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东莞深圳印刷包装企业排名武汉印刷包装工厂管

文章作者:应用领域 上传时间:2020-01-13

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  工业锅炉 2 0 1 4年第 3 期 总第 1 4 5 期 文章编号 1 0 0 4 8 7 7 4 2 0 1 4 0 3 - 0 0 3 6 4 热水锅炉安全阀的整定压力和排量公式 吕 翔 上海发电设备成套设计研究 院, 上海 2 0 0 2 4 0 S e t Pr e s s u r e a n d Di s c ha r g e Ca p a c i t y Fo r mu l a o f S a f e t y Va l v e s f o r H0 t W a t e r Bo i l e r s L YU Xi a n g S h a n g h a i P o w e r E q u i p me n t R e s e a r c h I n s t i t u t e , S h a n g h a i 2 0 0 2 4 0 , C h i n a 摘要 简要说明热水锅炉超压工况的影响因素、 确定整定压力的原则和热水锅炉安全阀 排量公式的来源。提出有关建议。 关键词 热水锅炉; 安全阀; 定压装置 中图分类号 T K 2 2 2 文献 标识码 B O 前 言 锅炉安全技术监察规程 以下简称 锅规 第 6 . 1 . 8条对热水锅炉安全 阀排量公式 , 按额定出 口水温度小 于和不 小于 1 0 0 o C分别 给出相应 的规 定 , 此规定有无必要 , 值得探讨。武汉印刷包装工厂 原 热水锅炉安全技术监察规程 以下简称 水规 1 9 9 7 年修订时, 一些锅炉厂曾对热水锅炉 的计算压力高于工作压力相同蒸汽锅炉的规定提出 质疑。G B / T 9 2 2 2 水管锅炉受压元件强度计算方 法 的2 0 0 8版对此作 了相应修改。这一修改使热水 锅炉的计算压力低于 水规 所规定的整定压力, 需 根据热水锅炉超压工况的设计裕量和安全阀的动作 性能对这一修改的安全.I生进行探讨 。 原 水规 1 9 9 1 年修订时, 一些锅炉厂曾反映按 水规 中安全阀排量公式求得的阀座内径很大, 不 够合理。为此 , 需从热水锅炉的产汽量和安全阀排 量两方面作综合性的探讨 。 笔者带着上述 3个问题学习了文献 [ 1 ] 的有关 部分, 在此基础上编写本文。 1 锅炉的超压工况 , 文献[ 2 ] 对锅炉 的超压工况作 了说 明, 要点如 下 1 超压原因 运行中由于内扰或 和 外扰使 输入热量与输出热量不能平衡 ; 2 超压工况的组成 以安全 阀整定压力为界 收稿 日期 2 0 1 4 1 - 1 6 作者 吕翔 分为不泄压工况和泄压工况两阶段 ; 3 超压工况 的压力要素 不泄压工况的压力 要素为工作压力 、 最高允许工作压力和整定压力 , 泄 压工况的压力要素为整定压力和最大超过压力; 4 超压工况的设 计裕量 有两种方案。一种 是不泄压和泄压工况分别由最高允许工作压力和安 全系数来提供设计裕量 ,管道风机什么牌子好饭店东莞深圳印刷包装企业排名 另一种是整个超压工况由 安全系数来提供设计裕量。 2 热水锅炉超压工况 的影 响因素 2 . 1 超 压原 因 热水锅炉的热平衡方程为 q i 叼 f q , Q 。 G h 2 一 。 k J / h 1 式中 q i 、 Q 。 分别为输入和输出热量 , k J / h 田 锅炉热效率 , % 燃料消耗量 , k g / h Q 燃料发热量 , k J / k g G 进 口水量 , k g / h h 、 h 2 分别为进 、 出口水焓 , k J / k g 采用 G B / T 3 1 6 6 热水锅炉参数系列 的热水锅 炉, 设计时都有一定的欠焓, 但负荷变化甚至甩负荷 时如果调节滞后 , 出口水温将提高 , 使锅炉 由额定工 况转换到超压工况。 2 . 2 焓增率 焓增率 的概念是 超压工况与额定工况时焓 增差的百分数 , 其定义公式为 8 A h ” 一 A h / A h % 2 式 中A h 、 A h 分别 为超压工况和额定工况时 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m · 探讨园地 · 热水锅炉安全阀的整定压力和排量公式 3 7 进 、 出 口水的焓增 当进 15水焓不变 、 出1 5水为饱 和水 时, a h ” h 一 h , A h h 一h , h , 为饱 和水焓 , h 和 h 为额定 工况时进 、 出口水焓 , k J / k g 。