廣州紫坭熱電有限公司現(xiàn)有三臺(tái)65T/H中溫中壓煤粉鍋爐（3×12MW機(jī)組），是熱電聯(lián)產(chǎn)的主體設(shè)備，為本公司地域內(nèi)各工業(yè)企業(yè)提供蒸汽，13萬噸蒸汽/年；向系統(tǒng)電網(wǎng)輸送電力（110kV），供電約2億千瓦時(shí)/年。公司被列入廣東省*批33家應(yīng)依法清潔生產(chǎn)審核的企業(yè)之一。公司在2003年投入405萬元對(duì)鍋爐煙氣脫硫除塵達(dá)標(biāo)治理，并已達(dá)到80%脫硫效率的良好效果，但是，供電能耗仍達(dá)到586克/千瓦時(shí)，與同類行業(yè)相比差距較大。為全面貫徹落實(shí)《清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》（2003年1月1日起實(shí)施），達(dá)到“節(jié)能、降耗、減污、增效”清潔生產(chǎn)目的，從2003年2月起，我們對(duì)汽輪機(jī)發(fā)電原蒸汽汽耗率偏高的根源，進(jìn)行了對(duì)生產(chǎn)工藝、設(shè)備的詳細(xì)分析、論證，認(rèn)為現(xiàn)有生產(chǎn)流程中，鍋爐蒸汽出口端至汽輪機(jī)之間的主蒸汽管段蒸汽壓力降達(dá)到0.1MPa，蒸汽阻力（熱能）損失較大，其中zui大的阻力損失是主管段兩個(gè)孔板流量計(jì)計(jì)量設(shè)備，是使蒸汽汽耗率偏高的主要原因。

我們確定采用“彎管流量計(jì)”代替現(xiàn)用的“孔板流量計(jì)”。

彎管流量計(jì)克服了孔板流量計(jì)阻力大造成能耗高的缺點(diǎn)，在鍋爐工況不變的條件下，降低了汽輪機(jī)發(fā)電汽耗率，增加發(fā)電量。

二、彎管流量計(jì)測(cè)量原理

智能彎管流量計(jì)的研制成功，具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)。在理論研究方面主要是通過直接求解流體流過彎管的微分方程數(shù)值解的方法，全面揭示流體流經(jīng)彎管的流動(dòng)規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)研究方面既有實(shí)驗(yàn)室的大量實(shí)驗(yàn)研究，又有在國家三大流量檢定站（開封、煙臺(tái)、華陽）對(duì)不同介質(zhì)的流量測(cè)量的驗(yàn)證。

理論研究和大量的實(shí)驗(yàn)研究表明：流體在流經(jīng)彎管時(shí)，由于彎曲管壁的導(dǎo)流作用，使流體在流進(jìn)彎管時(shí)其內(nèi)側(cè)流速會(huì)逐漸增大，而外側(cè)流速卻逐漸減小，這就形成了各個(gè)過流斷面的近似梯形速度分布，且這種梯形速度分布狀態(tài)在彎管45°截面處達(dá)到極限狀態(tài)。彎管45°截面各質(zhì)點(diǎn)流速分布如圖1所示。

根據(jù)質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律，流體在管道中流動(dòng)時(shí)，在相同過流斷面各元流質(zhì)點(diǎn)的能量不變，但由于各質(zhì)點(diǎn)流速的變化（內(nèi)側(cè)大、外側(cè)?。┚托纬闪藦澒艿膬?nèi)外側(cè)壓差△P。這個(gè)壓力差在45°截面時(shí)達(dá)到zui大、zui穩(wěn)定。且45°彎管斷面的流體平均流速與壓差△P的對(duì)應(yīng)關(guān)系符合平方比例關(guān)系。深入的理論研究和大量的試驗(yàn)分析證明流體流過彎管形成的差壓與流速的嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系同彎管的幾何結(jié)構(gòu)尺寸（彎曲半徑R和內(nèi)徑D）有密切關(guān)系。由以上分析可知彎管傳感器的幾何結(jié)構(gòu)尺寸確定之后，只要測(cè)取流體流經(jīng)彎管45°截面的外側(cè)、內(nèi)側(cè)的壓差△P和流體的密度就可以確定流體的平均流速。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中:

：流體流速（m/s）
α（R•D）：流量系數(shù)（無量綱）
△P：45°截面外側(cè)、內(nèi)測(cè)差壓（Pa）
D：彎管內(nèi)徑（mm）
R：彎管彎曲半徑（mm）
ρ：流體密度（kg/m³）?

