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弯管流量计代替孔板进行蒸汽计量节能效益分析
  • 弯管流量计代替孔板进行蒸汽计量节能效益分析

  • 型号 : HL-wanguan
  • 品牌 : 华陆
  • 价格 : 请联系我们
弯管流量计代替孔板进行蒸汽计量节能效益分析,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。

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弯管流量计代替孔板进行蒸汽计量节能效益分析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;
               △p — 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蕞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90º转弯处,取代原90º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35t/h蒸汽炉,直接推动3000kW汽轮机发电。
      节流装置压力损失δD通常根据式(1)计算:
      δD= (1-β1.9)Δp                     (1)
      式中:β 为节流件直径比;
               △p 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。
表1 孔板流量计参数
安装位置 1#、2# 炉出口 汽轮机入口 节流装置 标准孔板 刻度流量 40t/h 100t/h 常用流量 30t/h 60t/h 工作表压 3.82MPa 3.38MPa 直径比 β 0.71177 0.65329 常用压差 98.5kPa 94.6kPa 工作温度 450℃ 450℃
      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30t/h时2台炉和汽轮机入口60t/h孔板产生的压力损失分别为46.88kPa、45kPa,总压损高达91.88kPa。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%)。
      汽机总效率包括锅炉效率(约94%)、管道效率(97%)、汽轮机相对内效率(82%)、汽轮机机械效率(98%)、发电机效率(98%)、朗肯循环热效率(40~45%),以上效率的乘积才为总效率。此处仅涉及3个效率。
      初参数(入口蒸汽参数)p1、t1、h1和抽汽参数P2、t1、h2直接影响汽轮机的功率。电厂为了监测和计量需要,通常在锅炉出口和汽轮机入口的管道上加装节流孔板,造成初压p1降低;在汽轮机外供蒸汽总管加装节流孔板,造成供热总出口蒸汽压力p2的升高,这两个参数的变化均会造成汽轮机功率的降低,以下分别说明。
      主蒸汽节流对汽轮机功率的变化可以用焓熵图,如图1所示进行计算,图1中:h为焓值,s为熵。蒸汽流经锅炉出口和汽轮机入口的节流孔板是一个绝热节流过程,蒸汽焓值不变;同时根据熵增原理,节流产生机械能损失造成熵值增加。已知节流前的状态P1、t1及节流后的压力P1′,根据节流前后焓值相等的特点,可在水蒸汽的 h-s 图上确定节流后的各状态参数。如图1所示,点1的参数是P1、t1及h1,在图1上过点1按定焓画水平线与P1′相交得1′,即可得节流后的参数。汽轮机的做功为可逆绝热膨胀过程(即等熵过程),水蒸汽在节流前由点l经可逆绝热膨胀至抽汽压力P2时,可利用的焓降为h1- h2,而经节流后的水蒸汽,同样经可逆绝热膨胀至压力P2时,可利用的焓降为h1′- h2′,显然h1-h2> h1′- h2′,节流以后蒸汽可作出功减少。
      对于本电厂,两道孔板使汽轮机初压降低91.88kPa。下面计算两道孔板浪费的能源:
      无节流件时汽轮机入口压力将提高91.88kPa,初参数P0=3.82+0.09188=3.91188MPa,t0=450℃,可计算出h0=3329.03368kJ/kg,s0=6.93330172;
      加节后初参数p0′=3.82MPa,由图1查得h0′=h0,求得s0′=6.94468885;
      节流前供热抽汽压力Ph=0.7MPa,sh=s0,则hh=2883.77kJ/kg;
      节流后抽汽参数ph′=ph=0.7MPa,sh′=s0′,由图l查得hh′=2889.44kJ/kg;
      由式(2),计算出汽轮机功率下降值PX为:
      即汽轮机前两道孔板每小时使汽轮机少发电74.42度,按每度电0.4元上网电价计算,为29.77h。全年按330天运行少发电合人民币29.77×24×330=23.58万元。如用弯管流量计取代孔板,则将浪费的能源完全节省下来。因此,弯管流量计使用三个月产生的效益即可将整套流量计设备改造投资全部收回。
      再看汽轮机抽汽管道和外供蒸汽总管加装节流孔板的能量损失:为克服孔板产生的约0.5kg压损,它将造成抽汽压力由p2升高到p2′,由图2可以看到,水蒸汽在由初参数点1经可逆绝热膨胀至抽汽压力P2时,可利用的焓降为h1- h2,而可逆绝热膨胀至抽汽压力时,可利用的焓降为h1- h2′,显然h1- h2> h1-h2′ ,抽汽压力升高时蒸汽可作出功减少。因此,抽气孔板换成弯管可使抽汽压力降低,既满足供热要求又增加发电量,此处不再计算。
      2.3 测量范围宽
      由于各车间的生产用汽量波动较大,孔板流量计范围度(仅为1:3),造成小流量无法测量。而弯管流量计测量范围比较宽,范围度达1:10,能更好地适应流量波动较大的现场应用。
      2.4 直管段要求低
      孔板流量计直管段要求为前20D、后10D。弯管流量计对直管段的要求只需保证前5D、后2D(甚至更短),即可满足计量要求。
      3 结束语
      弯管流量计是用数控机床严格按一定规格尺寸加工的90º金属弯头,除上述特性外,耐高温、耐高压、耐脏污、可采用焊接法安装等优点也很突出。我公司2005年开始选用弯管流量计,相继在蒸汽、水、空气上大量采用,使用效果良好。随着能源的日益短缺和市场竞争的日趋激烈,企业势必加大对能源计量工作的投入。弯管蒸汽流量计作为-种测量附加、适应性极强的流量仪表,具有广阔的发展前景。
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点击次数:  更新时间:2018-11-01 15:33:33  【打印此页】  【关闭