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同類(lèi)產(chǎn)品
德?tīng)査土髁坑?jì)在大型火電廠(chǎng)測(cè)量和應(yīng)用
針對(duì)燃煤300MW、600MW、1000MW汽輪發(fā)電機(jī)組, 分析了使用德?tīng)査土髁坑?jì)測(cè)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?tīng)査鸵惑w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(guó)現(xiàn)代化的發(fā)展,各行各業(yè)對(duì)電力的需求愈來(lái)愈大,全國(guó)的裝機(jī)容量增加迅速。本文主要討論的是火電, 1987年全國(guó)裝機(jī)容量為100GW,1995年為200GW,2004已經(jīng)達(dá)到300GW。據(jù)國(guó)家*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(shí),zui引人注意的是各種率的新技術(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(kāi)始運(yùn)用。其主要目的是為了提高機(jī)組的效率。1957年的*臺(tái)超臨界在美國(guó)投入運(yùn)行,效率可達(dá)40~47%,目前已有近千臺(tái)超臨界機(jī)組在世界范圍內(nèi)正常運(yùn)行,zui大單機(jī)容量達(dá)1300MW,造價(jià)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(hù),我國(guó)45%的煤是用于發(fā)電,每千瓦小時(shí)的煤消耗量達(dá)400克(90年代初為412克/千瓦),比發(fā)達(dá)國(guó)家要高70~80克/千瓦。只有提高汽機(jī)的工作溫度,如PFBC-CC,在850~900 °C ,從而可以抑制Nox的生成,提率到40%左右。達(dá)到低污染的目的。同時(shí),燃煤產(chǎn)生的粉塵是主要污染源之一。
綜觀*的工藝,需要高精度的測(cè)量和控制,就需要對(duì)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(wú)需測(cè)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(cè)量點(diǎn)由于大型火電廠(chǎng)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(chǎng)的工藝系統(tǒng)復(fù)雜多樣。所以如給出普遍意義的流量測(cè)量方案是不現(xiàn)實(shí)的。這里只是就一般意義的描述,然后給出德?tīng)査蛯?duì)于流量測(cè)量的解決方案。
(2)冷卻水流量測(cè)量:
發(fā)電廠(chǎng)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)冷卻水、開(kāi)、閉式冷卻水等,大多數(shù)電廠(chǎng)通常使用江、河水(如長(zhǎng)江,珠江)或者地下水,由于它使用了公共社會(huì)資源,需要進(jìn)行計(jì)量。通??趶奖容^大。如武漢某電廠(chǎng)冷卻水采用長(zhǎng)江水。
管道直徑為¢1820*10mm、 常溫、介質(zhì)壓力0.2Mpa、zui大流量24372t/h。 (2-1)(3)系統(tǒng)用水:通常為潔凈水,比自來(lái)水的水質(zhì)要好得多,是*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:300°C,18.0Mpa,1000t/h (3-3)
(d) 減溫水量(過(guò)熱蒸汽一級(jí)/ 二級(jí)減溫水):215°C,14Mpa,12t/h,22*3mm (3-4)
(e) 再熱汽的事故減溫水量:200°C,6Mpa,10t/h (3-5)
(f) 旁路減溫水量: 高壓時(shí),300°C,18.0Mpa,200t/h (3-6)
低壓時(shí),200°C,6.0Mpa,80t/h (3-7)
(g) 給水泵出口流量:180°C,18Mpa ,500t/h (3-8)
(h) 凝結(jié)水流量:100°C以下,2.0Mpa,1000t/h (3-9)(4)蒸汽系統(tǒng)
(a) 主蒸汽:主蒸汽流量的測(cè)量是為了滿(mǎn)足機(jī)組檢測(cè)、控制的要求。通常300MW/600MW機(jī)組的主蒸汽流量是通過(guò)間接方法測(cè)量,測(cè)量汽機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)壓力(Po為Q主汽壓力,P1為調(diào)節(jié)級(jí)的壓力),根據(jù)主機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)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(cè)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(cè)量方法只適合于機(jī)組部分負(fù)荷范圍,其計(jì)算(測(cè)量)精度是不滿(mǎn)足運(yùn)行要求的。目前已經(jīng)有了像德?tīng)査瓦@樣的(高溫高壓)流量測(cè)量元件,就可以進(jìn)行直接測(cè)量。它在歐美已經(jīng)廣泛應(yīng)用,自從1996年以來(lái),已經(jīng)有了近900多個(gè)(高溫高壓)應(yīng)用實(shí)例。例如:
使用年/月 用戶(hù)名 內(nèi)徑/壁厚 壓力 溫度 流量
1996/07:Preussen Elektra: 232/28mm 25.5Mpa 550°C 450t/h
1996/06:GKK Kiel GmbH: 233/37mm 27.6Mpa 545°C 500t/h
1999/01: L&C Steinmuller: 285/40mm 29.8 Mpa 486°C 900 t/h
2001/04 Babcock GmbH: 265/25mm 16.6 Mpa 535°C 500 t/h
2004/05 Enercity 240/28 21.5 Mpa 545°C 486 t/h
......
