Сепарационные устройства котлов

Сепарационные устройства служат для отделения пара от капелек воды и предохранения внутренних поверхностей пароперегревателя, арматуры паропроводов от образования отложений и накипи.

В насыщенный пар соли попадают вместе с капельками котловой воды. Для уменьшения попадания солей в пар в паровых котлах устанавливаются сепарационные устройства.

Пароводяная смесь движется по трубе со скоростью 0,3 – 0,8 м/с, в результате этого на поверхности зеркала испарения возникают всплески, гребни, фонтаны воды, при их столкновении образуется огромное количество брызг неравномерно распределенных в паровом пространстве барабана. Для эффективного осаждения капелек воды применяются сепарационные устройства, основанные на использовании разных механических факторов: гравитации, инерции, пленочного эффекта. В качестве сепарационных устройств применяется утопленные дырчатые листы, корзина на выходе пара, жалюзи, внутрибарабанные или вынесенные циклоны, отбойные щитки.

Гравитационная весовая сепарация осуществляется в процессе движения пара в барабане котла вверх к выходу из него. Для выравнивания распределения скоростей подъема пара по барабану в его водном пространстве устанавливают погруженный дырчатый лист. Его устанавливают ниже низшего допустимого уровня воды на 50 – 100 мм. Отверстия в погруженном листе выполняют диаметром не менее 10 мм (для предотвращения забивания их шламом). Расстояние до стенок барабана не менее 150 мм для стока воды. Равномерность раздачи пара по всему горизонтальному сечению барабана достигается путем создания под погруженным щитом сплошной паровой подушки. Чем выше давление в барабане, тем скорость должна быть меньше.

Инерционная сепарация осуществляется созданием резких поворотов потока пароводяной смеси, поступающей в барабан котла из экранных труб. Для этого ставят отбойные щитки (при ударе о них кинетическая энергия паровоздушной смеси падает, скорость уменьшается и происходит отделение пара от воды). С целью улучшения сепарации пара на его пути дополнительно устанавливают жалюзийные решетки. Пар изменяет направление движения и под действием сил инерции происходит дополнительное отделение капель воды.

Наиболее эффективная сепарация происходит в циклоне путем интенсивного закручивания потока пара, что объясняется использованием в них так называемой пленочной сепарации.

Пленочная сепарация основана на принципе прилипания частиц влаги, находящейся в паре, на увлажненную поверхность. При ударе потока увлажненного пара о такую вертикальную или наклонную поверхность на ней образуется сплошная водяная пленка, которая непрерывно стекает в водное пространство барабана.

Внутрибарабанный циклон используют в качестве основного сепарационного устройства в мощных барабанных котлах. Он представляет собой цилиндрический вертикальный корпус 3 диаметром 290 – 350 мм, к которому тангенциально через патрубок 2 подводят пароводяную смесь со скоростью 6 – 8 м/с. В циклоне осуществляется двухступенчатая сепарация.

Первая ступень – центробежная, она создается за счет тангенциального подвода пароводяной смеси. Поток закручивается, прижимаясь к поверхности циклона. Вода, прижатая к стенке, стекает вниз. Пар со скоростью около 1 м/с равномерно по всему сечению циклона из под крышки выходит в паровой объем.

Вторая ступень — осадительная. Она имеет место при движении пара в объеме циклона. Для предотвращения прорыва пара через низ циклона, последний перекрывается донышком, образующим кольцевое сечение, с расположенными на нем направляющими лопатками. Последние обеспечивают спокойный сток воды.

Внутрибарабанные циклоны создают равномерную подачу пара в паровой объем барабана по его длине и позволяют снизить пенообразование котловой воды. Однако установка их сложна, особенно монтаж соединительных коробов. Поэтому их применяют при нагрузках, превышающих предельную, для погруженных щитов с отверстиями. Число циклонов в барабане определяется единичной нагрузкой на циклон, которая в свою очередь зависит от его размеров и давления в барабане.

При использовании сепарационных устройств снижается содержание влаги в пара до 0,1 – 0,15%.

Качество пара повышается благодаря протеканию следующих процессов:

1. капли концентрированной воды, унесенные паром, смешиваются с питательной водой и уходящий пар содержит влагу с меньшим солесодержанием;

2. из-за большей растворимости примесей в воде, чем в паре, при прохождении паром слоя воды, растворенные в нем вещества переходят в питательную воду, а промытый пар уносит с собой эти примеси. После промывки пар подвергают повторной сепарации.