蒸汽凈化-汽包內(nèi)部裝置講課教案

第九章蒸汽凈化及汽包內(nèi)部裝置

§1

蒸汽的凈化一、蒸汽凈化的原因二、蒸汽污染的原因

§2汽包內(nèi)部裝置一、汽水分離設(shè)備二、蒸汽清洗三、鍋爐排污2024/9/261PrinciplesofBoiler一、蒸汽凈化的原因

蒸汽的品質(zhì)是指蒸汽中鈉鹽、硅酸、CO2、和NH3等雜質(zhì)含量的多少。過(guò)熱器：

雜質(zhì)沉積在管子內(nèi)壁形成鹽垢，使蒸汽流通截面變小，流阻增加；傳熱減弱,管壁溫度升高。

蒸汽管道閥門：

可能引起閥門動(dòng)作失靈、漏汽。

汽輪機(jī)通流部分：

改變?nèi)~片型線，減少蒸汽流通面積，增加阻力，出力及效率降低；嚴(yán)重時(shí)，調(diào)速機(jī)構(gòu)卡澀、軸向力增大，破壞轉(zhuǎn)子止推軸承；還可能影響轉(zhuǎn)子的平衡而造成重大事故。含有雜質(zhì)的蒸汽可能經(jīng)過(guò)的地方和存在形式：對(duì)于高參數(shù)，大容量鍋爐機(jī)組，以上三個(gè)部分工作條件更為惡化，因此，現(xiàn)代大型鍋爐對(duì)蒸汽品質(zhì)的要求相應(yīng)更高。2024/9/262PrinciplesofBoiler（一）飽和蒸汽的機(jī)械攜帶飽和蒸汽的機(jī)械攜帶是指飽和蒸汽攜帶溶解有雜質(zhì)而使含鹽濃度增大的鍋水水滴。蒸汽攜帶的鍋水水滴越多，鍋水含鹽濃度越大，蒸汽機(jī)械攜帶量就越大。

由于機(jī)械攜帶，蒸汽的含鹽量

式中為鍋水含鹽量，mg／kg

機(jī)械攜帶量的多少取決于蒸汽的帶水量及鍋水含鹽濃度。前者以蒸汽濕度ω表示，即蒸汽含水量占濕蒸汽重量的百分比。

影響蒸汽帶水的主要因素為鍋爐負(fù)荷、鍋爐工作壓力、汽包蒸汽空間高度、鍋水含鹽量及汽包內(nèi)部裝置等。3/52024/9/264PrinciplesofBoiler蒸汽面負(fù)荷是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)汽包單位蒸發(fā)面積的蒸汽流量，用來(lái)表示，即

——鍋爐蒸發(fā)量，t/h；——飽和蒸汽比體積，m3/kg；——汽包蒸發(fā)面面積，m2。（一）飽和蒸汽的機(jī)械攜帶

影響蒸汽帶水的主要因素為鍋爐負(fù)荷、鍋爐工作壓力、汽包蒸汽空間高度、鍋水含鹽量及汽包內(nèi)部裝置等。⒈鍋爐負(fù)荷2024/9/265PrinciplesofBoiler（一）飽和蒸汽的機(jī)械攜帶蒸汽面負(fù)荷增加，對(duì)水滴的攜帶作用加強(qiáng)，使蒸汽帶水量增加，蒸汽濕度ω增大，如圖9-1所示。其關(guān)系式如下式（9—3）：（9—3）——汽包蒸發(fā)面面積，m2，它與壓力和汽水分離裝置有關(guān)。——與負(fù)荷D有關(guān)的系數(shù)。提高鍋爐負(fù)荷D，飽和蒸汽機(jī)械攜帶含鹽量增大。

影響蒸汽帶水的主要因素為鍋爐負(fù)荷、鍋爐工作壓力、汽包蒸汽空間高度、鍋水含鹽量及汽包內(nèi)部裝置等。⒈鍋爐負(fù)荷2024/9/266PrinciplesofBoiler（一）飽和蒸汽的機(jī)械攜帶提高鍋爐負(fù)荷D，飽和蒸汽機(jī)械攜帶含鹽量增大。

⒈鍋爐負(fù)荷影響蒸汽帶水的主要因素為鍋爐負(fù)荷、鍋爐工作壓力、汽包蒸汽空間高度、鍋水含鹽量及汽包內(nèi)部裝置等。2024/9/267PrinciplesofBoiler（一）飽和蒸汽的機(jī)械攜帶

