火炬气流量的测量一直以来都是炼油、石化、化工和其他各类工厂的需求，对火炬气流量的更好测量，不仅能够缓解企业安全管理压力，而且可以减少物料损失，具有重要意义。然而，火炬气测量存在诸多难点，不妨看看下面几种不同的测量方法，总有一款适合你。
无论白天黑夜，工厂的火炬和排气筒都是最醒目的存在。关于火炬系统
火炬排气筒是高大、笔直、而且口径很大的钢结构，一般用于天然气加工、炼油、石化、化工等工厂。它可以将无法回收和再加工的可燃/有毒气体及蒸汽收集后燃烧，是保障企业安全生产的一项重要措施。通过燃烧，火炬将废气转化为二氧化碳和水蒸气，从而大大降低废气的环境影响。
保障安全生产、减少环境污染势在必行。火炬燃烧在天然气生产中具有重要作用，以下是典型使用场景：
用于钻探油气井后进行油气井测试
在钻探油气井并进行水力压裂后，企业一般会进行油气井测试从而确定流出该井的流量、压力和流体组成。测试会持续几天或者几周，在此过程中会用到火炬。此外，在维护和清理油气井时，也会出于安全目的使用火炬。
作为天然气加工厂的安全装置
在加工天然气时，设备可能会过压。发生这种情况时，安全阀通过管道将气体释放到火炬中，从而避免潜在的危险。
用于管理无法收集或回收再加工的气体
例如，某些压缩站安装了用于将水从天然气中去除的脱水装置，脱水处理后再将气体送入管道。在这种情况下，要求比较高的压缩站可能会安装火炬用于燃烧脱水装置收集到的废气。
炼油、石化、化工和其他行业工厂的火炬燃烧
炼油厂和其他行业工厂的火炬燃烧应用与天然气加工厂的使用情况相似，以下是典型使用场景：
流量和压力的紧急泄放
维修和再生过程中的放空
开停工操作
过程排气，包括一些压力控制
泄压阀泄漏
火炬气流量测量方法
有三种主要方法可以测量火炬气的流量，这些方法包括以下几种类型的流量计：
超声波流量计
热式流量计
差压式流量计
在全球气体流量测量应用中，火炬气流量测量领域增长速度排名第二，随着环境要求日趋严格，火炬气测量的需求也将不断增加。在这一领域，超声波流量计、热式流量计和差压式流量计各有千秋。
超声波流量计
超声波流量计有两种方法，一种是多普勒法，一种是时差测量法，其中时差测量法用于火炬气测量。时差测量法超声波流量计同时具有发射器和接收器，它们以一定角度在管道上发射超声波信号，并测量信号传播所需的时间。时差法主要原理是当超声波束在流体中传播时，流体的流动将使传播时间产生微小变化，其传播时间的变化正比于液体的流速。零流量时，两个传感器发射和接收声波所需的时间完全相同；液体流动时，逆流方向的声波传输时间大于顺流方向的声波传输时间。
超声波流体可以检测液体和气体的流量。用于气体测量的超声波流量计具有外夹式和插入式两种安装类型。外夹式流量计安装在短管节上，并与排气筒的排放管道相连接。因此，安装外夹式流量计时，需要将管道切开。外夹式流量计的传感器安装在主体中，当需要高精度测量结果时，通常使用在线监测流量计，因为流量计算中涉及的未知数较少。这一类型的流量计缺陷是便携性差，而且通常价格高昂。
插入式超声波流量计至少有两个接液传感器，通常安装在管道的两侧。安装时需要在被测管道上开孔，由于传感器会穿过管壁，因此插入式流量计避免了与管壁和材料有关的问题，而这些问题对于外夹式流量计来说很重要。当管道条件苛刻，安装外夹式流量计不可行时，可以使用插入式流量计。插入式流量计的便携性比外夹式流量计差。
00:53超声波流量计现已广泛用于测量火炬气，如今使用接液传感器可提供更高的精度。虽然用于火炬气的超声波流量计发展不及用于天然气密闭输送的多声路超声波流量计那么快，但它仍然是超声波流量计应用总体增长的重要因素。
超声波流量计的优缺点
超声波流量计的一个优点是，它们在管路中产生的压降很小或没有。外夹式和插入式超声波流量计可能会产生的压降最小，具体取决于传感器的位置。相比之下，由于它们在管道中的位置不同，孔板流量计和涡轮流量计会产生的压降非常巨大。
超声波流量计可以非常精确，不同的测量方法得出的结果会有一些差异。最准确的超声波流量计是用于气体或液体流量测量的短管节多声路流量计。虽然具体的声路数量与精度之间似乎没有直接的关联，但多声路通常比单声路或双声路更为精确。当测量高价值产品（例如原油和天然气）时，准确性尤为重要。
如上图，超声波仪表可为石油和天然气等高价值行业提供高度精确的测量。
