可提供符合环保法规文件的

多点式热式质量流量计被应用于监测熏蒸剂流量

2020-12-24

几千年来，农民和食品加工商一直面临的挑战是如何把大麦、啤酒花、小麦、玉米和其他谷物的品质保存完好。现在，世界各地运营大型谷物储存设施的公司，依靠先进的熏蒸系统技术，采用各种各样的包含挥发性有机化合物化学制品的熏蒸剂，在保持储粮产品高品质的同时，降低虫害和其他害虫的危害。

储量产品的保存方式因为涉及到有毒气体，所以是一个危险的工艺过程。为了保护操作人员、设施设备和环境的安全，必须要管理并监测这个工艺过程。残余气体构成了一个潜在的空气污染问题和气候威胁，所以避免过度使用昂贵的熏蒸剂是非常重要的。

图1 –谷物储存

亚太地区一家国际领先的农业综合公司，作为其出口业务的一部分，其存储产品在运往其他国际客户之前必须满足无虫害并且其熏蒸工艺必须符合当地环保法规的出口要求。熏蒸系统的气体排放水平必须符合当地连续排放监测系统（CEMS）对挥发性有机化合物（VOC）的监测要求。

问题

作为其工厂安全和健康承诺的一部分，该公司最近联系了FCI决定升级其筒仓熏蒸系统气体检测部分。这个粮食储存筒仓设施位于一个靠近粮食种植区和大都市的工业港区。

图2–筒仓和熏蒸管道

工厂的工程师需要更准确、更稳定地测量在筒仓熏蒸过程结束之后释放到空气中的甲基溴残留量。在谷物装运出口之前，必须对仓内的谷物产品进行熏蒸（图2）。在熏蒸剂被安全排放到大气中之前，需要对筒仓和管道中残留量进行测量和记录。

甲基溴是一种无色无味的气体，在农业中被广泛用于防止包括啮齿动物在内的各种害虫。作为一种高效的熏蒸剂在密闭空间使用，例如筒仓，其毒性在使用后迅速消散到空气中，成为无害的。甲基溴气体被归类为VOC气体，但当地政府对其向大气的释放进行了监管，以保护环境免受全球变暖的影响。

在这个储存设施中，有几十个筒仓，每个筒仓都由管道网络连接到一个主熏蒸系统。熏蒸剂被引入位于每个筒仓的底部，并在特定的时间内再循环，直到熏蒸工艺过程完成后释放到大气中。为了满足环保规定，需要使用位于多个不同位置对气体流量进行精确测量以提供完整的合规数据的CEMS设备，来监测熏蒸剂残余气体。

筒仓的熏蒸系统包括一个中央熏蒸剂储存仓库（图3），熏蒸剂通过管道输送到每个筒仓的底部。熏蒸剂在每个筒仓的顶部被捕获并再循环，这个过程中产生的残余气体会被测量并释放到大气中。

图3 - 熏蒸剂储存仓库

解决方案

在审查了筒仓熏蒸系统和CEMS流量排放报告要求之后，FCI推荐了MT100系列多点式热式质量流量计（图4）。该流量计结合了先进的电子设备和多个精密流量传感器，提供气体或空气的质量流量直接测量，精确、重复性高，维护费用低。

图4 -MT100系列多点式热式质量流量计

这些热扩散式流量计拥有两到八个流量传感探头，适用于筒仓复杂的熏蒸管道网络。每个传感器安装插入深度可以被调节，并且多路输出取平均后显示工艺过程流量。传感器可以是桅杆式构造（同一探杆包含至少两个或更多传感探头）被安装在管道上，也可以围绕一个管道的同一个截面安装多个单点式传感器（一个探杆包含一个传感探头）。

工厂的工程师选用了符合美国环境保护署（EPA）40 CFR 60部分和40CFR P 75部分包含持续排放远程监控系统（CERMS）的CEMS应用程序包。这个程序包提供一个每间隔24小时自动校准零点和满度漂移的测试，同时干预传感器检查。

CEMS程序包包含一个自动的或者人为预设置的漂移和传感器干预/锁定状态的自检系统，检测结果在流量计LCD液晶屏和DCS系统会显示一个简单的‘pass’或‘fail’。CEMS选项还包括连接到外部设备的两个继电器输出，一个表示正在进行的测试，另一个表示故障测试模式。

工厂团队得知这个系列的多点式流量计流速测量包含0.25SFPS – 1000SFOS[0.07NMPS – 305NMPS]很宽的流速范围、量程比达到100：1、理想测量精度达到读数的±0.75%和满量程的±0.5%后非常满意，并且FCI热式质量流量计拥有双重功能，同时可提供温度测量，测量范围-50℉至850℉ [-45℃至454℃]，温度测量精度± 2℉ [± 1,1℃]。

鉴于港口设备位于高低不平的沿海环境，工厂工程师发现这个系列的流量计变送器测量功能丰富并且封装非常牢固，输出方式有多种方式可供选择，可满足各类DCS、PLC、SCADA和记录设备的各种接口方式。标准输出配置包含两路隔离的高分辨率满足Namur NE43的4-20mA模拟流量输出、HART（FieldComm Group认证)、Modbus、0-1KHz脉冲输出和一个USB接口，可选择Foundation Fieldbus和PROFIBUS-PA数字总线通讯。

流量计标准LCD大液晶彩色触摸显示屏可提供流速、温度和累加器包含模拟和数字的综合显示信息，同时包含一个基于时间可选的流速条形图和传感器故障诊断信息。变送器外壳是坚固的不锈钢材质，满足NEMA 4X/IP64等级。

该流量计的电路部分还包括一个用户可编程的数据记录器功能，流量、温度和累计流量以及故障代码可以记录在一个可移动的8GB SD卡上。校准功能可以根据用户需求运行或者组态为自动执行，校准结果可以在LCD显示屏上通过‘pass’和‘fail’显示信息展示给操作员，如果是自动执行程序，检测结果被记录在控制板上的数据记录器。

图5–已安装的MT100

该用户在熏蒸系统中应用了六台多点式流量计（图5），流量传感器安装在残留气体排放到大气中的管道上，流量变送器则位于地面操作人员易操作的区域。

热扩散技术

这个系列的多点式流量计基于热扩散原理，直接提供质量流量测量。该技术是将两个带热保护套管的铂金电阻（RTD）温度传感器放置在工艺管线中。

其中一个RTD被加热，另一个RTD测量工艺介质实际温度。这两个RTD之间的温度差会产生一个与介质冷却效应成比例、可用于测量气体质量流量（图6）、无需额外压力或温度变送器的电压输出。

图6–热扩散技术

基于直接测量质量流量技术，该系列流量计设计同时包含实时温度补偿。即使在工艺过程温度变化的应用中，这种能力确保了高重复性和可靠的流量测量，例如被应用在全年连续运行的大型炼油厂。

无任何活动和易堵塞的部件，此多点式流量计不会受到灰尘和脏气的影响。这种无故障的传感技术及其坚固的封装使得流量计免维护，可以持续运行，而且安装成本低，使用寿命长，使用周期成本低。

结论

这六台MT100多点式热式质量流量计被应用在谷物储存行业，并且已经连续无故障运行六个月。CEMS/CERMS数据报告为监管机构提供了必要的文件。在另一个存储设施中已经安装了第七台多点式热式质量流量计。该用户正在计划将这个系列的流量计应用到其他流量测量类似的应用。