刘 欣

东华工程科技股份有限公司 合肥 230024

中国是世界焦炭产量最大的国家。 2019年中国焦炭产量达4.7亿吨，占世界焦炭总产量的60%以上。炼焦用煤生产焦炭的同时会大量产出一种中热值的可燃性气体，这种炼焦工业的副产品叫做焦炉煤气。焦炉煤气富含氢气与甲烷，经过净化分离后可作为多种有机合成物的原料[1]，因此焦炉煤气流量的准确测量也是焦炉煤气综合利用中的重要部分。

1 焦炉煤气常用流量测量仪表简介

焦炉煤气流量测量可以利用各种类型的流量计，其中包括超声波流量计、节流装置、平衡流量计等。这些测量方法有着各自的优缺点，适用于不同的工况要求。

1.1 超声波流量计

超声波流量计是基于超声波在流动介质中传播速度等于被测介质的平均流速与声波在静止介质中速度的矢量和的原理而开发的流量计。超声波流量计的信号检测原理可分为传播速度差法、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。当前常用的超声波流量计采用传播速度差法，即安装在管道中的全金属超声波换能器向流体上游和下游发送声音脉冲(见图1)。根据传感器在顺流和逆流时的传输时间差异来计算流体的速度、体积和质量流量。

超声波流量计流量计算公式如下[3]：

(1)

(2)

式中，qv为工况下的体积流量，m3/s；V为流速，m/s； P为超声波通道长度，m；L为管径，m；tup为逆流时的传输时间，s；tdn为顺流时的传输时间，s；D为上游管道内径，m。

图1 超声波流量计原理图