同样 , 当出 口水为含汽 锅水的焓。以 G B / T 3 1 6 6中两种参数 的热水锅 炉 为例, 饱和水和 1 0 %锅水的焓增率 和 见表 1 , 表 1还列 出这 两种参数锅炉 的欠焓 A h , 2h ,一 h 。表中的符号 P为允许工作压力 , MP a ; t 为额定 率 1 0 %的锅水时, A h ” h 一h , h 为 1 0 %时 出V I / 进 口水温度 , ℃。 表 1 焓增率8和膨胀率 、 2 . 3 膨胀率 . 与胀管率一样 , 可用膨胀率 对锅水膨胀进 行 量 化 。 ” 一 % 3 式 中 、 ” 分别为锅水膨胀前后的比容 , m / k g 热水 锅炉的锅水膨胀 率在汽化前后有很大差 别 。以饱和水相对于额定工况时出 口水 为例 , 膨胀 率 , , 一 / 1 2 , 和 为饱和水和额定工况时 出口水 的比容。同样 , 含汽率 1 0 %锅水 的膨胀 率 6 一 2 / v 2 , 为 1 0 %锅水的比容。 仍 以 G B / T 3 1 6 6中两种参数的热水锅炉 为例 , 和 的数值见表 1 。 2 . 4定压 装置 为减少锅水膨胀对热水锅炉超压 的影响, 可在 系统设计时加装定压装置。文献[ 1 ] 第三章对不同 类型热水锅炉是否需要定压装置作 了说 明, 要点 如 下 1 自然循环锅炉 由于水容量 比较大 ,管道风机什么牌子好饭店 特别是 上锅筒还留有汽空间, 可减少定压装置 。 2 强制循环或直流锅炉 与 自然循环锅 炉相 比, 强制循环锅炉 的水 容量 比较 小 , 直 流锅炉则最 小 , 因此都需要定压装置。 定压装置主要是膨胀水箱 。 2 . 5 影响因素 除了外部因素如负荷变化 、武汉印刷包装工厂 停泵或停电外 , 就内 部 因素来说 , 锅炉类 型和是 否相应加装 了定压装置 是热水锅炉是否因锅水膨胀而超压的主要原因。 由表 1可知 序号 1中的热水锅炉 , 锅水膨胀达 到与序号2相同的膨胀率时, 所需的焓增率大于序 号 1 , 换言之 , 序号 l中的热水锅炉在热量不平衡更 大的条件下, 也可达到与序号 2 相同的膨胀率。由 此也可理解为 , 额定 出口水温是否低于 1 0 0℃与锅 水是否会汽化并无必然的因果关系。A S M E规范第 1 卷和第Ⅳ卷以热水锅炉参数为界是由于受压元件 的安全技术要求不同, 对泄压阀来说, 这两卷的规定 基本相同。 3 确定整定压力 的原则 3 . 1 整定压力的实质 文献 [ 2 ] 说明 了整定压力 的实质是 把超压工 况分为不泄压和泄压两个阶段 , 受 压元件在不泄压 阶段承受持续应 力, 在泄压 阶段则承受瞬时应力。 由 I S O 1 6 5 2 81 锅炉及压力容器 第 1部分 性能 要求 第 7 . 3 . 8节超压保护 中的规定可知 如果超 压时不泄压 , 必须提供相应的设计裕量。这一 规定 说明了安全阀整定压力与锅炉受压元件超压工况设 计裕量的相互要求。根据所采用 的标准 , 不泄压时 的设计裕量应 当包括在计算压力或最高允许工作压 力或安全系数 内。 3 . 2 国外规定 国外 的锅炉法规或 和 锅 炉标准对整定压力 均不作规定 , 由锅炉厂 自定 , 原 因可理解如下。 1 可能性 对锅炉的超压工况, 不仅要考虑锅 炉本身的内、 外部影响因素以及它们 的组合 , 还要考 虑安全阀的动作性能 , 因此整定压力 的数值需根据 具体情况作具体规定 , 难 以统一规定 。 2 必要性 为保证受压元件的安全 , 它们都规 定了两条强制性的措施。一条是规定了安全阀的总 排量不得小于锅炉的额定蒸发量或供热量 。另一条 是对泄压工况规定了最大超过压力以防止瞬时应力 超限。 既不可能又无必要, 这正是前苏联 蒸汽和热 水锅炉建造 和安全运行规程 以下简称 “ 规 程 ” 1 9 8 8 版取消已使用了3 1 年的对整定压力的 规定的原因。所采用 的两条措施是 1 在 F O C T 2 4 5 7 0 { 蒸汽和热水锅炉安全阀 中规定了应按额定蒸发量或额定供热量确定安全阀 的总排量 ; 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 8 工业锅炉 2 0 1 4年第 3 期 总第 1 4 5 期 2 在 F OC T 1 0 8 . 