锅炉原理 教学课件 作者 张力 锅炉原理 12全文-临时分类

第12章

锅炉水工况与蒸汽净化•

12.

1

锅炉水工况•

12

.

1

.

1受热面结垢•

1.

锅内水垢的形成•给水中含有的杂质在蒸发过程中被不断浓缩

，

浓度达到一定值时

，

其中的某些物质便开始以结晶形式析出

。结晶可以直接形成在受热面壁

上

，

其核心是壁面的粗糙点

，

也可以形成在水容积中

，

结晶核心是水

中的胶体质点

，

气泡及各种物质的悬浮质点。•凡是直接结晶在受热面壁上

，

在金属表面上形成坚硬而质密的沉淀称

为水垢；

凡是结晶在水容积中形成悬浮的晶体颗粒称为泥渣

。水垢不

易清除

，

大多数泥渣可利用锅炉排污清除。•

2

.

锅内盐垢的形成•盐分在饱和蒸汽中的溶解情况决定于其分配系数

。我们这里主要讨论

盐分在过热蒸汽中的溶解度

。若盐分在过热蒸汽中的量超过其溶解度，

则过热器管壁就有盐分析出结成盐垢

。普通高等教育“十二五

”规划教材——锅炉原理机械工业出版社•12.1.2锅内腐蚀•锅内腐蚀是指在锅炉汽水通道内部发生的腐蚀，可归纳为下列几种:•1.汽水腐蚀•汽水腐蚀是金属铁被水蒸汽氧化而发生的纯化学腐蚀，腐蚀产物为Fe3O4和H2。汽水腐蚀是过热器受热面中主要的腐蚀过程。•2.锅内电化学腐蚀•锅内由于给水品质不良而引起的气体腐蚀、垢下腐蚀、以及炉水碱度过大引起的碱性腐蚀均属电化学腐蚀。•12.2蒸汽品质•12.2.1蒸汽品质标准•蒸汽品质是指蒸汽中杂质的含量。这些杂质包括盐类物质、碱类物质和氧化物,其中绝大部分是盐类物质,所以通常也把蒸汽对杂质的携带称为蒸汽带盐。普通高等教育“十二五

”规划教材——锅炉原理机械工业出版社普通高等教育“十二五

”规划教材——锅炉原理机械工业出版社蒸

汽

品

质

标压力（MPa）准表12-

1钠(μg/kg）磷酸盐处理①挥发性处理②①.磷酸盐处理指向炉水中加入磷酸盐。②.挥发性处理指向给水中加入挥发性的氨和联氨。*争取标准“≤5μg/kg”10≤20锅筒炉二氧化硅(μg/kg）炉型≤20≤15直流炉≤10≤105.88-

12.6≤10≤103.82-5.7812.7-

18.35.88-

12.612.7-

18.3锅炉运行中,如果蒸汽品质符合表12-1的规定,就可防止钠盐和硅酸盐在过热器和汽轮机内的明显沉积；如果蒸汽品质符合表12-2的规定,就可防止金属氧化物在汽轮机内的积结。总之,只要蒸汽品质在上述规定的范围内,就可保证机组在较长时间内正常运行且其出力和效率不致有明显降低。12.2.2蒸汽带盐的危害含盐蒸汽在过热器中过热,部分盐分会沉积在管壁上形成盐垢,盐垢使管子流通截面积减小,阻力增大,流过该管的蒸汽量减小,管子得不到充分的冷却,同时,盐垢的热阻大,妨碍管壁的传热,很容易造成管子过热损坏,另一部分盐随蒸汽流动,可能在管道,阀门及汽轮机通流部分沉积下来。普通高等教育“十二五

”规划教材——锅炉原理机械工业出版社压力（MPa）铜(μg/kg）铁(μg/kg）蒸汽

中

最

大

铜

和

铁

的

含

量表12-2锅筒炉锅筒炉直流炉直流炉12.7～18.3“≤”20*争取标准

≤

μg/kg≤5≤5*≤103 mg/kg（12-1）式中,S——蒸汽机械携带的盐分,mg/kg； ——蒸汽的湿度,表示蒸汽中携带的炉水水滴的质量占蒸汽质量的百分数；——炉水的含盐量,mg/kg12.3蒸汽净化12.3.1蒸汽污染的原因锅水中的污染物通过机械性携带和溶解性携带两种方式导致蒸汽污染。故机械性携带和溶解性携带是锅筒锅炉蒸汽污染的主要原因。1．机械性携带机械性携带是指蒸汽由于携带含盐的炉水水滴而带盐的现象。机械性携带量的大小决定于携带水滴的多少及炉水的含盐浓度，可由式（12-1）表示:普通高等教育“十二五

”规划教材——锅炉原理机械工业出版社2.溶解性携带溶解性携带指由于蒸汽能够溶解盐类而带盐的现象。在高压、超高压及亚临界压力的锅炉中，饱和蒸汽和过热蒸汽都具有直接溶解某些盐类的能力。蒸汽中的溶盐量可用下式表:%mg/kg(12-2)式中，a——分配系数，又叫溶解系数，表示溶解于蒸汽中的某种杂质的含量s与此种杂质在炉水中的含量的比值的百分数。对于高压和超高压以上的锅炉，蒸汽污染是由机械性携带和溶解性携带引起的，蒸汽既携带炉水又溶解盐类。因此，蒸汽中某种杂质的总量为: mg/kg(12-3)式中，k——蒸汽的携带系数，表示蒸汽中的含盐量占炉水含盐量的百分数。影响蒸汽溶解性带盐的因素有:蒸汽压力、杂质的种类、炉水的含盐量与PH值等。普通高等教育“十二五

