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蒸汽产耗差的成因分析及其计量方法

时间:2018/03/19来源:未知

摘要:讨论了锅炉自耗汽和锅炉产量系数对蒸汽产耗差的影响,分析了现行蒸汽计量方式存在的问题,提出了计量优化的措施。
  长期以来,蒸汽计量产耗差一直是因扰潍坊化纤厂能源管理的一个大问题。由于产耗差的存在,为蒸汽的成本分摊核算增加了难度。针对蒸汽产耗差居高不下的现状,大家对全厂的蒸汽计量网络一一进行排查,确保无计量漏点;计量管理处对一、二级计量表进行抽检、校验,以确保计量表在误差范围之内。即使如此,日产耗差仍在100t左右,有时高达200多t,占总产汽量的10%。于是大家考虑产耗差的存在可能和现有的计量方法有关,并做了一些相关计算,以验证大家的想法。

计算公式
  目前滩坊化纤厂共有长丝、短丝、浆粕三个工艺分厂和一个动力分厂,动力分厂包括锅炉、发电和供水三部分。我厂目前的计量方法是将动力分厂1~9#锅炉炉前蒸汽表作为一级产量表,在将3、4、6、8#高压发电炉乘1.1的系数后,9块表累计数作为蒸汽产量数,即:
  日产蒸汽量= 1#+ 2#+ 5#+ 7#+ 9#+(3#+4#+ 6#+ 8#)× 1.1。蒸汽消耗是以动力分厂管路出口处安装的供各工艺分厂用汽的蒸汽计量表作为二级计量表,动力自耗汽按蒸汽产量的13%计(动力自耗汽=蒸汽产量× 13%)。各二级表与动力自耗汽之和为日蒸汽消耗。即:日蒸汽消耗=供长丝蒸汽表+供短丝蒸汽表+供浆粕蒸汽表+动力自耗汽。
  由于各分厂消耗汽表安装在动力分厂出口处,管路损失可忽略不计,产量和消耗应在计量表的允许误差范围内,但实际情况远远大于仪表的计量误差。造成这种偏差的原因可能有两个:一是蒸汽产量表乘系数的原因;二是动力自耗汽按13%计算的准确性问题。

1、首先讨论高压发电锅炉乘系数的问题:
  动力分厂低压锅炉产汽直接供工艺用汽,不存在系数问题;主要是高压发电锅炉,其蒸汽走向如下所示:
蒸汽走向图
 由于高压蒸汽经汽轮机降压发电后,背压汽温度为250℃ ,要进一步降低温度,满足生产用汽的需要,需通过减温器向内喷部分减温水,通过低温的减温水汽化吸热、混合,从而使蒸汽温度降到180℃左右,由于喷入减温水,供出的蒸汽量加大,因此须乘1.1的系数。
下面就其合理性进行有关计算:
  可以将减温器看作一个开口热力系,按照热力学定律:加入热力系能量的总和-热力系输出能量总和=热力系总能量的增量;对减温器这个开口热力系来说,能量的增量为零。则有进入系统的热量应等于排出系统的热量。可以按进出热力系统的热量平衡进行计算。
  对1#、2#汽轮机减温器进汽参数:压力P= 0.6MPa 温度T= 250℃焓值H= 2960kJ/kg出汽参数:压力P= 0.6MPa 温度T= 175℃焓值H= 2800kJ/kg减温水:压力P= 0.7MPa 温度T= 104℃焓值H= 419kJ/kg设定每进1kg蒸汽需喷入减温水X kg则有1× 2960+ 419X=(1+ X)× 2800,X= 0.067kg对3#汽轮机减温器进汽参数:压力P= 0.6MPa 温度T= 250℃焓值H= 2960kJ/kg出汽参数:压力P= 0.6MPa 温度T= 175℃焓值H= 2800kJ/kg减温水:压力P= 0.7MPa 温度T= 150℃焓值H= 635kJ/kg用上式解得X= 0.073kg
  通过上述计算,可以看出,发电炉经汽轮机发电后所乘系数应小于1.1,考虑到热损失,系数应在1.06左右,但由于9#高压发电锅炉未乘系数,基本起到平衡作用;存在这样的问题:一旦9#锅炉停炉,其它发电锅炉开台增加,由于系数的原因,报表产量数>实际产量数,会造成一种虚假产量,而消耗不变,使产耗差加大,一旦9#炉投运,产耗差就会减少。由于上述原因,为准确计,可将3#、4#、6#、8#、9#发电锅炉同乘1.06系数,以减少因设备开台原因而造成的计量偏差。
  以上是高压蒸汽供汽轮机发电的情况,若蒸汽不经汽轮机发电,而直接经减温减压器后供工艺用汽,喷入的减温水量要大于1.1的系数。这种情况只有在冬季5台发电炉全部开启时,在保证汽轮发电机全部满负荷运转的前提下,需有一台35t/h锅炉走减温减压器。下面计算一下所乘系数:
  进汽参数:压力P= 0.6MPa 温度T= 420℃焓值H= 3312kJ/kg出汽参数:压力P= 0.6MPa 温度T= 175℃焓值H= 2800kJ/kg减温水:压力P= 0.7MPa 温度T= 130℃焓值H= 546kJ/kg设定每进1kg蒸汽需喷入减温水X kg,则有1× 3312+ 546X=(1+ X)× 2800,X= 0.227kg。
  考虑散热损失,系数也应该在1.2左右。考虑到冬夏季情况的不同,系数应分冬夏季指标分别讨论,夏季1.06,冬季(发电炉全开)1.1。

