ICS 27.100
CCS F 24
13
中华人民共和国国家标准
GB/T 14416—2023
代替GB/T 14416—2010
锅炉蒸汽的采样方法
Methods for sampling boiler steam
2023-05-23发布
2023-12-01实施
国家市场监督管理总局
发布国家标准化管理委员会
GB/T 14416—2023
目次
前言 …………………………………………………………………………………………………………………I
1范围 …………………………………………………………………………………………………………………1
2 规范性引用文件 …………………………………………………………………………………………………1
3 术语和定义 ………………………………………………………………………………………………………1
4 原理 ……………………………………………………………………………………………………………1
5 试样采集 …………………………………………………………………………………………………………1
6 试样输送 …………………………………………………………………………………………………………2
7 试样冷却 ……………………………………………………………………………………………………4
附录 A(资料性)等速采样 ……………………………………………………………………………………5
附录B(资料性)试样输送影响因素 …………………………………………………………………………6
GB/T 14416—2023
锅炉蒸汽的采样方法
1 范围
本文件规定了蒸汽品质测定用试样的采集、输送和冷却的要求与方法。本文件适用于电站锅炉和工业锅炉蒸汽试样的采集，其他蒸汽管道采样可参照本文件执行。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包含所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 14976 流体输送用不锈钢无缝钢管DL/T 665 水汽集中取样分析装置验收导则DL/T752 火力发电厂异种钢焊接技术规程DL/T 869 火力发电厂焊接技术规程
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
等速采样 isokinetic sampling蒸汽试样以同管路中蒸汽的流速和方向完全相同的方式进入采样器入口的采样技术。
4 原理
本方法介绍了用于采集和输送饱和蒸汽、过热蒸汽和再热蒸汽试样的设备、设计原理和程序，包括采样装置的选择和应用、输送管道尺寸、冷凝要求和最优流速，使蒸汽采样和输送过程均具有代表性，能准确反映蒸汽中的溶解性化学物质、固体颗粒以及固体颗粒上吸附的化学物质等杂质。
采样系统包括专门设计、制造和安装的采样器、输送管路和冷却器等设备。
5 试样采集
5.1 蒸汽的采集应采用等速采样(见附录A),使试样具有代表性，并注意以下内容。
a) 采样系统应按机组满负荷条件下满足等速采样的条件进行设计。为达到等速采样的效果，采样流量宜根据蒸汽流量进行相应调整。
b) 为避免饱和蒸汽中的水分在管内表面形成一层含杂质的水膜进入取样管，应将取样口安装在远离管壁的位置。
c) 蒸汽采样系统应首先设计等速采样器，随后设计确定从采样器到一级冷却器的隔离阀、取样管。等速采样器的设计流量应同时满足在线化学仪表及人工取样的要求，宜为1000 mL/min～1200 mL/min。
GB/T 14416—2023
d) 为尽量减少过热蒸汽中污染物的沉积，采样后宜立即进行冷却。
5.2 等速采样器设计时，考虑流量变化、热应力等因素的影响。等速采样器的外形宜为锥形，以减少对蒸汽流的扰动。
5.3采样器入口的直径按公式(1)计算，且不小于3.2 mm。
4·9m
D=1000
…………………………(1)
V·P·π
式中：
D—采样器入口的直径，单位为毫米(mm);
9m—蒸汽的采样流量(手动采样流量与各种在线分析仪表流量的和),单位为千克每秒(kg/s);v— 管道中蒸汽的流速(锅炉额定负荷条件下),单位为米每秒(m/s);p——蒸汽密度，单位为千克每立方米(kg/m³)。
5.4 等速采样器的材质宜采用S31608(316)或S31603(316L)。超临界、超超临界机组的高温、高压区段，可选择与蒸汽管道相同的材质。
5.5 采样器应安装在距离流动扰动部位(弯头、三通、阀门、孔板等)下游35倍蒸汽管道内径、上游4倍蒸汽管道内径的范围外。如上述条件不满足，采样器距上游流动扰动部件和下游流动扰动部件的距离
之比宜为9:1。
5.6 蒸汽管道中蒸汽的流动不完全处于紊流状态时，应将采样器安装在长垂直管道中，宜选择蒸汽向下流动的管段；如果应安装于水平管道中，则采样器应靠近管道的顶部。若蒸汽在管道中的流动处于紊流状态时，宜在水平管道或垂直管道上首选有较长直管段的位置进行取样。
5.7 安装时，等速采样器的入口朝向与管道中蒸汽的流动方向相反，入口中心线应距蒸汽管道内壁一定距离，宜为蒸汽管道内径的0.12倍(见图1)。在没有层流或直径较小(≤15.24 cm)的蒸汽管道采样时，若有限空间限制了采样器的尺寸，采样器插入深度可超过管道内径的0.12倍。
