第十章蒸汽的净化.ppt

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1、第十章第十章蒸蒸汽汽的的净净化化10-1蒸汽品质及要求蒸汽品质及要求10-2蒸汽污染原因蒸汽污染原因10-3汽水分离及蒸汽清洗装置汽水分离及蒸汽清洗装置10-4锅炉水质工况及处理锅炉水质工况及处理10-5锅筒汽水分离元件的选择及布置锅筒汽水分离元件的选择及布置基本要求：基本要求：1、通过举出现场实际例子，让学生了解蒸汽净化的目的及意义。2、掌握基本概念：机械携带、选择性携带、分配系数。3、掌握蒸汽带水的原因及其影响因素（重点）。4、了解汽水分离装置的设计原则。5、了解一次分离和二次分离各采用哪些分离元件，各有何有缺点。10-1 蒸汽品质及要求蒸汽品质及要求一、蒸汽污染对热力设备的危害一、蒸汽污

2、染对热力设备的危害 蒸汽含盐过多时将严重影响锅炉和汽轮机等热力设备的安全运行。带有杂质的蒸汽进入过热器内，一部分杂质就会沉积在管壁上，形成盐垢，盐垢会增加管子的流动阻力和管壁传热的热阻，使管壁温度升高，甚至使管子破裂；另一部分杂质仍存在蒸汽中，随蒸汽进入汽轮机内，在汽轮机内蒸汽压力是逐步降低的，因蒸汽压力降低而使杂质析出，沉积在汽轮机的流通部分（喷管、叶片），使流通截面减小或变形，会降低汽轮机的效率，甚至影响汽轮机的出力；同时流动阻力增加，轴向推力和叶片应力增大；若转子积盐不均匀还会引起振动，造成事故。因此要限制蒸汽携带的杂质量，进行蒸汽净化。10-1 蒸汽品质及要求蒸汽品质及要求二、蒸汽质量

3、标准二、蒸汽质量标准 为了保证锅炉、汽轮机等热力设备长期安全经济的运行，我国火力发电厂水汽质量标准对蒸汽的含盐量提出了明确的要求。表121列出了电厂锅炉的蒸汽质量标准。为防止汽轮机沉积金属氧化物，对蒸汽中的铜和铁的含量也做出了相应的规定，见表122。10-2 蒸汽污染原因蒸汽污染原因 进入锅炉的给水，虽然经过炉外水处理，但总含有一定的盐分。当给水进入锅炉汽包以后，由于在蒸发受热面不断产生蒸汽，在产汽过程中，会使蒸汽携带各种化学杂质（如氯化物、硫酸盐、碳酸盐、氢氧化物、硅酸盐等）。蒸汽中的杂质是从两个方面带来的，一是机械携带；二是选择性携带。由此可见，锅炉给水中含有杂质是蒸汽被污染的根源，而蒸汽

4、的机械携带和选择性携带是蒸汽污染的途径。一、饱和蒸汽的机械携带一、饱和蒸汽的机械携带1.定义：蒸汽中携带水滴，而水滴内溶解有杂质。蒸汽进入过热器后，水滴被蒸干，盐类杂质一部分就沉积在过热器的管壁上，一部分悬浮在过热蒸汽中。2.蒸汽泡破裂带水的过程：蒸汽泡破裂带水的过程：（1）气泡在水内上浮（2）气泡到达水面（3）水膜破裂，形成小水滴（4）气泡破裂处，液体向中心集中形成波峰，抛出几个大水滴。3.蒸汽湿度蒸汽湿度：对于中、低压锅炉而言，蒸汽是由于携带水滴而含盐，所以每公斤蒸汽中的盐量就是每公斤蒸汽所携带的水滴中的盐量。4.蒸汽带水的原因蒸汽带水的原因蒸汽中的水滴是气泡穿出水面时水膜破裂或汽水混合物

5、直接进入锅筒空间时发生碰撞而形成的。最初的水滴都具有一定的初速，但在蒸汽流中，水滴与蒸汽间存在相对运动，水滴的动能很快就因摩擦或转换为位能而消耗掉。此时水滴受到三方面力的作用，即蒸汽流对水滴的摩擦力（拉曳力）、水滴本身自重的重力、蒸汽对水滴的浮力。用公式表示如下:5.影响蒸汽带水的主要因素影响蒸汽带水的主要因素（1）锅锅炉炉负负荷荷D（蒸蒸汽汽产产量量）的的影影响响：一方面D增加表示产生汽泡数目多，汽泡数目多形成的水滴量就多；另一方面D增加表示蒸汽流速增大，蒸汽流速高使水滴的飞升直径增大，汽流携带的水滴数就多，从而使蒸汽的湿度增加，即蒸汽带水量增加。（2）工工作作压压力力的的影影响响：随工作压

