工业用蒸汽应按热量进行计量之欧阳语创编

1、工业用蒸汽应按热量逬行计量时间：2021.03.01创作：欧阳语中国计量报蒸汽是一种载能介质，作为供热能量的一种特殊商 品，在过去相当长的时期里，工业用蒸汽（以下简称“蒸 汽”）计量和结算屮所采用的计量单位多是质量的计量单位 一一吨。而蒸汽的本质属性是热量，所以，蒸汽计量应该采 用热量的计量单位一一焦耳。正是由于蒸汽计量单位的问 题，给供用双方带来了许多困惑。一、问题的提出用质量计量单位作为蒸汽计量与结算的计量单位，不能 真实、准确地反映蒸汽的实际品质和价值。由于蒸汽是流动 着的工质，不但其本身具有内能，并且在流动时也要消耗一 部分功（所谓推动功），这部分推动功又转化为流动的能量 （表现为热量

2、），转化的能量总是与内能同时存在于工质屮。 这两部分能量合起来称为焙。焙的定义：内能与压力尸和体积7乘积之和为 焙，用表示：H-IAPV (1)通常在计算中采用单位质量的参数，即：kpth-pv (2)式中:一一单位质量的焙；u一一单位质量的内能；卩一 压力；v比容。焙是表示体系能量状况的一个组合状态参数。简单地 说，比焙是单位质量的物质所含的全部热能。通常情况下， 焙一般指比焙。等质量的蒸汽，在不同的状态下，其焙值可能相差较 大，所含有的热量也可能相差较大。就是在同一供热管网 中，等质量的蒸汽由于其状态不同，也有过热蒸汽、饱和蒸 汽、热水Z分。在这种情况下，等质量蒸汽在不同的状态下 所含的热

3、量肯定有很大的差异。即便是在同一种状态下，如 果其压力、温度不同，等质量的蒸汽所含的热量也会不同。 在使用的过程屮，也会遇到由于蒸汽的质量太差、焙值太低 等原因，不能满足使用要求的现彖，在这种情况下，只好让 蒸汽白白地消耗，以避免生产出不合格的产品。因此，蒸汽 用质量单位（吨）来计量和结算是不科学、不合理、不公正 的。二、问题的思考如何实现蒸汽热量的合理计量，首先还要从蒸汽流量的 质量计量谈起。目前，在用于贸易结算的蒸汽流量质量计量表仪屮，一 次仪表选用最多的还是孔板流量节流装置。其工作原理是， 充满管道的蒸汽流体流经管道内的节流装置（如孔板）时，流 束将在节流件处形成局部收缩，从而使流速增加

4、，静压力降 低，在节流件前后产生了静压力差（或称为差压）。流体的流 速越大，在节流件前后产生的差压也就越大，所以可通过测 量差压来测量流体流过节流装置时流量的大小。这种测量方 法是以能量守恒定律和流动连续方程为基础的。这就是蒸汽 流量计的测量工作原理。假设未经过标定的节流装置与已经过实验标定的节 流装置几何相似和动力学相似，亦即符合相关标准的要求，在标准规定的不确定度Z内，则蒸汽的质量流量与差压的关 系可用式(3)确定：qF a 凡(2 QMR(3)式中：偽 质量流量，kg/s； a 流量系数； 流速膨胀系数；也一节流件的开孔面积，m2； P差 压，Pa； Pi 流体密度，kg/m3o可见，蒸

5、汽流量的质量流量计，实质上的计量是蒸 汽流体的流速。由于管道的截面积是已知的，所以，可以由 流体的流速测得流体的体积流量，再通过查表获得流体的密 度，即可求得流体的质量流量。了解蒸汽质量流量计的测量原理后，再来分析蒸汽热量 的计量原理就很容易了。因为蒸汽热量的计量是在蒸汽质量 流量计量的基础上完成的，直接采用了蒸汽质量流量计量的 结果。前面已经讲过，比焙是单位质量的蒸汽所含的全部热 能。只要蒸汽的质量流量计可以准确地测量出单位时间的质 量数，通过查表获得测量时工况下的比焙，即可由式(4)求 得单位时间蒸汽的热量：式中:蒸汽的热量，kJ； qa蒸汽的质量流量，kg； h蒸汽在测量工况下的比焙，k

