ICS 27.100
CCS F 24
13
中華人民共和國國家標準
GB/T 14416—2023
代替GB/T 14416—2010
鍋爐蒸汽的采樣方法
Methods for sampling boiler steam
2023-05-23發布
2023-12-01實施
國家市場監督管理總局
發布國家標準化管理委員會
GB/T 14416—2023
目次
前言 …………………………………………………………………………………………………………………I
1范圍 …………………………………………………………………………………………………………………1
2 規范性引用文件 …………………………………………………………………………………………………1
3 術語和定義 ………………………………………………………………………………………………………1
4 原理 ……………………………………………………………………………………………………………1
5 試樣采集 …………………………………………………………………………………………………………1
6 試樣輸送 …………………………………………………………………………………………………………2
7 試樣冷卻 ……………………………………………………………………………………………………4
附錄 A(資料性)等速采樣 ……………………………………………………………………………………5
附錄B(資料性)試樣輸送影響因素 …………………………………………………………………………6
GB/T 14416—2023
鍋爐蒸汽的采樣方法
1 范圍
本文件規定了蒸汽品質測定用試樣的采集、輸送和冷卻的要求與方法。本文件適用于電站鍋爐和工業鍋爐蒸汽試樣的采集，其他蒸汽管道采樣可參照本文件執行。
2 規范性引用文件
下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包含所有的修改單)適用于本文件。
GB/T 14976 流體輸送用不銹鋼無縫鋼管DL/T 665 水汽集中取樣分析裝置驗收導則DL/T752 火力發電廠異種鋼焊接技術規程DL/T 869 火力發電廠焊接技術規程
3 術語和定義
下列術語和定義適用于本文件。
3.1
等速采樣 isokinetic sampling蒸汽試樣以同管路中蒸汽的流速和方向完全相同的方式進入采樣器入口的采樣技術。
4 原理
本方法介紹了用于采集和輸送飽和蒸汽、過熱蒸汽和再熱蒸汽試樣的設備、設計原理和程序，包括采樣裝置的選擇和應用、輸送管道尺寸、冷凝要求和最優流速，使蒸汽采樣和輸送過程均具有代表性，能準確反映蒸汽中的溶解性化學物質、固體顆粒以及固體顆粒上吸附的化學物質等雜質。
采樣系統包括專門設計、制造和安裝的采樣器、輸送管路和冷卻器等設備。
5 試樣采集
5.1 蒸汽的采集應采用等速采樣(見附錄A),使試樣具有代表性，并注意以下內容。
a) 采樣系統應按機組滿負荷條件下滿足等速采樣的條件進行設計。為達到等速采樣的效果，采樣流量宜根據蒸汽流量進行相應調整。
b) 為避免飽和蒸汽中的水分在管內表面形成一層含雜質的水膜進入取樣管，應將取樣口安裝在遠離管壁的位置。
c) 蒸汽采樣系統應首先設計等速采樣器，隨后設計確定從采樣器到一級冷卻器的隔離閥、取樣管。等速采樣器的設計流量應同時滿足在線化學儀表及人工取樣的要求，宜為1000 mL/min～1200 mL/min。