6、力的增高，对应的饱和温度增大，水分子间的相互引力减小，使水的表面张力减小，水的表面张力减小将导致形成水滴的直径小。此外，压力增高时，蒸汽密度加大，汽水密度差减小，飞升直径增大。因此，蒸汽带水量随压力增高而增大。（3）蒸蒸汽汽空空间间高高度度的的影影响响：当形成的水滴直径大于飞升直径时，水滴可以从汽流中落下，但此时需要足够的分离空间高度，使水滴失去向上的初速度而开始下降。如果空间高度不够，水滴将来不及从汽流中分离出来，当蒸汽在进入锅筒上方集汽设备时，蒸汽流速提高，就又会把这些水滴带走。所以锅筒要有一定的汽空间高度。（4）锅水含盐量的影响：锅水含盐量的影响：锅水含盐量增加，水的表面张力系数变小，从

7、而使汽泡直径变小，再加上液体粘度增加，这将使汽泡上浮速度变慢，引起汽包水位进一步上涨，汽水共腾，使汽空间减小，蒸汽湿度增大。二、饱和蒸汽的选择性携带二、饱和蒸汽的选择性携带定义：定义：某些盐类杂质能直接溶解在蒸汽中，溶解度的大小与蒸汽压力、锅水含盐的成分有关。随着压力增加，溶解能力增大。由于溶解是有选择性的，因此称为选择性携带。分配系数分配系数：表示某种盐类溶解在蒸汽中的能力。选择性携带系数选择性携带系数Km：对于高压蒸汽的含盐量要包括以上两个部分，因此称为选择性携带系数Km。1.高压蒸汽溶盐的特点（1）饱和蒸汽和过热蒸汽都具有溶解盐分的能力；（2）随着压力的提高，蒸汽溶解盐分的能力增强；（3

8、）高压蒸汽的溶盐具有选择性2.硅酸在蒸汽中的溶解特性（1）溶解度最大（2）以分子形式溶解在蒸汽中 3.硅酸对于高压锅炉的危害10-3 汽水分离及蒸汽清洗装置汽水分离及蒸汽清洗装置一、汽水分离装置的设计原则一、汽水分离装置的设计原则（1）应尽可能避免锅筒蒸发面和汽空间的局部负荷增高，使蒸汽均匀穿过水面和引出。（2）削弱进入锅筒的汽水混合物的动能，缓和它对水面的冲击。（3）使汽水混合物具有急转多折的流动路线，以充分利用离心力和惯性力的分离作用。此外，应注意及时把分离下来的水导走，以避免再次被蒸汽携带。（4）创造大量的水膜表面积，以粘附更多的水滴。（5）阻力不能过大。（6）便于制造、安装和检修。二、

9、汽水分离装置二、汽水分离装置1、一次分离元件：任务：消除进入锅筒的汽水混合物的动能，并把蒸汽和水初步分开包括：旋风分离器、挡板、立式节流板、水下孔板、集汽管、蜗壳式分离器。2、二次分离元件：任务：把蒸汽中携带的细小水滴分离出来，并把蒸汽从锅筒上部均匀引出。包括：波形板分离器、钢丝网分离器、匀汽孔板。3、旋风分离器（287页）a、原理：旋风分离器是由2-3mm厚的钢板制成的圆筒。汽水混合物从进口蜗壳以切线方向进入旋风分离器，靠离心力的作用将水滴抛向筒壁，使汽与水分离，然后在旋风筒内受重力作用，蒸汽从顶部装有波形板分离器的顶帽进入锅筒的蒸汽空间，水则由下部进入水空间。b、优点：（1）利用汽水混合物

10、的进口动能，在圆筒中旋转产生的离心力比重力大得多，分离效果好（2）避免冲击现象产生（3）蒸汽不从锅筒的水容积中通过，锅水浓度对蒸汽品质影响较小，能在锅水浓度较高的条件下工作。（4）蒸汽负荷分布比较均匀。汽水混合物的进口速度5-8m/s，阻力损失为5000-20000Pa。4、波形板分离器：通常用作二次分离元件。与旋风分离器配合使用时，放在分离器的顶部；与挡板等配合使用时，单独放在锅筒上部蒸汽引出口之前。由许多波形板组成，蒸汽沿波形板作曲线运动，在流道方向改变时，汽流中的水滴受惯性力作用撞到波形板上，逐渐形成水膜，水膜靠重力作用沿波形板作曲线下落运动。特点：（1）有惯性分离，又有膜式粘附作用。（

11、2）水平式分离器只适用于低蒸汽流速。（3）立式分离器分离效果更好。5、挡板：能够消除汽水混合物的动能，并将汽水混合物初步分离。作为一次分离元件。有入口挡板和缝隙挡板。6、立式节流板：孔板、弧形罩和封板组成。利用孔板的节流阻力，迫使汽流沿锅筒长度均匀分配，达到均匀蒸汽速度的目的，防止局部地区蒸汽流速高而带走水滴。小孔后有弧形罩迫使汽流两次转弯然后流向锅筒汽空间，利用惯性作用使水滴分离。可以与入口挡板联合使用，也可以与水下孔板联合使用。7、水下孔板：布置在水空间的平孔板，利用小孔的节流作用，使蒸汽在孔板下形成汽垫，使蒸汽气泡均匀地溢出水面。同时水下孔板也能消除汽水混合物的动能。8、钢丝网分离器：多

