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取样冷却器-蒸汽取样冷却器的设计要求及应用?
发布时间:2023/10/25 点击次数:421

取样冷却器-蒸汽取样冷却器的设计要求及应用?
 

     取样冷却器-蒸汽取样冷却器的设计要求及应用?蒸汽锅炉的运行好坏与蒸汽的品质有相当大的关系,蒸汽品质不良对锅炉和汽轮机具有较严重的危害。蒸汽品质主要包含压力、温度、清洁度和干度4个指标。
     对锅炉而言,压力和温度过高会增大过热器管子的热应力,增加管子蠕变速度。蒸汽不清洁,过热器会因结垢而使壁温上升,以至发生鼓包、爆管事故。
     对汽轮机而言,压力和温度过高会增大蒸汽管道和汽轮机金属的应力和蠕变速度。压力和温度过低,会降低汽轮机的经济性,同时因为湿度大,会造成汽轮机腐蚀。蒸汽不清洁,汽轮机叶片因结垢而使线型改变,叶片应力加大,增加了对轴承的推力,迫使机组减少蒸汽流量和降低出力,从而使汽轮机效率降低。
     蒸汽品质的好坏主要依靠对蒸汽的清洁度的判定来确认,蒸汽的清洁度通常用蒸汽含盐量来表示。为了不影响生产和保证机、炉的安全运行,在运行过程中需要对蒸汽含盐量进行精确测定,这样锅炉上就需要采用
蒸汽取样冷却器蒸汽取样冷却器分为饱和蒸汽取样器及过热蒸汽取样冷却器,过热蒸汽取样冷却器只要能够取出足够的蒸汽样品就可以了,它不会涉及水分(含盐量)分布不均问题,所以本文着重探讨饱和蒸汽取样冷却器
1对饱和蒸汽取样冷却器的要求
     一个好的饱和蒸汽取样冷却器,它取出的蒸汽是有充分代表性的,能够代表整台锅炉的饱和蒸汽品质。具体有如下5条要求:
     (1)能够取得有代表性的蒸汽试样,甚至在速度变动较大(满负荷到低负荷)以及湿度变化较大时,仍能够如此。
     (2)适用范围广。
     (3)适合于各种位置取样(水平位置、垂直位置)。
     (4)做成标准件,使同一型式的取样器,能适用于低压、中压、高压、超高压等。
     (5)结构简单,工艺性好,制造方便。
2饱和
蒸汽取样冷却器的设计原则
     (1)蒸汽的取样速度(指取样头入口处的速度)应该同取样器内蒸汽的流速相等。
即:取样度Wq=1。
     (2)使蒸汽中的湿分沿取样器管子的横截面均匀分布。只要遵循以上两个原则,蒸汽取样就具有代表性。
     针对一条原则,我们知道,饱和蒸汽中既含有蒸汽,又含有细小水滴,要使蒸汽样品具有代表性,就必须使汽和水一起进入取样头。假如两种速度不一样,使进入取样头的水滴增多或减少,就会使蒸汽样品出现偏差。
图1蒸汽的速度大于取样的速度
     例如:蒸汽的速度大于取样的速度时,会产生取样品质变坏(含盐量高于蒸汽实际含盐量,见图1)。这是因为,当
取样冷却器内流过大量蒸汽而取样较慢时,汽水混合物不能全部吸入取样头中,因此大部分蒸汽只能转弯绕开取样头向前流动,由于水滴具有惯性而被吸入孔中,使蒸汽样品含盐量增多,试样检测结果是蒸汽品质变坏。当蒸汽速度小于取样速度时,结果又恰好相反,试样检测结果是蒸汽品质变好(见图2)。
     针对二条原则,我们知道,饱和蒸汽沿管道流动时,在管壁上流动着一层薄薄的水膜,靠近管壁的蒸汽中水分较多,越向中心水分越少,在管子中心流动的是干蒸汽,整个管子横截面上水分的分布是不均的,这样取出的蒸汽就不具有代表性。要取得正确的蒸汽试样,必须把管壁上的水膜、多水分的蒸汽和干蒸汽三者充分混合均匀。当速度较小时,水滴基本上附在管壁上,呈膜状流动;当速度增大到某一值时,水膜被吹破,此速度称为临界破膜速度。速度超过WL水膜破坏加剧,水滴也被带入蒸汽流。速度增大到5~6倍WL,管中产生强烈的紊乱,使水滴和蒸汽混合。不过,这样的混合,水滴分布还不够均匀,而且不稳定,还要经过一段距离,其长度约为2.25~10倍取样器内径,才能达到蒸汽和水充分混合,在整个截面上分布均匀。
3饱和
蒸汽取样冷却器的计算公式
     在遵循以上两条设计原则的基础上,归纳总结出以下3个公式:d1=d)(1)式中:d——取样器内径,m;d1——取样头内径,m;G——取样器内蒸汽流量,kg/h;G1——取样头内蒸汽流量,kg/h;0.9——修正系数。WL=115[]1/4m/s(2)式中:σ——表面张力,kg/m;γ"——干饱和蒸汽密度kg/m3;x——蒸汽干度,%;Dn——蒸汽连接管内径,m。根据上述数据,就可以求得取样器内径d:d=×1000mm(3)式中:γ"——饱和蒸汽密度,kgm3;G——每一根蒸汽连接管内的蒸汽流量,kg/h;Wq——取样器内蒸汽流速,m/s(取值:Wq=5WL)。
4饱和蒸汽取样冷却器的计算
     例证以一台75t/h锅炉为例,参数见下表。名称 数值 额定蒸发量D/t·h-1 75蒸汽连接管规格d×S/mm φ38×3.5蒸汽干度x/% 99.5取样头开孔内径d1/mm 3汽包内压力P/MPa 4.22蒸汽连接管数量n/根 71取样量G1/kg·h-1 20~30确定以上参数后,通过查询有关参考资料,确定饱和温度、表面张力等数值。再代入公式(2),得到WL=11.1m/s,Wq=5WL=55.5m/s;再将得到的结果代入公式(3),得d=16.7mm。根据公式(1)有:d1=2.96mm。实际取样量:G=(π/4)d·Wq·γ"=30.6㎏/h,基本满足取样要求。
5
蒸汽取样冷却器设计计算的推广
     不可能有一款饱和蒸汽取样冷却器能同时适用于低压、中压、高压、超高压等。即使做成标准件,也只能使取样器尽可能适用范围更大一些。科学的做法是每一台锅炉的取样器都要经过严格计算确定。
     不同的用户厂情不同,人员素质也不同,运行也千差万别,锅炉有时可能根据需要进入低负荷运行状态,不但锅炉运行参数受到影响,运行成本上升,就连小小的
蒸汽取样冷却器也受到严重影响,超出了设计要求的使用范围。锅炉运行单位应尽可能减少锅炉低负荷运行状态,使锅炉在接近于满负荷佳工况运行。
     任何一件产品都是有使用条件限制的,没有一件普遍使用的产品,只有满足使用条件,产品才能够发挥更大效益。

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