李 平

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037000)

煤化工作為煤炭潔凈利用的重要方式，一直以來(lái)被廣泛發(fā)展與應(yīng)用。目前，在低碳經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)化發(fā)展模式背景下，煤化工是否能通過(guò)抑制碳排放的清潔發(fā)展技術(shù)和管理機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)降低碳排放的目標(biāo)，是關(guān)系煤化工企業(yè)生存與發(fā)展的關(guān)鍵。對(duì)于企業(yè)管理而言，能源計(jì)量及管理是能源管理工作的重要組成部分。因此，對(duì)于煤化工企業(yè)而言，維護(hù)和更新計(jì)量?jī)x表，加強(qiáng)對(duì)煤化工企業(yè)能源計(jì)量?jī)x表的改造，對(duì)于增強(qiáng)煤化工企業(yè)節(jié)能降耗工作的有效性具有重要意義。

1 煤化工企業(yè)能源計(jì)量常用儀表及其原理

1.1 煤化工企業(yè)能源計(jì)量常用儀表

計(jì)量與數(shù)據(jù)是企業(yè)管理的前提和基礎(chǔ)，是現(xiàn)代企業(yè)管理中必備的量化管理。尤其通過(guò)能源計(jì)量?jī)x表科學(xué)的計(jì)量，是企業(yè)節(jié)能降耗、降本增效的基礎(chǔ)保障。對(duì)于煤化工企業(yè)能源計(jì)量而言，目前我國(guó)應(yīng)用最廣泛的流量計(jì)為孔板式差壓流量計(jì)[1]，其應(yīng)用量約占市場(chǎng)的80%。

1.2 孔板式差壓流量計(jì)原理

孔板流量計(jì)是一種差壓式流量計(jì)，是目前應(yīng)用最廣泛的流量計(jì)。廣泛應(yīng)用于化工、冶金、電力等領(lǐng)域的過(guò)程控制和測(cè)量。孔板流量計(jì)原理是充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的由一次檢測(cè)件和二次裝置組成的節(jié)流裝置，造成局部收縮，流速增加，并產(chǎn)生靜壓力差，從而根據(jù)流動(dòng)連續(xù)性原理和伯努利方程的推導(dǎo)而求得流量。其中，一次檢測(cè)件指節(jié)流件，二次裝置指差壓變送器和流量顯示儀。

2 煤化工孔板式差壓流量計(jì)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題分析

2.1 孔板式差壓流量計(jì)目前的技術(shù)水平

孔板式差壓流量計(jì)左右了近一個(gè)世紀(jì)的流量測(cè)量市場(chǎng)，目前其性能設(shè)計(jì)及安裝結(jié)構(gòu)技術(shù)水平如下。

1) 性能設(shè)計(jì)。近年來(lái)，與孔板式差壓流量計(jì)配套的差壓變送器發(fā)展迅速，國(guó)際知名的大公司還相繼推出了性能優(yōu)異的智能差壓變送器，使其靈活、多用。具體智能型技術(shù)指標(biāo)及特點(diǎn)，如第187頁(yè)表1所示。

2) 安裝結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)場(chǎng)安裝結(jié)構(gòu)上，也逐步走向“無(wú)三閥組、無(wú)配管”化。這種安裝結(jié)構(gòu)不僅可以節(jié)省安裝空間與費(fèi)用，減少漏點(diǎn)和維護(hù)量，還可以省去伴熱保溫，減少蒸汽消耗?！盁o(wú)三閥組、無(wú)配管”化安裝示意圖，如第187頁(yè)圖1所示。

2.2 孔板式差壓流量計(jì)用于煤化工能源計(jì)量存在的問(wèn)題分析

孔板流量計(jì)可測(cè)量氣體、蒸汽、液體的流量，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。為此，在相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)，廣泛用于各種能源量測(cè)量的傳統(tǒng)的孔板式差壓流量計(jì)是煤化工企業(yè)信任的測(cè)量?jī)x器。然而一直以來(lái)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)及研究發(fā)現(xiàn)，孔板式差壓流量計(jì)也存在一些問(wèn)題。

表1 板式差壓流量計(jì)智能型技術(shù)指標(biāo)及特點(diǎn)

