工業(yè)用蒸汽應按熱量進行計量文檔知識

1、工業(yè)用蒸汽應按熱量進行計量中國計量報   蒸汽是一種載能介質，作為供熱能量的一種特殊商品，在過去相當長的時期里，工業(yè)用蒸汽(以下簡稱“蒸汽”)計量和結算中所采用的計量單位多是質量的計量單位噸。而蒸汽的本質屬性是熱量，所以，蒸汽計量應該采用熱量的計量單位焦耳。正是由于蒸汽計量單位的問題，給供用雙方帶來了許多困惑。    一、問題的提出用質量計量單位作為蒸汽計量與結算的計量單位，不能真實、準確地反映蒸汽的實際品質和價值。由于蒸汽是流動著的工質，不但其本身具有內能，并且在流動時也要消耗一部分功(所謂推動功)，這部分推動功又轉化為流動的能量(

2、表現(xiàn)為熱量)，轉化的能量總是與內能同時存在于工質中。這兩部分能量合起來稱為焓。    焓的定義:內能u與壓力p和體積v乘積之和為焓，用h表示:    h=u+pv  (1)    通常在計算中采用單位質量的參數(shù)，即:    h=u+pv  (2)    式中:h單位質量的焓；u單位質量的內能；p壓力；v比容。    焓

3、是表示體系能量狀況的一個組合狀態(tài)參數(shù)。簡單地說，比焓是單位質量的物質所含的全部熱能。通常情況下，焓一般指比焓。    等質量的蒸汽，在不同的狀態(tài)下，其焓值可能相差較大，所含有的熱量也可能相差較大。就是在同一供熱管網(wǎng)中，等質量的蒸汽由于其狀態(tài)不同，也有過熱蒸汽、飽和蒸汽、熱水之分。在這種情況下，等質量蒸汽在不同的狀態(tài)下所含的熱量肯定有很大的差異。即便是在同一種狀態(tài)下，如果其壓力、溫度不同，等質量的蒸汽所含的熱量也會不同。在使用的過程中，也會遇到由于蒸汽的質量太差、焓值太低等原因，不能滿足使用要求的現(xiàn)象，在這種情況下，只好讓蒸汽白白地消耗，以避免生產(chǎn)出不合格

4、的產(chǎn)品。因此，蒸汽用質量單位(噸)來計量和結算是不科學、不合理、不公正的。    二、問題的思考如何實現(xiàn)蒸汽熱量的合理計量，首先還要從蒸汽流量的質量計量談起。目前，在用于貿(mào)易結算的蒸汽流量質量計量表儀中，一次儀表選用最多的還是孔板流量節(jié)流裝置。其工作原理是，充滿管道的蒸汽流體流經(jīng)管道內的節(jié)流裝置(如孔板)時，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力降低，在節(jié)流件前后產(chǎn)生了靜壓力差(或稱為差壓)。流體的流速越大，在節(jié)流件前后產(chǎn)生的差壓也就越大，所以可通過測量差壓來測量流體流過節(jié)流裝置時流量的大小。這種測量方法是以能量守恒定律和流動連續(xù)方程為基礎

5、的。這就是蒸汽流量計的測量工作原理。    假設未經(jīng)過標定的節(jié)流裝置與已經(jīng)過實驗標定的節(jié)流裝置幾何相似和動力學相似，亦即符合相關標準的要求，在標準規(guī)定的不確定度之內，則蒸汽的質量流量與差壓的關系可用式(3)確定:    qm=··ad(21p)1/2  (3) 式中:qm質量流量，kg/s；流量系數(shù)；流速膨脹系數(shù)；ad節(jié)流件的開孔面積，m2；p差壓，pa；1流體密度，kg/m3。    可見，蒸汽流量的質量流量計，實質上的計量

6、是蒸汽流體的流速。由于管道的截面積是已知的，所以，可以由流體的流速測得流體的體積流量，再通過查表獲得流體的密度，即可求得流體的質量流量。    了解蒸汽質量流量計的測量原理后，再來分析蒸汽熱量的計量原理就很容易了。因為蒸汽熱量的計量是在蒸汽質量流量計量的基礎上完成的，直接采用了蒸汽質量流量計量的結果。前面已經(jīng)講過，比焓是單位質量的蒸汽所含的全部熱能。只要蒸汽的質量流量計可以準確地測量出單位時間的質量數(shù)，通過查表獲得測量時工況下的比焓，即可由式(4)求得單位時間蒸汽的熱量:    h=qm×h &

