鍋爐蒸汽的采樣方法

1、中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 鍋 爐 蒸 汽 的 采 樣 方 法 GB/T 1441693 Methods for sampling boiler steam 國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局1993-04-24批準(zhǔn)                      1994-01-01實(shí)施 1 主題內(nèi)容與適用范圍     本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了直接燃燒礦物燃料的電站鍋爐和工業(yè)鍋

2、爐采集蒸汽試樣的方 法。     本標(biāo)準(zhǔn)適用于電站鍋爐和工業(yè)鍋爐采集飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽試樣。 2 引用標(biāo)準(zhǔn)     GB 6903 鍋爐用水和冷卻水分析方法 通則     GB 6907 鍋爐用水和冷卻水分析方法 水樣的采集方法 3 方法概要     鍋爐蒸汽是一種多組分物質(zhì)，其中所含雜質(zhì)可以是固體、液體、氣體。固體雜 質(zhì)包括爐水中存在的氯化物、磷酸鹽、硅酸鈉、硫酸鹽、亞硫酸鹽

3、、氫氧化物等。 在過(guò)熱蒸汽中還可能有鐵、銅的氧化物和二氧化硅，液體雜質(zhì)包括蒸汽的濕分等。 氣體雜質(zhì)包括氨、二氧化碳、氧、氮、揮發(fā)性胺及聯(lián)氨等。     為了從鍋爐汽包導(dǎo)管或蒸汽管路中取出有代表性的蒸汽試樣，需要專門(mén)設(shè)計(jì)、 制造和安裝特制的取樣器，按照設(shè)計(jì)的取樣速度采集蒸汽，把蒸汽試樣經(jīng)導(dǎo)管、減 壓、引至冷卻器(冷凝器)，冷卻成凝結(jié)水后采集蒸汽試樣。 4 取樣裝置     采集蒸汽試樣所需要的裝置包括取樣器、導(dǎo)管、閥門(mén)、冷凝器、試樣容器 等。 4.1 飽和蒸汽取樣器  單口(探針)型取樣

4、器：這類取樣器通常安裝在汽包或集汽管出口的蒸汽管內(nèi)， 取樣器從蒸汽管壁插入并焊接在管壁上，取樣口居于蒸汽管的中心線上，與蒸汽流 向相反。由圖1所示，典型取樣器是安裝在管徑76mm的蒸汽出口管(內(nèi)徑66mm) 內(nèi)，截面積為3425mm2，蒸汽流量為2.52kg/s(在10.342kPa時(shí))，取樣口面積為 7.9335mm2，單孔直徑為3.160mm，取樣速度為0.00056kg/s。  多口型取樣器：     a.這類取樣器應(yīng)專門(mén)設(shè)計(jì)。安裝和焊接取樣器時(shí)，取樣器從徑向插入并延伸至 對(duì)面蒸汽管壁，取樣口應(yīng)對(duì)著上升的蒸汽流。取樣孔(口)與孔之間保持一

5、定距離， 孔的面積與取樣管截面相等。見(jiàn)圖2和圖3，取樣器在蒸汽管內(nèi)的那一部分呈錐形， 一方面易插入管道，另一方  圖1 單口型蒸汽取樣器 1汽包中心線；2蒸汽流體；3取樣器；4飽和蒸汽出口管； 1聯(lián)接管；2飽和蒸汽出口管；3入口孔(取樣器)； 4汽包壁；5取樣器外徑(9.525mm)；6取樣器內(nèi)徑(3.175mm)； 7節(jié)銷孔座面能減少磨損，有利于增加剛性。對(duì)于大管徑的管道，可將取樣器設(shè)計(jì)為兩個(gè)，或 者適當(dāng)增加支承，以提高強(qiáng)度。     圖2 多口型蒸汽取樣器1) 1接適合于蒸汽管道的末端連接物；2標(biāo)記*的位置與取樣管壁上的 入口孔處于同一中心

6、線，取樣口對(duì)著蒸汽流向安裝；3最小倒角3.175mm； 4錐體和取樣口；5蒸汽管上的入口孔，比蒸汽管的外徑大約0.508mm； 1蒸汽管；2焊接點(diǎn)；3取樣頭；4蒸汽管堵頭 注：1)適用于管內(nèi)徑從51mm到152mm。      圖 3 多口型蒸汽取樣器1) 1接適合于蒸汽管道的末端連接物；2標(biāo)記*的位置與在取樣器 管壁上的入口孔處于同一中心線，取樣口對(duì)著蒸汽流向安裝； 3最小倒角3.175mm；4錐體和取樣口；1取樣頭； 2蒸汽管；3蒸汽管頭；4焊接點(diǎn) 注：1)適用于管內(nèi)徑大于152mm。     圖中蒸

