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加壓釜LZ金屬管浮子流量計的選型與流量計算

發布日期:2017-09-25  來源:  作者:  瀏覽次數:
【導讀】:本文從理論上論述了供風目的,介紹了江蘇三暢儀表有限公司生產的金屬管浮子流量計的選型方法,為滿足工藝要求對加壓蓋各宜空氣流量計進行正確的選型和計算,取褥了較好的工藝效果。......

摘要:阜康冶煉廠及出車間中壓空氣的供風t是加壓浸出極其孟要的工藝條件。本文從理論上論述了供風目的,介紹了江蘇三暢儀表有限公司生產的金屬管浮子流量計的選型方法,為滿足工藝要求對加壓蓋各宜空氣流量計進行正確的選型和計算,取褥了較好的工藝效果。

        阜康冶煉廠硫酸選擇性兩段逆流浸出工藝包括一段常壓浸出和一段加壓浸出。金屬化高冰鎳主要由鎳、銅、鉆、鐵的合金相、硫化物相和極少量的氧化相所組成,在常壓浸出和加壓浸出時,上述各相及反應新相同浸出劑和氧發生一系列的氣、液、固三相化學反應。經兩段浸出后,高冰鎳中的鎳90%以上被浸出,而銅、鐵、硫及貴金屬被抑制在浸出終渣(銅渣)中。在兩段浸出中,高冰鎳中60%左右的鎳被加壓浸出。加壓釜的空氣量是極其重的工藝條件,加壓釜由4個隔室組成,如何控制各室的空氣量,正確選擇計量儀表,以保證加壓浸出的工藝效果是本文論述的間題。
        加壓浸出系常壓浸出渣的弱氧化性熱壓硫酸浸出,加壓釜供風的目的是確保下述反應所需的適量氧。
1。常壓浸出渣中殘留的以合金相存在的金屬銅(包括氧化亞銅與硫酸反應生成的新金屬銅相)的氧化浸出
       20170925114816.jpg
2、常壓浸出渣中部分硫化亞銅的氧化
    20170925114820.jpg
3。常壓浸出渣中針鐵礦被硫酸溶出生成的二價硫酸鹽的氧化
      20170925114824.jpg        CuSO4,Fe2(SO4)3的生成和常壓浸出渣中NiS, Ni3S2分別發生交互和歧化反應而使大量的鎳以NiSO。形態溶出。CuSO4 ,Fe2(SO4)3的量只要能滿足鎳的溶出就說明供氧量恰到好處,供氧過多對整個工藝過程不利。上述反應主要在加壓釜的1、2隔室中完成,3隔室次之,4隔室極少。供風量在各室的分配如表1所示。4室供給的少量壓縮空氣除工藝所需外還起著防止空氣分配器被礦漿堵塞的作用。按設計,高冰鎳處理量為1 t/h,加壓浸出總風量消耗為500 Nm3/h,選用H27/R/PTFE/ES/Air金屬管浮子流量計(浮子號27。 4、流量量程0^-500 Nm3/h),安裝在總風管上。這樣,雖可控制風量,但加壓釜每個隔室的供風量無流量計檢測,需靠人工調節閥門的開度來控制,所以常因四個隔室的供風量不當而使鎳的浸出率降低,或因供風過多,加壓浸出液含循環銅和鐵偏高影響常壓浸出。1993年投產前夕,冶煉廠曾訂購了流t計,但因沒有正確掌握選型方法,造成檢測流量嚴重偏大而無法使用。因此,正確地選擇空氣流且計十分重要。

加壓釜各室的空氣分配

1 原理
          金屬管浮子流量計又稱轉子流量計,是變面積式流量計的一種。金屬管浮子流量計實現流量測量的理論基礎是“定壓將,變面積“原理。在流動的流體中放置一個軸線與流向平行的浮子,見圖1。
金屬管浮子流量計的工作原理圖
 
        金屬管浮子流量計本體可以用兩端法蘭、螺紋或軟管與測量管道連接。當流體自下而上流入錐管時,被浮子截流,這樣在浮子上、下游之間產生壓力差, 浮子在壓力差的作用下上升,這時作用在浮子上的力有三個:流體對浮子的動壓力、浮子在流體中的浮力和浮子自身的重力。只有當流體對浮子的動壓力與浮子在流體中所受的浮力之和等于浮子的重力時, 浮子就平穩地浮在某一位置上。
 
        大量實驗證明,在一定雷諾數的范圍內,對于同一口徑金屬管浮子流量計,流體流速的大小與浮子的形狀有關。對于給定的金屬管浮子流量計,浮子大小和形狀已經確定,因此它在流體中的浮力和自身重力都是已知是常量,唯有流體對浮子的動壓力是隨來流流速的大小而變化的。因此當來流流速變大或變小時,浮子將作向上或向下的移動,相應位置的流動截面積也發生變化,流動截面積與浮子的上升高度成比例,即浮子的某一高度代表流量的大小。浮子上下移動時,以磁耦合的形式將位置傳遞到外部指示器,直到流速變成平衡時對應的速度,浮子就在新的位置上穩定。對于一臺給定的金屬管浮子流量計,浮子在測量管中的位置與流體流經測量管的流量的大小成一一對應關系。為了使浮子在形管的中心線上下移動時不碰到管壁,通常采用兩種方法:一種是在浮子中心裝有一根導向芯棒,以保持浮子在錐形管的中心線作上下運動,另一種是在浮子圓盤邊緣開有一道道斜槽,當流體自下而上流過浮子時,一面繞過浮子,同時又穿過斜槽產生一反推力,使浮子繞中心線不停地旋轉,就可保持浮子在工作時不致碰到管壁。金屬管浮子流量計的浮子材料可用不銹鋼、鈦、316L 等制成。
 
