蒸汽净化-汽包内部装置讲课教案

第九章蒸汽净化及汽包内部装置

§1

蒸汽的净化一、蒸汽净化的原因二、蒸汽污染的原因

§2汽包内部装置一、汽水分离设备二、蒸汽清洗三、锅炉排污2024/9/261PrinciplesofBoiler一、蒸汽净化的原因

蒸汽的品质是指蒸汽中钠盐、硅酸、CO2、和NH3等杂质含量的多少。过热器：

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。

蒸汽管道阀门：

可能引起阀门动作失灵、漏汽。

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，调速机构卡涩、轴向力增大，破坏转子止推轴承；还可能影响转子的平衡而造成重大事故。含有杂质的蒸汽可能经过的地方和存在形式：对于高参数，大容量锅炉机组，以上三个部分工作条件更为恶化，因此，现代大型锅炉对蒸汽品质的要求相应更高。2024/9/262PrinciplesofBoiler（一）饱和蒸汽的机械携带饱和蒸汽的机械携带是指饱和蒸汽携带溶解有杂质而使含盐浓度增大的锅水水滴。蒸汽携带的锅水水滴越多，锅水含盐浓度越大，蒸汽机械携带量就越大。

由于机械携带，蒸汽的含盐量

式中为锅水含盐量，mg／kg

机械携带量的多少取决于蒸汽的带水量及锅水含盐浓度。前者以蒸汽湿度ω表示，即蒸汽含水量占湿蒸汽重量的百分比。

影响蒸汽带水的主要因素为锅炉负荷、锅炉工作压力、汽包蒸汽空间高度、锅水含盐量及汽包内部装置等。3/52024/9/264PrinciplesofBoiler蒸汽面负荷是指单位时间内通过汽包单位蒸发面积的蒸汽流量，用来表示，即

——锅炉蒸发量，t/h；——饱和蒸汽比体积，m3/kg；——汽包蒸发面面积，m2。（一）饱和蒸汽的机械携带

影响蒸汽带水的主要因素为锅炉负荷、锅炉工作压力、汽包蒸汽空间高度、锅水含盐量及汽包内部装置等。⒈锅炉负荷2024/9/265PrinciplesofBoiler（一）饱和蒸汽的机械携带蒸汽面负荷增加，对水滴的携带作用加强，使蒸汽带水量增加，蒸汽湿度ω增大，如图9-1所示。其关系式如下式（9—3）：（9—3）——汽包蒸发面面积，m2，它与压力和汽水分离装置有关。——与负荷D有关的系数。提高锅炉负荷D，饱和蒸汽机械携带含盐量增大。

影响蒸汽带水的主要因素为锅炉负荷、锅炉工作压力、汽包蒸汽空间高度、锅水含盐量及汽包内部装置等。⒈锅炉负荷2024/9/266PrinciplesofBoiler（一）饱和蒸汽的机械携带提高锅炉负荷D，饱和蒸汽机械携带含盐量增大。

⒈锅炉负荷影响蒸汽带水的主要因素为锅炉负荷、锅炉工作压力、汽包蒸汽空间高度、锅水含盐量及汽包内部装置等。2024/9/267PrinciplesofBoiler（一）饱和蒸汽的机械携带

影响蒸汽带水的主要因素为锅炉负荷、锅炉工作压力、汽包蒸汽空间高度、锅水含盐量及汽包内部装置等。3/52.锅炉工作压力提高锅炉蒸汽压力，饱和蒸汽机械携带含盐量增大，溶盐能力也增大。2024/9/268PrinciplesofBoiler（一）饱和蒸汽的机械携带

影响蒸汽带水的主要因素为锅炉负荷、锅炉工作压力、汽包蒸汽空间高度、锅水含盐量及汽包内部装置等。3.汽包水位——汽包蒸汽空间高度

图9-2所示，增加汽包空间高度对降低蒸汽带水量的效果是有一定的限度的，故通过采用过大的汽包尺寸对减少蒸汽带水量并无必要。通常汽包的正常水位应在汽包中心线以下100～200mm。

但汽包水位也不应太低，否则将会影响水循环的安全。

2024/9/269PrinciplesofBoiler（一）饱和蒸汽的机械携带

影响蒸汽带水的主要因素为锅炉负荷、锅炉工作压力、汽包蒸汽空间高度、锅水含盐量及汽包内部装置等。⒋锅水含盐量

锅水含盐量增加，水的表面张力减小而黏度增加，汽泡直径随之减小。直径小的汽泡对水的相对速度减慢，使汽包水容积中含汽量增加，在汽包蒸发面上形成泡沫层，使蒸汽空间高度减小，增加蒸汽的带水量；汽泡直径越小，就越容易将水滴带走。

因此，随着锅水含盐量增加，蒸汽的机械携带是增加的。如图9-3所示。

2024/9/2610PrinciplesofBoiler式中——蒸汽的携带系数，，%。

（二）蒸汽溶盐及选择性携带选择性携带：饱和蒸汽具有直接溶解盐分的能力，即蒸汽溶盐，蒸汽对不同盐分的溶解能力不同——即蒸汽溶盐具有选择性。

蒸汽对某种物质的溶解量用分配系数a来表示，分配系数a是指某物质溶解于蒸汽的量（mg／kg）与该物质溶解于锅水中的量（mg／kg）之比，即对高压和超高压以上的锅炉，蒸汽污染是由蒸汽带水（即机械携带）和溶盐两种原因引起的，即蒸汽既携带锅水又溶解盐类。此时，蒸汽中所含某物质的总量为：2024/9/2611PrinciplesofBoiler㈡蒸汽溶盐及选择性携带

