工業(yè)用蒸汽應(yīng)按熱量進行計量

1、工業(yè)用蒸汽應(yīng)按熱量逬行計量時間：2021.03.01創(chuàng)作：歐陽語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，在過去相當長的時期里，工業(yè)用蒸汽（以下簡稱“蒸 汽”）計量和結(jié)算屮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

2、），轉(zhuǎn)化的能量總是與內(nèi)能同時存在于工質(zhì)屮。 這兩部分能量合起來稱為焙。焙的定義：內(nèi)能與壓力尸和體積7乘積之和為 焙，用表示：H-IAPV (1)通常在計算中采用單位質(zhì)量的參數(shù)，即：kpth-pv (2)式中:一一單位質(zhì)量的焙；u一一單位質(zhì)量的內(nèi)能；卩一 壓力；v比容。焙是表示體系能量狀況的一個組合狀態(tài)參數(shù)。簡單地 說，比焙是單位質(zhì)量的物質(zhì)所含的全部熱能。通常情況下， 焙一般指比焙。等質(zhì)量的蒸汽，在不同的狀態(tài)下，其焙值可能相差較 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Z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

3、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(zhì)量的蒸汽所含的熱量也會不同。 在使用的過程屮，也會遇到由于蒸汽的質(zhì)量太差、焙值太低 等原因，不能滿足使用要求的現(xiàn)彖，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)量計量表儀屮，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

4、，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(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(xué)相似，亦即符合相關(guān)標準的要求，在標準規(guī)定的不確定度Z內(nèi)，則蒸汽的質(zhì)量流量與差壓的關(guān) 系可用式(3)確定：qF a £ 凡(2 QMR"(3)式中：偽 質(zhì)量流量，kg/s； a 流量系數(shù)；£ 流速膨脹系數(shù)；也一節(jié)流件的開孔面積，m2； P差 壓，Pa；

5、 Pi 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焙，即可由式(4)求 得單位時間蒸汽的熱量：式中:蒸汽的熱量，kJ； qa蒸汽的質(zhì)量流量

6、，kg； h蒸汽在測量工況下的比焙，kj/kgo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(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 步，應(yīng)該得到社會的承認、接受和應(yīng)用。只有這樣，才有可 能保證蒸汽計量的準確、可靠、科學(xué)、公正。三、實例分析我們公司是當?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

7、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(zhì)量流量值和累計的質(zhì)量流量值。雙方達成協(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：熱費二蒸汽的噸位X0. 74X4. 1868X熱價(5)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)；0. 74供方單方確認的蒸汽的比焙值； 4. 1868熱量計量單位換算為焦耳的系數(shù)。問題就

8、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，比焙是一個狀態(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 的實際比焙。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，并對其進行匯編，如表1所示。<CTSM>表1蒸汽比熠情況匯總表</CTSM>從表1可以看出，從1999年4月30日2006年6月28 R,使用蒸汽的平均比焙為0. 6999,也就是說，從1999 年4月30日2006年6月28日的6年多

9、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，比焙差按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(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) 朿了蒸汽按質(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行計量與結(jié)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，熱焙按比結(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,熱焙減少也按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)、準確、合理地 反映出蒸汽的品質(zhì)和價值。但是，要真正在全社會推廣使 用