第三节 蒸汽净化

1、第三节 蒸汽净化 一、蒸汽污染对热力设备的危害 1.蒸汽品质：每kg蒸汽中的含杂质（钠盐、硅酸、CO2、NH3等）的数量。 2.蒸汽含盐的危害： （1）过热器和再热器。杂质沉积在管子内壁形成盐垢，使蒸汽流通截面变小，流阻增加；传热减弱,管壁温度升高； （2）蒸汽管道阀门。可能引起阀门动作失灵、漏汽； （3）汽轮机通流部分 改变叶片型线，减少蒸汽流通面积，增加阻力，出力及效率降低；严重时，可造成调速机构卡涩、轴向力增大，破坏转子止推轴承；叶片结盐垢严重，还可能影响转子的平衡而造成重大事故。 二、蒸汽质量标准 为了保证热力设备安全经济运行，必须保证蒸汽洁净，表中列出了电厂锅炉的蒸汽质量标准。蒸汽质

2、量标准 从表中可见，监督的主要项目是钠和硅的含量。这是因为： （）蒸汽中的盐类主要为钠盐，所以通过测量蒸汽的含钠量可以监督蒸汽的含盐量；（）硅酸的溶解度最大，高压及以上蒸汽中就能溶解硅酸；另外，蒸汽溶解的硅酸会沉积在汽轮机的通流部分，形成难溶于水的二氧化硅沉积物，难于用湿蒸汽清洗法去除，从而对汽轮机的安全经济运行有很大影响。 从表中还可见，蒸汽压力越高，对蒸汽品质要求越高。这是因为蒸汽参数愈高，蒸汽的比容越小，汽轮机的蒸汽流通面积相应减小，盐质沉积的危害性越大。当蒸汽品质在表中规定的范围内时，对热力设备的影响不大。 三、蒸汽污染原因 根本原因：给水和炉水含盐，且SgsSls 直接原因：（1）机

3、械携带：因饱和蒸汽携带含盐锅水使蒸汽污染的现象。（2）溶解携带：因饱和蒸汽直接溶解某些盐类而使蒸汽污染的现象。 蒸汽污染的原因，对中低压锅炉，只有机械携带；对高压及以上锅炉，既有机械携带，又有溶解性携带。 （一）饱和蒸汽的机械携带式中 SJq机械携带的盐量，mg/kg； 蒸汽湿度，即蒸汽中所带水分的质量占湿蒸汽质量的百分数，%； Sls锅水含盐量，mg/kg 。 影响机械携带的因素有蒸汽湿度和锅水含盐量。 1.影响蒸汽湿度的因素 （1）水滴的形成。汽水混合物进入汽包时，具有较大动能，冲击和撞击作用产生水滴；汽包水面有许多汽泡，汽泡破裂时产生许多细小水滴。 （2）水滴的受力分析和最小汽流速度 水

4、滴受三个力作用：重力（）、浮力（）和汽流力（），由力的平衡方程式得， 最小汽流速度： 由此得到：水滴越大、工作压力越低，最小汽流速度越大。蒸汽湿度与锅炉负荷的关系蒸汽湿度与蒸汽空间高度的关系 （3）影响蒸汽湿度的主要因素 1）锅炉负荷： 负荷越大，蒸汽湿度越大。 2）工作压力：p升高，-减小，汽水分离困难；p升高,饱和温度升高，小水滴数目增多。 3）蒸汽空间高度： 蒸汽空间高度是指汽包水位面到饱和蒸汽引出管的距离。 从图中可见，蒸汽空间高度在一定范围内对蒸汽湿度影响较大，即随着蒸汽空间高度的增加，蒸汽湿度迅速减小。当蒸汽空间高度达到0.6m以上时，蒸汽湿度变化已很平缓；而达到1.01.2m时，

5、蒸汽湿度就不再变化。 蒸汽湿度与锅水含盐量的关系 4）锅水含盐量： 蒸汽湿度与锅水含盐量的关系如图示。 锅水含盐量在最初的一定范围内增加时，蒸汽湿度不变。但是，机械携带的盐量却随锅水含盐量的增加成正比的增大。 当锅水含盐量增大到某一数值时，蒸汽湿度会突然增大，从而使蒸汽含盐量急剧增大，蒸汽品质恶化。这时的锅水含盐量称为临界锅水含盐量Slj。 对具体锅炉的临界含盐量应通过热化学试验确定，并应使实际锅水含盐量远低于锅水临界含盐量。 （二）饱和蒸汽的溶解携带式中：a为分配系数， 与压力有关； 1高压蒸汽溶盐的特点 （1）过热蒸汽也能溶盐； （2）随着压力的提高，蒸汽溶解盐分的能力增强； （3）高压蒸

