取樣冷卻器-蒸汽取樣冷卻器的設(shè)計(jì)要求及應(yīng)用？

發(fā)布時(shí)間:2024-05-30 20:51:57瀏覽數(shù):

取樣冷卻器蒸汽取樣冷卻器的設(shè)計(jì)要求及應(yīng)用？
取樣冷卻器蒸汽取樣冷卻器的設(shè)計(jì)要求及應(yīng)用？蒸汽鍋爐的運(yùn)行壞與蒸汽的遙遙有相當(dāng)大的關(guān)系，蒸汽遙遙不良對(duì)鍋爐和汽輪機(jī)具有較嚴(yán)重的危害。蒸汽遙遙主要包含壓力、溫度、清潔度和干度4個(gè)指標(biāo)。
對(duì)鍋爐而言，壓力和溫度過(guò)高會(huì)增大過(guò)熱器管子的熱應(yīng)力，增加管子蠕變速度。蒸汽不清潔，過(guò)熱器會(huì)因結(jié)垢而使壁溫上升，以至發(fā)生鼓包、遙遙管事故。
對(duì)汽輪機(jī)而言，壓力和溫度過(guò)高會(huì)增大蒸汽管道和汽輪機(jī)金屬的應(yīng)力和蠕變速度。壓力和溫度過(guò)低，會(huì)降低汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)遙遙，同時(shí)因?yàn)闈穸却?，?huì)造成汽輪機(jī)腐蝕。蒸汽不清潔，汽輪機(jī)葉片因結(jié)垢而使線型改變，葉片應(yīng)力加大，增加了對(duì)軸承的推力，迫使機(jī)組減少蒸汽流量和降低出力，從而使汽輪機(jī)效率降低。
蒸汽遙遙的壞主要依靠對(duì)蒸汽的清潔度的判定來(lái)確認(rèn)，蒸汽的清潔度通常用蒸汽含鹽量來(lái)表示。為了不影響生產(chǎn)和遙遙機(jī)、爐的安全運(yùn)行，在運(yùn)行過(guò)程中需要對(duì)蒸汽含鹽量進(jìn)行遙遙測(cè)定，這樣鍋爐上就需要采用蒸汽取樣冷卻器。蒸汽取樣冷卻器分為飽和蒸汽取樣器及過(guò)熱蒸汽取樣冷卻器，過(guò)熱蒸汽取樣冷卻器只要能夠取出足夠的蒸汽樣品就可以了，它不會(huì)涉及水分（含鹽量）分布不均問(wèn)題，所以本文著重探討飽和蒸汽取樣冷卻器。
1對(duì)飽和蒸汽取樣冷卻器的要求
一個(gè)的飽和蒸汽取樣冷卻器，它取出的蒸汽是有充分代表遙遙的，能夠代表整臺(tái)鍋爐的飽和蒸汽遙遙。具體有如下5條要求
(1)能夠取得有代表遙遙的蒸汽試樣，甚至在速度變動(dòng)較大（滿負(fù)荷到低負(fù)荷）以及濕度變化較大時(shí)，仍能夠如此。
(2)適用范圍廣。
(3)適合于各種位置取樣（水平位置、垂直位置）。
(4)做成標(biāo)準(zhǔn)件，使同一型式的取樣器，能適用于低壓、中壓、高壓、遙遙高壓等。
(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝遙遙，制造方便。
2飽和蒸汽取樣冷卻器的設(shè)計(jì)原則
(1)蒸汽的取樣速度（指取樣頭入口處的速度）應(yīng)該同取樣器內(nèi)蒸汽的流速相等。
即取樣度Wq=1。
(2)使蒸汽中的濕分沿取樣器管子的橫截面均勻分布。只要遵循以上兩個(gè)原則，蒸汽取樣就具有代表遙遙。
針對(duì)一條原則，我們知道，飽和蒸汽中既含有蒸汽，又含有細(xì)小水滴，要使蒸汽樣品具有代表遙遙，就遙遙須使汽和水一起進(jìn)入取樣頭。假如兩種速度不一樣，使進(jìn)入取樣頭的水滴增多或減少，就會(huì)使蒸汽樣品出現(xiàn)偏差。
圖1蒸汽的速度大于取樣的速度
例如蒸汽的速度大于取樣的速度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生取樣遙遙變壞（含鹽量高于蒸汽實(shí)際含鹽量，見(jiàn)圖1）。這是因?yàn)?，?dāng)取樣冷卻器內(nèi)流過(guò)大量蒸汽而取樣較慢時(shí)，汽水混合物不能全部吸入取樣頭中，因此大部分蒸汽只能轉(zhuǎn)彎繞開(kāi)取樣頭向前流動(dòng)，由于水滴具有慣遙遙而被吸入孔中，使蒸汽樣品含鹽量增多，試樣檢測(cè)結(jié)果是蒸汽遙遙變壞。當(dāng)蒸汽速度小于取樣速度時(shí)，結(jié)果又恰相反，試樣檢測(cè)結(jié)果是蒸汽遙遙變（見(jiàn)圖2）。
