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锅炉安全阀消声器接管、排汽管道材质的选择?
发布时间:2022/10/31 点击次数:930

锅炉安全阀消声器接管、排汽管道材质的选择? 

 

     锅炉安全阀消声器接管、排汽管道材质的选择?1概述
锅炉安全阀启动时由消声器排出蒸汽,
在约10~ 20s后即排出过热蒸汽,管壁温度
随之升高约40s后,蒸汽与管壁温度上升至
高后达到稳定状态,二者的温差约30~
50C。
排汽管一般有二种结构:
    
(1)承插结构采用疏水盘形式,便于处理
管道膨胀。当排汽管末端装设消声器时,疏
水盘间隙处会逸出噪声,其声压级仅比排汽
噪声低6~10dB(A),影响锅炉安全阀消声器的消声效
果,故此间隙需以柔性吸声材料充填,以阻断
漏声通道。
    
(2)直接焊接同--直径的管道与体积小、
质量轻的
锅炉安全阀消声器(小孔消声器或大孔降压消
声器)直接焊接,消声器可由管道直接支承,
蒸汽排放时产生管冲力小,故结构简单。
排汽管不管采用上述哪一种结构,对以下二点是一致的。
     (1)安全阀启动后排汽管出口处的汽压
达临界工况,即管道末端的蒸汽出口速度达
到音速;
    
(2)为保证安全阀动作灵敏,后续管道、
锅炉安全阀消声器的阻力叠加不到前一段管道上去,即
前段管道的出口压力高于后续管道、消声器
的进口压力,也即压力曲线不连续,压力是脱
开的,这由承接管道不反喷和锅炉安全阀消声器设计所
保证。

2排汽管道内蒸汽参数的确定
    
2.1蒸汽在管道中的流动可近似地认
为是绝热过程,因为管道较短,管壁的散热
(约0.5kCal/kg)相对与蒸汽的热焓很小。
    
2.2蒸汽的粘性很小,可作为理想的可
压缩气体来处理,同时考虑摩擦阻力的影响;

     2.3管道内蒸汽参数,只考虑沿程方向
即当作一维流动来解决。
当该管道总的阻力系数为(登)时可以
dn
有以下数学式:
K+ 1.
.dnI
)=:
2K
(嘉-1
1+2ln8o]
(1)
a= 80.
{K+1_ K-1.
(2)
2
2
K-1
102.

Po
Gmar =V Kg "
K+1/
(3)
G= aGimwx
(4)
式中K-绝 热指数,对过热蒸汽为1.28,
对饱和蒸汽为1.135;
8---初速比,为蒸汽进口速度C与.
出口速度(达音速)Cc之比;
a--由阻力引起的流量系数; .
Gmx---无阻力时 的理想(大)流量,.
kg/s;
g---重力加速度9. 8067m/s?; .
Po---进口 处蒸汽压力, kgf/cm2;
Vo”
--进 口处蒸汽比容, m/kg;
dn-管 道内径, m;
G--有阻力时 的实际流量, kg/so
现在讨论过热蒸汽排放的情况,以K=
1.28,g=9.8067代入(3) .(4)式化简得:
G=163.22adn'
Po
(5)
U0
(5)式根号内分子、分母都乘以Po,即得:
Po. Po
G = 163. 22adn2
N V0" Po
Po
= 163.22adn2
VPoU0。由于蒸汽通过安全阀是节流过程,也即.
等焓过程,故PoVo=P°v",P',v为安全阀
动作时的阀前蒸汽滞止参数,整理得:
GVP v0
(6)
Po=
163. 22adn'
(6)式中G为管道内的蒸汽流量,也即
安全阀的大流量,建议以安全阀的铭牌流
量乘以1.15得出,为保证流量,安全阀调整
的实际流量都较铭牌流量大,故加大15%计
算较为确切。a为排汽管的流量系数,当dn
=0.1~0.2m时,数米长的管道加一90°弯
头(刹)
=2.45~1.36,此情况下,a=0.631
~ 0.723。
这就很方便地得出安全阀室的蒸汽滞止
压力,也即排汽管的蒸汽进口滞止压力Po,
再根据蒸汽的初焓就很容易知道该处蒸汽的
滞止温度too
排汽管的进口蒸汽压力P(静压)与滞
止压力Po之比为初压比β时:
K-1.
(7)
β=(1-k+1
87
K
当)=2.45~1.36时,β=0.901~0.863
PI = βPo
(8)
排汽管的蒸汽出口达临界压力,压力P2(静
压与滞止压力之比为临界压力比β。时:
A=(k
.K+1/
●a
(9)
当( )
=2.45~1.36时,Bc= 0.347~0.397
则有
P2= Be.Po
(10)
排汽管出口蒸汽达到音速C。时,
2
Co=
K+
+INkgP'v.10*,m/s
(11)
排气管的蒸气进口速度为C1时
C1=δoCo m/s
(12)
当(金)
=2.45~1.36,80=0.631 ~0.722
蒸汽速度所占的焓值Oi
Cz
Qi=2
kCal/kg
(13)
91.52'
由C.Co代入(13)式,分别得出蒸汽进
口和出口速度所占的焓值Oi, (约10kcal/
kg)、Oi2(约44kal/kg)以初始蒸汽焓值io分
别臧去Oi.Oiz,即得出蒸汽进口、出口的焓
值iiz由Pi查热焓图得出蒸汽进口温度
t1,由P2、i得出蒸气出口温度t2。

3
锅炉安全阀消声器排汽管道材质的选用
 
     有了排气管中的蒸汽温度,排汽管的管
壁温度比管中蒸汽温度低30C,以此作为排
气管管壁金属的工作温度,选取排汽管金属
材料的允许应力,再以该处的蒸汽压力作为
计算压力,即可选取壁厚,由于排汽管的工作
是冲击性的,受水的冲击,而且温度骤升骤
降,故计算壁厚时建议安全系数取2,与理论
壁厚相乘得实际壁厚。由于排汽管的工作时
间较短,而非长时间运行,鉴于20号钢耐冲
击性能(无论是金属还是焊缝)比合金钢好,
且可降低成本,施工也简单,除再热器热端安
全阀排汽管管壁温度高于500C,需选用合
金钢外,其余的安全阀排气管,包括过热安全
阀排汽管,均可选用20号钢。排汽管底部的疏水孔需确保通畅,排汽
管中不可有太多积水至关重要,排汽管因蒸
汽排放所受的力可按公式(14)计算:
F=
Gc
Cz+(P2- 1).Adn2.10",kgf
g
(14)
现就以下几种情况予以分析:

     (1)当排汽管装了锅炉安全阀消声器,直接焊接(无
疏水盘),疏水孔通畅,管内无积水,蒸汽排放
是向四周均匀排放,对排汽管的作用力为零;
但在排放的瞬间冲向顶部平盖的压力有数百
公斤。

     (3)当排汽管装了锅炉安全阀消声器,直接焊接(无
积水盘),排汽管底部疏水孔堵塞的情况下,
管内积了大量的水,当排放瞬间,积水冲向顶
部平盖,此时的流速达常温下的音速340m/
s,流量G= -dn2 x 340x 10'kg/s, 瞬间向上
4
的作用力达100吨甚至数百吨,这可能是造
成管道、排汽三通和消声器损坏的主要原因。
为此,建议排汽管底部疏水孔保持通畅,并建
议在排汽管底部水平端的侧面也开疏水孔,
而侧壁的疏水孔不易为管中杂物所堵塞。

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