取样冷却器，锅炉蒸汽取样冷却器节能产品使用说明 

      取样冷却器，锅炉蒸汽取样冷却器节能产品使用说明，节能新型锅水取样冷却器是在蒸汽锅炉给水管道内设置冷却芯管,用锅炉给水(软化水)作冷却水冷却锅水水样,因此具有冷却水量大、不结垢、冷却水直接作为锅炉给水的特点。它克服了传统锅水取样冷却器存在的弊端,为锅水取样提供了一种切实可靠的途径,从而有效保证了工业锅炉的安全、经济运行。
1冷却器工作原理
     节能新型锅水取样冷却器，锅炉蒸汽取样冷却器是在蒸汽锅炉给水管道内设置冷却芯管,利用锅炉给水(软化水)流经芯管外壁冷却芯管内流动的锅水水样。给水管内可设置两个或两个以上的冷却芯管,芯管选用无缝不锈钢管制造,芯管有U型芯管和螺旋型芯管,U型芯管内侧可联接2～3个紊流环,使水流产生冲击并稳固多介质芯管。芯管分接锅水来样管和出水取样管,锅水进入芯管前接有针型调节阀,以便启闭和调节锅水流量。综上所述,这种冷却器属节能型锅水多介质取样冷却器。
2锅水取样冷却器技术创新依据
     取样冷却器，锅炉蒸汽取样冷却器具有长期从事锅炉水处理检验检测工作经验,发现当前在用工业锅炉给水具有以下特点:即额定蒸发量大于等于1t/h的蒸汽锅炉和额定热功率大于等于0.7MW的热水锅炉已普遍采用软化水作为锅炉给水,而软化水的特点是受热后不结垢或少结垢;二是额定蒸发量小于10t/h的蒸汽锅炉和额定热功率小于7MW的热水锅炉由于未进行锅炉给水热力除氧,其给水温度一般不大于25℃,而且这部分锅炉所占比例很大,在90%左右。由于这部分锅炉给水为软化水和常温水,因此为在蒸汽锅炉给水管道内置芯管提供了可能。
     此外,考虑到用户锅炉给水池一般设置在地下,带来给水取样不便。在新型取样器另一端设置了给水快捷取样管,图1为给水管内置多介质锅水取样冷却器简图。
图1给水管内置多介质锅水取样冷却器简图
3节能新型取样冷却器，锅炉蒸汽取样冷却器优点
节能新型取样冷却器，锅炉蒸汽取样冷却器与传统取样器相比具有以下7个优势:
     (1)节能降耗,无冷却水和热能损失;
     (2)给水(冷却水)量大,冷却效果好;
     (3)软化水冲刷芯管,无结垢风险,冷却效果持久;
     (4)一器多用,实现锅炉房内多台锅炉取样共享(含给水及热水锅炉锅水);
     (5)取样冷却器，锅炉蒸汽取样冷却器隶属于给水管道部件,两端用法兰联结使拆装方便且不占用锅炉房内面积;
     (6)取出的锅水有代表性,从而能准确测定锅水防垢、防蚀和锅炉排污指标;
     (7)锅炉制造公司可以将此产品作为锅炉部件出厂。
4热力计算
4.1取样冷却器，锅炉蒸汽取样冷却器换热量(节约热能)的计算
     工业蒸汽锅炉高使用压力一般不大于1.6MPa,此时锅水对应的温度为204℃。按照GB/T6907—2005《锅炉用水和冷却水分析方法水样的采集方法》规定,水样水温应不大于40℃,水样流量在700mL/min左右。设取样水温为40℃,进行多介质取样时均实行分时取样,水流量选1000mL/min,则每小时流出的水量为60×1=60kg,查资料得1.6MPa对应的饱和锅水焓i1=869.4kJ/kg,冷却到40℃时水的热焓i2=168kJ/kg,则每小时放热量:Q=60×(i1-i2)=60×(869.4-168)=42084kJ/h4.2冷却给水量的校核设年度给水平均温度为t2=25℃,给水(冷却水)吸热后的高升温t1=40℃,则需用冷却(给水)量M2为:M2=Q/[c×(t1-t2)]=10020/(40-25)=668kg。由于新型锅水取样冷却器安装在额定蒸发量大于等于1t/h的蒸汽锅炉给水管道内,其给水量皆大于等于1000kg/h,所以冷却水量满足要求。