7、汽管直徑與取樣器的外徑如表1所示。 表1 蒸汽管直徑與取樣器外徑                mm      圖2、圖3所示的蒸汽取樣器的有關(guān)尺寸的計(jì)算公式列于表2中。 表2 蒸汽取樣器計(jì)算公式 (適用于管徑152mm和152mm以上)  注：取樣孔直徑不小于1.5875mm。增加孔徑可提高抽取蒸汽試樣的流量，或者 減少取樣孔的數(shù)量。    &#

8、160;在不同壓力下，通過(guò)取樣器的流量如表3所示。表3蒸汽壓力和試樣流量      b.為保證取樣器的每個(gè)孔都能取出與其面積相等的蒸汽管內(nèi)的汽流，要取樣孔 尺寸相同，并保持一定間距，這樣，可以從相同的截面取出相同數(shù)量的蒸汽試樣。     c.為使每個(gè)孔的壓降一致，取樣孔的總面積應(yīng)小于連接管截面積的2/3。取樣 孔總面積與蒸汽管截面積之比值應(yīng)小于試樣流量與蒸汽流量之比值。此條件下，蒸汽 進(jìn)入取樣器的速度等于蒸汽管內(nèi)的蒸汽速度，而且流速是穩(wěn)定的。     d.試樣流量按

9、下列公式計(jì)算 式中  f、F分別為試樣流量和蒸汽流量；         a/A取樣孔總面積與蒸汽管面積之比。 4.2 過(guò)熱蒸汽取樣器  過(guò)熱蒸汽取樣器與大管徑的飽和蒸汽取樣器(多口型)基本相同。不同之處在于 需插入一根小管，向取樣連接管內(nèi)噴水，以消除過(guò)熱并產(chǎn)生少量濕度。小管端部延 伸到取樣器最后一個(gè)孔外，內(nèi)部導(dǎo)管和周圍環(huán)形管要單獨(dú)安裝外接頭。這類取樣器 的一個(gè)例子如圖4所示。  若過(guò)熱蒸汽取樣器垂直地安裝在水平蒸汽管道上部，水由環(huán)形管路注入，試 樣從內(nèi)部導(dǎo)管取出。若

10、取樣器水平地安裝在垂直蒸汽管下部，水由內(nèi)部導(dǎo)管注入， 試樣則從環(huán)形管路取出。  如果過(guò)熱蒸汽溫度超過(guò)飽和蒸汽溫度達(dá)28以上時(shí)，為避免在取樣管內(nèi)或蒸 汽管內(nèi)產(chǎn)生很大的溫差及熱應(yīng)力，取樣管與蒸汽管之間應(yīng)采用熱套管或類似的管件 連接。  采集過(guò)熱蒸汽時(shí)，可按自然循環(huán)或強(qiáng)循環(huán)系統(tǒng)取樣。見(jiàn)圖5、圖6所示。      圖 4 過(guò)熱蒸汽取樣器(改進(jìn)設(shè)計(jì))       圖 5 自然循環(huán)采樣系統(tǒng) 1取樣器；2冷凝器     自然循環(huán)系統(tǒng)需要在注

11、水點(diǎn)安裝高位支管，因此，冷凝器的蛇形管要適當(dāng)?shù)馗?出取樣器，以保證有足夠液位進(jìn)行循環(huán)。強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)是靠泵維持正壓，易控制， 比自然循環(huán)優(yōu)越，由于需要向取樣器內(nèi)注入足夠數(shù)量的水，除去過(guò)熱才能保證自然 或強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)良好運(yùn)行。為此，應(yīng)安裝流量計(jì)和溫度計(jì)，監(jiān)測(cè)注水量和取樣器的 出水溫度，檢查蒸汽是否過(guò)熱。  圖 6 強(qiáng)制循環(huán)采樣系統(tǒng) 1取樣器；2冷凝器；3泵；4流量計(jì)；5貯存器 4.3 導(dǎo)管、閥門(mén)及配件     由取樣器取出的蒸汽經(jīng)導(dǎo)管、閥門(mén)等才能進(jìn)入檢測(cè)儀器或冷凝器。原則上講， 新鮮飽和蒸汽可以溶解任何與其接觸的金屬材料。為了減少這種影響

12、，應(yīng)盡可能地 減少導(dǎo)管長(zhǎng)度和閥門(mén)數(shù)量，使蒸汽與金屬材料接觸面積最小，時(shí)間最短。 4.4 冷凝器     蒸汽冷凝器通常都為蛇形管冷凝器。為了使冷凝器能良好地工作，對(duì)冷凝器要 求如下：     a.有足夠強(qiáng)度，能承受取樣蒸汽壓力，才能防止泄漏，保證試樣不受冷卻水污 染。     b.有足夠冷卻面積，能將蒸汽試樣冷卻到試驗(yàn)需要的溫度。為減少試樣在冷凝 器中的滯留時(shí)間，冷凝器的蛇形管的直徑要小，使蛇形管的貯存量盡可能減少。     

