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鍋爐蒸汽的采樣方法即：鍋爐取樣器產(chǎn)品說明
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、氫氧化物等。在過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，需要專門設(shè)計、制造和安裝特制的取樣器，按照設(shè)計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鍋爐取樣器、導(dǎo)管、閥門、冷凝器、試樣容器等。
4.1 飽和蒸汽取樣器
4.1.1 單口(探針)型鍋爐取樣器：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)，取樣口面積為7.9335mm2，單孔直徑為3.160mm，取樣速度為0.00056kg/s。
4.1.2 多口型取樣器：
a.這類取樣器應(yīng)專門設(shè)計。安裝和焊接取樣器時，取樣器從徑向插入并延伸至對面蒸汽管壁，取樣口應(yīng)對著上升的蒸汽流。取樣孔(口)與孔之間保持一定距離，孔的面積與取樣管截面相等。見圖2和圖3，鍋爐取樣器在蒸汽管內(nèi)的那一部分呈錐形，一方面易插入管道，另一方能減少磨損，有利于增加剛性。對于大管徑的管道，可將取樣器設(shè)計為兩個，或者適當(dāng)增加支承，以提高強(qiáng)度。
圖1 單口型蒸汽鍋爐取樣器
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
圖2 多口型蒸汽鍋爐取樣器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線，取樣口對著蒸汽流向安裝；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；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 多口型蒸汽鍋爐取樣器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
注：1)適用于管內(nèi)徑大于152mm。
圖中蒸汽管直徑與鍋爐取樣器的外徑如表1所示。
表1 蒸汽管直徑與取樣器外徑 mm
蒸汽管直徑
J 取樣器外徑
O、D 蒸汽管直徑
J 取樣器外徑
O、D
1412.8～3397.2 266.7 5159～7270.7 508
3413.1～5143.5 381 7286～9144.0 695
圖2、圖3所示的蒸汽取樣器的有關(guān)尺寸的計算公式列于表2中。
表2 蒸汽取樣器計算公式
(適用于管徑152mm和152mm以上)
標(biāo)準(zhǔn)管道尺寸 單 位 標(biāo)準(zhǔn)管道尺寸 單 位
D0＝管外徑 cm cm
D1＝管內(nèi)徑 cm F=通過管道的蒸汽流量 kg/s
T=管壁厚度 cm f=抽出的蒸汽試樣總流量 kg/s
N=取樣孔總數(shù) — A=蒸汽管斷面積=0.7854D2i cm2
孔的半徑(r) cm a=取樣孔總面積=Af/F cm2
cm d=取樣孔直徑= 用于鉆孔cm
cm B=取樣器鏜孔直徑= 用于鉆孔cm
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。
在不同壓力下，通過取樣器的流量如表3所示。
表3蒸汽壓力和試樣流量
蒸汽壓力
kPa 流量
kg/(s•m2)
690 17.6
1379 23.0
2060 27.1
2758 29.8
3447 32.5
4826 38.0
6895 42.0
10342 46.1
13790 48.8
17237 48.9
19035 46.1
b.為保證取樣器的每個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)入鍋爐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.試樣流量按下列公式計算式中 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。