2 構成
        金屬管浮子流量計是由浮子、錐管、檢測器等部件組成。浮子組件裝有磁鋼,其作用把是浮子的位移信號以磁信號的形式傳輸給檢測器。檢測器把這一檢測到的信號再以電信號的形式遠距離傳輸,并現場指示瞬時流量值。金屬管浮子流量計具有小流量值、范圍度大、不用現場調試的特點。其結構簡單、運動部件磨損小、使用壽命長、壓力損失小、安裝方便、維修量小、使用周期長、可遠距離傳輸流量信號,與計算機連用可實現集中管理。但也存在不足, 如對于高黏度、大流量、以及兩相以上流體不能測量。
 
3 應用
        由浮子流量計和流量顯示儀兩部分組成的流量儀表,其顯示儀為通用流量顯示儀表。與其它形式流量計比較,具有以下優點:流量計內部可動部件較少、構造簡單、使用壽命長;范圍度10 : 1;從理論上說不需單獨標定即可用于流量測量;儀表輸出電信號,易于實現數字化測量及計算機聯用;測量準確度可達± 1%,F在國內外都在積極研究浮子流量計的開發和應用。浮子流量計的在應用時的流量計算如圖2。
金屬管浮子流量計流量計算
 
        P1 、P 2——端面Ⅰ、Ⅱ上的平均壓力V1 、V 2——端面Ⅰ、Ⅱ上的平均流速Z 1 、Z 2 ——端面Ⅰ、Ⅱ上距起始水平面高度
        F 1 ——端面Ⅰ的面積
        f  k ——端面Ⅱ環隙面積
        F ——浮子非常大端面面積
        ρ f ——浮子材料密度
        ρ——流體介質密度
        V ——浮子體積
        h ——浮子位移
        β——錐管半角
        R ——浮子位移 h 處錐管半徑
        g ——當地重力加速度
        r ——浮子非常大半徑
     金屬管浮子流量計的理論方程式是根據伯努利方程, 流體連續性方程以及力平衡的原理推出。
     根據伯努力方程有下式:
      伯努利公式
     若設 Z1≈Z2 (流量系數中予以修正)則(1)式為
        公式3
        根據流體力學方程有下式:
          公式2
        又根據浮子的力平衡原理有下式:
          公式4
        有圖 2 可知,F 1 ≈ F,f  k << F 1聯立解(2)、(3)、(4)式可得
        公式5(5)
        因此,體積流量為:
        公式6(6)
        質量流量為:
        公式7(7)
 
        其中:α—流量系數,它是取決于浮子形狀、雷諾數以及上述各種標定條件的修正系數, 由試驗確定。
 
        浮子流量計在應用中要保證其測量準確度,就必須正確的安裝使用:
 
        金屬管浮子流量計安裝地點選在無強電、磁場干擾的環境;要求豎直安裝、傾斜度不大于2°,無機械振動,流體保持充滿管道;用于測量氣體時,為使流量計穩定工作,被測氣體壓力一般應大于 0.1MPa;若被測氣體較臟或含有導磁顆粒時,應在流量計的上游安裝過濾器或磁過濾器。金屬管浮子流量計的口徑與管道必須對應,法蘭之間的密封墊圈不得突入管內。

 

    3.金屬管浮子流量計訂貨及安裝注意事項
        (1)訂貨時必須填寫空氣流量計規格書,按規格書要求填寫被測介質名稱、性質、工作條件(工作壓力、溫度、流量范圍),注明需要測量的流級是操作狀態下的流量(m3/h)或工況下的流量為標態(0°C,0.1013 MPa)流量(Nm'/h)等等.
        (2)為使流量檢測穩定,流量計入口直管段長度設計和安裝時為所選口徑的5倍以上.
        (3)流量計投入運行時,注意管道閥門的開度協調.

    4.使用效果和存在問題
        阜康冶煉廠加壓釜各室浮子流量計的選型工作是1995年3月在北京有色冶金設計研究總院配合下進行的,同年年6月訂貨,1996年年初安裝,其安裝示意圖見圖2

金屬管浮子流量計安裝示意圖

        1996年4月投入運行后,使用效果良好,對及時調整各室風量,保證工藝效果起到了積極的作用,現將1996年6^-10月連續5個月加壓浸出銅渣成分與1994年、1995年同期比較列于表3

表3銅渣成分表


        從表3可知,加壓釜各室空氣流量計投入運行后,加壓浸出銅渣含鎳比往年有了明顯降低,銅渣的品位有了明顯的提高.1996年銅渣中鎳的損失比1995年同期降低0.56%,按當年銅渣產童3256t(自然量)和電鎳直收率76.03%計算可多產電鎳13. 86 t,創效益約16萬元。
        鑒于加壓浸出在鎳的濕法冶煉中起步較晚,缺乏經驗,工藝參數把得不準,1995年加壓釜各室空氣流量計的選型仍按北京半工業試驗的參數選定.1996年技改后加壓釜處理能力由礦漿流量7^-8 m3/h提高到設計規模11^-12 m3 /h,但空氣流量計總表選型偏小.為縮短加壓浸出時間,加大礦漿處理A,必須加大1室的風量,這樣原來的空氣流量計不能滿足工藝要求,必須更換。
        從以上可以看出,如何正確地把握工藝參數是儀表選型中應注意的間題.
  

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