”规划教材——锅炉原理机械工业出版社•12.3.2蒸汽污染的防治途径•根据蒸汽污染的原因，可以提出防治蒸汽污染、提高蒸汽品质的的途径。以下三项措施为电厂经常采用的措施:•（1）采用合理的水处理工艺，降低补给水中杂质的含量。•（2）防止凝汽器泄漏，以免汽轮机凝结水被循环冷却水污染。•（3）对于锅筒锅炉，还可采取如下的锅内净化的措施来提高蒸汽的品质:•1）进行排污控制锅水品质。•2）进行汽水分离控制机械性携带。•3）进行蒸汽清洗控制溶解性携带和机械性携带。12.3.3锅内的蒸汽净化锅筒内的净化，是锅筒锅炉保证蒸汽品质的重要环节。正因为有了锅筒内的净化措施，所以可以适当降低锅筒锅炉对给水品质的要求。1.汽水分离(1)汽水分离原理1)惯性力分离，使汽水改变方向，利用汽水所受离心力大小不同的原理来分离汽水2)重力分离，利用汽与水的密度差进行的自然分离。普通高等教育“十二五

”规划教材——锅炉原理机械工业出版社3)离心力分离，使汽水混合物产生旋转运动，利用汽水所受离心力大小不同的原理来分离汽水。4)水膜分离，使蒸汽中的水滴粘附于金属壁面或金属网格上形成水膜流下而进行汽水分离。(2)汽水分离设备在现代大型锅炉上，常见的汽水分离设备有:旋风分离器、百叶窗、顶部多孔板（均汽板）等。其中旋风分离器是最主要的汽水分离设备。1）旋风分离器旋风分离器是进行汽水粗分离的主要设备，它能有效地把汽水混合物中的汽和水分开。主要有四种型式:（a）立置非导流式旋风分离器；（b）立置导流式旋风分离器；（c）涡轮式旋风分离器；（d）卧式旋风分离器。普通高等教育“十二五

”规划教材——锅炉原理机械工业出版社图12-

1立置非导流式旋风分离器图12-2导流式旋风分离器筒体1

－筒体；

2

－筒底；

3

－导向叶片；

1

－筒体；

2

－溢流环；

3

－筒底导叶；

4

－导流板4

－溢流环；

5

－顶帽普通高等教育“十二五

”规划教材——锅炉原理机械工业出版社普通高等教育“十二五

”规划教材——锅炉原理机械工业出版社4

－钩头螺栓；

5

－固定式导向叶片；

6

－芯子；7

－外筒；

8

－内筒；

9

－疏水夹层；

10

－支撑螺栓1

－梯形顶帽；

2

－波形板；

3

－集汽短管；图12-4卧式布置的百叶窗分离器图12-3涡轮式旋风分离器•2.蒸汽清洗•蒸汽清洗就是让蒸汽与含盐浓度较低的清洗水接触,使溶解于蒸汽中的盐分转移到清洗水中,从而减少蒸汽的溶解带盐。另外也可使蒸汽中携带的含盐量较高的炉水水滴转入清洗水中,以此减少蒸汽的机械性带盐。蒸汽清洗的主要目的是减少蒸汽的溶解性携带。•(2)清洗装置•按照蒸汽与水的接触方式的不同,清洗装置可分为喷水式、水膜式、穿层式等•1）喷水式•喷水式清洗是将给水喷入旋风分离器以上的蒸汽空间对蒸汽进行清洗。这是最简单的清洗方法,清洗效率不高。•2）水膜式•水膜式清洗是将旋风分离器顶部的百叶窗倾斜放置（见图12-5）,给水从百叶窗上端送入,当蒸汽穿过百叶窗时与波形板壁面的水膜接触而进行清洗。在这种结构中,清洗水易被旋风分离器带入的炉水污染,从而影响蒸汽品质。•3）穿层式•穿层式清洗装置是我国普遍采用的清洗装置。由于蒸汽穿过清洗水层时水层会起泡,所以也称为起泡穿层式。在近代超高压及其以上压力的锅筒锅炉中主要采用平板式清洗装置,见图12-6。普通高等教育“十二五

”规划教材——锅炉原理机械工业出版社2

1普通高等教育“十二五

”规划教材——锅炉原理机械工业出版社图12-6穿层清洗装置

1

－平孔板；

2

－U型卡图12-5水膜式清洗装置•12.4锅炉排污•12.4.1定期排污•定期排污又叫间断排污和底部排污。定期排污的目的,是为了排除锅炉内形成的粘质物、泥渣、沉淀和腐蚀产物等。定期排污阀门的开启,应掌握时间不能过长,一个排污点一次排污的时间,按规定要求不超过30秒。排污时间过长,排污量过多,不但排掉了好水,浪费了热能,而且严重时会使锅炉水循环遭到破坏。尤其对带有水冷壁上升管中的