CN201754132U - 给水管内置多介质锅水取样冷却器 - Google Patents

Abstract

一种给水管内置多介质锅水取样冷却器，包括：冷却器管壳，其两端固定有法兰。冷却器管壳内连接有水平芯管和竖向芯管，其为U形或螺旋形，水平芯管和竖向芯管的两端分别伸出冷却器管壳外。水平芯管的一端连接水平芯管进水阀，另一端连接水平芯管取样管；竖向芯管的一端连接竖向芯管进水阀，另一端连接竖向芯管取样管。水平芯管和竖向芯管的U形管内侧分别固定连接内置紊流环。冷却器管壳上连接有给水取样管，给水取样管上装有给水取样管阀。本实用新型采用给水管道内置冷却芯管，实行给水(软化水)冷却锅水水样，具有给水(冷却水)量大，不结垢、不存在冷却水耗的优点。因此，给水管内置锅水取样器器具备冷却效果好、体积小、节水、节能特点。

Description

给水管内置多介质锅水取样冷却器

技术领域

本实用新型涉及一种工业锅炉水处理中使用的锅水取样冷却器，尤其涉及一种给水管内置多介质锅水取样冷却器。

背景技术

锅水取样冷却器出水质量事关锅炉安全经济运行，国家在锅炉相关安全技术规范《锅炉水处理监督管理规则》、《蒸汽锅炉安全技术监察规程》和《热水锅炉安全技术监察规程》中规定：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的热水锅炉应配置锅水取样冷却器。当前工业锅炉配置的锅水取样冷却器全部在锅炉房内独立配置。独立配置在锅炉房内的冷却器体积庞大，占用房内面积，冷却水由于用软化水冷却受限，普遍采用生水冷却，所以传统的锅水取样器缺点为：1、易迅速结垢失效；2、存在冷却水和热能损失。当前在用的工业锅炉中，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，而软化水的特点为受热后不结垢。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种安装在蒸汽锅炉给水管道内，实行给水(软化水)流经芯管冷却锅水水样的给水管内置多介质锅水取样冷却器。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种给水管内置多介质锅水取样冷却器，包括：冷却器管壳，冷却器管壳的两端固定连接有法兰，其特征是：冷却器管壳内连接有水平芯管和竖向芯管，水平芯管和竖向芯管为U形或螺旋形，水平芯管和竖向芯管的两端分别伸出冷却器管壳外；水平芯管的一端连接有水平芯管进水阀，另一端连接有水平芯管取样管；竖向芯管的一端连接竖向芯管进水阀，另一端连接有竖向芯管取样管。

根据所述的给水管内置多介质锅水取样冷却器，其特征在于：所述水平芯管和竖向芯管的U形管内侧分别固定连接有内置紊流环。

根据所述的给水管内置多介质锅水取样冷却器，其特征在于：所述冷却器管壳上连接有给水取样管，给水取样管上装有给水取样管阀。

本实用新型给水管内置多介质锅水取样冷却器采用给水管道内置冷却芯管，实行给水(软化水)冷却锅水水样，具有给水(冷却水)量大，不结垢、不存在冷却水和热量损耗的优点。因此，给水管内置锅水取样器器具备冷却效果好、体积小、节水、节能(热能)特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

附图中：1、法兰；2、冷却器管壳；3、水平芯管；4、竖向芯管；5、内置紊流环；6、给水取样管阀；7、竖向芯管进水阀；8、水平芯管进水阀；9、竖向芯管取样管；10、水平芯管取样管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

本实用新型如图1、图2所示，给水管内置多介质锅水取样冷却器，包括：冷却器管壳2，冷却器管壳2的两端固定连接有法兰1，冷却器管壳2内连接有水平芯管3和竖向芯管4，水平芯管3和竖向芯管4为U形或螺旋形(图中未画)。水平芯管3和竖向芯管4的两端分别伸出冷却器管壳2外；水平芯管3的一端连接有水平芯管进水阀8，另一端连接有水平芯管取样管10；竖向芯管4的一端连接竖向芯管进水阀7，另一端莲接有竖向芯管取样管9。

水平芯管3和竖向芯管4为U形管时，其U形管内侧分别固定连接有内置紊流环5。

冷却器管壳2上连接有给水取样管，给水取样管上装有给水取样管阀6。

本实用新型设计原理：

研制者长期从事锅炉水处理检验检测工作，发现在工业锅炉中额定蒸发量小于10t/h的蒸汽锅炉约占90％以上，由于锅炉安全技术规范不强制配置给水除氧器，所以其给水温度一般不大于25℃。根据这一特点，完全可在蒸汽锅炉给水管道内置冷却芯管，实行给水(软化水)流经芯管冷却锅水水样。芯管选用无缝不锈钢管制造，内置双(多)芯使双(多)介质通过，芯管有U形芯管和螺旋型芯管，U形芯管内侧可联接2-3个紊流环，使水流产生紊流并稳固多介质芯管。芯管分接锅水来样管和出水取样管，锅水进入芯管前接有调节阀，以便启闭和调节锅水流量。