圖1 孔板式差壓流量計(jì)“無(wú)三閥組、無(wú)配管”化安裝示意圖

1) 孔板流量計(jì)依然沒(méi)有完全取消引壓管，仍有流動(dòng)死區(qū)存在，如該設(shè)備在某些情況下容易導(dǎo)致氣體不流通，進(jìn)而在使用中一些分子沒(méi)有被徹底過(guò)濾，儀表的使用價(jià)值會(huì)打折扣；

2) 孔板流量計(jì)的耐磨性較差，很難保證測(cè)量的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，如孔板的直角邊緣在長(zhǎng)期運(yùn)行后可能會(huì)磨損，這些會(huì)改變孔板的特性，并且影響精度；

3) 長(zhǎng)期使用引壓管中，容易出現(xiàn)漏點(diǎn)、增耗及污染環(huán)境問(wèn)題；

4) 在高凝固點(diǎn)介質(zhì)環(huán)境中，易出現(xiàn)凍結(jié)，進(jìn)而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性；

5) 孔板流量計(jì)的安裝要求非常嚴(yán)格，稍有不慎便會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，如夾緊式安裝在測(cè)量蒸汽流量時(shí)容易產(chǎn)生泄露問(wèn)題；

6) 傳統(tǒng)煤氣流量計(jì)量?jī)x表在后期維修環(huán)節(jié)中的清理難度較大，不能達(dá)到節(jié)能降耗的要求；

7) 在粉末顆粒狀及臟介質(zhì)使用環(huán)境中，易出現(xiàn)引壓管堵塞等問(wèn)題。

8) 流量計(jì)量?jī)x表設(shè)計(jì)的缺陷使煤氣流通與節(jié)能降耗效率降低，不能體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保理念等。

總之，這些固有缺點(diǎn)導(dǎo)致傳統(tǒng)孔板式差壓流量計(jì)不能滿足現(xiàn)代煤化工企業(yè)的需求。因此，需通過(guò)不斷地加強(qiáng)能源計(jì)量管理，加快計(jì)量?jī)x表更新的步伐，積極采用渦街流量計(jì)等新型儀表設(shè)備等手段來(lái)彌補(bǔ)。

3 節(jié)能降耗理念下煤化工能源計(jì)量?jī)x表的改造策略

3.1 加強(qiáng)對(duì)孔板式差壓流量計(jì)結(jié)構(gòu)改造

為了提高孔板式差壓流量計(jì)計(jì)量的有效性，增強(qiáng)煤化工企業(yè)節(jié)能降耗工作，可以考慮從以下兩個(gè)方面對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。

1) 對(duì)孔板上下游所要求的最小直管段長(zhǎng)度提出全新及更長(zhǎng)的要求。一般而言，差壓流量計(jì)儀表前、后應(yīng)具有較長(zhǎng)的直管段，以滿足通過(guò)儀表的管內(nèi)流速分布應(yīng)具有一定形式。根據(jù)ISO 5167：2003(E)新標(biāo)準(zhǔn)，可對(duì)孔板與上游阻流件所要求的直管段長(zhǎng)度增長(zhǎng)4 D～17 D，以保證必要的準(zhǔn)確度，從而提高煤化工企煤化工能源計(jì)量?jī)x表的節(jié)能降耗實(shí)效性。

2) 為孔板式差壓流量計(jì)短管段設(shè)計(jì)調(diào)整型孔板。近年來(lái)，一種以改善流速分布為特點(diǎn)的節(jié)流裝置應(yīng)運(yùn)而生，特別是在化工行業(yè)中，這種新型的調(diào)整型孔板405C/1595被重點(diǎn)關(guān)注與研究。調(diào)整型孔板對(duì)流場(chǎng)具有整流作用，可以將管道內(nèi)流體的攪動(dòng)降到最低，從而實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。不僅如此，調(diào)整型孔板還有傳統(tǒng)節(jié)流裝置適應(yīng)性強(qiáng)、無(wú)活動(dòng)部件等特點(diǎn)。405C及1595調(diào)整型孔板的結(jié)構(gòu)形式，如圖2所示。

