工業(yè)用蒸汽應(yīng)按熱量進(jìn)行計量

1、整理工業(yè)用蒸汽應(yīng)按熱量進(jìn)行計量中國計量報蒸汽是一種載能介質(zhì)，作為供熱能量的一種特殊商品，在過去相當(dāng)長的時期里，工業(yè)用蒸汽（以下簡稱“蒸汽”）計量和結(jié)算中所采用的計量單位多是質(zhì)量的計量單位一一噸。而蒸汽的本質(zhì)屬性是熱量，所以，蒸汽計量應(yīng)該采用熱量的計量單位一一焦耳。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(zhì)量計量單位作為蒸汽計量與結(jié)算的計量單位，不能真實、準(zhǔn)確地反映蒸汽的實際品質(zhì)和價值。由于蒸汽是流動著的工質(zhì)，不但其本身具有內(nèi)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(zhuǎn)化為流動的能量（表現(xiàn)為熱量），轉(zhuǎn)化的能量總是與內(nèi)能同時存在 于工質(zhì)中。這兩部

2、分能量合起來稱為焙。熔的定義：內(nèi)能U與壓力P和體積V乘積之和為焙，用H表示：H = U+PV （1）通常在計算中采用單位質(zhì)量的參數(shù)，即:h=u+pv （2）式中:h 單位質(zhì)量的怡；u 單位質(zhì)量的內(nèi)能；p 壓力；v比容。熔是表示體系能量狀況的一個組合狀態(tài)參數(shù)。簡單地說，比熔是單位質(zhì)量的物質(zhì)所含的全部熱 能。通常情況下，恰一般指比熔。等質(zhì)量的蒸汽，在不同的狀態(tài)下，其熔值可能相差較大，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(zhì)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(zhì)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

3、度不同，等質(zhì)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(zhì)量太差、熔值太低等原因，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)出不合格的產(chǎn)品。因此，蒸汽用質(zhì)量單位（噸）來計量和結(jié)算是不科學(xué)、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(zhì)量計量談起。目前，在用于貿(mào)易結(jié)算的蒸汽流量質(zhì)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(nèi)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，

4、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(chǔ)的。這就是蒸汽流量計的測量工作原理。假設(shè)未經(jīng)過標(biāo)定的節(jié)流裝置與已經(jīng)過實驗標(biāo)定的節(jié)流裝置幾何相似和動力學(xué)相似，亦即符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的不確定度之內(nèi)，則蒸汽的質(zhì)量流量與差壓的關(guān)系可用式（3）確 定：qm= a- £ Ad （2 pAP） 1/2 （3）式中:qm質(zhì)量流量，kg/s ； a流量系數(shù)；一流速膨脹系數(shù)；Ad節(jié)流件的 開孔面積， m2;AP 差壓，Pa; p流體密度，kg/m3o可見，蒸汽流量的質(zhì)量流量計，實質(zhì)上的計量是蒸汽流體的流

5、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(zhì)量流量。了解蒸汽質(zhì)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(zhì)量流量計量的基礎(chǔ)上完成的，直接采用了蒸汽質(zhì)量流量計量的結(jié)果。前面已經(jīng)講過，比焙是單位質(zhì)量的蒸汽所含的全部熱能。只要蒸汽的質(zhì)量流量計可以準(zhǔn)確地測量出單位時間的質(zhì)量數(shù)，通過查表獲得測量時工況下的比熔，即可由式（4）求得單位 時間蒸汽的熱量:H = qmX h (4)式中:H蒸汽的熱量，kJ； qm蒸汽的質(zhì)量流量，kg； h蒸汽在測量工況下的比 恰，kJ/kg o最后，只要對單

6、位時間的熱量求和，即可得到蒸汽的累計熱量。其實，在進(jìn)行蒸汽質(zhì)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(jìn)步，應(yīng)該得到社會的承 認(rèn)、接受和應(yīng)用。只有這樣，才有可能保證蒸汽計量的準(zhǔn)確、可靠、科學(xué)、公正。三、實例分析我們公司是當(dāng)?shù)刈畲蟮恼羝脩簦暾羝昧繛?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(zhì)量的計量單位計量與結(jié)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

7、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(zhì)量流量值和累計的質(zhì)量流量 值。雙方達(dá)成協(xié)議，同意更換了新的蒸汽計量裝置。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(jié)算的公式（方法）也幾十年沒變。結(jié)算時的計算公式：0.74一一供方單方確熱費二蒸汽的噸位X 0.74 X 4.1868 X （熱價式中:蒸汽的噸位一一抄至蒸汽質(zhì)量流量表測量的實際檢測數(shù)據(jù);認(rèn)的蒸汽的比焙值；4.186熱量計量單位換算為焦耳的系數(shù)。問題就出在比焙0.74上，幾十年來，為什么蒸汽的比焙是一個不變的恒量？而前面已經(jīng) 講 過，比

8、恰是一個狀態(tài)參數(shù)，它是隨供熱管網(wǎng)的壓力、溫度變化而變化的，不可能有比焙幾十年不變的蒸汽。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熔。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(zhì)量流量數(shù)據(jù)、熱量流量數(shù)據(jù)和計算的平均比焙，并對其進(jìn)行匯編，如表1所示。抄表時問廈旅敦（盹）1平均比煒002000.4.2854263215251&30.67132000.10. 23749870 21443%0.68302002.02,041304960379450S0,69431003. 03, 081BI784953135280.0812OG4,04.282332 晡 51682

9、76310.69902005.04.2881878650.69932D06.06. n33046539683716C.6999<CTSM>表1蒸汽比壻情況匯總表</CTSM>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熔為0.6999,也 就是說，從1999年4月302006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(dá)9.28%O如果一年的熱費按 4000萬元計算，比熔差按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

10、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(fù)，直到2002年9月28日，在相關(guān)部門的協(xié)調(diào)下，供熱 方終于答應(yīng)按熱量表計量收費。至此，終于結(jié)束了蒸汽按質(zhì)量計量單位（噸）結(jié)算的歷史，開始使用 熱量的計量單位一一百萬千焦。僅僅是蒸汽按熱量的計量單位來進(jìn)行計量與結(jié)算，就為公司減少了巨額的經(jīng)濟(jì)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，熱壻按比結(jié)算熱焙值低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，熱熔減少也按5.04%計算，共減少支付熱費191.89萬元。四、結(jié)束語蒸汽按熱量計量比按質(zhì)量計量更科學(xué)、準(zhǔn)確、合理地