0 3 1 锅炉 、 蒸汽和热水管道 以及锅炉主要部件强度计算标准 中规定 了最大超 过压力不得大于工作压力的 1 . 1倍。 3 . 3 对原则的建议 1 在已采取其他措施保证受压元件在超压工 况时安全的条件下, 整定压力的数值由锅炉厂自定 为宜。 2 锅炉厂在确定受压元件的计 算压力时 , 需 对锅炉超压工况与安全阀的动作性能作综合考虑。 这样做 的优点 一是使所选用 的计算压力具有 针对性 , 二是有 利于防止安 全阀发生故 障。以热水 锅炉为例, 除了要根据锅炉型式和是否装设 了定压 装置等本身的条件外, 还要考虑防止安全阀动作性 能方面的故障, 可以适 当提高计算压力 的设计附加 压力 △ p 以减少安全阀的开启次数。 文献[ 3 ] 对安全阀的动作性能作了简要说明, 可供参考。 4 热水锅炉安全阀排量公式的来源 4 . 1 确定产汽量的原则 . A S ME规 范、 前 苏联 规 程1 9 6 6版 和 F OC T 2 4 5 7 0按 以下原则 1 只考虑额定工况时输入热量 Q i , 不考虑输 入热量超限的影响。 2 应将额定工况时的额定出 口水热量换算成 相应的饱和蒸汽量。 前者是锅炉厂的权利, 后者是锅炉厂的义务。 权利和义务是相联系的, 用户有义务做 到输入热量 不超限, 也有权利要求锅炉厂按外部事故 例如用 汽设备甩负荷 、 停泵 、 停电 时的产汽量确定安全阀 的排量。此产汽量 G 按以下公式计算 G G h r J h n 5 一 h n 3 k g / h 4 式中G 额定工况 时的出 口水量 , 按式 5 计 算 G q i / h n 2 一h 1 k g / h 5 式中h 、 h h 、 h . 3 分别为额定工况时出口 水 、 进 口水 、 饱 和蒸汽 以 及饱和水的焓 , k J / k g 如改按式 6 求产汽量 G ” G ” O i / h n 5 一 h k e /h 6 由于 G ”G , 可理解 A S ME规范 、 前 苏联 规 程 1 9 6 6版和 F OC T 2 4 5 7 0都按公式 4 计算产 汽 量的原因。 4 . 2 GB / T 1 2 2 4 1公式的来源 G B / T 1 2 2 4 1 安全阀 一般规定 修改采用 I S O 4 1 6 21 安全阀 第一部分 一般要求 的公式 3 给出 0 . 1 MP a至 1 1 M P a干饱和蒸汽理论排量 的 公式 . W5 . 2 5 a p d k g / h 7 式中A 流道面积 , m m p 排放压力 绝对压力 , MP a 文献[ 4 ] 对 G B / T 1 2 2 4 1中上述公式的推导作 了说明 , 要点如下 1 安全阀的排量公式是根据气体在拉瓦尔管 中作等熵流动时的流量方程求得。 2 流量与出口、 进 口压力 比 有关 , 当1 3 降低 到临界压力 比时, 流量达到最大值 , 继续降低 时 , 流量仍保持在最大值 , 此最大值又称临界流量。临 界压力比与气体的等熵指数 又称绝热指数 k 有 关。 3 饱和蒸汽的临界压力 比约为 0 . 5 4 2 。当出 口压力为0 . 1 MP a 、 进 口压力为 0 . 1 8 MP a时即可达 到临界流量。 4 公式 7 中的常系数 5 . 2 5来 自表示气体 膨胀能力 的理论膨胀系数 。该系数是气体等熵指数 K的函数 , 5 . 2 5是按饱和蒸汽在上述压力 范围内 k 的平均值求得 。 . F OC T 2 4 5 7 0中饱 和蒸 汽排量 的公式 与 G B / T 1 2 2 4 1 完全相同。 4 . 3 锅规 公式的来源 锅规 的公式 63 来 自前苏联 规程 1 9 6 6 版第 5 . 2 . 2 1 条的以下公式 n d hQ / i 一 8 式 中, n 、 d 、 h含义 同 锅规 公式 63 , 但 d和 h 的单位为 e m; Q为最 大供热量 , k c a l / h ; K为经验系 数, 数值与 锅规 公式 6 3 的c 相同; P相当于 锅规 公式 6 3 中的开启压力, k g f / e m ; i 为饱 和蒸汽焓 , k c a l / k g ; t 为进 口水温度 , ℃。 4 . 4 锅规 公式 6 3 的探讨 根据前苏联 规程 1 9 6 6版的俄文本, 锅规 公式 6 3 有 四个内容值得探讨 1 符号 K的含义 公式 8 中符号 K的含义 是经验系数而非 G B / T 1 2 2 4 1或 F OC T 2 4 5 7 0中的 排放系数。