4.3锅炉取样冷却器单根芯管长度的计算
     由于所选芯管为<6×1mm(内径d=4mm)无缝不锈钢管,锅水流量为A=60kg/h,芯管进口水温t=204℃,出口水温t=40℃;给水管道内给水(冷却水)水温t=25℃。假设:换热过程无能量损失,芯管内壁温度tw=30℃芯管内平均水温为tf=(t+t)/2=(204+40)/2=122℃取tf=120℃为定性温度,查表可得:λf=0.686W/(m·℃),γf=0.252×10-6m2/s,Prf=1.47ρ=943.1kg/m3,cp=4.25kJ/(kg·℃)μf=237.4×10-6kg/(m·s)=30℃时查表得μw=801.5×10-6kg/(m·s)设芯管内锅水流速度为u(m/s),则:A=3600×πd2/4×u×ρu=A/(3600×πd2/4×ρ)=60/(3600×3.14×16×10-6/4×943.1)=1.4m/sRef=ud/γf=1.4×4×10-3/(0.252×10-6)=2.22×104>104因此,处于旺盛紊流区。Nuf=0.027Ref0.8Prf1/3(μf/μw)0.14=0.027×(2.22×104)0.8×1.471/3×[(237.4×10-6)/(801.5×10-6)]0.14=77.7换热系数为α=λf/d×Nuf=0.686×77.7/(4×10-3)=13326W/(m2·℃)芯管内水每小时的总换热量为42084kJ/h=11690W同时Q=α×π×d×L×(tf-tw),则:L=Q/[α×π×d×(tf-tw)]=11690/[13326×3.14×4×10-3×(120-30)]=0.776m=776mm。
5取样冷却器，锅炉蒸汽取样冷却器制造工艺及应用
     经热力计算,单根芯管选用长度不应小于776mm,芯管制作时考虑工艺制作余量等,选取单根芯管长880mm。芯管可制作成两种形式,一是U型芯管形,二是螺旋芯管形。U型芯管制作容易,螺旋芯管制作较难,可根据管壳选择。芯管制作时,两端应留有合适长度以便伸出壳外和锅水来样管、取样管联接。U型芯管间配置紊流环,U型芯管和紊流环均选用304不锈钢管制作。热力计算时,冷却水量的校核是按错时取样考虑的,因此实行取样时应遵照错时取样规定。为可靠美观,取样器外壳选用304不锈钢无缝钢管制作,两端联接的法兰应由持证承压焊工焊接,焊口采用全焊透结构。
     为便于芯管装配,其管壳外直径不宜低于57mm。管壳长度应根据芯管的数量与布置形式选取,长度可选600mm,两端配置标准法兰,法兰端面距内置芯管端面宜保持30～50mm距离,以便芯管装配。U型芯管采用十字或米字布置形式为宜,螺旋形芯管以分段布置为好。这种节能新型锅水取样冷却器在枣庄市已制作试用,经在枣庄市十余台大于等于1t/h的蒸汽锅炉上应用此项技术,实用效果监测符合GB/T6907—2005《锅炉用水和冷却水分析方法水样的采集方法》规定的水样水温不大于40℃,水样流量不小于700mL/min要求。
     节能新型锅水取样冷却器，锅炉蒸汽取样冷却器,具备冷却效果好、体积小、节水、节热(能)等特点,为锅炉安全提供了一种经济、可靠的取样装置和方法。此外,新型取样冷却器给水快捷取样管的设置,也方便了用户对给水质量的检测控制,使产品深受用户欢迎。目前该产品利申请已被国家利局受理。