中石化荊門分公司的能源計量大部分是流量計量,這就要依靠能滿足計量要求的相應(yīng)準(zhǔn)確度等級的流量計來完成。市場上的流量計種類繁多,但在相應(yīng)趨于成熟的技術(shù)能力的支持下性能相差不多。這樣雖然可選性較強,但是不同流量計在相同管徑、相同流量條件下,對管路造成的壓損卻不盡相同。而壓損卻是能源計量中的一個超級耗能大戶。
流量計一般都安裝在流通管道中,這時流量計實際上相當(dāng)于流通管道中的一個阻力件,流體在通過流量計時會產(chǎn)生壓力損失,造成一定的能源消耗。壓力損失越小,管道中輸運流體所需額外增加的動力就越小,壓損造成的能耗就越小,能源計量成本就越低;反之則壓損造成的能耗就越大,能源計量成本就越高。也許有人會認(rèn)為,這點壓損能造成多大能耗,太斤斤計較了吧。在此且不談別的,就談這個所謂的斤斤計較到底值不值。
例如:有這樣一個計量點,輸送中壓蒸汽的管道上使用的是孔板流量計,工藝設(shè)計介質(zhì)溫度t=330℃,壓力P=3MPa,最大流量Qmax=200t/h,常用流量Qt=160t/h。根據(jù)計算,選用的孔板的直徑比β=0.63226,最大差壓ΔPmax=133.51kPa,中壓過熱蒸汽的密度ρ=11.5143kg/m3。
(1)常用流量Qt下,孔板流量計的常用差壓ΔP
ΔP=(Qt/Qmax)2?ΔPmax=(160/200)2?133.51kPa=85.4464kPa
(2)常用流量Qt下,孔板流量計的壓損dP
dP=(1-β2)?ΔP=(1-0.632262)?85.4464kPa=51.29kPa
(3)按下式計算在常用流量Qt下,孔板流量計帶來的額外消耗的能量值W
W=(dP?Qt)/(3.6?η?ρ)
式中:W——消耗的能量值,W;dP——壓損值,kPa;Qt——過熱蒸汽的常用質(zhì)量流量,kg/h;η——泵和電動機的效率(常取η=0.8);ρ——在工況下,過熱蒸汽的密度,kg/m3。則
W=(51.29?160000)/(3.6?0.8?11.5143)=247470W
(4)孔板流量計額外增加的年耗能費
若當(dāng)?shù)毓I(yè)用電電價為0.725元/kW?h,則
年耗能費(元/年)=(W/1000)?(運行時數(shù)/年)?(0.725元/kW?h)=(247470/1000)?(24?365)?(0.725元/kW?h)=1571681.97元
真是不算不知道,一算嚇一跳。這個數(shù)據(jù)是驚人的,在不知不覺中,一件孔板流量計壓損就能吃掉一百多萬元。若以企業(yè)安裝了孔板流量計200件來算,一年因孔板流量計造成的能耗將高達(dá)近3億元。
也許有人會認(rèn)為,孔板流量計是一個特例,因為其工作原理就相當(dāng)于在管道中增加了一個擋板,當(dāng)然壓損就大,也許不改變流通直徑的流量計就不會有這么大的能耗了。那再來看看科里奧利質(zhì)量流量計。
(5)科里奧利質(zhì)量流量計額外增加的年耗能費
有這樣一個計量點,在DN150mm的管道中采用科里奧利質(zhì)量流量計實現(xiàn)原油計量。
有關(guān)工藝參數(shù)如下:
原油流量Q=450t/h,原油密度ρ=878kg/m3,永久壓力損失dP=0.35MPa,則由此流量計帶來的額外年耗能費計算如下:
W=(dP?Qt)/(3.6?η?ρ)
式中:W——消耗的能量值,W;dP——壓損值,kPa;Qt——原油的質(zhì)量流量,kg/h;η——泵和電動機的效率(常取η=0.8);ρ——在工況下,原油的密度,kg/m3。則
W=(350?450000)/(3.6?0.8?878)=62286W
若當(dāng)?shù)毓I(yè)用電電價為0.725元/kW?h,則
年耗能費(元/年)=(W/1000)?(運行時數(shù)/年)?(0.725元/kW?h)=(62286/1000)?(24?365)?(0.725元/kW?h)=395578.39元
