Måling av naturgass- og dampgjennomstrømning i dampkjeler for overvåking av kjelens effektivitet

Industrielle dampkjeler brukes i mange prosesser, for eksempel oppvarming, tørking og sterilisering. Dampkjeler, som omdanner energien fra brennbare kjemikalier ved å overføre den til vann, er også røttene til den industrielle revolusjonen.

Brensler som kull, fyringsolje og sagflis som brukes i dampkjeler, blir erstattet av naturgass på grunn av miljøkrav. Derfor er virkningsgraden til dampkjeler viktig, ikke bare for kostnadene, men også for miljøpåvirkningen.

Den grunnleggende metoden for å beregne virkningsgraden til dampkjeler er forholdet mellom energien i brenselet og entalpien til dampen som produseres. Ved å multiplisere strømningshastigheten til naturgassen som brukes som brensel og dens termiske energi, strømningshastigheten til den produserte dampen og dens entalpi, får man energiligningen som går inn i og ut av dampkjelen.

Eksempel på beregning av virkningsgraden til en dampkjele:

Strømningshastighet for naturgass:330 Sm3/h
Gassens brennverdi:45 000 kJ/Sm3
Strømningshastighet for damp5 000 kg/t
Damptrykk6 bar(g)
Dampens entalpi2 763 kJ/kg
Varmeeffekt330 x 45 000 = 14 850 000 kj/h
Dampytelse2763 x 5000 = 12 433 500 kj/h
Virkningsgrad12.433.500 / 14.850.000 = 84%

For å kunne utføre beregningen ovenfor er det nødvendig å måle naturgassmengden ved innløpet til kjelen i Sm3 (standard kubikkmeter) og dampmengden ved utløpet i kg/t.

De termiske massestrømningsmålerne VA570/520 fra CS INSTRUMENTS måler naturgassgjennomstrømningen i Sm3. De kan derfor brukes som undermålere uten behov for en ekstra korrektor. Dampstrøm, trykk og temperatur ved kjelens utløp kan måles med virvelstrømningsmåleren VX570. Dette gir de nødvendige strømningsparametrene for inngående og utgående energibalanse.

Den matematiske beregningsfunksjonen til dataloggeren DS500, som skal legges til systemet, brukes til å beregne den ovennevnte kjelevirkningsgraden og til å registrere øyeblikksverdiene. Kjelens ytelse ved ulike belastninger og forhold kan dermed enkelt overvåkes.