德爾塔巴流量計(jì)在大型火電廠主蒸汽機(jī)組裝置上的應(yīng)用

1、德爾塔巴流量計(jì)在大型火電廠主蒸汽機(jī)組裝置上的應(yīng)用針對燃煤300MW、600MW、1000MW汽輪發(fā)電機(jī)組,分析了使用德爾塔巴流量計(jì)測量點(diǎn)和相關(guān)的參數(shù)；300MW機(jī)組的鍋爐和汽機(jī)；使用德爾塔巴一體化傳感器的解決方案，選型，壓損和差壓值的計(jì)算；與其它產(chǎn)品在壓損等方面的比較。一.隨著中國現(xiàn)代化的發(fā)展，各行各業(yè)對電力的需求愈來愈大，全國的裝機(jī)容量增加迅速。本文主要討論的是火電,1987年全國裝機(jī)容量為100GW，1995年為200GW，2004已經(jīng)達(dá)到300GW。據(jù)國家發(fā)改委的報(bào)告，計(jì)劃2010年將達(dá)到540GW，2020年為900GW，每年將增加30GW。 在容量增加的同時，最引人注意的是各種高效率

2、的新技術(shù)、新工藝不斷被投入使用。超臨界機(jī)組、燃機(jī)蒸汽聯(lián)合循環(huán)、正壓循環(huán)硫化床(PFBC)、循環(huán)硫化床聯(lián)合循環(huán)(PFBC-CC)、整體煤氣聯(lián)合循環(huán)(IGCC)，以及正壓煤粉爐聯(lián)合循環(huán)等鍋爐燃燒技術(shù)在不同運(yùn)用背景下廣泛地研究和開始運(yùn)用。其主要目的是為了提高機(jī)組的效率。1957年的第一臺超臨界在美國投入運(yùn)行，效率可達(dá)4047%，目前已有近千臺超臨界機(jī)組在世界范圍內(nèi)正常運(yùn)行，最大單機(jī)容量達(dá)1300MW，造價與亞臨界機(jī)組接近。 從環(huán)保和節(jié)能意義上講，電力工業(yè)是煤炭的主要用戶，我國45%的煤是用于發(fā)電，每千瓦小時的煤消耗量達(dá)400克(90年代初為412克/千瓦)，比發(fā)達(dá)國家要高7080克/千瓦。只有提高汽

3、機(jī)的工作溫度，如PFBC-CC，在850900C，從而可以抑制Nox的生成，提高效率到40%左右。達(dá)到高效低污染的目的。同時，燃煤產(chǎn)生的粉塵是主要污染源之一。 綜觀先進(jìn)的工藝，需要高精度的測量和控制，就需要對汽機(jī)和鍋爐中的各種煤、水、風(fēng)和蒸汽進(jìn)行全面計(jì)量，是保證各種工藝實(shí)施的必要條件。有些量以前無需測量的，現(xiàn)在就必須要考慮了，如各環(huán)節(jié)的主蒸汽，增加量主要在蒸汽方面。二.各種流量測量點(diǎn)由于大型火電廠的輸煤方式、供水的供應(yīng)方式不同，可能是用于供熱機(jī)組，以及灰/渣/石膏(脫硫的副產(chǎn)品)是否需要綜合利用等因素。使得火電廠的工藝系統(tǒng)復(fù)雜多樣。所以如給出普遍意義的流量測量方案是不現(xiàn)實(shí)的。這里只是就一般意義

4、的描述，然后給出德爾塔巴對于流量測量的解決方案。 (1)燃油/燃?xì)饬髁繙y量： 燃料油和燃?xì)庾鳛殄仩t主燃料或啟動點(diǎn)火用。目前燃煤機(jī)組的啟動點(diǎn)火油(輕柴油),通常使用質(zhì)量流量計(jì)或轉(zhuǎn)輪(鼓)式。這部分完全可以使用插入式差壓流量計(jì)，德爾塔巴在許多自備電廠已有廣泛地使用。(由于管道的內(nèi)徑差異比較大，這里只是簡單地設(shè)計(jì)，僅做參考)。 其主要工藝參數(shù)為： 燃油：機(jī)械霧化時：常溫，3Mpa；30t/h，100*4.5mm(1-1) 介質(zhì)霧化時：常溫，1.5Mpa；15 t/h；100*4.5mm(1-2) (2)冷卻水流量測量： 發(fā)電廠的冷卻水包括主、輔機(jī)冷卻器的冷卻用水，部分工藝系統(tǒng)用的蒸汽冷卻水，如循環(huán)冷

