科隆案例 | 為生物質電廠配備過程儀表，計算蒸汽量

更新時間：2024-08-09 | 點擊率：297

應用案例 | 電力行業(yè)

背景

位于荷蘭阿納姆的 Kleefse Waard（IPKW）工業(yè)園，是一個纖維素和硝化纖維素的生產基地。今天，該工業(yè)園區(qū)是各行業(yè)制造公司的所在地，并成為可持續(xù)生產和能源利用的先驅。IPKW 所設定的目標是 — 使其成為荷蘭最為環(huán)保的工業(yè)基地之一。為此，他們正在投資擴張該地區(qū)的可再生能源發(fā)電。

Stork Thermeq 是一個工業(yè)過程蒸汽生產和熱回收解決方案供應商，被委托建造一座新的生物質熱電聯產廠。該廠將為工業(yè)區(qū)內的企業(yè)持續(xù)提供熱能和電力，并通過區(qū)域供熱管網為 Arnhem 市的居民提供服務。

熱電聯產 — 熱能和電能的聯合生產（簡稱 CHP）— 被認為是特別可持續(xù)的。根據國家《熱電聯產法規(guī)》（CHP 法），該電廠原則上可以獲得推廣的資格。所生產的熱能和電力，也應得到上網電價的補貼。

測量要求

Stork Thermeq 將現有的鍋爐改造成先進的生物質燃燒熱電聯產廠。由于該地區(qū)的供熱管網對蒸汽的需求量較大，熱電廠已經配備了一臺背壓式汽輪機。鍋爐產生的高壓蒸汽，被分為兩路。一路高壓蒸汽供應給園區(qū)內的工業(yè)企業(yè)，而另一路蒸汽則通過背壓式汽輪機用于發(fā)電。來自汽輪機低壓蒸汽中的剩余熱量，在區(qū)域供熱管網中被進一步利用。

在測量方面，運營商必須能夠對工業(yè)區(qū)客戶所消耗的工藝蒸汽進行結算。此外，可持續(xù)生產的能源（電力和蒸汽）在申請國家補貼和上網電價時，就必須接受核查。必須說明的是，只有熱電聯產的熱能和電力才可以獲得補貼。因此，必須將生物質熱電聯產與非可持續(xù)能源（如輔助鍋爐和其他熱源）在計量上嚴格區(qū)分。

能量流的測量，是按照測量儀器指令（MID）和適用的校準法規(guī)來進行的。需采用適當的測量程序，以確保盡可能高的精度。這就要求測量儀表必須經過可溯源的校準。

Stork Thermeq 公司要求 — 儀表用于過程控制，以及幾個測量點的計費和校驗。尤其要對蒸汽測量加以關注。測量技術必須符合 ISO 5167 標準所要求的精度，并且壓損較低。

介質：蒸汽

流速：14 m/s

密度：17.8 kg/m³

壓力：56 bar / 812 psi

溫度：+450°C / +842°F

科隆解決方案

科隆，作為一家在電力行業(yè)、貿易交接及計費應用方面，擁有多年經驗的主要儀表供應商（MIV），成為該項目的合格供應商。科隆為此提供了整套的解決方案 — 包括流量、壓力和溫度測量儀表，以及一臺流量計算機。該方案還包含設計和選型，以及荷蘭《電力和熱力法規(guī)》所要求的文件和校準。完整的方案聚焦在以下四個測量點上：

3.1 給水測量：

對于給水測量，科隆提供了 OPTISONIC 3400 超聲波流量計，并選配了分體型現場安裝的信號轉換器（F）。該流量計，用于監(jiān)測生物質燃燒蒸汽鍋爐的給水數量。此外，還配套安裝了 OPTIBAR PM 3050 壓力變送器和 OPTITEMP TRA-S34 溫度組件。除了體積流量之外，還可以測量給水的熱量值（焓）。然后，讀數被傳輸到 SUMMIT 8800 流量計算機。這些測量值作為工廠運行的重要參數，被用于生產調度。此外，它們證明了用于熱電聯產的給水數量，并能將其從傳統(tǒng)的輔助鍋爐中明確并一致地分離出來。

3.2 工藝蒸汽的流量測量：

為了幫助運營人員計算出所使用的工藝蒸汽量，科隆提供了一套依照 ISO 5167 標準校準的儀表直管段。以及一個環(huán)形結構的文丘里噴嘴、一個鍛造的 5 閥組以及工藝閥。通過 OPTIBAR DP 7060 差壓變送器來測量流量，在此應用中，差壓測量范圍最高為 500 mbar，過載保護最高可達 160 bar。

科隆在一套可溯源的校準設施上完成了校準，使用的是真實工藝中普遍存在的相同雷諾數。在 OPTIBAR DP 7060 出廠前，通過了全靜壓和環(huán)境溫度范圍內的三維線性化校準。通常情況下，高壓和環(huán)境溫度的升高，對測量的不確定性幾乎沒有影響。此外，該測量點還配備了用于測量表壓的 OPTIBAR PM 3050 壓力變送器，以及 OPTITEMP TRA-S34 溫度組件。因此，運營人員可以對質量流量進行溫、壓補償，并確定熱能（焓）。所有的測量值，都被傳輸到獲得貿易交接認證的 SUMMIT 8800 流量計算機中。

3.3 通往背壓式汽輪機的蒸汽管道的流量測量：

在為背壓式汽輪機提供蒸汽的管道中，安裝了另一套校準可溯源的儀表直管段。仍然由 SUMMIT 8800 進行測量值處理。從前測量點中減去該測量點的熱量值，就可以準確地記錄各股蒸汽的流量。

3.4 區(qū)域供熱的能量測量：

為了對注入區(qū)域供熱管網的能量進行結算，將進入汽輪機的流量與此處的冷凝水焓值相結合。該測量點配備了 OPTIBAR DP 3050 壓力變送器和 OPTITEMP TRA-S34 溫度組件。SUMMIT 8800 通過進入汽輪機的流量讀數來計算能量，并精確地提供注入區(qū)域供熱管網中的能量。