若以企業(yè)安裝有科里奧利質(zhì)量流量計100臺算,則每年因流量計運行而額外增加的泵輸送能耗可達(dá)4000萬元以上。這是一筆巨大的看不見的能耗,但往往卻被忽視。
那么有人會說,既然配備能源計量器具會造成這么大的額外的能源損耗,那就不配備能源計量器具啊。然而,任何事都要辯證地看,不能因噎廢食。為了保證連續(xù)性生產(chǎn)的正常進行,便于對工藝過程的控制中各參數(shù)的實時掌握從而保證產(chǎn)品質(zhì)量的各項指標(biāo),相關(guān)能源計量器具是必須配備的。那么,如何既滿足生產(chǎn)需要,又將能耗控制至最低呢?現(xiàn)提出以下幾點建議供參考。
第一,可以依靠科學(xué)進步,采用新技術(shù)、新材料對能耗高的設(shè)備進行節(jié)能技術(shù)改造,向技術(shù)改造要能源,將高能耗的流量計淘汰下來。只有節(jié)能技術(shù)改造抓得好,將額外增加的能耗降至最低,企業(yè)才能取得顯著的經(jīng)濟效益。當(dāng)然,引進先進技術(shù)和設(shè)備需要資金投入,開始可能會感覺投入較多,但從長遠(yuǎn)角度看,有利于能源資源節(jié)約,也符合可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展觀。
第二,在設(shè)計選用流量計時,一方面應(yīng)在滿足生產(chǎn)需要的前提下,盡量少設(shè)計彎頭、閥門、調(diào)節(jié)閥等可能帶來壓損的設(shè)備,在可以不縮徑的情況下,不要因為某些不重要的因素而隨意縮徑使用流量計,要注意縮徑造成的壓損更大,而造成的能耗也將更驚人;另一方面,要在滿足計量準(zhǔn)確度的前提下,盡量選用壓損小的流量計,而不要將流量計的價格作為選用標(biāo)準(zhǔn)。在國際著名流量測量經(jīng)典專著、米勒先生所編著的《流量測量工程手冊》中有這樣一段話:“對于連續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)過程,由永久壓損所引起的額外的耗能費,是在流量計選型時必須考慮的一個重要因素。特別是對于較大口徑、較大流量的管道,由泵或壓縮機(風(fēng)機)輸送流體所需的耗能費是很大的。在此情況下,應(yīng)選用一個永久壓損小的流量計。這個流量計雖然可能貴些,但可以證明選用它是合算的。”
第三,已安裝流量計在運行期間要加強維護,時刻監(jiān)視流量計的數(shù)據(jù)是否有異常,特別是如孔板、渦輪、渦街等容易因臟物造成管道堵塞的流量計,如果檢查不到位、維修不及時,會由于管道堵塞造成更大的壓損,將在工作不細(xì)致中增加大量的能耗,從而造成經(jīng)濟效益的損失。
第四,在有條件通過其他手段獲得需求的計量數(shù)據(jù)時,不能因為方便或所謂的更準(zhǔn)確而增裝流量計,這不但是資源的浪費,也將因此增加壓損而造成巨大的能耗。比如,隨著成本核算工作的深入,部分單位為了弄清楚或更準(zhǔn)確地獲得本單位各項生產(chǎn)成本數(shù)據(jù)而大量增裝能源計量器具,雖然從某種程度上說,數(shù)據(jù)是更準(zhǔn)確了,但終歸是內(nèi)部計量數(shù)據(jù),有些數(shù)據(jù)可以通過其他數(shù)據(jù)(如罐量、其他流量計分量等)間接獲得就不必再增裝流量計,而且這種準(zhǔn)確是不必要的,有時甚至是一種浪費,因為會增加整個企業(yè)的生產(chǎn)成本。
第五,要加強管理。企業(yè)要組織專門人員對本企業(yè)能耗情況進行統(tǒng)計,對造成能耗的各種設(shè)備進行能耗分析,對屬于重復(fù)計量的計量器具實行取消、拆除,對于耗能大的進行技術(shù)改造;并完善相應(yīng)的管理制度,使這項工作能夠得以持續(xù)。