Elektromagnetische stroommeter voor FGD-mest en koelwater in kolencentrales | Xi'an Qinwei

Een 2*600 MW superkritische kolencentrale in Centraal-China, die basislast elektriciteit levert aan het provinciale net met een jaarlijkse opwekkingscapaciteit van ongeveer 7,2 miljard kWh, koos Xi'an Qinwei Instrument Factory om chronische betrouwbaarheidsproblemen met de stromingsmeting in hun Rookgasontzwavelingssysteem (FGD) en water-stoomcyclus aan te pakken. De centrale maakt gebruik van natte kalksteen-gips FGD-technologie om een SO₂-verwijderingsrendement van >98% te bereiken, in overeenstemming met de ultra-lage emissienormen van China (SO₂ < 35 mg/Nm³).

Kritieke stromingsmeetlocaties omvatten: toevoer van kalksteenslurry naar de absorber (20–30 gew.% vaste stoffen, zeer schurend), afvoer van gipsbleedslurry, proceswateraanvulling, toevoer van gedemineraliseerd water naar de ketel (geleidbaarheid < 5 μS/cm), koelwater van de condensor (doorstroomsysteem, 45.000 m³/u per eenheid), en distributie van service water. Meetbetrouwbaarheid heeft directe invloed op de rapportage van milieunaleving, chemische stoichiometrieregeling en het beheer van de waterchemie van de ketel.

• Extreme slijtage in FGD-slurry: Kalksteenslurry met 25–30 gew.% calciumcarbonaatdeeltjes (D50 ≈ 45 μm) is inherent schurend. Eerdere elektromagnetische flowmeters met rubberen voering op slurrytoepassingen leden aan slijtage van de voering binnen 14–18 maanden, waardoor het meterlichaam werd blootgesteld aan corrosieve slurry (pH 5,0–5,8 met opgeloste chloriden tot 20.000 ppm door het chloorgehalte van de kolen). Twee vervangingen van het meterlichaam in 3 jaar kostten elk ¥180.000 aan materiaal en installatiekosten.
• Falen van meting bij lage geleidbaarheid: Gedemineraliseerd water (condensaat en ketelvoedingswater) heeft een geleidbaarheid onder de 5 μS/cm — dicht bij de theoretische minimale meetdrempel voor elektromagnetische flowmeters. De vorige meters vertoonden intermitterende signaaluitval tijdens nachtbedrijf met lage stroming (< 20% van de maximale stroming), wat leidde tot oscillaties in de niveauregeling van de ketel trommel en onnodige alarmen voor lage stroming activeerde.
• Hoge installatiekosten voor grote diameters: De koelwaterleidingen van de condensor (DN1200, 45.000 m³/u) vereisten insteekmeters vanwege de prohibitieve kosten van full-bore magnetische flowmeters. Insteekmeters leden aan gevoeligheid voor het snelheidsprofiel, met metingen die varieerden met ±12% afhankelijk van de insteekdiepte en de verstoring stroomopwaarts door gedeeltelijk geopende vlinderkleppen.
• Gipsafzetting en signaalverlies: Calcium sulfaatafzetting op elektroden in de gipsbleedleiding isoleerde geleidelijk het meetoppervlak, waardoor de signaalamplitude met 40–60% over 4–6 weken afnam. Maandelijkse reiniging van de elektroden was vereist, inclusief systeemisolatie en mechanische ontkalking.

Xi'an Qinwei Instrument Factory leverde een elektromagnetische flowmeteroplossing met meerdere configuraties, afgestemd op de unieke uitdagingen van elk meetpunt, gebruikmakend van het Faraday's Law meetprincipe — inherent onafhankelijk van vloeistofdichtheid, vaste stofconcentratie en viscositeit — wat ideaal is voor slurry- en laag-geleidende waterapplicaties waar mechanische en ultrasone meters falen.

• Keramische (Al₂O₃) voering — FGD Slurry Leidingen: Voor de kalksteen- en gipsslurrytoepassingen specificeerden we een 99,7% zuivere aluminiumoxide keramische voering met een Vickers-hardheid van meer dan 1.600 HV — ongeveer 10* harder dan PTFE en 20* harder dan hard rubber. Keramische voeringen zijn vrijwel immuun voor abrasieve slijtage door calciumcarbonaat- en calciumsulfaatdeeltjes, met een verwachte levensduur van meer dan 10 jaar, zelfs bij continu gebruik in slurry. Het keramische oppervlak is ook chemisch inert voor de zure, chloride-rijke FGD-omgeving.
• Hoog-impedantie voorversterker — Gedemineraliseerd water Service: Voor de laag-geleidende ketelvoedingswatertoepassing integreerde Xi'an Qinwei een geïntegreerde hoog-impedantie voorversterker direct in de sensorbehuizing, waardoor de ingangsimpedantie van de elektrode werd verhoogd tot >10¹² Ω. Dit maakt stabiele signaalacquisitie mogelijk in vloeistoffen met een geleidbaarheid zo laag als 1 μS/cm — ruim onder de 5 μS/cm specificatie van de fabriek — en zorgt voor continue, driftvrije meting, zelfs tijdens nachtbedrijf met lage stroming.
• Hastelloy C-276 Aardings- en Meet elektroden — Slurry Leidingen: Gecombineerde corrosie-erosiebestendigheid tegen de zure, hoog-chloride FGD-omgeving. Het molybdeengehalte van Hastelloy C-276 biedt een putcorrosiebestendigheid die gelijk is aan een PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) van meer dan 45, vergeleken met 25 voor 316L SS.
• Hogedruk Gesmeed Lichaam — Ketelvoedingswater: Voor de DN300 hogedruk voedingswaterleiding bij 15–18 MPa en 180°C werd een gesmeed koolstofstalen meterlichaam met butt-weld eindverbindingen geleverd, conform ASME B16.25 lasvoorbereiding en hydrostatisch getest op 1,5* ontwerpdruk. De PTFE-voering was geschikt voor continu gebruik bij 180°C.
• Modbus RTU Integratie met DCS: Alle meters werden geïntegreerd in het gedistribueerde controlesysteem van de fabriek via RS485 Modbus RTU, wat real-time stromingsgegevens, totalisatoraccumulatie voor maandelijkse milieurapportage (FGD-slurrystroom * SO₂-verwijdering = nalevingsverificatie) en diagnostische alarmen voor detectie van lege leidingen en bewaking van de conditie van de elektrodecoating opleverde.

De DN150 kalksteenslurrymeter werd geïnstalleerd op een verticaal opwaarts stromend gedeelte om volledige leidingomstandigheden te garanderen — een kritieke vereiste gezien de neiging van de slurry om te bezinken en gelaagde stroming te vormen in horizontale leidingen bij snelheden onder 1,5 m/s. Rechte leidingtrajecten van 10D stroomopwaarts en 5D stroomafwaarts werden voorzien. De inherente brosheid van de keramische voering vereiste zorgvuldige hantering tijdens de installatie: flensbouten werden met een kruispatroon aangedraaid tot 80 N·m met een gekalibreerde momentsleutel. De hogedruk voedingswatermeter werd geïnstalleerd met butt-weld verbindingen door gecertificeerde ASME-gekwalificeerde lassers, met nabewerking van de lassen en radiografische inspectie van de lassen vóór hydrostatische testen.