5、卻水、開、閉式冷卻水等，大多數(shù)電廠通常使用江、河水(如長江，珠江)或者地下水，由于它使用了公共社會資源，需要進(jìn)行計(jì)量。通?？趶奖容^大。如武漢某電廠冷卻水采用長江水。 管道直徑為1820*10mm、常溫、介質(zhì)壓力0.2Mpa、最大流量24372t/h。(3)系統(tǒng)用水：通常為潔凈水，比自來水的水質(zhì)要好得多，是完全可以使用插入式差壓流量計(jì) (a)化學(xué)處理后的除鹽水：常溫，0.5Mpa，60t/h,150x4mm(3-1) (b)機(jī)組補(bǔ)水量：常溫，0.5Mpa，50t/h,150x4mm(3-2) (c)鍋爐給水量：300C，18.0Mpa，1000t/h(3-3)在該裝置的標(biāo)桿業(yè)績(d)減溫水量(過

6、熱蒸汽一級/二級減溫水)：215C，14Mpa，12t/h，22*3mm(3-4) (e)再熱汽的事故減溫水量：200C，6Mpa，10t/h(3-5) (f)旁路減溫水量：高壓時，300C，18.0Mpa，200t/h(3-6) 低壓時，200C，6.0Mpa，80t/h(3-7) (g)給水泵出口流量：180C，18Mpa，500t/h(3-8) (h)凝結(jié)水流量：100C以下，2.0Mpa，1000t/h(3-9)(4)蒸汽系統(tǒng) (a)主蒸汽：主蒸汽流量的精確測量是為了滿足機(jī)組檢測、控制的要求。通常300MW/600MW機(jī)組的主蒸汽流量是通過間接方法測量，測量汽機(jī)調(diào)節(jié)級壓力(Po為Q主汽

7、壓力，P1為調(diào)節(jié)級的壓力)，根據(jù)主機(jī)生產(chǎn)廠家提供的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行推導(dǎo)蒸汽的做功能力E=f(Q主蒸汽)=f(Po，P1)。所以主蒸汽流量的測量(計(jì)算)精度將取決于數(shù)學(xué)模型的正確性和精度以及傳感器的精度，目前這種測量方法只適合于機(jī)組部分負(fù)荷范圍，其計(jì)算(測量)精度是不滿足運(yùn)行要求的。目前已經(jīng)有了像德爾塔巴這樣的(高溫高壓)流量測量元件，就可以進(jìn)行直接測量。它在歐美已經(jīng)廣泛應(yīng)用，自從1996年以來，已經(jīng)有了近900多個(高溫高壓)應(yīng)用實(shí)例。三 對于國內(nèi)用戶來說，有一個認(rèn)識過程，它的確是一個安全、有效和經(jīng)濟(jì)的解決方案。高溫高壓蒸汽、高壓天然氣或者中溫高壓液體(水)都可以使用德爾塔巴高溫高壓探頭。 計(jì)算

8、表明，相同參數(shù)的主蒸汽流量測量，使用噴嘴將會使機(jī)組效率要下降0.250.3%。所以就很有必要考慮使用德爾塔巴插入式探頭，雖然用量不大，但其意義重大。國內(nèi)許多電廠都擬測量這些點(diǎn)的流量，但又擔(dān)心在如此高溫高壓使用的安全性、可靠性，擔(dān)心價格過高。使用噴嘴，壓損又過大，一直處于徘徊狀態(tài)。從大量分析/比較數(shù)據(jù)應(yīng)該可以看到，插入式探頭的壓損只有標(biāo)準(zhǔn)孔板的510%，是噴嘴的20%，所以使用插入式傳感器將給企業(yè)降低巨大的運(yùn)行成本。通常運(yùn)行3060天(在上述的工況下)節(jié)約下來的運(yùn)行成本就足可以購買一套探頭。綜觀的業(yè)績，是可以讓人們放心的使用。 四.解決方案：德爾塔巴均速管一體化探頭可以根據(jù)不同的介質(zhì)和工藝參數(shù)給

