溫度對金屬管浮子流量計的影響

　　上海自動化儀表有限公司通過測量金屬管轉子流量計在不同溫度下的反應活性和反應后強度，發(fā)現了溫度對熱工性能的影響規(guī)律：“隨著溫度的升高，反應速率逐漸加快。 "提出了精確控制測量溫度的改進方法。

　　前言

　　在高爐冶煉過程中，金屬管轉子流量計不僅提供熱源，還起到還原劑、支撐骨架和供碳的作用。長期以來，我國一直把金屬管轉子流量計的冷強度作為衡量金屬管轉子流量計質量好壞的主要指標。但隨著高爐冶煉理論研究的深入，反應性(CRI)和反應后強度(CSR)更能反映金屬管轉子流量計的內在品質。而且，隨著高爐的大型化，這個指標變得越來越重要。

　　根據GB/T4000-2017，影響金屬管轉子流量計熱性能測定的因素包括制樣、N2、CO2氣體流量和溫度等。流量采用質量流量計控制，基本可以消除其對測量結果的影響;在相同的條件和相同的標準方法下，可以消除樣品制備對測量結果的影響。隨著溫度的升高，金屬管浮子流量計的反應速度加快，溫度對測量結果的影響越來越明顯。通過實驗，探討了溫度對測量結果的影響，研究了溫度的控制方法，并提供了解決方案。

　　1 實驗部分

　　1.1 儀器設備

　　金屬管浮子流量計反應性測定裝置;顎式破碎機;電子天平，電感0.5g;標準圓孔篩，10 mm、23 mm、25 mm;鉑銠-鉑熱電偶(S型)，0.5 mm; I型滾筒，轉速20 r/min。

　　1.2 樣品制備

　　按國標制樣方法，在萊鋼焦化廠選用20公斤粒徑不小于25mm的CDQ金屬管浮子流量計。破碎機破碎，縮小 10 kg 樣品，分別用 23 mm 和 25 mm 的標準篩篩分，并用 > 25 mm 的金屬管轉子流量計粉碎和過篩，直到全部 < 25 mm。取篩上>23mm的金屬管轉子，棄去片狀焦和長焦，人工將金屬管轉子修整成顆粒狀，混勻，將樣品放入I型轉鼓中50轉。用23mm標準篩篩分，然后在170-180℃烘箱中干燥2h，冷卻至室溫后用23mm標準篩篩分，稱取200±0.5g樣品備用。

　　2 實驗結果與討論

　　1) 溫度與電動勢的關系

　　根據國家標準，用于測量金屬管轉子流量計熱性能的熱電偶為0.5mm S型鉑銠鉑熱電偶。測量原理是在不同的溫度下，鉑銠合金與鉑之間會產生一定的電動勢，根據電動勢的大小反映被測物體的溫度。約 1100°C。

　　由表1可知，S型熱電偶在1 100 ℃溫度下產生的電動勢為10. 756 5 mV，±0. 118 mV的誤差會產生±10 ℃的誤差，而誤差為±0。237 mV的誤差，會有±20℃的誤差。因此，要嚴格控制溫度，就要嚴格控制儀器儀表顯示的溫度，與相應溫度下熱電偶產生的電動勢相對應，以保證測溫的準確性。

　　2)溫度對測量金屬管轉子流量計熱性能的影響原理

　　在高溫下，金屬管轉子流量計與CO2的反應是氣固反應，反應速率取決于化學反應速率和氣體擴散速率。反應動力學模型為：

　　C(s) + CO2 (g) →CO(g)

　　CO2氣體通過氣相邊界層或通過反應物周圍的灰層擴散到固相金屬管轉子流量計的表面。反應界面擴散，反應界面發(fā)生氣固相反應。該反應是吸熱的，隨著溫度的升高，隨著反應界面的擴大，反應速度也相應加快。

　　3)不同溫度下焦炭CRI和CSR的測定

　　為了探究溫度對金屬管轉子流量計熱性能測量的影響，對同一焦炭分別在1 080 ℃、1 090 ℃、1 100 ℃和1 110 ℃進行了測試。 CRI和CSR在1120℃相同溫度下測量。

　　由表2可以看出，金屬管轉子流量計在1 090 ℃時的后反應強度比1 100 ℃時高3.8%，比1 110 ℃時低4.1%。在1 080 ℃和1 120 ℃測得的反應后強度與1 100 ℃有較大差異，不能正確反映金屬管轉子流量計的反應活性和反應后強度。因此，在測量金屬管轉子流量計的熱性能時，應嚴格按照國家標準進行控制，控制在1 100±3 ℃以內，否則CSI和CSR的測量結果會隨著增加而發(fā)生較大變化?；驕囟冉档?。該偏差可能會影響有關單位對金屬管轉子流量計的質量判斷，影響高爐的穩(wěn)定性。

　　4)可樂減肥實驗

　　在高爐下降過程中，金屬管轉子流量計進行干燥和加熱。 850℃前，溶解損失很小。在此溫度之后，金屬管轉子流量計開始反應。

　　為了更直觀地反映溫度對金屬管轉子流量計熱性能的影響，對實驗裝置進行了改進，將反應釜掛在電子秤上，通過電子秤讀出金屬管轉子流量計的失重率。電子秤 。

　　為此，設計實驗如下。稱取 200.0 g 金屬管轉子流量計，加熱實驗裝置，并在 400 °C 下通過 N2 保護。在1150℃保持1 h，以5 L/min通入CO2，讀出金屬管轉子流量計的失重，計算失重率(表3)。

　　由上述實驗可知，可以看出，隨著溫度的升高，金屬管轉子流量計的失重率更高，相應的反應速度也更快。由于加熱爐的限制，只能達到1200℃。據資料記載，在1 400 ℃時，金屬管浮子流量計的失重率可達70%。

　　5) 為實現精確的溫度控制，采用的方法

　　①檢查熱電偶，確保使用合格的熱電偶。

　?、诮饘俟芨∽恿髁坑嫹磻詼y量裝置中使用的儀表必須準確反映高溫爐的溫度。檢測方法可以輸入10.756 5 mV的電壓，看儀表是否顯示1 100 ℃。如果有錯誤，調整儀表以顯示溫度。否則，請更換儀表，使其能夠正確顯示測得的溫度。

　　③在測量金屬管浮子流量計熱性能的過程中，當儀表顯示1 100 ℃且穩(wěn)定時，測量熱電偶的電動勢是否為10.756 5 mV，否則其控制溫度不是1 100 ℃，應檢查，使其溫度與相應的電動勢相匹配。

　?、艽_定高溫爐恒溫區(qū)

　　每個高溫爐都有不同的恒溫區(qū)，應定期測量其恒溫區(qū)。在熱性能測量過程中，將樣品保持在恒溫區(qū)，保證金屬管轉子流量計反射過程中溫度波動非常小，使測量結果更加穩(wěn)定。

　　3 結論

　　1)在不同溫度下，金屬管轉子流量計的反應速率不同，隨著溫度的升高，反應速率增加。

　　2)與國標控制溫度1100℃相比，溫控相差10℃，對金屬管浮子流量計的后反應強度影響約4%。反應溫度應按國家標準準確控制。

　　3) 儀器、儀表、熱電偶應檢查，保證測溫的準確性，從而保證測量結果的準確性。

　　4)定期對高溫爐恒溫區(qū)進行測量，將樣品置于恒溫區(qū)，避免溫度波動對測量結果的影響。上海紫儀有限公司保證測量結果的一致性。