蒸汽溶盐的特点：⑴饱和蒸汽和过热蒸汽均可溶解盐类。⑵蒸汽的溶盐能力随蒸汽压力升高而增大。如图9-4所示。⑶蒸汽对不同盐类的溶解有选择性。硅酸（H2SiO3）分配系数最大；但硅酸盐等(Na2SiO3等)分配系数小。NaOH、NaCl、CaCl2中等对于高压和超高压的大容量锅炉蒸汽的污染原因：蒸汽带水和溶盐。2024/9/2612PrinciplesofBoiler§2汽包的内部装置一、汽水分离设备二、蒸汽清洗三、锅炉排污2024/9/2613PrinciplesofBoiler一、汽水分离装置

汽水分离装置的主要工作原理是利用水和汽的密度差和离心力作用。

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汽水分离装置包括挡板、孔板（有水下孔板和集汽孔板）、百叶窗分离器（波形板分离器）、旋风分离器。

百叶窗分离器：由很多平行波纹板组成，可卧式或立式布置，蒸汽与水平行反向或互相垂直流动。

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

柱形筒式旋风分离器

汽水混合物以一定的速度沿切线方向进入筒体，产生旋转，水滴由于离力作用被抛向筒壁，并沿筒壁流下，蒸汽则由中心上升。柱形筒体旋风分离器

溢流环：装在圆筒顶部，以防贴筒水膜被上升汽流撕破重新使蒸汽带水。

圆形底板：位于筒底中心，底板周围的环形通道内装有倾斜导叶，使水稳定地流入汽包水容积中，以防止水向下排出时将蒸汽带出。

波形板顶帽：装在分离器的顶部，再次使汽水分离。2024/9/2616PrinciplesofBoiler涡轮式分离器汽水混合物由分离器底部轴向进入，固定式导向叶片产生的离心力使工质产生强烈旋转而分离，水被抛到内筒壁向上运动，通过集汽短管与内筒之间的环形截面流入疏水夹层，然后折向下流，进入汽包水容积；蒸汽则由筒体的中心部分上升经波形板分离器进入汽包蒸汽空间。

1-梯形顶帽；2-百叶窗板；3-集汽短管；4-钩头；5-固定式导向叶片；6-芯子；7-外筒；8-内筒；9-疏水夹层；10-支撑螺栓涡轮式旋风分离器涡轮式分离器分离高效高，体积小；但阻力较大，常用于强制循环锅炉。2024/9/2617PrinciplesofBoiler二、蒸汽清洗

蒸汽清洗：使蒸汽通过洁净的清洗水（一般为给水），利用清洗水与锅水含盐浓度差来降低蒸汽溶解携带的盐分。

蒸汽清洗主要用于减少溶解性携带，，也可减少蒸汽机械携带的盐分，因为经清洗的蒸汽带出的水为含盐浓度较低的清洁水，而不是锅水。

大机组汽包的相对长度减少，加装清洗装置有困难；由于蒸汽溶解硅酸的分配系数随之增大，清洗装置效率明显下降

亚临界压力汽包炉，主要靠改善给水条件来保证蒸汽品质，可不采用蒸汽清洗装置2024/9/2618PrinciplesofBoiler穿层式清洗装置：蒸汽穿过清洗水层时水层会起泡，所以也称为汽泡穿层式，多采用平板式清洗装置。（二）蒸汽清洗：减少蒸汽的溶解性携带。基本原理清洁给水与含盐蒸汽接触，盐分扩散至清水，普遍采用穿层式清洗装置。2024/9/2619PrinciplesofBoiler锅炉排污系统2024/9/2620PrinciplesofBoiler锅炉排污系统锅炉排污:

锅炉运行中，将带有较多盐分和水渣的锅水排放到锅炉外，称为锅炉排污。

排污的目的:

排掉含盐浓度较高的锅水，以及锅水中的腐蚀物及沉淀物，使锅水含盐量维持在规定的范围之内，以减小锅水的膨胀及出现泡沫层，从而可减小蒸汽湿度及含盐量，保证良好的蒸汽品质。同时，排污还可消除或减轻蒸发受热面管内结垢。

2024/9/2621PrinciplesofBoiler三、锅炉排污

连续排污

：连续不断地从汽包中排出因水蒸发含盐量不断增大的部分锅水，代之以比较纯净的给水，以获得符合品质要求（含盐量和碱度保持在规定值内）的蒸汽。连续排污应从锅水含盐量最大的部位（通常是汽包水容积靠近蒸发面处）引出。

定期排污：用以排除水中的沉渣、铁锈，以防这些杂质在水冷壁管中结垢和堵塞定期排污应从循环回路的最低位置，即沉淀物积聚最多的地方（如水冷壁下部联箱或大直径下降管底部）引出，间断进行。锅炉排污包括连续排污和定期排污两种。2024/9/2622PrinciplesofBoiler排污率的计算锅炉盐平衡进入蒸发系统的盐的质量=离开蒸发系统的盐的质量锅炉盐平衡方程

DgsSgs=DSq+DpwSpw排污率

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