影響蒸汽帶水的主要因素為鍋爐負(fù)荷、鍋爐工作壓力、汽包蒸汽空間高度、鍋水含鹽量及汽包內(nèi)部裝置等。3/52.鍋爐工作壓力提高鍋爐蒸汽壓力，飽和蒸汽機(jī)械攜帶含鹽量增大，溶鹽能力也增大。2024/9/268PrinciplesofBoiler（一）飽和蒸汽的機(jī)械攜帶

影響蒸汽帶水的主要因素為鍋爐負(fù)荷、鍋爐工作壓力、汽包蒸汽空間高度、鍋水含鹽量及汽包內(nèi)部裝置等。3.汽包水位——汽包蒸汽空間高度

圖9-2所示，增加汽包空間高度對(duì)降低蒸汽帶水量的效果是有一定的限度的，故通過(guò)采用過(guò)大的汽包尺寸對(duì)減少蒸汽帶水量并無(wú)必要。通常汽包的正常水位應(yīng)在汽包中心線以下100～200mm。

但汽包水位也不應(yīng)太低，否則將會(huì)影響水循環(huán)的安全。

2024/9/269PrinciplesofBoiler（一）飽和蒸汽的機(jī)械攜帶

影響蒸汽帶水的主要因素為鍋爐負(fù)荷、鍋爐工作壓力、汽包蒸汽空間高度、鍋水含鹽量及汽包內(nèi)部裝置等。⒋鍋水含鹽量

鍋水含鹽量增加，水的表面張力減小而黏度增加，汽泡直徑隨之減小。直徑小的汽泡對(duì)水的相對(duì)速度減慢，使汽包水容積中含汽量增加，在汽包蒸發(fā)面上形成泡沫層，使蒸汽空間高度減小，增加蒸汽的帶水量；汽泡直徑越小，就越容易將水滴帶走。

因此，隨著鍋水含鹽量增加，蒸汽的機(jī)械攜帶是增加的。如圖9-3所示。

2024/9/2610PrinciplesofBoiler式中——蒸汽的攜帶系數(shù)，，%。

（二）蒸汽溶鹽及選擇性攜帶選擇性攜帶：飽和蒸汽具有直接溶解鹽分的能力，即蒸汽溶鹽，蒸汽對(duì)不同鹽分的溶解能力不同——即蒸汽溶鹽具有選擇性。

蒸汽對(duì)某種物質(zhì)的溶解量用分配系數(shù)a來(lái)表示，分配系數(shù)a是指某物質(zhì)溶解于蒸汽的量（mg／kg）與該物質(zhì)溶解于鍋水中的量（mg／kg）之比，即對(duì)高壓和超高壓以上的鍋爐，蒸汽污染是由蒸汽帶水（即機(jī)械攜帶）和溶鹽兩種原因引起的，即蒸汽既攜帶鍋水又溶解鹽類。此時(shí)，蒸汽中所含某物質(zhì)的總量為：2024/9/2611PrinciplesofBoiler㈡蒸汽溶鹽及選擇性攜帶

蒸汽溶鹽的特點(diǎn)：⑴飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽均可溶解鹽類。⑵蒸汽的溶鹽能力隨蒸汽壓力升高而增大。如圖9-4所示。⑶蒸汽對(duì)不同鹽類的溶解有選擇性。硅酸（H2SiO3）分配系數(shù)最大；但硅酸鹽等(Na2SiO3等)分配系數(shù)小。NaOH、NaCl、CaCl2中等對(duì)于高壓和超高壓的大容量鍋爐蒸汽的污染原因：蒸汽帶水和溶鹽。2024/9/2612PrinciplesofBoiler§2汽包的內(nèi)部裝置一、汽水分離設(shè)備二、蒸汽清洗三、鍋爐排污2024/9/2613PrinciplesofBoiler一、汽水分離裝置

汽水分離裝置的主要工作原理是利用水和汽的密度差和離心力作用。

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汽水分離裝置包括擋板、孔板（有水下孔板和集汽孔板）、百葉窗分離器（波形板分離器）、旋風(fēng)分離器。

百葉窗分離器：由很多平行波紋板組成，可臥式或立式布置，蒸汽與水平行反向或互相垂直流動(dòng)。

2024/9/2614PrinciplesofBoiler波形板2024/9/2615PrinciplesofBoiler

柱形筒式旋風(fēng)分離器

汽水混合物以一定的速度沿切線方向進(jìn)入筒體，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，水滴由于離力作用被拋向筒壁，并沿筒壁流下，蒸汽則由中心上升。柱形筒體旋風(fēng)分離器

溢流環(huán)：裝在圓筒頂部，以防貼筒水膜被上升汽流撕破重新使蒸汽帶水。

圓形底板：位于筒底中心，底板周圍的環(huán)形通道內(nèi)裝有傾斜導(dǎo)葉，使水穩(wěn)定地流入汽包水容積中，以防止水向下排出時(shí)將蒸汽帶出。

