彎管流量計(jì)在3.2 MPa中壓蒸汽系統(tǒng)中的應(yīng)用

關(guān)志軍

(連云港堿廠,江蘇 連云港 222042)

彎管流量計(jì)在3.2 MPa中壓蒸汽系統(tǒng)中的應(yīng)用

關(guān)志軍

(連云港堿廠,江蘇 連云港 222042)

蒸汽;彎管流量計(jì);壓力損失

連云港堿廠輕灰煅燒爐、沸騰流化床等裝置生產(chǎn)運(yùn)行中所使用的3.2 MPa中壓蒸汽由熱電鍋爐產(chǎn)主蒸汽經(jīng)減溫后獲得。由于企業(yè)技改擴(kuò)產(chǎn)后產(chǎn)能的不斷增加(原設(shè)計(jì)60萬(wàn)t/a,現(xiàn)產(chǎn)能120萬(wàn)t/a),加上中壓蒸汽管線(DN300)較長(zhǎng)(約850 m)流速增大,造成管路上壓力損失過(guò)大,蒸汽到達(dá)用汽設(shè)備側(cè)時(shí)達(dá)不到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求,因而制約了裝置生產(chǎn)能力的有效發(fā)揮。

2007年為使3.2 MPa蒸汽指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求,滿(mǎn)足工藝生產(chǎn)所需,工廠在討論技改方案時(shí)考慮:新增1條中壓蒸汽管線加以解決或改造目前中壓蒸汽管線上的流量測(cè)量裝置以降低壓損。

1)新增1條中壓蒸汽管線加以解決:投資費(fèi)用較高(約100多萬(wàn)元),熱力損失同時(shí)增加。

2)改造目前3.2 MPa蒸汽管網(wǎng)上所有流量測(cè)量裝置,使用彎管流量計(jì)可以保證用汽設(shè)備側(cè)蒸汽指標(biāo),且可以保證計(jì)量精度不受影響。

在比較以上方案時(shí),通過(guò)對(duì)原流量測(cè)量裝置壓力損失、改用彎管流量計(jì)后壓力損失的計(jì)算和綜合多種因素分析參考,認(rèn)為使用彎管流量計(jì)取代孔板式流量計(jì)可以滿(mǎn)足蒸汽指標(biāo)要求并且節(jié)約投資費(fèi)用,節(jié)能效果更好。

1 彎管流量計(jì)的工作原理及技術(shù)特點(diǎn)

彎管流量計(jì)是一種利用慣性原理工作的差壓式流量測(cè)量裝置。當(dāng)流體流經(jīng)彎管(傳感器)時(shí),由于受到彎管(傳感器)的約束,迫使流體在彎管(傳感器)內(nèi)做近似的圓周運(yùn)動(dòng)。圓周運(yùn)動(dòng)使流體產(chǎn)生慣性離心力,該離心力的大小與流體的流速、流體的密度(質(zhì)量)以及做圓周運(yùn)動(dòng)的曲率半徑等因素有關(guān)。離心力使彎管(傳感器)的外側(cè)產(chǎn)生一個(gè)擠壓力(+),內(nèi)側(cè)產(chǎn)生一個(gè)牽拉力(-),利用差壓變送器測(cè)量出彎管傳感器產(chǎn)生的壓力差就可以計(jì)算出管道內(nèi)流體的平均流速,最后計(jì)算出流體流量。圖1為彎管流量計(jì)的工作示意圖:

圖1 彎管流量計(jì)工作示意圖

彎管流量計(jì)技術(shù)特點(diǎn):可以用來(lái)測(cè)量液體、氣體、蒸汽等介質(zhì)的流量,適用的測(cè)量范圍廣,測(cè)量精度高,無(wú)附加壓力損失,耐磨性能好、使用壽命長(zhǎng),對(duì)直管段要求不高(滿(mǎn)足前5D后2D);可采用直接焊接式安裝或法蘭式安裝,減輕了現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作量,運(yùn)行費(fèi)用低,可實(shí)現(xiàn)溫壓在線補(bǔ)償。

2 管網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)

設(shè)計(jì)值:

熱電蒸汽源端:

310℃,3.6 MPa,M=130～150 t/h;

煅燒用汽設(shè)備側(cè):

300℃,3.2 MPa,M=130～150 t/h。

流量計(jì)改造前:

熱電蒸汽源端:

310℃,3.6 MPa,M=170～200 t/h;

煅燒用汽設(shè)備側(cè):

300℃,2.9 MPa,M=170～200 t/h。

3 原3.2 MPa蒸汽系統(tǒng)計(jì)量狀況

1)4臺(tái)中壓蒸汽鍋爐產(chǎn)汽(440℃,3.82 MPa, M=150 t/h)并入母管后,取3條中壓蒸汽減溫后并入一條管線(310℃,3.6 MPa,M=170～200 t/h)送給5臺(tái)輕灰煅燒爐、3臺(tái)沸騰流化床使用。