對(duì)于國(guó)內(nèi)用戶(hù)來(lái)說(shuō),有一個(gè)認(rèn)識(shí)過(guò)程,它的確是一個(gè)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?tīng)査透邷馗邏禾筋^。
計(jì)算表明,相同參數(shù)的主蒸汽流量測(cè)量,使用噴嘴將會(huì)使機(jī)組效率要下降0.25~0.3%。所以就很有必要考慮使用德?tīng)査筒迦胧教筋^,雖然用量不大,但其意義重大。國(guó)內(nèi)許多電廠(chǎng)都擬測(cè)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(jià)格過(guò)高。使用噴嘴,壓損又過(guò)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5~10%,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30~60天(在上述的工況下)節(jié)約下來(lái)的運(yùn)行成本就足可以購(gòu)買(mǎi)一套探頭。綜觀的業(yè)績(jī),是可以讓人們放心的使用。
四.解決方案:德?tīng)査途俟芤惑w化探頭可以根據(jù)不同的介質(zhì)和工藝參數(shù)給出相應(yīng)的變形和解決方案,滿(mǎn)足不同的要求和安裝方式。德?tīng)査臀宸N型號(hào)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(cè)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(cè)量 傳感器的測(cè)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(qǐng)咨詢(xún)肯爾。
五.其它產(chǎn)品和分析比較
1、 產(chǎn)品介紹
大家知道,流量產(chǎn)品的種類(lèi)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zui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(lèi)產(chǎn)品)和均速管。市場(chǎng)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(wú)需標(biāo)定就可以直接使用,又有多種不斷改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)支持,如ISO-5167(1980/1991/1998/2003),GB--1932(噴嘴),*有近千萬(wàn)個(gè)運(yùn)用樣本。各大實(shí)驗(yàn)室收集了數(shù)萬(wàn)個(gè)實(shí)驗(yàn)樣本,建立的相當(dāng)完備的數(shù)據(jù)庫(kù)。不斷為更新的標(biāo)準(zhǔn),更的流出系統(tǒng)模型做理論和運(yùn)用積累數(shù)據(jù),從而大大提高了測(cè)量精度。所以有理由講,根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)制造出來(lái)的孔板更具靈活和很高的精度。 其次是易于復(fù)制,簡(jiǎn)單,牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用期限長(zhǎng),價(jià)格低廉。自從20世紀(jì)80年代以來(lái),標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置在世界范圍的流量測(cè)量占50~60%,每年占百萬(wàn)臺(tái),金額占30%;在中國(guó)占35~42%,每年占6~7萬(wàn)臺(tái)。節(jié)流式產(chǎn)品的主要缺點(diǎn):
?。?)測(cè)量的重復(fù)性和度屬于中等水平,而且度很難再提高;
(2)范圍度窄,一般只能是3:1到4:1;
(3)現(xiàn)場(chǎng)安裝條件要求較高,需較長(zhǎng)的直管段(指孔板,噴嘴),一般難以滿(mǎn)足;
?。?)檢測(cè)件與差壓顯示儀表之間引壓管線(xiàn)為薄弱環(huán)節(jié),易泄漏、堵塞、凍結(jié)及信號(hào)失真等故障。
孔板與阻流件之間所要求的直管段長(zhǎng)度(無(wú)流動(dòng)調(diào)整器)(數(shù)值以管徑D倍數(shù)表示)其中:A欄的長(zhǎng)度是指"零附加不確定度"的; B欄的長(zhǎng)度是指"0.5%附加不確定度"的。
德?tīng)査偷闹惫芏我螅?/font>
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?tīng)査偷挠?jì)算結(jié)果是基于DeltaCalc4.3,其工況條件與FlowCalc32*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(méi)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/流量比較小的情況下,HC-HLV德?tīng)査偷膲簱p與改進(jìn)后的文丘里噴嘴沒(méi)有本質(zhì)的差別;在比較大時(shí),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 x PL /η
其中: Q:工況下體積流量(取自上表, m3/s); PL:zui大壓損(取自上表, kpa); η: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 x ρn(標(biāo)況密度)/ ρb(工況密度)
ρn(標(biāo)況密度): 水:1000kg/Nm3 (0℃, 101.325kpa)
ρn(標(biāo)況密度): 空氣:1.2929 kg/Nm3
ρn(標(biāo)況密度): 蒸汽:1000kg/Nm3 (為液態(tài))
Ex.1:, ρb(水)=998.254 kg/m3;( 20℃ /0.2mpa)
Q1=200x1000/998.254/3600/0.8=0.0698; WP=Q1 x PL = 0.0698 x PL
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?tīng)査捅冉墙尤汗?jié)約能耗8940 KW/年, 比文丘里噴嘴節(jié)約能耗161.2 KW/年.