波形板頂帽：裝在分離器的頂部，再次使汽水分離。2024/9/2616PrinciplesofBoiler渦輪式分離器汽水混合物由分離器底部軸向進(jìn)入，固定式導(dǎo)向葉片產(chǎn)生的離心力使工質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)而分離，水被拋到內(nèi)筒壁向上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)集汽短管與內(nèi)筒之間的環(huán)形截面流入疏水夾層，然后折向下流，進(jìn)入汽包水容積；蒸汽則由筒體的中心部分上升經(jīng)波形板分離器進(jìn)入汽包蒸汽空間。

1-梯形頂帽；2-百葉窗板；3-集汽短管；4-鉤頭；5-固定式導(dǎo)向葉片；6-芯子；7-外筒；8-內(nèi)筒；9-疏水夾層；10-支撐螺栓渦輪式旋風(fēng)分離器渦輪式分離器分離高效高，體積??；但阻力較大，常用于強(qiáng)制循環(huán)鍋爐。2024/9/2617PrinciplesofBoiler二、蒸汽清洗

蒸汽清洗：使蒸汽通過(guò)潔凈的清洗水（一般為給水），利用清洗水與鍋水含鹽濃度差來(lái)降低蒸汽溶解攜帶的鹽分。

蒸汽清洗主要用于減少溶解性攜帶，，也可減少蒸汽機(jī)械攜帶的鹽分，因?yàn)榻?jīng)清洗的蒸汽帶出的水為含鹽濃度較低的清潔水，而不是鍋水。

大機(jī)組汽包的相對(duì)長(zhǎng)度減少，加裝清洗裝置有困難；由于蒸汽溶解硅酸的分配系數(shù)隨之增大，清洗裝置效率明顯下降

亞臨界壓力汽包爐，主要靠改善給水條件來(lái)保證蒸汽品質(zhì)，可不采用蒸汽清洗裝置2024/9/2618PrinciplesofBoiler穿層式清洗裝置：蒸汽穿過(guò)清洗水層時(shí)水層會(huì)起泡，所以也稱為汽泡穿層式，多采用平板式清洗裝置。（二）蒸汽清洗：減少蒸汽的溶解性攜帶。基本原理清潔給水與含鹽蒸汽接觸，鹽分?jǐn)U散至清水，普遍采用穿層式清洗裝置。2024/9/2619PrinciplesofBoiler鍋爐排污系統(tǒng)2024/9/2620PrinciplesofBoiler鍋爐排污系統(tǒng)鍋爐排污:

鍋爐運(yùn)行中，將帶有較多鹽分和水渣的鍋水排放到鍋爐外，稱為鍋爐排污。

排污的目的:

排掉含鹽濃度較高的鍋水，以及鍋水中的腐蝕物及沉淀物，使鍋水含鹽量維持在規(guī)定的范圍之內(nèi)，以減小鍋水的膨脹及出現(xiàn)泡沫層，從而可減小蒸汽濕度及含鹽量，保證良好的蒸汽品質(zhì)。同時(shí)，排污還可消除或減輕蒸發(fā)受熱面管內(nèi)結(jié)垢。

2024/9/2621PrinciplesofBoiler三、鍋爐排污

連續(xù)排污

：連續(xù)不斷地從汽包中排出因水蒸發(fā)含鹽量不斷增大的部分鍋水，代之以比較純凈的給水，以獲得符合品質(zhì)要求（含鹽量和堿度保持在規(guī)定值內(nèi)）的蒸汽。連續(xù)排污應(yīng)從鍋水含鹽量最大的部位（通常是汽包水容積靠近蒸發(fā)面處）引出。

定期排污：用以排除水中的沉渣、鐵銹，以防這些雜質(zhì)在水冷壁管中結(jié)垢和堵塞定期排污應(yīng)從循環(huán)回路的最低位置，即沉淀物積聚最多的地方（如水冷壁下部聯(lián)箱或大直徑下降管底部）引出，間斷進(jìn)行。鍋爐排污包括連續(xù)排污和定期排污兩種。2024/9/2622PrinciplesofBoiler排污率的計(jì)算鍋爐鹽平衡進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)的鹽的質(zhì)量=離開(kāi)蒸發(fā)系統(tǒng)的鹽的質(zhì)量鍋爐鹽平衡方程

DgsSgs=DSq+DpwSpw排污率

p=(Dpw/D)100%p=(Sgs-Sq)/(Sls-Sgs)p≈(Sgs/(Sls-Sgs))