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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
本標準規(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。
本標準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、引用標準
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。
為了從鍋爐汽包導管或蒸汽管路中取出有代表性的蒸汽試樣，需要專門設計、制造和安裝特制的取樣器，按照設計的取樣速度采集蒸汽，把蒸汽試樣經(jīng)導管、減壓、引至冷卻器(冷凝器)，冷卻成凝結水后采集蒸汽試樣。
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.這類取樣器應專門設計。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，可將取樣器設計為兩個，或者適當增加支承，以提高強度。
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)
標準管道尺寸 單 位 標準管道尺寸 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小于試樣流量與蒸汽流量之比值。此條件下，蒸汽進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。