9、出相應(yīng)的變形和解決方案，滿足不同的要求和安裝方式。德爾塔巴五種型號中的四種可以廣泛地應(yīng)用于電站。DF25：通常用于80-3000mm管道的液體(水、油)、氣體(各種煙氣，濕氣)和蒸汽； DF25HD：通常用于80-1000mm管道高溫高壓蒸汽(如主蒸汽)，或者高壓中溫的液體(如減溫水等)，或者低溫高壓的氣體(如天然氣等)； DF10M/HD：通常用于20-100mm管道的液體、氣體或蒸汽測量，也可運(yùn)用于高溫高壓領(lǐng)域； DF50：通常用于1-15米的大口徑空氣或煙氣的測量傳感器的測量精度優(yōu)于1%、0.5%、0.2%重復(fù)性為0.1%。詳細(xì)選型情況請咨詢?nèi)f訊選型工程師。 五.其它產(chǎn)品和分析比較 1、

10、產(chǎn)品介紹 大家知道，流量產(chǎn)品的種類和品種繁多，差壓式，電磁式，渦街式，浮子式，超聲波，容積式和科里奧利式等。應(yīng)用最廣泛的目前還數(shù)差壓式。而差壓式的主流產(chǎn)品是節(jié)流式(孔板，文丘里管或噴嘴等類產(chǎn)品)和均速管。市場中大量運(yùn)用是這些標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品和非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。其主要特點(diǎn)是運(yùn)用廣泛，可以用于全部單相流體和部分混相流；標(biāo)準(zhǔn)化的節(jié)流裝置無需標(biāo)定就可以直接使用，又有多種不斷改進(jìn)的國際標(biāo)準(zhǔn)支持，如ISO-5167(1980/1991/1998/2003)，GB-1932(噴嘴)，全世界有近千萬個運(yùn)用樣本。各大實(shí)驗(yàn)室收集了數(shù)萬個實(shí)驗(yàn)樣本，建立的相當(dāng)完備的數(shù)據(jù)庫。不斷為更新的標(biāo)準(zhǔn)，更精確的流出系統(tǒng)模型做理論和運(yùn)用積累

11、數(shù)據(jù)，從而大大提高了測量精度。所以有理由講，根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)制造出來的孔板更具靈活和很高的精度。其次是易于復(fù)制，簡單，牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用期限長，價格低廉。自從20世紀(jì)80年代以來，標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置在世界范圍的流量測量占5060%，每年占百萬臺，金額占30%；在中國占3542%，每年占67萬臺。節(jié)流式產(chǎn)品的主要缺點(diǎn)： (1)測量的重復(fù)性和精確度屬于中等水平，而且精確度很難再提高； (2)范圍度窄，一般只能是3：1到4：1； (3)現(xiàn)場安裝條件要求較高，需較長的直管段(指孔板，噴嘴)，一般難以滿足； (4)檢測件與差壓顯示儀表之間引壓管線為薄弱環(huán)節(jié)，易泄漏、堵塞、凍結(jié)及信號失真等故障。 (5)

12、壓損大(指孔板，噴嘴)。近年來，有許多新的改進(jìn)，主要集中在降低壓損、縮短直管段以及將節(jié)流與變送器一體化。均速管也是一種差壓式原理的節(jié)流裝置，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)和報(bào)道，近30年來，有200多萬支投入的實(shí)際運(yùn)用。而且這10年有大幅度上升。其主要特點(diǎn)是安裝維護(hù)簡單(插入式)，精度高(優(yōu)于1%)，重復(fù)性好(0.1%)最突出的優(yōu)點(diǎn)是壓損小，通常只有標(biāo)準(zhǔn)孔板的5%10%，標(biāo)準(zhǔn)噴嘴的10%20%；同時可以長期保持精度。它所需要的直管段要比節(jié)流式短得多。另一方面，壓損小的同時，差壓值也比較小(相當(dāng)于孔板而言)，特別是大管徑小流量時。其次，平均流速的信息是取自桿中前后的若干個孔，因?yàn)橛锌?，自然就有可能被異物堵住或者?/p>

