专利名称：给水管内置多介质锅水取样冷却器的制作方法
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lt/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lt/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ο
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。
3[0011]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
以下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°C。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 �。ざ瓤裳�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°C， 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
4400C，水样流量在500-700ml/min左右。设取样水温为40°C，水流量选lOOOml/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il = 207千卡/千克， 冷却到40°C时水的热焓i2 = 40千卡/千克，则每小时放热量Q = 60*(il_i2) = 60*167 = 10020 千卡 / 小时。2、冷却给水量的�：松枘甓雀骄露任猼2 = 25°C，给水(冷却水)吸热后的最高升温tl = 40°C， 则需用冷却(给水)量M2为=M2 = Q/c*(tl-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lt/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Φ6Χ lmm(内径d = 4mm)无缝不锈钢管，锅水流量为A = 60kg/ h，芯管进口水温tf ‘ = 204°C，出口水温tf “ = 40°C；给水管道内给水(冷却水)水温t = 25 °C。假设换热过程无能量损失，芯管内壁温度tw = 30°C芯管内平均水温为tf = (tf' +tf" )/2 = (204+40)/2 = 122V取tf = 120°C为定性温度，查表可得Af = O. 686W/ (m · °C )，Yf = O. 252 X l(T6m2/s，Prf = 1. 47ρ = 943. lkg/m3，cp = 4. 25KJ/ (kg · "C )μ f = 237. 4 X l(T6kg/ (m · s)tw = 30°C 时查表得 μ w = 801. 5X l(r6kg/(m · s)设芯管内锅水流速度为u (m/s)，则A = 3600X π d2/4XuX Pu = A/ (3600 X π d2/4 X P ) = 60/ (3600 X 3· 14 X 16 X 1(Γ6/4 X 943. 1) = 1. 4m/sRef = ud/yf = 1. 4X4X 1(Γ3/ (0· 252 X 1(Γ6) = 2. 22 X IO4 > IO4因此，处于旺盛紊流区。 Nuf = 0. 027 Ref0.8Prf"3 ( μ f/ μ J 0. 14= 0. 027X (2. 22Χ104)0 8Xl. 471/3Χ [(237. 4Χ 1(Γ6)/(801. 5Χ1(Γ6)]0.14 = 77. 7换热系数α = Af/dXNuf= 0. 686 X 77. 7/ (4 X 1(Γ3) = 13326W/ (m2 · "C )芯管内水每小时的总换热量为Q = A cp(tf' _tf〃 ) = 60X4. 25 X (204-40)= 41820KJ/h = 11617W同时 Q = α X Ji XdXLX (tf_tw)，贝Ij L = Q/[a X Ji XdX (tf_tw)]= 11617/[13326X3. 14X4X ICT3X (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；
5[0055](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。
权利要求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)。
专利摘要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。
文档编号G01N1/42GK201754132SQ20102025693
公开日2011年3月2日 申请日期2010年7月8日 优先权日2010年7月8日
发明者刘林勇, 孙光, 季涛, 李伟, 李念国, 陈海鹏 申请人:山东省特种设备检验研究院枣庄分院
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