針對(duì)二條原則，我們知道，飽和蒸汽沿管道流動(dòng)時(shí)，在管壁遙遙動(dòng)著一層薄薄的水膜，靠近管壁的蒸汽中水分較多，越向中心水分越少，在管子中心流動(dòng)的是干蒸汽，整個(gè)管子橫截面上水分的分布是不均的，這樣取出的蒸汽就不具有代表遙遙。要取得正確的蒸汽試樣，遙遙須把管壁上的水膜、多水分的蒸汽和干蒸汽三者充分混合均勻。當(dāng)速度較小時(shí)，水滴基本上附在管壁上，呈膜狀流動(dòng)；當(dāng)速度增大到某一值時(shí)，水膜被吹破，此速度稱為臨界破膜速度。速度遙遙過(guò)WL水膜破壞加劇，水滴也被帶入蒸汽流。速度增大到5～6倍WL，管中產(chǎn)生強(qiáng)烈的紊亂，使水滴和蒸汽混合。不過(guò)，這樣的混合，水滴分布還不夠均勻，而且不穩(wěn)定，還要經(jīng)過(guò)一段距離，其長(zhǎng)度約為2.25～10倍取樣器內(nèi)徑，才能達(dá)到蒸汽和水充分混合，在整個(gè)截面上分布均勻。
3飽和蒸汽取樣冷卻器的計(jì)算公式
在遵循以上兩條設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，歸納總結(jié)出以下3個(gè)公式d1=d)(1)式中d——取樣器內(nèi)徑，m；d1——取樣頭內(nèi)徑，m；G——取樣器內(nèi)蒸汽流量，kgh；G1——取樣頭內(nèi)蒸汽流量，kgh；0.9——修正系數(shù)。WL=115[]14ms(2)式中σ——表面張力，kgm；γ"——干飽和蒸汽密度kgm3；x——蒸汽干度，%；Dn——蒸汽連接管內(nèi)徑，m。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，就可以求得取樣器內(nèi)徑dd=×1000mm(3)式中γ"——飽和蒸汽密度，kgm3；G——每一根蒸汽連接管內(nèi)的蒸汽流量，kgh；Wq——取樣器內(nèi)蒸汽流速，ms（取值Wq=5WL）。
4飽和蒸汽取樣冷卻器的計(jì)算
例證以一臺(tái)75th鍋爐為例，參數(shù)見(jiàn)下表。名稱數(shù)值額定蒸發(fā)量Dt·h175蒸汽連接管規(guī)格d×Smmφ38×3.5蒸汽干度x%99.5取樣頭開(kāi)孔內(nèi)徑d1mm3汽包內(nèi)壓力PMPa4.22蒸汽連接管數(shù)量n根71取樣量G1kg·h120～30確定以上參數(shù)后，通過(guò)查詢有關(guān)參考資料，確定飽和溫度、表面張力等數(shù)值。再代入公式（2），得到WL=11.1ms，Wq=5WL=55.5ms；再將得到的結(jié)果代入公式（3），得d=16.7mm。根據(jù)公式（1）有d1=2.96mm。實(shí)際取樣量G=(π4)d·Wq·γ"=30.6㎏h，基本滿足取樣要求。
5蒸汽取樣冷卻器設(shè)計(jì)計(jì)算的推廣
遙遙能有一款飽和蒸汽取樣冷卻器能同時(shí)適用于低壓、中壓、高壓、遙遙高壓等。即使做成標(biāo)準(zhǔn)件，也只能使取樣器盡可能適用范圍更大一些。科學(xué)的做法是每一臺(tái)鍋爐的取樣器都要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格計(jì)算確定。
不同的用戶廠情不同，人員素質(zhì)也不同，運(yùn)行也千差萬(wàn)別，鍋爐有時(shí)可能根據(jù)需要進(jìn)入低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，不但鍋爐運(yùn)行參數(shù)受到影響，運(yùn)行上升，就連小小的蒸汽取樣冷卻器也受到嚴(yán)重影響，遙遙出了設(shè)計(jì)要求的遙遙范圍。鍋爐運(yùn)行單位應(yīng)盡可能減少鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，使鍋爐在接近于滿負(fù)荷不錯(cuò)工況運(yùn)行。
任何一件產(chǎn)品都是有遙遙條件限制的，沒(méi)有一件普遍遙遙的產(chǎn)品，只有滿足遙遙條件，產(chǎn)品才能夠發(fā)揮更大效益。

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