可靠性是超声波流量计的另一个主要优势。因为没有活动部件，所以超声波流量计比涡轮流量计等其他流量计需要的维护更少。虽然孔板流量计也没有活动部件，但孔板容易磨损，需要定期检查。即使超声波流量计的购买价格可能高于某些竞争产品，许多末端用户还是会区分购买价格和总体拥有成本。由于减少了维护需求，因此某些超声波流量计和其他低价流量计相比，具有较低的总体拥有成本。
超声波流量计用于火炬气测量的另一个主要优点是量程范围广，一些超声波流量计的量程比高达:1。因为排气筒中的流量有时可能非常低，然而在其他时间，它可能流量又很高。超声波流量计可以轻松处理流量的低值和高值，并且比热式流量计和差压式流量计更好。
热式流量计
热式流量计利用流体流过外热源加热的管道时产生的温度场变化来测量流体质量流量，或利用加热流体时流体温度上升某一值所需的能量与流体质量之间的关系来测量流体质量流量。热式流量计的工作原理是使用一个或多个温度传感器将热量引入流量并测量散失的热量。
测量方法之一是将一个传感器加热，然后利用另一个传感器测量气体的温度。质量流量的计算基于维持两个传感器之间的恒定温度差所需的电能。
方法二也使用两个传感器，一个加热，另一个测量流量温度。加热的功率需要保持恒定，根据被加热的传感器与流体的温度差来测量质量流量。两种方法都利用了流速高则冷却效果强的原理，而且都通过测量冷却效果对流量的影响来计算流量。
热式流量计。在美国20世纪90年代初，新的环境法规开始要求企业检测并减少向空气中排放NOX（氮氧化物）和SO2（二氧化硫）。NOX和SO2是造成酸雨的两种主要污染物，美国EPA（环境保护署）也发起了一项减少大气污染的计划。通过将流量的测量值与SO2和NOX浓度的测量值结合起来，可以确定这些物质排放到大气的数量。由此，EPA法规将CEMS（连续在线监测系统）引入了整个行业发展。
热式流量计公司根据CEMS要求开发了多通道热式流量计。连续排放监测通常应用在工业企业大型排气筒，热式流量计只能测量某一点的流量，因此很难精确计算大型排气筒的流量。多通道热式流量计在许多点位测量气体流量，并使用这些值来计算整个管道或排气筒的流量，某些多通道热式流量计的测量点位多达16个。
热式流量计的优缺点
虽然热式流量计的量程比没有超声波流量计那么高，但也相当宽，可达:1。这使它们能够适应较大的流量波动和极端的流量条件。其他优点包括对流量变化的快速响应，较低的压力损失以及流量测量的可重复性。某些环境法规要求的检测精度为5%，而热式流量计的精度更高。
热式流量计的一个缺点是测量前需要知道所测量气体的成分。在流体成分会发生变化的炼油厂和化工厂中，从主流集管中测量火炬气排放可能是一个问题。因此在气体成分变化不大的情况下，可以使用热式流量计，使用前需要用所测量成分相同的气体进行校准。例如，它们可用于炼油厂和化工厂的进料口或分支生产线，来检测是哪个装置或操作将流体输送到火炬。
差压式流量计
差压式流量计基于皮托管测速原理设计，使用伯努利定理可以计算L型和S型皮托管的流量，冲击压力与静压力的差和流量的平方成正比。皮托管安装在火炬排气筒内部用于测量流量，而计算流量的差压变送器则安装在外部。为获得准确结果，皮托管必须安装在尽可能接近管道中流速平均的位置。
差压式流量计。S型皮托管可以测量管道或排气筒中多个位置的流量差，因为它们在多点位测量，所以它们通常比L型皮托管更精确。而且由于流量差是在多个点位检测的，因此平均流速也不是关键因素。
差压式流量计的优缺点
由于尺寸原因，S型皮托管比L型皮托管更适合大部分火炬排气筒。火炬排气筒的直径可以达到1.8米或更大，因此在多个位置测量流量差可以得到更准确的结果。
差压式流量计的主要优点是成本低，并且这一设备所采用的差压技术已经广为人知。
与超声波流量计和热式流量计等一些新技术相比，差压式流量计的安装基础也很大。虽然差压式流量计具有成本优势，但量程小，通常只有3:1，这使得它们难以应用于各种流量的烟囱火炬中。此外，差压式流量计在低流量和比重有变化的气体方面也有检测困难。而且，夹带液体的气体也会给检测带来问题。
三种技术比较
超声波流量计是当今火炬排气筒流量测量的领先技术，这主要是由于它们的量程大，而且具有非侵入性，测量效果稳定。热式流量计工作效果良好，但缺点是需要使用被测气体进行校准。差压式流量计的量程小，并且容易被物料流堵塞。
每种技术都有其优缺点，而超声波流量计是当今许多火炬排气筒应用中的首选。
引用
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