Ex2. ρb(水)=731.182 kg/m3; Q2=0.4749; WP=Q2 x PL =0.4749x PL;
WP1=46.9153KW(角接取壓); WP2=14.3548 KW(文丘里噴嘴); WP3= 0.7495 KW
按年計(jì)算,德?tīng)査捅冉墙尤汗?jié)約404412 KW/年, 比文丘里噴嘴節(jié)約119182.4 KW/年.
Ex.4:ρb(蒸汽)=43.524kg/m3; Q4 = 3.1911; WP=3.1911 x PL;
WP1=841.6686 KW (角接取壓); WP2=32.7056 KW(文丘里噴嘴);
WP3=260.61(ISO1932噴嘴); WP4= 3.3985KW(德?tīng)査停?br />按年計(jì)算: 德?tīng)査捅冉墙尤汗?jié)約7.3432x106 KW/年, 比文丘里噴嘴節(jié)約2.5673x105 KW/年, 比ISO1932噴嘴節(jié)約能耗2.5673x105 KW/年.Ex.5:ρb(蒸汽)= 72.,345kg/m3; Q5=9.5991; WP=9.5991 x PL
WP1=44773.9844KW(角接取壓); WP2=1651.5252KW(文丘里噴嘴);
WP3=13160.2221(ISO1932噴嘴); WP4= 155.1714KW(德?tīng)査停?br />按年計(jì)算: 德?tīng)査捅冉墙尤汗?jié)約3.9086x108 KW/年, 比文丘里噴嘴節(jié)約1.3108x107 KW/年, 比ISO1932噴嘴節(jié)約13005.1KW/年。 綜合幾個(gè)運(yùn)用,特別是高溫高壓蒸汽,使用德?tīng)査蛯?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益,與壓損zui小的文丘里噴嘴也有10倍之差。同時(shí),壓損小也意味著磨損小,壽命長(zhǎng);反之磨損大,壽命短。在高溫高壓工況下, 德?tīng)査吞筋^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(wàn)小時(shí),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。
六.安裝方式的比較
大多數(shù)均速管是插入式方式,安裝維護(hù)簡(jiǎn)單快捷,一般一根探頭的安裝需要一小時(shí)左右。還可以提供在線(xiàn)插拔型實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)安裝,在線(xiàn)維護(hù)。這是一般的節(jié)流裝置不可比的。
七.結(jié)束語(yǔ)
大功率熱電機(jī)組的蓬勃發(fā)展,需要安全可靠和的流量測(cè)量,德?tīng)査途俟芴峁┝艘徽椎慕鉀Q方案,是一般產(chǎn)品無(wú)法涉足的領(lǐng)域,如20mm管徑,28mpa,215度的減溫水;400mm管徑,28mpa,600度的過(guò)熱蒸汽;超過(guò)10米口徑的煙氣。同時(shí)它是一種節(jié)能產(chǎn)品,可以大大減少運(yùn)行成本,給企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。這技術(shù)和產(chǎn)品愈來(lái)愈受到設(shè)計(jì)和電站行業(yè)的歡迎。
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