6、j/kgo最后，只要对单位时间的热量求和，即可得到蒸汽的 累计热量。其实，在进行蒸汽质量流量测量时，也有通过查表求密 度的过程，与此十分类似。目前，我国有许多仪表厂家生产了各种不同型号的智能 仪表，这些智能仪表都可以满足广大蒸汽用户热量计量的需 求。蒸汽热计量的实现和实施无疑是蒸汽计量上的一个进 步，应该得到社会的承认、接受和应用。只有这样，才有可 能保证蒸汽计量的准确、可靠、科学、公正。三、实例分析我们公司是当地最大的蒸汽用户，年蒸汽用量为50万 吨（热量为150万百万千焦左右）。较长时期以来，我们一直为蒸汽按质量的计量单位计量与结算而深感困惑。1999年3月，供热方要求更换新的计量装置，主

7、要包 括孔板、压变、温变、差压和智能蒸汽计量仪表。这次更新 与以前不同的是采用了智能蒸汽计量仪表，这种智能表可以 检测、显示瞬时的热量值和累计的热量值；也可以检测、显 示瞬时的质量流量值和累计的质量流量值。双方达成协议， 同意更换了新的蒸汽计量装置。我们公司几十年来都使用同一家热电厂供给的蒸汽。其 计量和结算的公式(方法)也几十年没变。结算时的计算公式：热费二蒸汽的吨位X0. 74X4. 1868X热价(5)式中：蒸汽的吨位一一抄至蒸汽质量流量表测量的实际 检测数据；0. 74供方单方确认的蒸汽的比焙值； 4. 1868热量计量单位换算为焦耳的系数。问题就出在比焙0.74上，几十年来，为什么蒸

8、汽的比 焙是一个不变的恒量?而前面已经讲过，比焙是一个状态参 数，它是随供热管网的压力、温度变化而变化的，不可能有 比焙几十年不变的蒸汽。新的蒸汽计量仪表的启用，明确了我们所使用的蒸汽 的实际比焙。为说明这个问题，笔者摘抄了蒸汽计量仪表较 长时间段的检测的质量流量数据、热量流量数据和计算的平 均比焙，并对其进行汇编，如表1所示。表1蒸汽比熠情况汇总表从表1可以看出，从1999年4月30日2006年6月28 R,使用蒸汽的平均比焙为0. 6999,也就是说，从1999 年4月30日2006年6月28日的6年多时间，供热方平 均每年要多收用户5. 42%以上的热费。其中，从1999年4 月30日2

9、000年4月28日多收用户的热费达9.28%。如果 一年的热费按4000万元计算，比焙差按5.42%计算，用热 户一年要损失217万元以上。因此，从1999年4月1日启用新表开始，我们就通 过各种方式、渠道，要求供热方按热量表计量收费。但是供 方一直未正面答复，直到2002年9月28日，在相关部门的 协调下，供热方终于答应按热量表计量收费。至此，终于结 朿了蒸汽按质量计量单位（吨）结算的历史，开始使用热量的 计量单位一一百万千焦。仅仅是蒸汽按热量的计量单位来进行计量与结算，就 为公司减少了巨额的经济损失，如2005年，公司全年用蒸 汽148万百万千焦，共支付热费4677万元，热焙按比结算 热焙值低5. 04%计算，共减少支付热费235. 91万元。2006 年1月8月，公司用蒸汽107. 14百万千焦，共支付热费 3807. 26万元,热焙减少也按5. 04%计算，共减少支付热费 191. 89 万元。四、结束语蒸汽按热量计量比按质量计量更科学、准确、合理地 反映出蒸汽的品质和价值。但是，要真正在全社会推广使 用，还