萊鋼混合煤氣的密度補償計算

李夕平，李莉芝，劉 偉

（萊蕪鋼鐵集團有限公司，山東 萊蕪 271104）

1.萊鋼混合煤氣計量概況

萊鋼的主要軋材生產線，包括棒材廠、型鋼廠、板帶廠，均使用混合煤氣作為基本加熱能源，熱電廠混合煤氣加壓站將高爐煤氣配入焦爐煤氣中加壓后統一供出。對于煤氣的計量，大都采用孔板作為節流裝置，高焦配比的變化引起混合介質平均密度的變化，給計量運算帶來諸多困難?；旌辖橘|瞬時流量運算若采用動態密度值，存在很大困難，特別是成分變化引起的密度變化，在計量運算中十分棘手，計算公式模型繁瑣。因此在混合煤氣計量儀表中將配比認定為常數來運算，在報表時進行相應配比數據補償計算。

高焦配比的波動對混合煤氣的體積影響很大。當焦爐煤氣供應緊張時，混合煤氣中高爐煤氣的比例較大，平均維持在高焦比2：1左右，有時高達3：1，而管路計量的孔板設計計算是以高焦比2：1配比為基準的。當焦爐煤氣大量配入時，高爐煤氣配入量減少，混合煤氣配比顯著降低，每10天平均配比最低曾達到0.2：1以下。因此混合煤氣配比與密度的相互關系在計量運算中需重新進行密度補償計算。

2.計量模型中密度的處理方法及其原理

流量計算的基本公式為：

式中：M——質量流量，kg/h；

k——流量系數；

ΔP——差壓值；

ρ1——工作狀態下的密度值。

由于氣體計量一般以標準狀況下的體積數為依據，故對煤氣的計量同樣也折算成標準狀態（1atm，20℃）下的體積流量，即：

式中：ρN——為標準狀態下的煤氣密度值。

單一介質的流量計量，公式中的密度ρ1一般采用壓力和溫度的函數數學模型運算來求得，對狀態恒定或變化不大的可以將密度看作常數。對混合氣體的計量比起單一氣體要復雜得多，特別是密度的計算不僅涉及溫度、壓力，還涉及組份及其配比。在實際計量中，各混合煤氣計量孔板的溫度和壓力參數參照正常值設定為常數，而配比也認定為常數2：1，即在儀表中密度被認定為常數來計算，這樣就需要對儀表計算出的流量數據根據密度進行適當的補正。

(1)密度的溫壓補償處理及其依據

公司各混合煤氣用戶計量點孔板計算溫度、壓力設定值如表1所示。

表1 混合煤氣用戶計量點孔板計算溫度、壓力設定值

（2）密度的配比補償

上面說明了流量的溫壓補償問題，至于配比問題需要再考慮。煤氣的瞬時配比測量及其相應密度的計算在計量儀表中又是很棘手的問題，同樣需要化繁為簡，先在儀表中以固定的配比來計算，最后再以一定時間段的平均配比對儀表計量出的數據進行配比密度補償。這種計量修正方法非常簡便，既省去了混合介質流量測量的諸多棘手問題，又能比較準確地計量出流量值，有它的顯著使用效果。

當配比為X：1時，由于孔板設計為配比2：1，即計量儀表是以配比2：1時的密度計算流量，所以儀表運算數據為：

3.配比密度補償的作用及效果

在配比密度補償前，混合煤氣中平均高焦比數值較高，一般在2：1左右，高時可達3：1以上，由表2可以看出，此時的補償系數差值不大，一般低于5%。受生產波動的影響，煤氣的使用狀況也不斷變化，摻入的高爐煤氣比例變化很大，混合煤氣高焦配比波動特別大。高爐煤氣經常停止配入，每10天平均配比最低已達0.2：1以下，由表2可以看出，這時的密度補償系數差值高達30%以上，進行儀表運算數據的補正尤為必要。

表2 配比密度補償系數表

萊鋼的混合煤氣財務結算即以此計量儀表補償后數據為準，配比密度補償的結算差值每年可達人民幣1 500萬元，這對供用結算雙方都很重要。通過配比密度補償，為生產的成本核算和節能降耗提供了更為準確的計量依據，并為同類行業提供了重要的借鑒意義。同時，配比密度補償對計量統計工作也非常重要的，煤氣用戶很多，煤氣的統計平衡（不僅僅是混合煤氣，相關聯的還有焦爐煤氣平衡和高爐煤氣平衡）一直是比較困難的工作，配比密度補償大大提高了計量數據的準確性，降低了煤氣平衡工作的難度。

目前，煤氣的日平衡工作，已在原來每月的密度補償計算的基礎上細化到每天進行混合煤氣的密度補償計算，使出具的數據更加準確，更加切合生產實際，得到了用戶的一致認可。