12、数用于二次分离元件。由细金属丝编织成丝网，将多层丝网组合在一起即成钢丝网分离器。当汽流通过丝网时，汽流中的细小水滴粘附在网上，达到汽水分离的目的。9、匀汽孔板：安装在锅筒顶部蒸汽出口处，其作用原理与水下孔板相同，也是利用小孔的节流作用，使蒸汽沿锅筒长度分布均匀，避免局部蒸汽流速高，带水滴多。板上小孔直径为5-6mm，小孔中蒸汽流速，中压取8-10m/s；高压取6-8m/s。三、三、蒸汽清洗装置（蒸汽清洗装置（291页）页）1.任务：降低蒸汽中的溶盐，尤其是降低蒸汽中溶解的硅酸，以改善蒸汽的品质。2.原理：用给水清除已溶解在蒸汽中的盐类，即减少蒸汽的选择性携带。当蒸汽从小孔中穿过进入水层，该水层

13、由清洁的给水组成，含盐量很少。当蒸汽与水层接触时，已溶解在蒸汽中的一部分盐类会转溶于给水中，这样可以减少蒸汽中溶解的盐。3.清洗装置：要能使给水与蒸汽充分直接接触，并具有一定的接触时间。目前多采用平板起泡穿层装置。主要设计参数：蒸汽穿孔速度为1.3-1.6m/s,平板厚度2-3mm，孔径5-6mm。4.影响清洗效果的因素：清洗水量、清洗水品质、水层的厚度、清洗前蒸汽的含盐量和蒸汽流速等。10-4 锅炉水质工况及处理锅炉水质工况及处理一、锅水工况及处理一、锅水工况及处理1.锅水品质及对锅炉工作的影响 锅水品质通常是指单位容积（或质量）的锅水含有的盐量。锅水含盐量增加会使蒸汽含盐量按比例增加。汽水

14、共腾现象：汽水共腾现象：锅水含盐量增加会引起锅水起泡沫，水位膨胀，泡沫层使锅筒内的蒸汽空间减少；同时泡沫使蒸汽和水滴难以分离，因而使蒸汽的湿度增加。Pg292页表12-7给出锅水品质标准。2.锅水处理10-4 锅炉水质工况及处理锅炉水质工况及处理二、锅炉排污二、锅炉排污 排污是控制锅水含盐量、改善蒸汽品质的重要途径之一。排污就是把一部分锅水排掉，以便保证锅水中的含盐量和水渣在规定的范围内，以改善蒸汽品质并防止水冷壁结水垢和受热面腐蚀。排污可分为连续排污和定期排污两种。连续排污的装置见图1215。定期排污系统见图1216。三、给水品质及处理1.给水品质 给水含盐量将影响锅水含盐量，进而影响蒸汽含

15、盐量，因此应采取办法保证锅炉给水的品质。Pg295表12-9；表12-10列出了各压力下对给水品质的要求。2.给水处理（1）中压锅炉：一般以化学软水作为补给水，采用自制冷凝水的减温方式或采用面式减温器。（2）高压锅筒锅炉：用于凝汽式电厂，以化学除盐水、蒸馏水、凝结水作为补给水，一般采用直接喷水减温方式；用于热电厂，一般以化学除盐水作为补给水，如补给水量大，也可采用化学软水作为补给水，采用自制冷凝水的减温方式。（3）超高压锅炉：用于凝汽式电厂，以化学除盐水、凝结水作为补给水，一般采用直接喷水减温方式。10-5锅筒汽水分离元件的选择及布置锅筒汽水分离元件的选择及布置一、选择原则：1、低参数锅炉：产生的蒸汽常直接用于工艺过程，可采用简单的分离元件-挡板、水下孔板、集汽管、蜗壳式分离器。2、中参数锅炉：基本上用于电站锅炉，可采用旋风分离器、挡板、波形板分离器、钢丝网分离器、匀汽孔板3、高参数锅炉：可采用旋风分离器、挡板、波形板分离器、钢丝网分离器、匀汽孔板和蒸汽清洗装置。二、汽包内部装置示例1.高压、超高压自然循环锅炉汽包内部装置(图1219）2.亚临界自然循环锅炉汽包内部装置（图1220）3.亚临界控制循环锅炉汽包内部装置（图1222）思考题：思考题：1、名词解释：机械携带、选择性携带2、某蒸汽锅炉过热器爆管，试分析其产生的原因？3、蒸汽带水的影响因素有哪些?