13、住。第三，均速管是通過測量某一直徑上的流速，以線上的流速(確切地說，是該線的若干點(diǎn))取代截面流速，而不同直徑線上的流速是不完全相同的(除非它所在位置的直管段足夠)，所以就存在若安裝位置和方向不合適將導(dǎo)致無效測量或者沒有精度的測量，所以選擇安裝位置就是保證能夠正確使用的重要因素。近10年，均速管截面技術(shù)和開孔技術(shù)有了很大進(jìn)展，以前的許多不足隨著運(yùn)用樣本增加和高科技研究手段的引入，近些年推出的探頭比10年前的產(chǎn)品更加成熟。德爾塔巴探頭高壓側(cè)和低壓側(cè)完全對稱，孔數(shù)相同，孔的直徑為8mm，孔間的距離完全不是所謂的對數(shù)，而是根據(jù)管徑、介質(zhì)和主要工藝參數(shù)等因素來確定孔距?？讓?shù)也不是傳統(tǒng)的2、3對孔，根據(jù)

14、綜合因素會出現(xiàn)4對或者5對孔，甚至6對孔，這些是許多渴望仿制者無法下手的核心技術(shù)。德爾塔巴在這十年中不斷改革更新和發(fā)展，在許多方面都呈現(xiàn)出優(yōu)越的特點(diǎn)。它對選點(diǎn)安裝和安裝要求比其它同類的產(chǎn)品要嚴(yán)格的多，有一套系統(tǒng)和完整的數(shù)據(jù)庫作為支撐。差壓輸出的形式有近百種，以保證滿足用戶的特種工礦和特別需要。口徑范圍可以從3毫米到15米；高溫高壓探頭(1.4828,X15CrNiSi20-12,工作溫度可以高達(dá)1040度)可以工作在650度，28 mpa的蒸汽；可以選擇1.4539(A904合金，X1NiCrMoCu25-20-5)和H C4，工作在具有SO，SO2的煙氣或者強(qiáng)酸強(qiáng)堿介質(zhì)中。(2)直管段比較(

15、孔板和噴嘴的數(shù)據(jù)來自IS05167-1999) 孔板與阻流件之間所要求的直管段長度(無流動調(diào)整器)(數(shù)值以管徑D倍數(shù)表示)其中：A欄的長度是指零附加不確定度的；B欄的長度是指0.5%附加不確定度的。 3.壓力損失比較 下面的計(jì)算結(jié)果是基于FlowCalc32軟件，根據(jù)管道工藝參數(shù)和各種節(jié)流裝置計(jì)算差壓和壓損，HC-HLV德爾塔巴的計(jì)算結(jié)果是基于DeltaCalc4.3，其工況條件與FlowCalc32完全相同。 一些結(jié)論： (1)標(biāo)準(zhǔn)角接取壓和法蘭取壓的差壓和壓損差不多，都比較大(由于篇幅，沒有顯示法蘭取壓的計(jì)算結(jié)果)； (2)文丘里噴嘴在壓損上有比較大的改進(jìn)； (3)在溫度/壓力/流量比較小

16、的情況下，HC-HLV德爾塔巴的壓損與改進(jìn)后的文丘里噴嘴沒有本質(zhì)的差別；在比較大時，特別是蒸汽下，有10倍的差異。4.運(yùn)行成本分析計(jì)算能耗(WP)的通常方法： WP=Q xPL/ 其中：Q：工況下體積流量(取自上表,m3/s)；PL：最大壓損(取自上表,kpa)；：效率系數(shù)(取80%) 如果提供的是標(biāo)況(或者質(zhì)量)流量(Qn)，Q=Qn xn(標(biāo)況密度)/b(工況密度) n(標(biāo)況密度)：水：1000kg/Nm3(0,101.325 kpa) n(標(biāo)況密度)：空氣：1.2929 kg/Nm3 n(標(biāo)況密度)：蒸汽：1000kg/Nm3(為液態(tài)) b(水)=998.254 kg/m3；(20/0.

17、2mpa) Q1=200x1000/998.254/3600/0.8=0.0698；WP=Q1 xPL=0.0698 xPL WP1=1.047 KW(角接取壓)；WP2=0.0448 KW(文丘里噴嘴)；WP3=0.0264 KW 按年計(jì)算：德爾塔巴比角接取壓節(jié)約能耗8940 KW/年,比文丘里噴嘴節(jié)約能耗161.2 KW/年. b(水)=731.182 kg/m3；Q2=0.4749；WP=Q2 xPL=0.4749 xPL； WP1=46.9153 KW(角接取壓)；WP2=14.3548 KW(文丘里噴嘴)；WP3=0.7495 KW 按年計(jì)算，德爾塔巴比角接取壓節(jié)約404412 KW