蒸汽流动方向
等速采样器
入口
0.12D
隔离阀
D;蒸汽管道内径
等速采样器
图1 等速采样器
5.8 等速采样器从蒸汽管壁插入并焊接在管壁(或管道附件)上，焊接应能满足相应材质的焊接工艺要求，并符合DL/T 752或DL/T 869规定。
5.9 等速采样器出口应直接与隔离阀相连。高温、高压环境下，应使用双隔离阀。
5.10 等速采样器、管道附件、阀门、管路以及所有焊接部位应定期检查是否存在裂纹、腐蚀及其他损伤。
6 试样输送
6.1 输送试样的取样管尽可能短，以减少压降、滞后时间、试样成分变化以及试样冷凝的影响，管路安装应符合DL/T 665的规定。
6.2 蒸汽取样管的形状避免急弯和U型弯，防止颗粒沉积和压力骤降。应规划管路安装路线，避免管路中试样温度骤变。
6.3 蒸汽取样管应使用不锈钢材质，符合GB/T 14976、DL/T 665的规定。宜选择S31608(316)、S31603(316L)或S30408(304)。
6.4 等速采样器入口直径、隔离阀、连接至冷却器的管路宜采用相同内径。
6.5 蒸汽取样管的设计时，考虑试样输送过程的影响(具体见附录B),防止试样成分变化。在安装条件允许情况下，可采用就地冷却器，采样器出口至冷却器的距离可控制在6m以内。采样器出口至冷却器应有相应的保温措施。试样经过冷凝后，输送管路的内径应保证试样流速不低于1.8 m/s。蒸汽试样输送管路示意图见图2。
6.6 蒸汽采样系统及管路可能存在高温和高压安全问题，应根据相关设计规范及现场要求予以考虑和解决。
V-1
V-2
就地阀门与冷却器
蒸汽流向
然汽管道
样品入口
高温取样盘
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
标引序号说明：
V-1——就地一次隔离阀；
V-2——就地二次隔离阀；
V-3—取样一次门；
V-4——取样二次门；
V-5——减压阀；
V-6——调压阀；
V-7——恒压阀；
V-8—排污阀；
注：部分高温取样盘增设预冷装置。
低温取样盘
E ——就地冷却器；
E-1— 冷却器1;
E-2——冷却器2;
T-1——温度计1;
T-2——温度计2;
P-1——压力表；
F-1——流量计。
图2 试样输送管路示意图
7 试样冷却
7.1 经过高温取样盘最后一级冷却器后试样温度应符合DL/T 665的规定。
7.2 采样冷却器宜为螺旋线圈式或同轴套管式冷却器，冷却器盘管应使用不锈钢材质，符合GB/T14976、DL/T 665的规定。材质宜选择S31608(316)、S31603(316L)或S30408(304)。
7.3 冷却盘管应使用整根管子制造，中间无焊缝及接口，管路的强度能承受采样蒸汽的压力和温度。
7.4 采样冷却器结构见图3和图4。
样品出口
样品入口
冷却水出
冷却盘管
冷却水入口
图3 螺旋线圈式冷却器示意图
冷却水入口
样品出口
同轴盘管
样品入几
冷却水山口
图4 同轴套管式冷却器示意图
GB/T 14416—2023
附 录 A
(资料性)
等速采样
A.1 蒸汽中的杂质主要来源于锅炉蒸汽带水、汽水分离效果差(对于汽包锅炉)引起的机械携带盐类和蒸汽溶解杂质的溶解携带盐类及其他影响因素，为了防止汽轮机、其他热交换器等热力设备的腐蚀、固体颗粒物冲蚀、流动加速腐蚀和积盐等问题，蒸汽品质常规监测项目包括氢电导率、钠、二氧化硅、铁和铜。准确测定蒸汽中所有杂质(溶解性物质、固体颗粒、固体颗粒上附着的化学物质),以确定蒸汽品质是否在标准规定范围内，蒸汽试样的代表性尤为关键和重要。
A.2 饱和蒸汽和过热蒸汽通常为两相流体，饱和蒸汽由蒸汽和水滴组成，过热蒸汽由蒸汽和少量的颗粒组成，颗粒上附着各种溶解性的离子(如Na+、Cl⁻、SO₄²-等),为保证蒸汽试样的代表性，使所取得的蒸汽试样单位体积内所含水滴或颗粒的数量与实际蒸汽相同，采用等速采样。
A.3 蒸汽试样的采集和输送不当会影响试样的代表性。等速采样要求进入采样器入口的流体速度和方向与被采样流体的速度和方向相同。等速采样可确保所取到的试样具有代表性，这些试样含有的溶解性物质、固体颗粒、固体颗粒上吸附的化学物质等含量与蒸汽中的含量相同。
A.4 非等速采样的影响如下。
a) 当采样流速大于实际蒸汽流速时，取样口四周的部分蒸汽会转向流入取样口，由于水滴的惯性远大于蒸汽分子，四周的水滴不能转向进入取样口(见图A.1情况a),导致蒸汽试样中单位体积水滴的量小于实际蒸汽中单位体积水滴的量。由于水滴中溶解的盐浓度很高，此时所取蒸汽试样的含盐量会低于实际蒸汽的含盐量。
b) 当采样流速小于实际蒸汽流速时，取样口四周的部分蒸汽会转向从取样口四周流走。由于水滴的惯性远大于蒸汽分子，取样口对应的水滴不能转向，对应的水滴进入取样口(见图A.1情
况b),导致蒸汽试样中单位体积水滴的量大于实际蒸汽中单位体积水滴的量。由于水滴中溶解的盐浓度很高，此时所取蒸汽试样的含盐量会高于实际蒸汽的含盐量。
水滴
蒸汽流
情况a
大于实际蒸汽流速
水滴
蒸汽流
情况b
小于实际蒸汽流速
水滴
图A.1 非等速采样的影响