2)4臺(tái)中壓蒸汽鍋爐主蒸汽流量測(cè)量使用法蘭取壓孔板(計(jì)算書(shū)中壓力損失為0.113 MPa)。

3)3.2 MPa中壓蒸汽總管蒸汽流量測(cè)量使用法蘭取壓孔板(計(jì)算書(shū)中壓力損失為0.089 MPa)。

4)5臺(tái)輕灰煅燒爐蒸汽流量測(cè)量使用法蘭取壓孔板(計(jì)算書(shū)中壓力損失為0.105 MPa)。

5)3臺(tái)沸騰流化床蒸汽流量測(cè)量使用法蘭取壓孔板(計(jì)算書(shū)中壓力損失為0.094 MPa)。

4 使用彎管流量計(jì)后的管網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)

2007年6月,系統(tǒng)停車(chē)大修期間對(duì)3.2 MPa中壓蒸汽系統(tǒng)中所有法蘭取壓孔板進(jìn)行技術(shù)改造,全部更換為S型彎管流量計(jì),更換流量計(jì)后的管網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)為:

蒸汽源端:

310℃,3.53 MPa,M=170～200 t/h;

用汽設(shè)備側(cè):

300℃,3.13 MPa,M=170～200 t/h。

技改投運(yùn)后,3.2 MPa蒸汽管網(wǎng)的設(shè)備側(cè)蒸汽壓力明顯提高,滿(mǎn)足了煅燒系統(tǒng)輕灰爐及沸騰流化床的使用要求,保證了生產(chǎn)負(fù)荷的達(dá)標(biāo)和持續(xù)穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

5 節(jié)能效果

3.2 MPa中壓蒸汽流量按190 t/h計(jì)算,孔板式流量計(jì)更換前管網(wǎng)壓力損失為:0.70 MPa;更換為彎管流量計(jì)后管網(wǎng)壓力損失為:0.40 MPa;因而使用彎管流量計(jì)進(jìn)行管網(wǎng)蒸汽流量計(jì)量,使管網(wǎng)設(shè)備側(cè)蒸汽壓力提高了0.3 MPa。

由于安裝孔板式流量計(jì)造成的額外壓力損失可看作為彎管流量計(jì)的節(jié)能效果,下面將這一部分壓力損失折算成能耗做一個(gè)量化的推算,更能直觀地體現(xiàn)彎管流量計(jì)的節(jié)能特點(diǎn)。

彎管流量計(jì)的節(jié)能效果計(jì)算:

1)被測(cè)介質(zhì)

中壓蒸汽溫度 T=310℃,壓力 P=3.53 MPa;

常用流量:Q=190 t/h=190 000 kg/h;

管道內(nèi)徑:300 mm;

降低壓力損失:δp=0.3 MPa=0.3×106Pa;

密度:ρ=13.36 kg/m3;

能源價(jià)按0.4元/kW·h計(jì)算,每年運(yùn)行360 d;

鍋爐熱效率:η=90%。

2)計(jì)算蒸汽的體積流量qv

qv=Q/(ρ×3 600)=190 000/(3 600×13.36) =3.95 m3/s

3)計(jì)算單位能耗

4)計(jì)算耗能費(fèi)

耗能費(fèi)=W×運(yùn)行時(shí)間×能源價(jià)

=1 316.7×360×24×0.4=455.05萬(wàn)元

由以上計(jì)算可知,使用彎管流量計(jì)替代孔板式流量計(jì)進(jìn)行管網(wǎng)蒸汽流量計(jì)量,不僅節(jié)約了要增加1條蒸汽管線的直接投資和減少了管線熱力損失,而且由于彎管流量計(jì)相比孔板式流量計(jì)壓力損失小,運(yùn)行中更可以節(jié)省能耗折合人民幣約為455.05萬(wàn)元/a。并且蒸汽流量越大、流速越快,節(jié)能效果越發(fā)明顯。

總而言之,彎管流量計(jì)作為一種新穎的流量測(cè)量產(chǎn)品其技術(shù)成熟性正在被各行各業(yè)廣泛認(rèn)可。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝使用方便、現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性強(qiáng),測(cè)量范圍廣、計(jì)量精度高、技術(shù)性能穩(wěn)定及節(jié)能效果突出等技術(shù)特點(diǎn)正受到眾多工礦企業(yè)的普遍青睞。連云港堿廠自2007年在3.2 MPa蒸汽管網(wǎng)中使用彎管流量計(jì)以來(lái),計(jì)量設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,節(jié)能效果十分明顯。彎管流量計(jì)在蒸汽介質(zhì)中的成功使用不僅為企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行及內(nèi)部經(jīng)濟(jì)核算提供了準(zhǔn)確數(shù)據(jù),同時(shí)也為此產(chǎn)品在該廠工藝用水及工藝介質(zhì)流量計(jì)量中的推廣使用提供了依據(jù)。

TH 814.5

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1005-8370(2010)03-25-03

2010-05-09

關(guān)志軍(1964—),1986年畢業(yè)于南京化工大學(xué),工程師,現(xiàn)為連云港堿廠計(jì)儀車(chē)間主任。