18、/年,比文丘里噴嘴節(jié)約119182.4 KW/年. b(蒸汽)=43.524 kg/m3；Q4=3.1911；WP=3.1911 xPL； WP1=841.6686 KW(角接取壓)；WP2=32.7056 KW(文丘里噴嘴)； WP3=260.61(ISO1932噴嘴)；WP4=3.3985 KW(德爾塔巴)按年計(jì)算：德爾塔巴比角接取壓節(jié)約7.3432 x106 KW/年,比文丘里噴嘴節(jié)約2.5673 x105 KW/年,比ISO1932噴嘴節(jié)約能耗2.5673 x105 KW/年.Ex.5：b(蒸汽)=72.,345kg/m3；Q5=9.5991；WP=9.5991 xPL WP1=447

19、73.9844 KW(角接取壓)；WP2=1651.5252 KW(文丘里噴嘴)； WP3=13160.2221(ISO1932噴嘴)；WP4=155.1714 KW(德爾塔巴) 按年計(jì)算：德爾塔巴比角接取壓節(jié)約3.9086 x108 KW/年,比文丘里噴嘴節(jié)約1.3108 x107 KW/年,比ISO1932噴嘴節(jié)約13005.1 KW/年。綜合幾個運(yùn)用，特別是高溫高壓蒸汽，使用德爾塔巴將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，與壓損最小的文丘里噴嘴也有10倍之差。同時，壓損小也意味著磨損小，壽命長；反之磨損大，壽命短。在高溫高壓工況下,德爾塔巴探頭材料是1.4828，其材料和制造工藝確保設(shè)計(jì)壽命可以達(dá)到20萬

20、小時，相當(dāng)于22.8年，是目前幾乎所有其它產(chǎn)品不可能承若和達(dá)到的。 與孔板比較作節(jié)能分析1， 蒸汽測量假設(shè)一，測量介質(zhì)為過熱蒸汽，管徑為325X13mm，壓力為3900KPaG，溫度為450，計(jì)算其蒸汽密度為12.494 kg/m3，介質(zhì)流量為50t/h 時，德塔巴所產(chǎn)生的差壓為3.4 KPa.德塔巴所產(chǎn)生的壓損：PPLY0.068 X 3.4=0.2333 KPa功率損失：HP=Q X PPLY 工況下，壓力為3900KPaG，溫度為450，蒸汽密度為12.494kg/m3，假設(shè)電機(jī)效率=0.8，德塔巴損失的功率為HP=Q X PPLY = 50 X 1000 12.4943600 X 0.

21、2333 0.8 =0.324 KW如果一年運(yùn)行365天，每天運(yùn)行24小時，每度電的電費(fèi)為0.8元，那么德塔巴一年的能耗換算成電費(fèi) 電費(fèi)￥= 365 X 24 X 0.324 X 0.8 = 2271元/年假設(shè)相同地點(diǎn)使用孔板測量，同樣條件下孔板的差壓30KPa,孔板的=0.7，孔板的壓損為PPLY0.5 X30 = 15 KPa孔板損失的功率為：HP=Q X PPLY = 50 X 1000 12.4943600 X 15 0.8 =20.84 KW如果一年運(yùn)行365天，每天運(yùn)行24小時，每度電的電費(fèi)為0.8元，那么孔板一年的能耗換算成電費(fèi) 電費(fèi)￥ = 365 X 24 X 20.84 X

22、0.8 = 146046 元/年每運(yùn)行一年，德塔巴流量計(jì)比孔板節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用為 146046 2271 =143775 元/年結(jié)論 ：德塔巴比孔板的永久壓損降低的百分比為：（15-0.2333）15 X100%=98.44% 德塔巴是一種高效，節(jié)能的流量測量傳感器。德塔巴流量計(jì)與孔板流量計(jì)的耗能比為 1.56 : 1002， 液體測量假設(shè)，測量介質(zhì)為水，管徑為273X8mm，壓力為440KPaG，溫度為33，計(jì)算其密度為1.0 X103 kg/m3，介質(zhì)流量為400 t/h 時，德塔巴所產(chǎn)生的差壓為5.18 KPa.德塔巴所產(chǎn)生的壓損：PPLY0.08 X 5.18=0.41 KPa功率損失：HP=Q X PPLY 工況下，壓力