7、#160;(4)    式中:h蒸汽的熱量，kj；qm蒸汽的質量流量，kg；h蒸汽在測量工況下的比焓，kj/kg。    最后，只要對單位時間的熱量求和，即可得到蒸汽的累計熱量。    其實，在進行蒸汽質量流量測量時，也有通過查表求密度的過程，與此十分類似。    目前，我國有許多儀表廠家生產(chǎn)了各種不同型號的智能儀表，這些智能儀表都可以滿足廣大蒸汽用戶熱量計量的需求。蒸汽熱計量的實現(xiàn)和實施無疑是蒸汽計量上的一個進步，應該得到社會的承認、

8、接受和應用。只有這樣，才有可能保證蒸汽計量的準確、可靠、科學、公正。    三、實例分析我們公司是當?shù)刈畲蟮恼羝脩?，年蒸汽用量?0萬噸(熱量為150萬百萬千焦左右)。較長時期以來，我們一直為蒸汽按質量的計量單位計量與結算而深感困惑。    1999年3月，供熱方要求更換新的計量裝置，主要包括孔板、壓變、溫變、差壓和智能蒸汽計量儀表。這次更新與以前不同的是采用了智能蒸汽計量儀表，這種智能表可以檢測、顯示瞬時的熱量值和累計的熱量值；也可以檢測、顯示瞬時的質量流量值和累計的質量流量值。雙方達成協(xié)議，同意更換了新的蒸汽

9、計量裝置。    我們公司幾十年來都使用同一家熱電廠供給的蒸汽。其計量和結算的公式(方法)也幾十年沒變。    結算時的計算公式:    熱費=蒸汽的噸位×0.74×4.1868×熱價(5)    式中:蒸汽的噸位抄至蒸汽質量流量表測量的實際檢測數(shù)據(jù)；0.74供方單方確認的蒸汽的比焓值；4.1868熱量計量單位換算為焦耳的系數(shù)。    問題就出在比焓0.74上，幾十年

10、來，為什么蒸汽的比焓是一個不變的恒量?而前面已經(jīng)講過，比焓是一個狀態(tài)參數(shù)，它是隨供熱管網(wǎng)的壓力、溫度變化而變化的，不可能有比焓幾十年不變的蒸汽。    新的蒸汽計量儀表的啟用，明確了我們所使用的蒸汽的實際比焓。為說明這個問題，筆者摘抄了蒸汽計量儀表較長時間段的檢測的質量流量數(shù)據(jù)、熱量流量數(shù)據(jù)和計算的平均比焓，并對其進行匯編，如表1所示。    <ctsm>    表1  蒸汽比焓情況匯總表</ctsm>  

11、60; 從表1可以看出，從1999年4月30日2006年6月28日，使用蒸汽的平均比焓為0.6999，也就是說，從1999年4月30日2006年6月28日的6年多時間，供熱方平均每年要多收用戶5.42%以上的熱費。其中，從1999年4月30日2000年4月28日多收用戶的熱費達9.28%。如果一年的熱費按4000萬元計算，比焓差按5.42%計算，用熱戶一年要損失217萬元以上。    因此，從1999年4月1日啟用新表開始，我們就通過各種方式、渠道，要求供熱方按熱量表計量收費。但是供方一直未正面答復，直到2002年9月28日，在相關部門的協(xié)調下，供熱方終于答應按熱量表計量收費。至此，終于結束了蒸汽按質量計量單位(噸)結算的歷史，開始使用熱量的計量單位百萬千焦。    僅僅是蒸汽按熱量的計量單位來進行計量與結算，就為公司減少了巨額的經(jīng)濟損失，如2005年，公司全年用蒸汽148萬百萬千焦，共支付熱費4677萬元，熱焓按比結算熱焓值低5.04%計算，共減少支付熱費235.91萬元。2006年1月8月，公司用蒸汽107.14百萬千焦，共支付熱費3807.26萬元，熱焓減少也按5.04%計算，共減少支付熱費191.89萬元。    四、結束語&#