2、动力自耗汽对计量产耗差的影响:
  首先要明确的是动力自耗汽并不列入对动力分厂的指标考核,自耗汽的多少,对动力分厂的考核无影响,但对计量产耗差则影响很大。因为动力自耗汽列入分厂蒸汽消耗部分,很明显,动力实际自耗汽若小于总产量的13%,产耗差减少,若大于13%,就会造成产耗差的加大。下面分两种情况计算动力分厂的内部自耗汽。
  对35t/h锅炉:动力自耗汽主要用在除氧用汽和高压加热器用汽,工艺流程如下:
:动力自耗汽主要用在除氧用汽和高压加热器用汽,工艺流程图
 软水站所供纯水20℃ ,经过轴压加热器后温度达到50℃ ,然后到除氧器加热至105℃ ,由高压泵加压到60kgf/cm2,经高压加热器加热到150℃ ,然后供给锅炉。即动力自耗汽将20℃的纯水加热到150℃ ,以此来计算自耗汽的用量。
  基本参数自耗汽:压力0.7MPa温度 175℃ 焓值H= 2782kJ/kg供水:压力0.3MPa 温度20℃  焓值H= 84kJ/kg除氧水:压力0.1MPa 温度105℃ 焓值H= 420kJ/kg高加后水:压力6MPa 温度150℃ 焓值H= 635kJ/kg设定动力自耗汽为X kg/h,2782X+ 84× 35× 1000= 420X+ 35× 1000× 635,X= 8165kg/h
  由于轴压加热器、除氧器、高压加热器存在换热损失,会造成部分蒸汽的浪费,设换热损失为5%,则自耗汽为8.165+ 8.165× 5%= 8.57
  单开一台35t/h锅炉时,动力自耗汽为8.5t/h,占总产汽量的24%。对20t/h锅炉:动力自耗汽为除氧器用汽。
  基本参数自耗汽:压力1.0MPa 饱和温度179.8℃焓值H= 2778kJ/kg供水:压力0.3MPa 温度20℃  焓值H= 84kJ/kg除氧水:压力0.1MPa 温度104℃ 焓值H= 420kJ/kg设定动力自耗汽为X kg/h2778X+ 84× 20× 1000= 420X+ 20× 1000× 420,X= 2849kg/h考虑3%的散热损失,动力自耗汽为2.85+ 2.85× 3%= 2.94t/h2.94÷ 20× 100%= 14.6%,即动力20t/h锅炉自耗汽在14.6%左右。
  另外季节的变化对动力自耗汽也有较大的影响,冬季锅炉车间采暖为蒸汽采暖,蒸汽采暖所消耗的蒸汽全部为动力自耗汽,因此冬季动力自耗汽量要大于夏季。而计量蒸汽消耗时冬夏季均按13%计,由此造成冬季产耗差有时高达10%左右。

3、结论
  由于上述诸多不可控因素的影响,可以认为现行的蒸汽计量方法难以对蒸汽的产、耗做到准确计量,产耗差是人为产生的。由于产耗差的存在,为蒸汽的成本管理增加了难度。另外由于不对动力自耗汽进行考核,不利于调动分厂内部在自用汽上节能降耗的积极性。
  要真正做到对蒸汽产、耗的准确计量,***直接的办法,就是计量动力分厂的外供蒸汽量,以原二级表作为一级表,原蒸汽消耗作为蒸汽产量,动力分厂内部炉前表作为参考以引导生产。并对动力蒸汽消耗指标做相应的调整,考核供汽量后,产耗差不再存在,总厂不再承担此项费用,又可进一步提高动力分厂在自耗汽上节能挖潜的积极性。

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