6、汽的溶盐具有选择性 第一类： 溶解系数a最大 ，H2SiO3。 第二类：溶解系数a次之，NaOH、NaCl、CaCl2等 ，p14MPa考虑。 第三类：溶解系数a最小， Na2SO4、CaSO4、MgSO4、Na2SiO3、Na3PO4等。P20MPa时考虑。 2硅酸在蒸汽中的溶解特性 （1）硅酸在蒸汽中的溶解度最大（易沉积部位是汽轮机低压缸）； （2）硅酸以分子形式溶解在蒸汽中。 锅水中：Na2SiO3+2H2O2NaOH+H2SiO3 因此，锅水pH值在910范围内为宜。 （三）提高蒸汽品质的途径 1.减小机械携带：汽包内加装汽水分离装置，如进口挡板、旋风分离器、波形板分离器、顶部多孔板等

7、； 2.减小溶解携带：进行蒸汽清洗，维持炉水PH值控制硅酸含量； 3.提高给水和炉水品质：加强炉前化学水处理，炉内进行加药、排污，控制炉水含盐量。 四、汽包内部装置 （一）汽水分离装置 1.汽水分离目的：减小蒸汽带水，从而减少蒸汽的机械携带。 2.汽水分离原理 ）重力分离利用汽和水重度不同，在蒸汽向上流动时，一部分重力大的水滴会被分离出来。 ）离心分离利用汽水混合物作旋转运动时产生的离心力进行分离，水滴的密度大，离心力也大，这样水滴会脱离汽流而被分离出来。 ）惯性分离利用汽水混合物改变流向时产生的惯性力进行分离，密度大的水滴，惯性力大，水滴会脱离汽流被分离出来。 ）水膜分离(黏性力分离)汽水混

8、合物中的水滴，能粘附在金属壁面，形成水膜流下而被分离。 3.分离过程 汽包内的汽水分离的过程，一般分为两个阶段：第一阶段是粗分离阶段（又称为一次分离），其任务是消除进入汽包的汽水混合物的动能，并将蒸汽和水初步分离；第二阶段是细分离阶段（又称为二次分离）,其任务是把蒸汽中携带的细小水滴分离，进一步降低蒸汽湿度。 4.分离设备 1)进口挡板； 2)旋风分离器； 3)波形板分离器（又称波形百叶窗，或叫波纹板干燥器） ； 4)顶部多孔板等。进口挡板旋风分离器 图旋风分离器的连接方式（a）单位式；（b）总联箱式；（c）分联箱式 波形板分离器顶部多孔板1蒸汽引出管；2盲板；3顶部多孔板 蒸汽清洗装置（a）

9、钟罩式；（b）平孔板式 （二）蒸汽清洗装置 1.目的：利用浓度差，使蒸汽中的盐分扩散到清洗水中，从而减少溶解携带，并能减少机械携带。 2.原理：因盐分在蒸汽中的溶解度大于在给水中的溶解度，当蒸汽经过清洗给水层时，蒸汽中的盐分扩散到清洗水中。 3.装置分类：钟罩式、平孔板式 4.影响清洗效果的因素 影响蒸汽清洗效果的因素主要有：清洗水量、水层厚度、清洗水品质和清洗前蒸汽的含盐量等。 1.锅炉水工况及处理 1）锅水品质对锅炉工作的影响 2）锅内水处理 锅内加药：用Na3PO4和Na2HPO4的混合药液加入锅水中，将钙、镁离子转化为絮状的不溶性水渣（水化磷灰石）。 CaSO4+Na3PO4+Na2H

10、PO4 Ca3(PO4)2Ca(OH)2+Na2SO4 （三）锅炉水质工况及水处理锅水加药系统 2.锅炉排污 1）排污的分类 连续排污：排掉含盐浓度大的锅水，连排污管装于汽包蒸发面附近。 定期排污：排掉炉水中的不溶性杂质、铁锈等，装于水冷壁下联箱。连续排污装置1连续排污管；2节流孔板；3排污引出管；4连续排污主管；5汽包定期排污系统1水冷壁下联箱；2排污管；3排污门；4节流孔板；5止回阀；6汽包的事故放水管；7排污母管 排污率：排污率是指排污量占锅炉蒸发量的百分数。其计算式为：式中：Sgs给水含盐量，mg/kg；Sq饱和蒸汽含盐量，mg/kg；Sls锅水含盐量，mg/kg。 一般饱和蒸汽的含盐量Sq很小，可忽略不计，则可得： 由上式知：锅炉排污率大小主要与给水含盐量和锅水含盐量有关。降低给水含盐量或提高排污水含盐量，可减少排污率。因此，排污位置应在含盐量最大的地方，效果最好。 （四）分段蒸发 在给水含盐量一定时，提高蒸汽品质和减少锅炉排污是一对矛盾。解决这个矛盾的方法就是采用分段蒸发。所谓分段蒸发系统就是利用隔板将汽包水容积分为两个区域（净段和盐段 ）。 分段蒸发系统的两个区域各有其自己的下降管和上升管，形成独立的循环回路。给水全部引入净段，经蒸发后，将净段的锅水作为给水通过隔板上的连通孔送入盐段继续蒸发。显然盐段锅水的含盐浓度明显要比净段高，锅炉排污从盐段排出