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取样冷却器,多孔蒸汽取样冷却器的结构设计特点与安装说明
发布时间:2023/2/3 点击次数:637

取样冷却器,多孔蒸汽取样冷却器结构设计特点与安装说明
 

取样冷却器,多孔蒸汽取样冷却器的种类和特征进行介绍,并以某工程为例对多孔蒸汽取样冷却器的设计参数、选材、规格选取、取样率和设计原则进行详细论述,取样冷却器安装的位置和装配焊接方法对取样的精度有很大影响,取样冷却器应安装在管路的直管段,按上、下游直管段长度9:1的原则进行安装,对取样冷却器安装的注意事项也进行了介绍。关键词:蒸汽取样冷却器;安装;等速取样;取样率

根据《锅炉水处理监督管理规则》的规定,新设计、制造的锅炉应在锅炉上设取样点。对额定蒸发量大于或等于1t/h的蒸汽锅炉和额定热功率大于或等于0.7MW的热水锅炉应设锅水取样装置。对于蒸汽品质有要求时,还应有蒸汽取样装置。取样装置和取样点应保证取出的水汽样品具有代表性。在2012年10月颁布的《锅炉安全技术监察规程》中也对取样冷却器的设置做了规定(1)A级直流锅炉的给水泵出口设置给水取样点(2)A级锅炉的省煤器进口、锅筒、饱和蒸汽引岀管、过热器、再热器等部位,配置水汽取样冷却器(3)B、C级锅炉需要配置锅水取样冷却器,对蒸汽质量有要求时,设置蒸汽取样冷却器

取样种类按介质来划分可分为:锅炉水的取样、给水的取样、凝结水的取样、疏水的取样、蒸汽的取样。蒸汽取样又包括饱和蒸汽和过热蒸汽取样。蒸汽取样装置包括取样管、导管、阀门、冷却器、试样容器等。

通常采用的蒸汽取样冷却器取样管主要形式见图l

其中图1(a)所示取样冷却器一般用于220t/h420t/h锅炉的饱和蒸汽引出管中,这种取样冷却器具有制造简单、阻力小、反应灵敏等优点,但不能承受太高的压力。图1(b)所示取样冷却器一般用于420t/h1025t/h锅炉的再热蒸汽取样和过热蒸汽取样,在运行中发生过蒸汽取样头断裂情况。图1(c)所示取样冷却器一般用于420t/h1025t/h锅炉的蒸汽引出管中,取样冷却器在蒸汽管内的部分呈锥形,易于插入管道,减少磨损,刚性也比较好,对于大管径的管道,可将取样管设计为两个或者适当增加支承[如图(2-3)所示],以提高取样冷却器的强度。图1(d)所示取样冷却器GB/T14116-2010((锅炉蒸汽的釆样方法》中的等速取样冷却器,用于饱和蒸汽和过热蒸汽取样其特点是:锥形的外形,出口直接与隔绝阀相连,取样流量可随蒸汽流速调整,以保证等速取样。

3全长型多孔蒸汽取样冷却器(用于大管径管道)

1蒸汽取样冷却器的设计

蒸汽中的杂质主要来源于炉水的携带、盐分在蒸汽中的溶解和其它因素。蒸汽中如果含有过多的杂质,会引起过热器受热面、汽轮机流通部分和蒸汽管道沉积盐垢,这些盐垢将会引起锅炉管道阀门和汽轮机叶片等的损坏。取样的精度将直接影响发电设备安全运行,所以蒸汽取样冷却器的设计很重要。

本文主要介绍图1(c)所示的多孔型蒸汽取样冷却器,分为全长取样冷却器和半长取样冷却器2种。这种多孔型蒸汽取样冷却器多用于管道饱和蒸汽取样,也可用于过热蒸汽取样,当用于过热蒸汽取样时,需向取样管内喷水消除过热。

以某工程330MW亚临界锅炉饱和蒸汽取

样器的设计选用为例,蒸汽取样冷却器装置设计可以按照以下步骤进行:

1.1收集设计资料

设计资料:

蒸汽管道规格(外径和公称壁厚):姒59mmX16mm;

蒸汽管道材料:SA106-C;

蒸汽管道的设计温度:366°C;

蒸汽管道的设计压力:19.95MPa;

每小时通过蒸汽管道的设计蒸汽流量或者实际蒸汽速度。

在该工程中,通过每根饱和蒸汽引出管的蒸汽流量约为58.5t/h0

1.2选择蒸汽取样冷却器的材料

为防止金属材料腐蚀而污染蒸汽试样,取样装置的材料原则上都要使用耐腐蚀性能比本体还要好的材料,低限度也应与蒸汽管道的材料一致。如果试样是通过冷凝泵取试样,取样装置的材料通常用含19%馅、8%镣的不锈钢制造。

该炉蒸汽管道的材料是SA106-C,设计温度366°C取样冷却器的材料可以选用20或SA105,根据库存材料和采购周期,选定材料20。

1.3选定取样冷却器直径

常用取样冷却器直径有8mm,13mm,19mm、25mm等,据工程经验,内径小于152mm大于76mm的管道取样冷却器可选用直径19mm。

1.4确定取样冷却器孔径和数量

1是常用多孔取样冷却器的规格列表。1常用取样冷却器规格推荐表接管尺寸取样冷却器取样冷却器取样孔/mm 直径/mm 形式 直径/mm1234567890125为取样孔数量。前面已知蒸汽管道的规格为舟59mm,可以选用全长取样冷却器。对于大管径的蒸汽管道,要用2个半长取样管。上面3步已选定取样冷却器直径为19mm,对应表2中列出的规格可以看出序号3、4都是符合要求的,从而确定取样孔直径为2.0mm,开孔数量为3个或4个。

