我国众多的中小企业基本上都使用6t、10t及20t锅炉生产饱和蒸汽。由于饱和蒸汽的使用量大，各家生产的饱和蒸汽质量又不相同，通常采用干度来衡量饱和蒸汽的质量好坏。干度是指饱和蒸汽中的含水量多少，最好的是干饱和蒸汽，一般称微过热饱和蒸汽，其中含水量可忽略不计；而干度差的称湿饱和蒸汽，含水量最多可达30%。干度越高，饱和蒸汽的热焓越大，质量越好。在流量计量中，任何仪表都需要准确地获得流体的密度，而饱和蒸汽的密度不仅与温度、压力有关，还受干度的影响。目前单独测量饱和蒸汽的干度还没有一种更好的办法，大多数生产的饱和蒸汽干度只能是个未知数。湿饱和蒸汽流量计量时，通常采用固定干度补偿，计量误差无法修正，准确度也就大大降低。

    1 应用弯管流量计测量饱和蒸汽流量的原理

    弯管流量计的工作原理由式（1）给出，蒸汽流量q（单位：kg/h）为：

N-S方程确定；Re为雷诺数，Re=Dv/μ；D为弯管的内径，m；v为流速，m/s；μ为运动粘度，m2/s；Fr为费劳德数，Fr=v2/gD；g为重力加速度，m/s2；Ma为马赫数，Ma=v/c，c为音速，m/s；R/D为弯的弯径比；L1，L2为前后直管长度，m；λ1，λ2为外侧取压孔位置，m；λ3，λ4为内侧取压孔位置，m；Δ为管道内壁粗糙度；Δp为弯管内外侧压力差，Pa；ρ为流体密度，kg/m3。

    饱和蒸汽的计量为“两相流”问题，目前广泛采用将其化为均相模型或者分相模型进行处理。相对而言均相模型更简单些，可采用均相密度ρ*，代替公式（1）中的ρ*，而均相密度ρ*可由式（2）获得：

        （2）

    式中：ρg为干饱和蒸汽密度，kg/m3，根据实测的压力或温度，由IFC公式计算获得；ρt为饱和水密度，kg/m3，根据实测的压力或温度，由IFC公式计算获得；x为饱和蒸汽的干度。

    饱和蒸汽干度是未知数，干度测量又是一个难题，通常采用固定干度补偿，所得到的名义饱和蒸汽流量与实际的流量相差较大，准确度降低。干度变化引起弯管流量计流量测量的误差见表1。

    由表1可以看出，当实际干度偏离设定干度越大，误差越大，远远超出弯管流量计的测量准确度。在实际生产的计量中，建议采用间接方法进行修正，下面举例说明。

    2 锅炉生产饱和蒸汽计量的修正实例

    饱和蒸汽的干度与锅炉负荷、工作压力、汽包水位高度有关。在实际生产中，由于司炉工的操作不当使得蒸汽压力和汽包水位波动较大，有的由于生产工艺需要使得蒸汽流量变化大，这些都是造成饱和蒸汽干度大范围变化的原因。在无法获得确切的干度时，只有采用固定干度补偿，造成了较大的计量误差，影响了日常考核的公正性如果不采用适当的手段加以修正，就会失去计量的作用。

    在蒸汽锅炉中除检测蒸汽流量外，还需检测给水流量，通过这两者的关系间接计算出饱和蒸汽的干度，进一步修正蒸汽流量。

    饱和蒸汽流量=给水流量-连排水流量-定排水流量-其他泄漏量

    定排是定期排污，主要排除炉底部杂质；连排是连续不断地排污，主要是排除汽包水汽分界面上的漂浮物。这两个排水的目的都是为了改善炉水质量，提高蒸汽品质。锅炉正常运行时“其他泄漏量”为零。在干度的修正测试过程中，需将这两个排水同时关闭，排水流量为零，这样实际饱和蒸汽流量就等于给水流量，再根据流量计测量的名义蒸汽流量，就可以计算出蒸汽的干度。

    为了验证干度变化对计量结果造成的影响，该测试分为在两种锅炉操作模式下进行：一种为人工操作模式，工作压力、汽包水位高度变化大；另一种为PLC可编程控制器的自动操作模式，工作压力和汽包水位高度稳定。将测量数据对比说明，以便凸显干度修正对计量的重要性。测试数据如表2所示。

    直观地从表2可以看到：

    （1）人工操作时，蒸汽流量的测量值存在较大误差，蒸汽的干度低，实际饱和蒸汽的流量应与给水流量相等，即为6.76t/h；自动操作时，蒸汽流量的测量值吻合，蒸汽的干度高，与设定的干度基本相符。

    （2）根据由名义蒸汽流量推导出的吨汽耗煤量的数据，可以得到锅炉自动操作较人工操作省煤6%的结论。

    名义蒸汽流量与实际值存在较大的误差，由它推导出的结论（2）也是不准确的。表3给出了修正后的蒸汽流量、干度和吨汽耗煤量。

    由表3可以看到：锅炉在人工操作时的吨汽耗煤量要低于自动操作，于是得出了人工操作省煤6.1%的结论，似乎可以否定锅炉的自动操作模式。然而我们再从热值角度分析，就可以推翻这一结论，表4给出了锅炉按热值分析的数据。

    其中：饱和蒸汽热焓=干度×蒸汽热焓+（1-干度）×饱和水热焓-给水热焓。

    由表4可以得出人工操作模式所产生的蒸汽热焓只有1920kJ/kg，锅炉的自动操作模式产出的蒸汽热焓为2330kJ/kg，品质远远高出人工操作；产生相同热量时自动操作模式可以省煤14.37%。

    3 结论

    通过以上的分析可以看出：

    （1）饱和蒸汽计量时，干度可以通过质量守恒或其他关系间接地获得，有了干度就可以对名义蒸汽流量进行修正，从而获得较准确的实际饱和蒸汽的质量流量。

    （2）对饱和蒸汽的考核，不仅要从流量的角度出发，还要从热量的角度分析。干度对饱和蒸汽的热焓影响更大，流量大不等于热量高，蒸汽是作为载热工质使用的，输送热量是最终的目的。正确的计量方法是节能降耗的前提。

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