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加压釜LZ金属管浮子流量计的选型与流量计算

发布日期:2017-09-25  来源:  作者:  浏览次数:
【导读】:本文从理论上论述了供风目的,介绍了江苏三畅仪表有限公司生产的金属管浮子流量计的选型方法,为满足工艺要求对加压盖各宜空气流量计进行正确的选型和计算,取褥了较好的工艺效果。......

摘要:阜康冶炼厂及出车间中压空气的供风t是加压浸出极其孟要的工艺条件。本文从理论上论述了供风目的,介绍了江苏三畅仪表有限公司生产的金属管浮子流量计的选型方法,为满足工艺要求对加压盖各宜空气流量计进行正确的选型和计算,取褥了较好的工艺效果。

        阜康冶炼厂硫酸选择性两段逆流浸出工艺包括一段常压浸出和一段加压浸出。金属化高冰镍主要由镍、铜、钻、铁的合金相、硫化物相和极少量的氧化相所组成,在常压浸出和加压浸出时,上述各相及反应新相同浸出剂和氧发生一系列的气、液、固三相化学反应。经两段浸出后,高冰镍中的镍90%以上被浸出,而铜、铁、硫及贵金属被抑制在浸出终渣(铜渣)中。在两段浸出中,高冰镍中60%左右的镍被加压浸出。加压釜的空气量是极其重的工艺条件,加压釜由4个隔室组成,如何控制各室的空气量,正确选择计量仪表,以保证加压浸出的工艺效果是本文论述的间题。
        加压浸出系常压浸出渣的弱氧化性热压硫酸浸出,加压釜供风的目的是确保下述反应所需的适量氧。
1。常压浸出渣中残留的以合金相存在的金属铜(包括氧化亚铜与硫酸反应生成的新金属铜相)的氧化浸出
       20170925114816.jpg
2、常压浸出渣中部分硫化亚铜的氧化
    20170925114820.jpg
3。常压浸出渣中针铁矿被硫酸溶出生成的二价硫酸盐的氧化
      20170925114824.jpg        CuSO4,Fe2(SO4)3的生成和常压浸出渣中NiS, Ni3S2分别发生交互和歧化反应而使大量的镍以NiSO。形态溶出。CuSO4 ,Fe2(SO4)3的量只要能满足镍的溶出就说明供氧量恰到好处,供氧过多对整个工艺过程不利。上述反应主要在加压釜的1、2隔室中完成,3隔室次之,4隔室极少。供风量在各室的分配如表1所示。4室供给的少量压缩空气除工艺所需外还起着防止空气分配器被矿浆堵塞的作用。按设计,高冰镍处理量为1 t/h,加压浸出总风量消耗为500 Nm3/h,选用H27/R/PTFE/ES/Air金属管浮子流量计(浮子号27。 4、流量量程0^-500 Nm3/h),安装在总风管上。这样,虽可控制风量,但加压釜每个隔室的供风量无流量计检测,需靠人工调节阀门的开度来控制,所以常因四个隔室的供风量不当而使镍的浸出率降低,或因供风过多,加压浸出液含循环铜和铁偏高影响常压浸出。1993年投产前夕,冶炼厂曾订购了流t计,但因没有正确掌握选型方法,造成检测流量严重偏大而无法使用。因此,正确地选择空气流且计十分重要。

加压釜各室的空气分配

1 原理
          金属管浮子流量计又称转子流量计,是变面积式流量计的一种。金属管浮子流量计实现流量测量的理论基础是“定压将,变面积“原理。在流动的流体中放置一个轴线与流向平行的浮子,见图1。
金属管浮子流量计的工作原理图
 
        金属管浮子流量计本体可以用两端法兰、螺纹或软管与测量管道连接。当流体自下而上流入锥管时,被浮子截流,这样在浮子上、下游之间产生压力差, 浮子在压力差的作用下上升,这时作用在浮子上的力有三个:流体对浮子的动压力、浮子在流体中的浮力和浮子自身的重力。只有当流体对浮子的动压力与浮子在流体中所受的浮力之和等于浮子的重力时, 浮子就平稳地浮在某一位置上。
 
        大量实验证明,在一定雷诺数的范围内,对于同一口径金属管浮子流量计,流体流速的大小与浮子的形状有关。对于给定的金属管浮子流量计,浮子大小和形状已经确定,因此它在流体中的浮力和自身重力都是已知是常量,唯有流体对浮子的动压力是随来流流速的大小而变化的。因此当来流流速变大或变小时,浮子将作向上或向下的移动,相应位置的流动截面积也发生变化,流动截面积与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。浮子上下移动时,以磁耦合的形式将位置传递到外部指示器,直到流速变成平衡时对应的速度,浮子就在新的位置上稳定。对于一台给定的金属管浮子流量计,浮子在测量管中的位置与流体流经测量管的流量的大小成一一对应关系。为了使浮子在形管的中心线上下移动时不碰到管壁,通常采用两种方法:一种是在浮子中心装有一根导向芯棒,以保持浮子在锥形管的中心线作上下运动,另一种是在浮子圆盘边缘开有一道道斜槽,当流体自下而上流过浮子时,一面绕过浮子,同时又穿过斜槽产生一反推力,使浮子绕中心线不停地旋转,就可保持浮子在工作时不致碰到管壁。金属管浮子流量计的浮子材料可用不锈钢、钛、316L 等制成。
 