三、項(xiàng)目實(shí)施方案

企業(yè)生產(chǎn)情況：

現(xiàn)有三臺(tái)65噸/鍋爐，三臺(tái)1.2萬千瓦機(jī)組。2004年的主要指標(biāo)如下：

1、2004年總耗原煤量19.2萬噸，總發(fā)電量2.05億千瓦時(shí)。
2、鍋爐效率，2004年平均85%~86%；原設(shè)計(jì)鍋爐效率為88%。
3、供發(fā)電能耗高，2004年平均供電煤耗586g/kWh，發(fā)電煤耗522g/kWh，與*的熱電企業(yè)差距大。

熱電廠產(chǎn)生和排放污染物的主要工序是：鍋爐系統(tǒng)。

由圖可知，我公司鍋爐主蒸汽（3.82MPa、450℃）計(jì)量原采用孔板流量計(jì)。由于孔板流量計(jì)采用截流產(chǎn)生壓差的原理計(jì)算蒸汽流量，因此，蒸汽在流過孔板時(shí)造成壓力損失。經(jīng)測(cè)定，蒸汽流過孔板流量計(jì)造成壓力損失約0.05MPa，蒸汽由鍋爐進(jìn)入汽輪機(jī)需經(jīng)過兩個(gè)孔板流量計(jì)，在孔板流量計(jì)上造成的壓力損失約0.1MPa，加上蒸汽管道及閥門造成的壓力損失，使鍋爐過熱器集汽聯(lián)箱出口至汽輪機(jī)進(jìn)汽口之間管道損失達(dá)到0.4MPa。即使鍋爐壓紅線運(yùn)行（3.82MPa）、汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力只能達(dá)3.4MPa（設(shè)計(jì)進(jìn)汽壓力為3.47MPa），致使發(fā)電汽耗上升，發(fā)電煤耗上升，一年造成420萬kWh電能的損失，折合原煤達(dá)到4200噸/年，增加二氧化硫排放量21.5噸。

彎管流量計(jì)是近年創(chuàng)新開發(fā)的流量技術(shù)，在國內(nèi)已廣泛應(yīng)用，技術(shù)成熟可行。其產(chǎn)品具有高精度（1.0級(jí)）、大量程比、雙向測(cè)量、無壓損、無可動(dòng)部件、耐磨損、一次元件長期運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)。特別是無附加壓力損失的重要特性帶來的經(jīng)濟(jì)效益更為重要：彎管傳感器安裝于原管道的90度轉(zhuǎn)彎處，即取代了原90度彎頭。不增加任何壓力損失，可將節(jié)流孔板流量計(jì)裝置產(chǎn)生的壓力損失節(jié)省下來。

據(jù)測(cè)算，將減少蒸汽管道上的壓力損失0.1Mpa。從而在鍋爐工況不變的情況下提高汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力0.1MPa，使汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力提升至3.5MPa，根據(jù)12MKW汽輪機(jī)負(fù)荷特性曲線，滿負(fù)荷的情況下進(jìn)汽壓力由3.4MPa提升至3.5MPa，負(fù)荷增加200kWh，發(fā)電汽耗下降0.1kg/kWh。從而達(dá)到節(jié)能降耗目的。

現(xiàn)有三臺(tái)65噸/時(shí)鍋爐，每臺(tái)鍋爐主蒸汽管道原安裝兩個(gè)孔板流量計(jì)，共六臺(tái)。在原址利用蒸汽管道上現(xiàn)有的彎頭安裝彎管流量計(jì)，共六臺(tái)，代替原有孔板式流量計(jì)。改進(jìn)工藝見圖3。

四、經(jīng)濟(jì)效益分析

1. 節(jié)能效益

根據(jù)12MW汽輪機(jī)負(fù)荷特性曲線，由于現(xiàn)有節(jié)流孔板阻力的影響，滿負(fù)荷的情況下進(jìn)汽壓力由3.5MPa降低至3.4MPa，發(fā)電量將減少200kWh。本項(xiàng)目投入運(yùn)行后，將避免該蒸汽壓降能耗損失，汽輪機(jī)汽耗率降低0.1kg/kWh，本項(xiàng)目的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益是明顯的。僅從減少蒸汽熱能損失、在相同蒸汽量條件下增加發(fā)電量或在相同發(fā)電量的條件下節(jié)約蒸汽耗量這一點(diǎn)來計(jì)算，以及從2005年3月投入調(diào)試的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)復(fù)算表明，節(jié)約原煤4200噸/年，減少生產(chǎn)成本達(dá)到210萬元，投資回收期僅3個(gè)月。本項(xiàng)目是個(gè)有效節(jié)能、節(jié)約資源的清潔生產(chǎn)項(xiàng)目。

2. 環(huán)保效益

本項(xiàng)目是一個(gè)從源頭削減和控制污染物產(chǎn)生的工程項(xiàng)目。投入生產(chǎn)運(yùn)行后，節(jié)約原煤4200噸/年。則能減少二氧化硫產(chǎn)生量達(dá)到54噸/年，減少二氧化硫排放量21.5噸/年，減少3570萬m³/年的煙氣排放量。因此，環(huán)境效益顯著。

五、結(jié)論

1、孔板流量計(jì)壓力損失不可小視，由此帶來的能源消耗很大（一般為孔板差壓值的60%左右），應(yīng)引起企業(yè)的高度重視。
2、彎管流量計(jì)無附加阻力損失、免維護(hù)、耐高溫、耐高壓，測(cè)量精度滿足現(xiàn)場(chǎng)需要。
3、通過技改采用新技術(shù)，節(jié)能降耗，為企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

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鍋爐主蒸汽采用彎管流量計(jì)取代孔板的節(jié)能效益分析

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