彎管流量計在3.2 MPa中壓蒸汽系統(tǒng)中的應用

關(guān)志軍

(連云港堿廠,江蘇 連云港 222042)

彎管流量計在3.2 MPa中壓蒸汽系統(tǒng)中的應用

關(guān)志軍

(連云港堿廠,江蘇 連云港 222042)

蒸汽;彎管流量計;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)技改擴產(chǎn)后產(chǎn)能的不斷增加(原設(shè)計60萬t/a,現(xiàn)產(chǎn)能120萬t/a),加上中壓蒸汽管線(DN300)較長(約850 m)流速增大,造成管路上壓力損失過大,蒸汽到達用汽設(shè)備側(cè)時達不到設(shè)計指標要求,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蒸汽指標符合設(shè)計要求,滿足工藝生產(chǎn)所需,工廠在討論技改方案時考慮: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:投資費用較高(約100多萬元),熱力損失同時增加。

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

在比較以上方案時,通過對原流量測量裝置壓力損失、改用彎管流量計后壓力損失的計算和綜合多種因素分析參考,認為使用彎管流量計取代孔板式流量計可以滿足蒸汽指標要求并且節(jié)約投資費用,節(jié)能效果更好。

1 彎管流量計的工作原理及技術(shù)特點

彎管流量計是一種利用慣性原理工作的差壓式流量測量裝置。當流體流經(jīng)彎管(傳感器)時,由于受到彎管(傳感器)的約束,迫使流體在彎管(傳感器)內(nèi)做近似的圓周運動。圓周運動使流體產(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)以及做圓周運動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)生一個擠壓力(+),內(nèi)側(cè)產(chǎn)生一個牽拉力(-),利用差壓變送器測量出彎管傳感器產(chǎn)生的壓力差就可以計算出管道內(nèi)流體的平均流速,最后計算出流體流量。圖1為彎管流量計的工作示意圖:

圖1 彎管流量計工作示意圖

彎管流量計技術(shù)特點:可以用來測量液體、氣體、蒸汽等介質(zhì)的流量,適用的測量范圍廣,測量精度高,無附加壓力損失,耐磨性能好、使用壽命長,對直管段要求不高(滿足前5D后2D);可采用直接焊接式安裝或法蘭式安裝,減輕了現(xiàn)場維護工作量,運行費用低,可實現(xiàn)溫壓在線補償。

2 管網(wǎng)運行參數(shù)

設(shè)計值:

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)計量狀況

1)4臺中壓蒸汽鍋爐產(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臺輕灰煅燒爐、3臺沸騰流化床使用。

2)4臺中壓蒸汽鍋爐主蒸汽流量測量使用法蘭取壓孔板(計算書中壓力損失為0.113 MPa)。

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

4)5臺輕灰煅燒爐蒸汽流量測量使用法蘭取壓孔板(計算書中壓力損失為0.105 MPa)。

5)3臺沸騰流化床蒸汽流量測量使用法蘭取壓孔板(計算書中壓力損失為0.094 MPa)。

4 使用彎管流量計后的管網(wǎng)運行參數(shù)

2007年6月,系統(tǒng)停車大修期間對3.2 MPa中壓蒸汽系統(tǒng)中所有法蘭取壓孔板進行技術(shù)改造,全部更換為S型彎管流量計,更換流量計后的管網(wǎng)運行參數(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。

技改投運后,3.2 MPa蒸汽管網(wǎng)的設(shè)備側(cè)蒸汽壓力明顯提高,滿足了煅燒系統(tǒng)輕灰爐及沸騰流化床的使用要求,保證了生產(chǎn)負荷的達標和持續(xù)穩(wěn)定,實現(xiàn)了預期目標。

5 節(jié)能效果

3.2 MPa中壓蒸汽流量按190 t/h計算,孔板式流量計更換前管網(wǎng)壓力損失為:0.70 MPa;更換為彎管流量計后管網(wǎng)壓力損失為:0.40 MPa;因而使用彎管流量計進行管網(wǎng)蒸汽流量計量,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造成的額外壓力損失可看作為彎管流量計的節(jié)能效果,下面將這一部分壓力損失折算成能耗做一個量化的推算,更能直觀地體現(xiàn)彎管流量計的節(jié)能特點。

彎管流量計的節(jié)能效果計算:

1)被測介質(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;

能源價按0.4元/kW·h計算,每年運行360 d;

鍋爐熱效率:η=90%。

2)計算蒸汽的體積流量qv

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

3)計算單位能耗

4)計算耗能費

耗能費=W×運行時間×能源價

=1 316.7×360×24×0.4=455.05萬元

由以上計算可知,使用彎管流量計替代孔板式流量計進行管網(wǎng)蒸汽流量計量,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相比孔板式流量計壓力損失小,運行中更可以節(jié)省能耗折合人民幣約為455.05萬元/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,彎管流量計作為一種新穎的流量測量產(chǎn)品其技術(shù)成熟性正在被各行各業(yè)廣泛認可。其結(jié)構(gòu)簡單、安裝使用方便、現(xiàn)場適應性強,測量范圍廣、計量精度高、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)中使用彎管流量計以來,計量設(shè)備運行穩(wěn)定、計量數(shù)據(jù)準確可靠,節(jié)能效果十分明顯。彎管流量計在蒸汽介質(zhì)中的成功使用不僅為企業(yè)生產(chǎn)運行及內(nèi)部經(jīng)濟核算提供了準確數(shù)據(jù),同時也為此產(chǎn)品在該廠工藝用水及工藝介質(zhì)流量計量中的推廣使用提供了依據(jù)。

TH 814.5

B

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,工程師,現(xiàn)為連云港堿廠計儀車間主任。