排放系数与安 全阀型式 、 尺寸和内壁粗 糙度有关 , 需通过试验测得排量后按理论排量求得。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m · 探讨园地 · 热水锅炉安全阀的整定压力和排量公式 3 9 2 符号 Q的含义 公式 8 中符号 Q的含义, 俄文直译为热量产量 的最大值 ,东莞深圳印刷包装企业排名 相 当于公 式 4 中 的 G h n 2 , 而非 G h J l2 一h 。 3 膨胀系数 膨胀系数是理论排量公式三要 素中最重要的一个要素, 是气体等熵指数k的函数, 与 d / h的数值无关 。 4 公式左右边单位的关 系 对 锅规 公式 6 3 左右两边各符号的单位进行分解和归纳后, 左 边的单位为 m , 右边则为 m· S 。由此可知 锅规 公式 6 3 与公式 8 一样, 也是一种经验公式。 公式 8 左边的单位是 IT I , 右边的单位也是 m · S 。 由上述四个问题 , 可得出以下结论 在 d / h的试 验数据中包括排放 系数 和膨胀系数的影 响 , 具有一 定 的局限性 。由此也不难理解 , 为什么前 苏联 规 程 1 9 8 8 版第 6 . 2 . 7条取消了已用了 2 2年的公式 8 , 对蒸汽锅炉和热水锅炉安全 阀排量计算 , 统一 按 F OC T 2 4 5 7 0的原 因。 4 . 5 对排量计算方法的建议 锅炉厂根据自己产品的运行经验, 当需要时可 参考 锅规 第 6 . 1 . 6条 1 的规定 , 按公式 4 确定 产汽量后 , 由阀门厂按 G B / T 1 2 2 4 1的规定确定额 上接第 3 5页 常不经济也不合理。针对该项 目, 笔者认为锅 炉本 身的排烟温度应设计在 1 8 0 c 【 以内为宜。要提高电 厂的热效率, 达到用户要求的 8 8 %以上, 可以通过 其他的辅助设备来实现 , 如在锅炉尾部增加煤 气加 热器 , 一方面降低排烟温度 , 同时又提高了煤气 的人 炉温度 , 相 当于提高 了煤气的热值 ,东莞深圳印刷包装企业排名 锅炉本体连 同煤 气加热器系统的热效率完全可以达到 8 8 %以上 ; 或 者在锅炉尾部增加低压省煤器系统, 也能降低排烟 温度 , 从而提高系统效率 。 4 结束语 常规的燃油 、 燃气锅 炉 , 设计 热效率可 以达 到 定排量 。 5 结语 通过探讨 , 对前言中的 3个问题可小结如下 1 出口水温小于和不 小于 1 0 0℃ 的热水锅 炉 , 采用相同的排量公式为宜。理由 两种锅炉汽化 时的焓增率虽有大小之别, 但都需满足第 6 . 1 . 8条 超压不大于 1 . 1 倍 的要求。 2 按 G B / T 9 2 2 2 --2 0 0 8进行受压元件强度计 算 的热水锅炉 , 需根据该锅炉的具体设计条件 , 例如 是否装设 了定压装置等进行安全性评估 , 难 以一概 而论。 3 锅规 公式 63 属于经验公式 , 适用范 围有一定限制。强 参考文献 [ 1 ] 杨明新. 热水锅炉[ M] . 北京 机械工业出版社 , 1 9 8 6 . [ 2 ] 吕翔. 锅炉超压工况的设计裕量[ J ] . A S ME在中国, 2 0 1 3 2 16 . [ 3 ] 吕翔. A S ME规范第 1 卷学习札记 1 0 第五部分 安全 附件 中 [ J ] . A S ME在中国, 2 0 1 3 4 1 3 . [ 4 ] 吕翔. A S ME规范第 1卷学习札记 9 第五部分 安全附 件 上 [ J ] A S ME在中国, 2 0 1 1 1 1 9 . 9 0 %以上 , 而纯燃高炉煤气锅炉的设计热效率却不 可能做得 到, 通常只能在 8 6 % 一8 9 % , 它与给水温 度 、 燃料热值 、 排烟温度等有关。在上述范围内具体 数值按给定的条件经计算而确定, 特别是对于高温 高压参数 的锅炉 , 当燃气热值又很低时 , 作为用户不 应该提不切实际的要求 , 而作为锅炉制造厂家更不 能为了拿到订单而盲 目承诺 , 最终可能会 因性能不 合格而产生质量纠纷。强 参考文献 [ 1 ] 锅炉机组热力计算标准方法 [ 苏] 1 9 7 3年出版 [ S ] . [ 2 ] 陈学俊, 陈听宽. 锅炉原理 [ M] . 北京 机械工业出版社 , 1 9 79. 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m

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