13、c.冷凝器的冷卻水應(yīng)保證冷凝器不結(jié)垢，不污堵。一般宜使用處理過(guò)的澄清水 作冷卻水，有條件應(yīng)使用純水作冷卻水。 4.5 取樣裝置的材質(zhì)     為防止金屬材料腐蝕而污染蒸汽試樣，制造取樣裝置的材料，原則上都要使用 耐蝕性能比鍋爐本體還好的材料制造，最低限度也應(yīng)使用與汽包或過(guò)熱器相同的材 料制造，如果試樣是通過(guò)冷凝采取試樣，取樣裝置的材料通常用含18%鉻、8%鎳 的不銹鋼制造，例如，美國(guó)鋼號(hào)Type 347(含17%19%Cr，9%13%Ni)，Type  316(含16%18%Cr,10%14%Ni)，Type 30

14、4(含18%20r，8% 12%Ni)，或者A 312無(wú)縫或焊接奧氏體鋼管。我國(guó)通常使用通用不銹鋼(含1Cr18 Ni9 Ti)制造取樣裝置。 5 取樣方法 5.1 取樣部位：取樣點(diǎn)的確定，應(yīng)根據(jù)鍋爐類型、參數(shù)和試驗(yàn)要求進(jìn)行布置、安 裝。通常應(yīng)遵循如下規(guī)定。  在汽包(多管接頭連接過(guò)熱器的鍋爐)或集汽管采集飽和蒸汽時(shí)，應(yīng)按一定的間 距在管路內(nèi)選取采樣點(diǎn)，在單獨(dú)采集飽和蒸汽時(shí)，宜安裝單口型取樣器。  單口型蒸汽取樣器的入口應(yīng)設(shè)置在蒸汽管道直徑3/42倍的位置上(見(jiàn)圖 1)。因?yàn)檫@一部分的壓力、質(zhì)量流量、溫度對(duì)取樣影響不大。  在管道內(nèi)取

15、樣宜安裝多口型取樣器，從第一個(gè)彎頭開(kāi)始，取樣器的位置按如 下順序排列：     垂直管路    上流     垂直管路    上流     水平管路    垂直插入     水平管路    水平插入  取樣器的位置應(yīng)遠(yuǎn)離彎頭或閥門(mén)。一般應(yīng)遵循前5D后10D原則。即在彎

16、頭或閥門(mén)前邊，取樣器應(yīng)離開(kāi)彎頭或閥門(mén)5倍以上蒸汽管道直徑的距離；在彎頭或閥 門(mén)后面，取樣器應(yīng)離開(kāi)彎頭或閥門(mén)10倍以上蒸汽管道直徑的距離。 5.2 蒸汽試樣的采集  新投入的取樣器(包括新安裝或檢修后投入使用)，應(yīng)充分地沖洗取樣裝置，通 入蒸汽或凝結(jié)水，沖洗24h后才能取樣。  蒸汽取樣閥門(mén)應(yīng)常開(kāi)，使蒸汽凝結(jié)水不斷流出。為減少汽水損失，可將流出 的凝結(jié)水回收。  蒸汽試樣流量通常為0.40.5kg/min。根據(jù)試驗(yàn)要求和冷卻水流量可適當(dāng)調(diào) 節(jié)。  試樣溫度對(duì)不同試驗(yàn)有不同要求。通常測(cè)定電導(dǎo)率的試樣，溫度應(yīng)低于25 ；測(cè)定溶解氣體的試樣，溫度應(yīng)低于

17、20或更低；測(cè)定試樣中較為穩(wěn)定的金屬 元素試樣，溫度可適當(dāng)提高至30左右。  蒸汽試樣容器應(yīng)使用硬質(zhì)玻璃(硅硼玻璃)制造。使用之前應(yīng)清洗干凈。用級(jí) 試劑水浸泡數(shù)天。對(duì)于新購(gòu)置的容器，應(yīng)使用(10 g/L)氫氧化鈉溶液預(yù)處理，促進(jìn) 玻璃老化。  取樣后應(yīng)當(dāng)盡快分析。試樣容器用完后要用鹽酸(1+1)清洗，妥善保管，除作 蒸汽取樣外，不得作其他使用。 6 注意事項(xiàng) 6.1 取樣器的位置：如前所述，蒸汽中固體和液體雜質(zhì)以灰塵或霧形式存在，其 密度大于蒸汽，且分散不均勻，取樣前應(yīng)采取分離措施。在汽包式或集管式鍋爐 中，單口型取樣器應(yīng)裝在出汽口，若在蒸汽管路上取樣，常用多口型取樣器，徑 向插入， 以保證取樣有代表性。 6.2 取樣速度：取樣時(shí)蒸汽速度一定要穩(wěn)定，而且進(jìn)取樣器的速度一定要與蒸汽流 動(dòng)的速度一致。為了減少雜質(zhì)損失，蒸汽須保持較高速度，尤其是垂直向上取樣時(shí) 更需要高速。 6.3 過(guò)熱蒸汽：為防止過(guò)熱蒸汽中的雜質(zhì)在取樣管表面沉積，取樣時(shí)須從取樣器順 流方向處采集試樣。為防止鹽析現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)向取樣器內(nèi)注入