유량계를 사용하여 보일러 효율성 향상

Sep 14, 2023

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많은 화학 플랜트에서 플랜트가 사용하는 전기는 천연가스 발전소 또는 폐가스 흐름을 연소하는 열병합 발전소에서 파생됩니다. 대형 보일러(그림 1)에서 발전소는 연소를 위해 공기와 연료(천연가스, 폐가스, 석유 또는 석탄)를 모아 열을 생성합니다. 열로 인해 물이 끓어 증기가 생성됩니다. 증기는 터빈을 통과하여 터빈을 회전시켜 전기를 생산합니다.

이러한 보일러 응용 분야에서 흐름 에너지(비용이 많이 드는 연료의 흐름)를 측정하는 것은 에너지 효율성을 개선하고 폐기물을 식별하며 대기로 배출되는 온실가스(GHG)를 최소화하는 데 중요합니다. 정확한 유량 측정을 통해서만 사용자는 정보에 입각한 결정을 내려 에너지 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

사용자는 보일러 응용 분야의 가스, 물 및 증기를 측정하는 데 가장 적합한 유량계 기술을 어떻게 결정합니까? 올바른 유량계 선택은 측정되는 유체에 따라 달라집니다. 보일러 효율 개선을 논의할 때 세 가지 주요 적용 분야가 관련됩니다.

발전을 위해서는 연소를 위한 입구 공기와 연료가 필요합니다. 엔지니어는 보일러의 효율적인 연소를 위해 공기와 가스 비율을 정확하게 측정해야 합니다. 가스가 너무 많으면 낭비적이고 위험하며 비용이 많이 듭니다. 너무 적으면 불이 불충분하여 물을 효율적으로 끓일 수 없습니다.

오리피스 및 터빈 미터. 전통적으로 보일러 장치에 대한 연료 가스 모니터링은 오리피스나 터빈 미터를 사용하여 수행되었습니다. 그러나 이러한 장치는 오류가 발생할 수 있고 정확하고 신뢰할 수 있는 측정을 제공하기 위해 숙련된 유지 관리가 자주 필요하기 때문에 이 응용 분야에 가장 적합한 측정 장치는 아닙니다. 제한된 배관 조건도 엔지니어에게 골치 아픈 일이 될 수 있습니다. 예를 들어, 오리피스 미터는 흐름 교란의 영향을 제거하기 위해 10~50 직경의 업스트림 배관이 필요합니다. 긴 직선 파이프를 찾기가 어렵기 때문에 대부분의 유량 측정 시스템은 파이프 내의 다양한 유량 프로파일에 의해 부정적인 영향을 받습니다.

우려되는 가장 큰 원인은 오리피스와 터빈 미터가 체적 유량을 측정한다는 것입니다. 질량 유량을 계산하거나 추론하려면 추가 압력, 온도, 차압 센서와 유량 컴퓨터가 필요합니다(그림 2). 이는 유량 측정 정확도를 저하시킬 뿐만 아니라 이러한 유형의 보상 측정을 통한 설치 및 유지 관리 비용으로 인해 소유 비용이 증가합니다.

열 질량 유량계. 대조적으로, 열 질량 유량계는 체적 유량이 아닌 가스의 직접적인 질량 유량 측정에 적합합니다. 열식 질량 유량계는 가스 분자를 계산하기 때문에 입구 온도와 압력의 변화에 ​​영향을 받지 않으며 보상 없이 직접 질량 유량을 측정합니다. 입구 공기 및 가스 흐름 보일러 응용 분야에서 열 유량계는 보일러의 효율적인 연소를 위한 최적의 연료 대 공기 비율이 체적 기준이 아닌 질량 기준으로 계산되기 때문에 잘 작동합니다(그림 3).

열식 유량계의 가장 간단한 작동 구성에서 유체는 가열된 열 센서와 온도 센서를 지나 흐릅니다. 유체의 분자가 가열된 열 센서를 지나 흐르면서 흐르는 유체로 열이 손실됩니다. 열 센서는 냉각되는 반면 온도 센서는 흐르는 유체의 상대적으로 일정한 온도를 계속 측정합니다. 열 손실량은 유체의 열 특성과 유량에 따라 달라집니다. 열 센서와 온도 센서 사이의 온도 차이를 측정하여 유량을 결정할 수 있습니다.

안정적인 "건식 감지" 센서 기술 및 고급 열역학 모델링 알고리즘과 결합된 4개 센서 열 기술의 새로운 개발을 통해 일부 열 유량계는 더 적은 비용으로 코리올리스 유량계 정확도에 필적하는 ±0.5% 판독 정확도를 달성할 수 있습니다. 온보드 소프트웨어 앱은 또한 가스 혼합 기능, 현장 검증 및 다이얼 어 파이프(dial-a-pipe)를 지원합니다.