弯管流量计蒸汽计量节能效益分析

　　0　引言

　　蒸汽是化工行业生产中一种重要能源。蒸汽计量准确与否,直接关系到企业节能降耗、成本核算,关系到企业的经济效益。目前大多采用孔板这种传统流量计,而孔板节流降压造成很大的能源浪费。我公司为了降低成本,加强计量管理,控制能源消耗,特选用弯管流量计来代替孔板进行蒸汽计量。

　　1　弯管流量计测量流量的基本原理

　　流体流经弯管时,由于弯管管壁的导流作用,弯管内外侧产生压差,此压差与流经弯管的流体的平均流速符合平方比例关系,其数学表达式为:

　　式中:V为流体的平均流速m/s;α(R.D)为流量系数;R为弯管弯曲半径,m;D为弯管内径,m;ΔP为外侧、内侧差压,Pa;ρ为流体密度, kg/m2。

　　所以弯管流量计对应的流量计算公式为:

　　G =3.6·1/4·π·D²·V·ρ(t/h)

　　2　弯管流量计特性及节能效益分析

　　2.1　降低输送消耗节约能源

　　当今煤炭价格日益增高,节能降耗是各企业面临的当务之急。目前工业企业计量管理应用最广泛的是还是传统孔板流量计,但孔板的节流压力损失(称其为不可恢复压力损失)可达其在运行流量下产生的差压值的30% ~90% (与孔板的β值有关)。

　　在锅炉出口和汽轮机入口之间一般装有两道孔板进行流量计量,每道孔板均可产生零点几公斤的不可恢复压损,导致进入汽机的蒸汽压力因孔板节流而降低,这将使汽轮机功率降低,降低了汽轮机出力和发电机发电量下降。而企业整个计量系统(各车间计量考核)通常都安装几十道孔板,势必造成能源的巨大浪费。同时,孔板节流压力损失会使蒸汽品质下降,影响了正常的生产需求。

　　弯管流量计安装于管道的90°转弯处,取代原90°弯头,利用弯管内外侧产生的压力差测量流量。因此,用弯管流量计取代工艺弯头,不增加任何压力损失,可将节流装置产生的能量损失完全节省下来。下面以我公司实例分析弯管流量计取代孔板流量计的节能效果。我公司有2台35 t/h蒸汽炉,直接推动3 000 kW汽轮机发电。

　　节流装置压力损失δD通常根据式(1)计算:

　　式中:β为节流件直径比;ΔP为节流孔板差压值, kPa。锅炉出口和汽机进汽均为孔板流量计,参数如表1所示。

　　以上参数为流量计计算书中的真实数据,根据式(1)可以算出锅炉出口常用流量30 t/h时2台炉和汽轮机入口60 t/h孔板产生的压力损失分别为46.88kPa、45 kPa,总压损高达91.88 kPa。将使汽轮机少发很多电,给企业造成很大的能源浪费。

　　2.2　节能计算

　　发电机组的汽轮机功率

　　式中:D为汽轮机组蒸汽流量, kg/h;h0为进汽机蒸汽焓值, kJ/kg;hh为供热蒸汽焓值kJ/kg;ηi为汽轮机相对内效率(约为82% );ηm为汽轮机机械效率(约为98% );ηg为发电机效率(约为98% )。