GB/T 14416—2023
d) 為盡量減少過熱蒸汽中污染物的沉積，采樣后宜立即進行冷卻。
5.2 等速采樣器設計時，考慮流量變化、熱應力等因素的影響。等速采樣器的外形宜為錐形，以減少對蒸汽流的擾動。
5.3采樣器入口的直徑按公式(1)計算，且不小于3.2 mm。
4·9m
D=1000
…………………………(1)
V·P·π
式中：
D—采樣器入口的直徑，單位為毫米(mm);
9m—蒸汽的采樣流量(手動采樣流量與各種在線分析儀表流量的和),單位為千克每秒(kg/s);v— 管道中蒸汽的流速(鍋爐額定負荷條件下),單位為米每秒(m/s);p——蒸汽密度，單位為千克每立方米(kg/m³)。
5.4 等速采樣器的材質宜采用S31608(316)或S31603(316L)。超臨界、超超臨界機組的高溫、高壓區段，可選擇與蒸汽管道相同的材質。
5.5 采樣器應安裝在距離流動擾動部位(彎頭、三通、閥門、孔板等)下游35倍蒸汽管道內徑、上游4倍蒸汽管道內徑的范圍外。如上述條件不滿足，采樣器距上游流動擾動部件和下游流動擾動部件的距離
之比宜為9:1。
5.6 蒸汽管道中蒸汽的流動不完全處于紊流狀態時，應將采樣器安裝在長垂直管道中，宜選擇蒸汽向下流動的管段；如果應安裝于水平管道中，則采樣器應靠近管道的頂部。若蒸汽在管道中的流動處于紊流狀態時，宜在水平管道或垂直管道上首選有較長直管段的位置進行取樣。
5.7 安裝時，等速采樣器的入口朝向與管道中蒸汽的流動方向相反，入口中心線應距蒸汽管道內壁一定距離，宜為蒸汽管道內徑的0.12倍(見圖1)。在沒有層流或直徑較小(≤15.24 cm)的蒸汽管道采樣時，若有限空間限制了采樣器的尺寸，采樣器插入深度可超過管道內徑的0.12倍。
蒸汽流動方向
等速采樣器
入口
0.12D
隔離閥
D;蒸汽管道內徑
等速采樣器
圖1 等速采樣器
5.8 等速采樣器從蒸汽管壁插入并焊接在管壁(或管道附件)上，焊接應能滿足相應材質的焊接工藝要求，并符合DL/T 752或DL/T 869規定。
5.9 等速采樣器出口應直接與隔離閥相連。高溫、高壓環境下，應使用雙隔離閥。
5.10 等速采樣器、管道附件、閥門、管路以及所有焊接部位應定期檢查是否存在裂紋、腐蝕及其他損傷。
6 試樣輸送
6.1 輸送試樣的取樣管盡可能短，以減少壓降、滯后時間、試樣成分變化以及試樣冷凝的影響，管路安裝應符合DL/T 665的規定。
6.2 蒸汽取樣管的形狀避免急彎和U型彎，防止顆粒沉積和壓力驟降。應規劃管路安裝路線，避免管路中試樣溫度驟變。
6.3 蒸汽取樣管應使用不銹鋼材質，符合GB/T 14976、DL/T 665的規定。宜選擇S31608(316)、S31603(316L)或S30408(304)。
6.4 等速采樣器入口直徑、隔離閥、連接至冷卻器的管路宜采用相同內徑。
6.5 蒸汽取樣管的設計時，考慮試樣輸送過程的影響(具體見附錄B),防止試樣成分變化。在安裝條件允許情況下，可采用就地冷卻器，采樣器出口至冷卻器的距離可控制在6m以內。采樣器出口至冷卻器應有相應的保溫措施。試樣經過冷凝后，輸送管路的內徑應保證試樣流速不低于1.8 m/s。蒸汽試樣輸送管路示意圖見圖2。
6.6 蒸汽采樣系統及管路可能存在高溫和高壓安全問題，應根據相關設計規范及現場要求予以考慮和解決。
V-1
V-2
就地閥門與冷卻器
蒸汽流向
然汽管道
樣品入口
高溫取樣盤
