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科隆案例 | 为生物质电厂配备过程仪表，计算蒸汽量

时间：2024-08-09 阅读：236

应用案例 | 电力行业

背景

位于荷兰阿纳姆的 Kleefse Waard（IPKW）工业园，是一个纤维素和硝化纤维素的生产基地。今天，该工业园区是各行业制造公司的所在地，并成为可持续生产和能源利用的先驱。IPKW 所设定的目标是 — 使其成为荷兰最为环保的工业基地之一。为此，他们正在投资扩张该地区的可再生能源发电。

Stork Thermeq 是一个工业过程蒸汽生产和热回收解决方案供应商，被委托建造一座新的生物质热电联产厂。该厂将为工业区内的企业持续提供热能和电力，并通过区域供热管网为 Arnhem 市的居民提供服务。

热电联产 — 热能和电能的联合生产（简称 CHP）— 被认为是特别可持续的。根据国家《热电联产法规》（CHP 法），该电厂原则上可以获得推广的资格。所生产的热能和电力，也应得到上网电价的补贴。

测量要求

Stork Thermeq 将现有的锅炉改造成先进的生物质燃烧热电联产厂。由于该地区的供热管网对蒸汽的需求量较大，热电厂已经配备了一台背压式汽轮机。锅炉产生的高压蒸汽，被分为两路。一路高压蒸汽供应给园区内的工业企业，而另一路蒸汽则通过背压式汽轮机用于发电。来自汽轮机低压蒸汽中的剩余热量，在区域供热管网中被进一步利用。

在测量方面，运营商必须能够对工业区客户所消耗的工艺蒸汽进行结算。此外，可持续生产的能源（电力和蒸汽）在申请国家补贴和上网电价时，就必须接受核查。必须说明的是，只有热电联产的热能和电力才可以获得补贴。因此，必须将生物质热电联产与非可持续能源（如辅助锅炉和其他热源）在计量上严格区分。

能量流的测量，是按照测量仪器指令（MID）和适用的校准法规来进行的。需采用适当的测量程序，以确保尽可能高的精度。这就要求测量仪表必须经过可溯源的校准。

Stork Thermeq 公司要求 — 仪表用于过程控制，以及几个测量点的计费和校验。尤其要对蒸汽测量加以关注。测量技术必须符合 ISO 5167 标准所要求的精度，并且压损较低。

介质：蒸汽

流速：14 m/s

密度：17.8 kg/m³

压力：56 bar / 812 psi

温度：+450°C / +842°F

科隆解决方案

科隆，作为一家在电力行业、贸易交接及计费应用方面，拥有多年经验的主要仪表供应商（MIV），成为该项目的合格供应商。科隆为此提供了整套的解决方案 — 包括流量、压力和温度测量仪表，以及一台流量计算机。该方案还包含设计和选型，以及荷兰《电力和热力法规》所要求的文件和校准。完整的方案聚焦在以下四个测量点上：

3.1 给水测量：

对于给水测量，科隆提供了 OPTISONIC 3400 超声波流量计，并选配了分体型现场安装的信号转换器（F）。该流量计，用于监测生物质燃烧蒸汽锅炉的给水数量。此外，还配套安装了 OPTIBAR PM 3050 压力变送器和 OPTITEMP TRA-S34 温度组件。除了体积流量之外，还可以测量给水的热量值（焓）。然后，读数被传输到 SUMMIT 8800 流量计算机。这些测量值作为工厂运行的重要参数，被用于生产调度。此外，它们证明了用于热电联产的给水数量，并能将其从传统的辅助锅炉中明确并一致地分离出来。

3.2 工艺蒸汽的流量测量：

为了帮助运营人员计算出所使用的工艺蒸汽量，科隆提供了一套依照 ISO 5167 标准校准的仪表直管段。以及一个环形结构的文丘里喷嘴、一个锻造的 5 阀组以及工艺阀。通过 OPTIBAR DP 7060 差压变送器来测量流量，在此应用中，差压测量范围最高为 500 mbar，过载保护最高可达 160 bar。

科隆在一套可溯源的校准设施上完成了校准，使用的是真实工艺中普遍存在的相同雷诺数。在 OPTIBAR DP 7060 出厂前，通过了全静压和环境温度范围内的三维线性化校准。通常情况下，高压和环境温度的升高，对测量的不确定性几乎没有影响。此外，该测量点还配备了用于测量表压的 OPTIBAR PM 3050 压力变送器，以及 OPTITEMP TRA-S34 温度组件。因此，运营人员可以对质量流量进行温、压补偿，并确定热能（焓）。所有的测量值，都被传输到获得贸易交接认证的 SUMMIT 8800 流量计算机中。