圖2 孔板式差壓流量計(jì)405C及1595調(diào)整型孔板的結(jié)構(gòu)形式

由圖2可知，調(diào)整型孔板是一個(gè)四孔的圓盤(pán)節(jié)流裝置，是一種定值節(jié)流件應(yīng)用方式。其中，405C為緊湊型調(diào)節(jié)(調(diào)整型)孔板，角接取壓方式；1595調(diào)整型孔板需要和取壓法蘭配合使用，法蘭取壓方式。調(diào)整型孔板巧妙地將四孔流動(dòng)調(diào)整器和測(cè)量孔板合二為一，將流體被強(qiáng)迫整流，使流場(chǎng)狀況得到改善，并通過(guò)常規(guī)的取壓裝置，獲得穩(wěn)定的差壓信號(hào)，從而推算出體積流量、質(zhì)量流量。除了具備傳統(tǒng)孔板的優(yōu)點(diǎn)外，較短的前后直管段長(zhǎng)度及較高的測(cè)量精度，是調(diào)整型具有的兩個(gè)特點(diǎn)?？梢哉f(shuō)，調(diào)整型孔板是節(jié)流式差壓流量計(jì)發(fā)展生命力強(qiáng)盛的表現(xiàn)，有著寬廣的應(yīng)用價(jià)值。

3.2 強(qiáng)化對(duì)新型檢測(cè)儀表的引進(jìn)與使用

為了提高節(jié)能降耗理念下煤化工能源計(jì)量?jī)x表應(yīng)用的有效性，近年來(lái)研究了多種具有高技術(shù)含量并可以響應(yīng)國(guó)家節(jié)能降耗號(hào)召的能源計(jì)量?jī)x表。

1) 采用超聲波流量計(jì)，提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。在現(xiàn)實(shí)中，由于管線直徑較大，煤化工企業(yè)長(zhǎng)期使用孔板流量計(jì)來(lái)測(cè)量，容易造成測(cè)量不穩(wěn)定、耗時(shí)耗力等問(wèn)題。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，用超聲波流量計(jì)代替孔板流量計(jì)，可以解決長(zhǎng)周期穩(wěn)定準(zhǔn)確測(cè)量大管徑循環(huán)水等的流量問(wèn)題，從而降低能耗；同時(shí)，超聲波流量計(jì)不需要進(jìn)行接觸式測(cè)量，既便捷又穩(wěn)定，能夠增強(qiáng)測(cè)量工作的實(shí)效性，很好地滿足各種測(cè)量需求[2]。

2) 采用渦街流量計(jì)，有效降低裝置能耗。在現(xiàn)實(shí)中，煤化工企業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量的蒸汽消耗。在長(zhǎng)期的安裝、運(yùn)行、維修實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在煤氣管道的內(nèi)部增加一個(gè)區(qū)域，使其與檢測(cè)部位相分離，即運(yùn)用渦街流量計(jì)進(jìn)行能源計(jì)量，非常適宜于煤化工企業(yè)的節(jié)能減耗[3]。同時(shí)，此方法還具有能適應(yīng)高氣壓、低溫度等多種多樣的環(huán)境，具有安裝維護(hù)方便、準(zhǔn)確性高，量程比高、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此，在煤化工企業(yè)中，加強(qiáng)渦街流量計(jì)的應(yīng)用非常必要。

3) 采用彎管流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)裝置降本增效。煤化工企業(yè)空氣與N2測(cè)量點(diǎn)多面廣，對(duì)管徑的要求較高。長(zhǎng)期以來(lái)，煤化工企業(yè)無(wú)法有效地計(jì)量空氣與氮?dú)狻６谡{(diào)查中發(fā)現(xiàn)，彎管流量計(jì)具有穩(wěn)定性高、耐磨性強(qiáng)、測(cè)量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于煤化工企業(yè)來(lái)說(shuō)，要想有效地計(jì)量空氣與氮?dú)猓瑢?shí)現(xiàn)裝置的降本增效，可以加大彎管流量計(jì)的應(yīng)用廣度和深度。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，要做好節(jié)能工作，計(jì)量是基礎(chǔ)，計(jì)量?jī)x表是重要實(shí)現(xiàn)手段。對(duì)于煤化工企業(yè)能源計(jì)量工作來(lái)說(shuō)，要重視能源計(jì)量?jī)x表改造在促進(jìn)企業(yè)節(jié)能降耗方面的重要性，并從加強(qiáng)對(duì)原有計(jì)量?jī)x表的優(yōu)化改造、強(qiáng)化對(duì)新型檢測(cè)儀表的引進(jìn)與使用等方面，不斷地加強(qiáng)能源計(jì)量管理，使企業(yè)獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，從而真正實(shí)現(xiàn)煤化工企業(yè)持續(xù)、健康、穩(wěn)定的發(fā)展。