査蛢?yōu)勢(shì)較孔板顯著，不僅安裝、拆洗維護(hù)方便，其較寬的量程比測(cè)量更精確，阻損也小。
    (3)混合煤氣
    混合煤氣通常是高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣根據(jù)不同的熱值需求混合而成，其密度依據(jù)混合比確定，通常為(0.92～1.1)kg/m3。其成分較為穩(wěn)定、干凈。南鋼混合煤氣計(jì)量?jī)x表一次元件主要為威力巴和孔板。兩者計(jì)量準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性相差不大，威力巴一次性投資較大，但維護(hù)方便，當(dāng)計(jì)量出現(xiàn)疑異時(shí)，在不停產(chǎn)的情況下，可以將一次元件抽出檢查。
    3.二次儀表及信號(hào)傳輸
    (1)二次儀表的選擇
    流量測(cè)量的根本在于選擇合適的測(cè)量元件、測(cè)量方式，將差壓信號(hào)準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)，準(zhǔn)確地將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為流量數(shù)值。因此，在選擇合適的測(cè)量一次元件后，必須配置相對(duì)應(yīng)的差壓變送器和壓力變送器。
    南鋼在將差壓變送器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為流量數(shù)值時(shí)，流量顯示采用流量積算儀或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。專業(yè)生產(chǎn)的流量積算儀其數(shù)據(jù)更新周期小于0.5s，優(yōu)于PLC系統(tǒng)，并且溫壓補(bǔ)償功能齊全。通過(guò)流量積算儀輸出端將信號(hào)分配后，分別傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和EMS系統(tǒng)。在計(jì)量出現(xiàn)異常時(shí)便于故障判別，以流量積算儀前端、后端為故障判別依據(jù)，對(duì)正常生產(chǎn)運(yùn)行不產(chǎn)生影響。
    計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在進(jìn)行流量積算時(shí)，檢查發(fā)現(xiàn)有部分系統(tǒng)未作溫壓補(bǔ)償，并且流量計(jì)算公式版本不統(tǒng)一，存在一定的誤差。逐步統(tǒng)一選用了如式(1)所示的流量計(jì)算公式:
   
    式中:Kε??流量系數(shù)非線性補(bǔ)償；Kα??流體膨脹系數(shù)補(bǔ)償，；FS??測(cè)量流量量程；Al1(%)??測(cè)量流量模擬輸入信號(hào)。
    (2)信號(hào)的傳輸
    南鋼在用的EMS系統(tǒng)將現(xiàn)場(chǎng)25000多個(gè)信號(hào)點(diǎn)采集到能源管控中心，以系統(tǒng)畫(huà)面顯示數(shù)據(jù)，為保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)建有25個(gè)子站，就近將信號(hào)先接入EMS子站，通過(guò)光纖網(wǎng)，將EMS子站信號(hào)接入EMS系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)PLC系統(tǒng)將信號(hào)傳輸給EMS子站，傳輸采用通信和IO方式。
   

二、煤氣計(jì)量?jī)x表準(zhǔn)確性的控制

    1.現(xiàn)場(chǎng)結(jié)算儀表準(zhǔn)確性的控制
    為保證計(jì)量結(jié)算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，南鋼能源中心設(shè)有專業(yè)隊(duì)伍，從動(dòng)態(tài)、靜態(tài)兩方面監(jiān)控、維護(hù)。在動(dòng)態(tài)方面，每天由計(jì)量?jī)x表值班工程師通過(guò)EMS系統(tǒng)對(duì)煤氣等能源介質(zhì)逐點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，對(duì)生產(chǎn)正常、數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常的計(jì)量表計(jì)及時(shí)派人檢查、維護(hù)。能源調(diào)度每天也通過(guò)EMS系統(tǒng)對(duì)煤氣等能源介質(zhì)進(jìn)行合理分配，對(duì)運(yùn)行出現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)及時(shí)通知相關(guān)部門(mén)予以處理。在靜態(tài)方面，能源計(jì)量及相關(guān)人員每旬、每月將現(xiàn)場(chǎng)能源結(jié)算數(shù)據(jù)抄回分析，分別計(jì)算出各測(cè)點(diǎn)的平均量，以平均量和工藝消耗作對(duì)比，檢查各測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)是否異常。同時(shí)計(jì)算煤氣、氧、氮、氬氣、蒸汽等能源介質(zhì)的出口總量與各用戶消耗的累計(jì)量是否一致，要求出口總表與各用戶表累計(jì)誤差為煤氣≤5%，氧、氮、氬氣≤5%等。
    2.EMS傳輸準(zhǔn)確性的控制
    為保證EMS傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，能源計(jì)量將每旬、每月現(xiàn)場(chǎng)抄錄的數(shù)據(jù)統(tǒng)一時(shí)間與EMS系統(tǒng)累計(jì)量逐點(diǎn)進(jìn)行比對(duì)，對(duì)超差的測(cè)點(diǎn)及時(shí)予以分析、解決。目前，EMS傳輸準(zhǔn)確性為85%左右，2011年要求達(dá)到95%以上。
   

三、能源計(jì)量在南鋼發(fā)揮重要作用

    1.計(jì)量數(shù)據(jù)在能源管理中的運(yùn)用
    鋼鐵企業(yè)是耗能大戶，為降低能源消耗，南鋼制定了系列措施。2011年要求噸鋼綜合能耗為722kgce/t，噸鋼水耗為4m3/t，實(shí)現(xiàn)全公司節(jié)能增效2.62億元。
    為確保目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，在能源管理上，以工藝實(shí)際消耗的計(jì)量數(shù)據(jù)為抓手，與國(guó)內(nèi)最先進(jìn)行業(yè)能效對(duì)標(biāo)，加大工序能源成本分析，加強(qiáng)計(jì)劃用能管理，實(shí)施系統(tǒng)優(yōu)化考核，推行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
    2.煤氣計(jì)量在節(jié)能減排中的運(yùn)用
    目前，南鋼有3臺(tái)5萬(wàn)、2臺(tái)1.2萬(wàn)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，在保證生產(chǎn)的前提下，最大限度地平衡利用富余煤氣去發(fā)電。公司要求，必須做好動(dòng)態(tài)平衡，減少煤氣放散，增加發(fā)電效益。發(fā)電機(jī)組在南鋼二次能源利用中起到集成作用，提高發(fā)電量已成為公司效益的重點(diǎn)，2010年要求實(shí)現(xiàn)發(fā)電效益3.59億元。煤氣放散率已由過(guò)去的5%降到目前不到1%。