V-3
V-4
F-1
T-1
V-5
V-8
E-2
排污
T-2
P
P-1
V-6
V-7
F-1
標引序號說明：
V-1——就地一次隔離閥；
V-2——就地二次隔離閥；
V-3—取樣一次門；
V-4——取樣二次門；
V-5——減壓閥；
V-6——調壓閥；
V-7——恒壓閥；
V-8—排污閥；
注：部分高溫取樣盤增設預冷裝置。
低溫取樣盤
E ——就地冷卻器；
E-1— 冷卻器1;
E-2——冷卻器2;
T-1——溫度計1;
T-2——溫度計2;
P-1——壓力表；
F-1——流量計。
圖2 試樣輸送管路示意圖
7 試樣冷卻
7.1 經過高溫取樣盤最后一級冷卻器后試樣溫度應符合DL/T 665的規定。
7.2 采樣冷卻器宜為螺旋線圈式或同軸套管式冷卻器，冷卻器盤管應使用不銹鋼材質，符合GB/T14976、DL/T 665的規定。材質宜選擇S31608(316)、S31603(316L)或S30408(304)。
7.3 冷卻盤管應使用整根管子制造，中間無焊縫及接口，管路的強度能承受采樣蒸汽的壓力和溫度。
7.4 采樣冷卻器結構見圖3和圖4。
樣品出口
樣品入口
冷卻水出
冷卻盤管
冷卻水入口
圖3 螺旋線圈式冷卻器示意圖
冷卻水入口
樣品出口
同軸盤管
樣品入幾
冷卻水山口
圖4 同軸套管式冷卻器示意圖
GB/T 14416—2023
附 錄 A
(資料性)
等速采樣
A.1 蒸汽中的雜質主要來源于鍋爐蒸汽帶水、汽水分離效果差(對于汽包鍋爐)引起的機械攜帶鹽類和蒸汽溶解雜質的溶解攜帶鹽類及其他影響因素，為了防止汽輪機、其他熱交換器等熱力設備的腐蝕、固體顆粒物沖蝕、流動加速腐蝕和積鹽等問題，蒸汽品質常規監測項目包括氫電導率、鈉、二氧化硅、鐵和銅。準確測定蒸汽中所有雜質(溶解性物質、固體顆粒、固體顆粒上附著的化學物質),以確定蒸汽品質是否在標準規定范圍內，蒸汽試樣的代表性尤為關鍵和重要。
A.2 飽和蒸汽和過熱蒸汽通常為兩相流體，飽和蒸汽由蒸汽和水滴組成，過熱蒸汽由蒸汽和少量的顆粒組成，顆粒上附著各種溶解性的離子(如Na+、Cl⁻、SO₄²-等),為保證蒸汽試樣的代表性，使所取得的蒸汽試樣單位體積內所含水滴或顆粒的數量與實際蒸汽相同，采用等速采樣。
A.3 蒸汽試樣的采集和輸送不當會影響試樣的代表性。等速采樣要求進入采樣器入口的流體速度和方向與被采樣流體的速度和方向相同。等速采樣可確保所取到的試樣具有代表性，這些試樣含有的溶解性物質、固體顆粒、固體顆粒上吸附的化學物質等含量與蒸汽中的含量相同。
A.4 非等速采樣的影響如下。
a) 當采樣流速大于實際蒸汽流速時，取樣口四周的部分蒸汽會轉向流入取樣口，由于水滴的慣性遠大于蒸汽分子，四周的水滴不能轉向進入取樣口(見圖A.1情況a),導致蒸汽試樣中單位體積水滴的量小于實際蒸汽中單位體積水滴的量。由于水滴中溶解的鹽濃度很高，此時所取蒸汽試樣的含鹽量會低于實際蒸汽的含鹽量。
b) 當采樣流速小于實際蒸汽流速時，取樣口四周的部分蒸汽會轉向從取樣口四周流走。由于水滴的慣性遠大于蒸汽分子，取樣口對應的水滴不能轉向，對應的水滴進入取樣口(見圖A.1情
況b),導致蒸汽試樣中單位體積水滴的量大于實際蒸汽中單位體積水滴的量。由于水滴中溶解的鹽濃度很高，此時所取蒸汽試樣的含鹽量會高于實際蒸汽的含鹽量。
水滴
蒸汽流
情況a
大于實際蒸汽流速
水滴
蒸汽流
情況b
小于實際蒸汽流速
水滴
圖A.1 非等速采樣的影響