为了提高取样器的安全可靠性，取样器外壳选用20号无缝钢管，两端联接的法兰应由持证承压人员焊接，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57毫米，芯管间配置的紊流环，宜选用不锈钢管制作。

此外研制者考虑到用户锅炉给水池一般设置在地下造成给水取样不便问题，本取样器在另一端专门设置了给水快捷取样管。

根据热力计算，单根芯管长度不小于771毫米，制作芯管时考虑制造工艺等，选取单根芯管长880毫米。芯管可制作成两种形式，一是U形芯管，二是螺旋形芯管，U形芯管制作容易，螺旋芯管制作较难，可根据管壳选择。芯管制作时，两端应留合适长度以便伸出壳外以及与锅水来样管、取样管联接。取冷却器管壳长度应根据芯管的数量与布置形式选取，长度可选600毫米，两端配置标准法兰，法兰端面距内置芯管端面宜保持30-50毫米左右距离，以便芯管装配。U形芯管采用十字或米字布置，也可采用分段面置。螺旋形芯管以分段布置为好。如此便制作成了给水管内置多介质锅水取样冷却器。

热力计算(含节水节热能)

1、换热量(节约热能)的计算

工业蒸汽锅炉最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取样方法》规定，水样水温应不大于40℃，水样流量在500-700ml/min左右。设取样水温为40℃，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＝207千卡/千克，冷却到40℃时水的热焓i2＝40千卡/千克，则每小时放热量：

Q＝60*(i1-i2)＝60*167＝10020千卡/小时。

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)吸热后的最高升温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于额定蒸发量大于等于1t/h的蒸汽锅炉，其给水量皆大于等于1000kg/h，所以冷却水量满足要求。

3、单根芯管长度的计算：

由于所选芯管为φ6×1mm(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_f′＝204℃，出口水温t_f″＝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t_w＝30℃

芯管内平均水温为t_f＝(t_f′+t_f″)/2＝(204+40)/2＝122℃

取t_f＝120℃为定性温度，查表可得：

λ_f＝0.686W/(m·℃)，γ_f＝0.252×10^-6m²/s，Pr_f＝1.47

ρ＝943.1kg/m³，c_p＝4.25KJ/(kg·℃)

μ_f＝237.4×10^-6kg/(m·s)

t_w＝30℃时查表得μ_w＝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×ρ

u＝A/(3600×πd²/4×ρ)＝60/(3600×3.14×16×10^-6/4×943.1)＝1.4m/s

Re_f＝ud/γ_f＝1.4×4×10^-3/(0.252×10^-6)＝2.22×10⁴＞10⁴

因此，处于旺盛紊流区。

Nu_f＝0.027 Re_f ^0.8Pr_f ^1/3(μ_f/μ_w)0.14

＝0.027×(2.22×10⁴)^0.8×1.47^1/3×[(237.4×10^-6)/(801.5×10^-6)]^0.14＝77.7

换热系数α＝λ_f/d×Nu_f

＝0.686×77.7/(4×10^-3)＝13326W/(m²·℃)

芯管内水每小时的总换热量为：

Q＝A c_p(t_f′-t_f″)＝60×4.25×(204-40)

＝41820KJ/h＝11617W

同时Q＝α×π×d×L×(t_f-t_w)，则：

L＝Q/[α×π×d×(t_f-t_w)]

＝11617/[13326×3.14×4×10^-3×(120-30)]

＝0.771m＝771mm

本实用新型的效果：

(1)节能降耗，无冷却水和热能损失(节水节热能见热力计算)；

(2)冷却效果优良持久：给水(软水)冲刷芯管，流量流速大且无结垢风险；

(3)一器多用，实现同锅炉房内多台锅炉取样共享(含给水及热水锅炉锅水)；

(4)取样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。这种取样器锅炉制造公司如能作为锅炉部件配置出厂，前景将十分看好。

Claims (3)

1.一种给水管内置多介质锅水取样冷却器，包括：冷却器管壳(2)，冷却器管壳(2)的两端固定连接有法兰(1)，其特征是：冷却器管壳(2)内连接有水平芯管(3)和竖向芯管(4)，水平芯管(3)和竖向芯管(4)为U形或螺旋形，水平芯管(3)和竖向芯管(4)的两端分别伸出冷却器管壳(2)外；水平芯管(3)的一端连接有水平芯管进水阀(8)，另一端连接有水平芯管取样管(10)；竖向芯管(4)的一端连接竖向芯管进水阀(7)，另一端连接有竖向芯管取样管(9)。

2.根据权利要求1所述的给水管内置多介质锅水取样冷却器，其特征在于：所述水平芯管(3)和竖向芯管(4)的U形管内侧分别固定连接有内置紊流环。

3.根据权利要求1所述的给水管内置多介质锅水取样冷却器，其特征在于：所述冷却器管壳(2)上连接有给水取样管，给水取样管上装有给水取样管阀(6)。

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