1.5计算取样率

在《蒸汽取样冷却器标准的设计》⑵一文中提到:取样流量在16kg/h113kg/h之间都是可以的,佳取样率是45kg/h。取样率按下列公式计算/=(a/A)F,式中f为取样流量,F为蒸汽流量值,a为取样孔总面积,A为蒸汽管道面积。可以计算出前一步选出的2种规格取样管的取样率为'3XnX(2.04-2)2'3孔的取样率/=%(i59-2X16)2*58.5X103=43.5kg/h,4XtcX(2.0*)24孔的取样率户*159-2X16)2X4 ,58.5X103=58.0kg/h比较2个取样率可以知道,3孔取样冷却器的取样率43.5kg/h更接近佳取样率45kg/h,因此,我们可以选定表1中的序号3这种规格的取样冷却器,从而确定取样冷却器规格如下:取样冷却器直径19mm,开孔的孔径机.0mm,开孔数量为3,取样孔等距分布,中间的孔开在蒸汽管道中心位置。为获得佳取样率,设计时应增加或减少取样孔直径,如果仍不能得到合适的取样率,就要增加取样孔数量了。取样孔直径不得小于1.5mm。

后,设计时对蒸汽取样冷却器直径和壁厚的选取要考虑刚度,避免运行中取样冷却器由于震动引起断裂,应注意2个方面,来保证安全运行要求。

1)取样的均匀性:带有一定湿份的饱和蒸汽,在沿管道流动的过程中,由于速度场不均匀,使部分湿份附着在管道内壁上,形成湿膜。取样时必须破坏湿膜,使蒸汽和湿份混合均匀,才能取出有代表性的样品。所以在饱和蒸汽管道中取样时,有时须加装混合器。为保证取样冷却器的每个孔都能取出与其面积相等的蒸汽管内的汽流,要取样孔尺寸相同,并保持一定间距。这样,可以从相同的截面取出相同数量的蒸汽试样。

2)等速取样:取样冷却器入口蒸汽速度与装取样冷却器的管道内蒸汽速度的比简称为取样速度比。由于蒸汽中的水滴惯性比蒸汽大得多,因此,当取样速比不等于1时,汽流在进入取样冷却器时便会产生转弯而将水滴甩出或抽入取样冷却器,从而使试样含盐量偏低或偏高。只有当取样速比接近于1时,取出的样品才有代表性。为使每个孔的压降一致,取样孔的总面积应小于连接管截面积的2/3。取样孔总面积与蒸汽管截面积之比值应小于试样流量与蒸汽流量之比值。此条件下,蒸汽进入取样冷却器的速度等于蒸汽管内的蒸汽速度,而且流速是稳定的。

2取样冷却器安装

蒸汽管道的转向及其它不规则性会影响固体和液体杂质的分布。所以,取样点应离开干扰源越远越好。按GB/T14116-2010中规定,取样冷却器应安装在管道的直管段,远离三通、阀门、弯头等阻流件,一般直管段长度应满足距上游35倍蒸汽管道内径和下游4倍蒸汽管道内径的原则,如果无法满足此长度,应按上、下游直管段长度9:1的原则安装。

在蒸汽取样时,应将蒸汽样品通过取样冷却器,使其凝结成水。由取样冷却器取出的蒸汽经导管、阀门等才能进入检测仪器或冷凝器。原则上讲,新鲜饱和蒸汽可以溶解任何与其接触的金属材料。为了减少这种影响,应尽可能地减少导管长度和阀门数量,使蒸汽与金属材料接触面积小,时间短。建议取样冷却器出口至一级冷却器的距离在6m以内。

取样导管上靠近冷却器处,应装有2个阀门,靠近取样点的阀门为截止阀,后面一个为针形节流阀,取样冷却器在工作期间,截止阀门应全开,用节流阀调节样品流量,一般调节在500mL/min左右,对于样品温度,用改变冷却水流量的方法进行调整,样品的流量和温度调好后,应保持样品常流,取样时不再调动。

取样冷却器从蒸汽管壁插入并焊接在管壁上,焊接应能满足相应材质的焊接工艺,保证焊接强度,如果焊接强度不够或焊接方法不当,在运行时会发生取样冷却器断裂,甚至有的在冲管时便发生断裂,所以焊接工艺和装配很重要。

安装时取样孔要正对气流来向,为保证安装正确,制造取样冷却器时会在取样管接头的开孔一侧的中心线上装一块钢板作为标记。

取样冷却器与隔离阀连接至一级冷却器的管路宜釆用相同内径。

取样冷却器管座和接管常常会通过异径管连接,如果取样管路布置的柔性不足会导致此处焊缝的应力过大,引起裂纹或断裂,所以要合理布置取样管路及其支吊架。在布置时应注意:

1)取样冷却器的位置:蒸汽中固体和液体杂质以灰尘或雾形式存在,其密度大于蒸汽,且分散不均匀,取样前应采取分离措施。在蒸汽管路上取样,常将取样冷却器径向插入,以保证取样有代表性。

2)取样速度:取样时蒸汽速度一定要稳定,而且进取样冷却器的速度一定要与蒸汽流动的速度一致。为了减少杂质损失,蒸汽须保持较高速度,尤其是垂直向上取样时更需要高速。

3)过热蒸汽:为防止过热蒸汽中的杂质在取样管表面沉积,取样时须从取样冷却器顺流方向处采集试样。为防止盐析现象发生,应向取样冷却器内注入足量的水,以除去过热,产生少量湿度。

通过对多孔型蒸汽取样冷却器装置的设计、安装的一个简单介绍,具体设计取样装置时需要根据不同的炉型、管道直径、设计参数选用合适的形式,对于管接头要进行强度校核,特别是大直径管道采用的取样管接头除校核强度外,在设计时还要考虑振动的影响。

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