Использование расходомеров для повышения эффективности котла

Aug 15, 2023

Распространение ваших файлов cookie помогает нам улучшить функциональность сайта и оптимизировать ваш опыт. Нажмите здесь, чтобы прочитать нашу политику использования файлов cookie.

На многих химических заводах электроэнергия, которую они используют, получается на электростанциях, работающих на природном газе, или на когенерационных установках, сжигающих потоки отходящих газов. В крупных котлах (рис. 1) электростанции объединяют воздух и топливо (природный газ, отходящие газы, нефть или уголь) для сгорания, в результате чего выделяется тепло. Тепло кипятит воду, создавая пар. Пар проходит через турбину, которая заставляет турбину вращаться, вырабатывая таким образом электроэнергию.

Измерение энергии потока — потоков топлива, которые стоят денег — в этих котлах имеет решающее значение для повышения энергоэффективности, выявления отходов и минимизации выбросов парниковых газов (ПГ), попадающих в атмосферу. Только при точном измерении расхода пользователи могут принимать обоснованные решения по повышению энергоэффективности.

Как пользователи решают, какой расходомер лучше всего подходит для измерения газа, воды и пара в котлах? Выбор подходящих расходомеров зависит от измеряемой жидкости. При обсуждении повышения эффективности котлов затрагиваются три основных направления:

Для выработки электроэнергии требуется приточный воздух и топливо для сгорания. Инженеры должны точно измерить соотношение воздуха и газа для эффективного сгорания в котлах. Слишком много газа расточительно, опасно и дорого; слишком мало создает недостаточное пламя для эффективного кипячения воды.

Диафрагменные и турбинные счетчики. Традиционно контроль топливного газа, поступающего в котлоагрегаты, осуществляется с помощью диафрагменного или турбинного счетчика. Однако это не лучшие измерительные устройства для данного применения, поскольку они подвержены отказам и требуют частого квалифицированного обслуживания для обеспечения точных и надежных измерений. Ограниченные условия трубопровода также могут вызвать у инженеров головную боль. Например, для диафрагменного расходомера требуется от 10 до 50 диаметров входного трубопровода, чтобы устранить влияние возмущений потока. Поскольку найти длинные прямые участки труб трудно, на большинство систем измерения расхода отрицательно влияют изменения профилей потока внутри трубы.

Наибольшее беспокойство вызывает то, что диафрагменные и турбинные счетчики измеряют объемный расход. Для расчета или определения массового расхода необходимы дополнительные датчики давления, температуры и перепада давления, а также компьютер расхода (рис. 2). Это не только ухудшает точность измерения расхода, но и затраты на установку и обслуживание при таком типе компенсированного измерения увеличивают стоимость владения.

Тепловые массовые расходомеры. Напротив, тепловые массовые расходомеры подходят для прямого измерения массового расхода газов, а не объемного расхода. Поскольку массовые тепловые расходомеры подсчитывают количество молекул газа, они невосприимчивы к изменениям входной температуры и давления и измеряют массовый расход напрямую, без компенсации. В котлах с приточным воздухом и потоком газа тепловые расходомеры работают хорошо, поскольку оптимальное соотношение топлива и воздуха для эффективного сгорания в котлах рассчитывается на основе массы, а не объема (рис. 3).

В простейшей рабочей конфигурации теплового расходомера жидкость протекает мимо нагреваемого термодатчика и датчика температуры. Когда молекулы жидкости проходят мимо нагретого термодатчика, тепло теряется в текущей жидкости. Термодатчик остывает, а датчик температуры продолжает измерять относительно постоянную температуру текущей жидкости. Величина тепловых потерь зависит от тепловых свойств жидкости и скорости ее потока. Измеряя разницу температур между термодатчиками и датчиками температуры, можно определить расход.

Новые разработки в области четырехсенсорной тепловой технологии в сочетании со стабильной сенсорной технологией «сухого чувства», а также передовыми алгоритмами термодинамического моделирования позволяют некоторым тепловыми расходомерам достигать точности показаний ±0,5 процента, конкурируя с точностью кориолисовых расходомеров при меньших затратах. Встроенные программные приложения также обеспечивают возможность смешивания газов, проверки на месте и подключения к трубе.