2 构成
        金属管浮子流量计是由浮子、锥管、检测器等部件组成。浮子组件装有磁钢,其作用把是浮子的位移信号以磁信号的形式传输给检测器。检测器把这一检测到的信号再以电信号的形式远距离传输,并现场指示瞬时流量值。金属管浮子流量计具有小流量值、范围度大、不用现场调试的特点。其结构简单、运动部件磨损小、使用寿命长、压力损失小、安装方便、维修量小、使用周期长、可远距离传输流量信号,与计算机连用可实现集中管理。但也存在不足, 如对于高黏度、大流量、以及两相以上流体不能测量。
 
3 应用
        由浮子流量计和流量显示仪两部分组成的流量仪表,其显示仪为通用流量显示仪表。与其它形式流量计比较,具有以下优点:流量计内部可动部件较少、构造简单、使用寿命长;范围度10 : 1;从理论上说不需单独标定即可用于流量测量;仪表输出电信号,易于实现数字化测量及计算机联用;测量准确度可达± 1%。现在国内外都在积极研究浮子流量计的开发和应用。浮子流量计的在应用时的流量计算如图2。
金属管浮子流量计流量计算
 
        P1 、P 2——端面Ⅰ、Ⅱ上的平均压力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的面积
        f  k ——端面Ⅱ环隙面积
        F ——浮子最大端面面积
        ρ f ——浮子材料密度
        ρ——流体介质密度
        V ——浮子体积
        h ——浮子位移
        β——锥管半角
        R ——浮子位移 h 处锥管半径
        g ——当地重力加速度
        r ——浮子最大半径
     金属管浮子流量计的理论方程式是根据伯努利方程, 流体连续性方程以及力平衡的原理推出。
     根据伯努力方程有下式:
      伯努利公式
     若设 Z1≈Z2 (流量系数中予以修正)则(1)式为
        公式3
        根据流体力学方程有下式:
          公式2
        又根据浮子的力平衡原理有下式:
          公式4
        有图 2 可知,F 1 ≈ F,f  k << F 1联立解(2)、(3)、(4)式可得
        公式5(5)
        因此,体积流量为:
        公式6(6)
        质量流量为:
        公式7(7)
 
        其中:α—流量系数,它是取决于浮子形状、雷诺数以及上述各种标定条件的修正系数, 由试验确定。
 
        浮子流量计在应用中要保证其测量准确度,就必须正确的安装使用:
 
        金属管浮子流量计安装地点选在无强电、磁场干扰的环境;要求竖直安装、倾斜度不大于2°,无机械振动,流体保持充满管道;用于测量气体时,为使流量计稳定工作,被测气体压力一般应大于 0.1MPa;若被测气体较脏或含有导磁颗粒时,应在流量计的上游安装过滤器或磁过滤器。金属管浮子流量计的口径与管道必须对应,法兰之间的密封垫圈不得突入管内。

 

    3.金属管浮子流量计订货及安装注意事项
        (1)订货时必须填写空气流量计规格书,按规格书要求填写被测介质名称、性质、工作条件(工作压力、温度、流量范围),注明需要测量的流级是操作状态下的流量(m3/h)或工况下的流量为标态(0°C,0.1013 MPa)流量(Nm'/h)等等.
        (2)为使流量检测稳定,流量计入口直管段长度设计和安装时为所选口径的5倍以上.
        (3)流量计投入运行时,注意管道阀门的开度协调.

    4.使用效果和存在问题
        阜康冶炼厂加压釜各室浮子流量计的选型工作是1995年3月在北京有色冶金设计研究总院配合下进行的,同年年6月订货,1996年年初安装,其安装示意图见图2

金属管浮子流量计安装示意图

        1996年4月投入运行后,使用效果良好,对及时调整各室风量,保证工艺效果起到了积极的作用,现将1996年6^-10月连续5个月加压浸出铜渣成分与1994年、1995年同期比较列于表3

表3铜渣成分表


        从表3可知,加压釜各室空气流量计投入运行后,加压浸出铜渣含镍比往年有了明显降低,铜渣的品位有了明显的提高.1996年铜渣中镍的损失比1995年同期降低0.56%,按当年铜渣产童3256t(自然量)和电镍直收率76.03%计算可多产电镍13. 86 t,创效益约16万元。
        鉴于加压浸出在镍的湿法冶炼中起步较晚,缺乏经验,工艺参数把得不准,1995年加压釜各室空气流量计的选型仍按北京半工业试验的参数选定.1996年技改后加压釜处理能力由矿浆流量7^-8 m3/h提高到设计规模11^-12 m3 /h,但空气流量计总表选型偏小.为缩短加压浸出时间,加大矿浆处理A,必须加大1室的风量,这样原来的空气流量计不能满足工艺要求,必须更换。
        从以上可以看出,如何正确地把握工艺参数是仪表选型中应注意的间题.
  

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