Сепарация и промывка пара

В насыщенном водяном паре барабанных котлов могут находиться различные примеси: газы N2, NH3, CO2, H2, соли и кислоты минеральных и органических веществ, оксиды металлов. Загрязняющие примеси поступают в основном из питательной воды.

Минеральные примеси могут отлагаться в трубах пароперегревателя, в арматуре трубопроводов и в проточной части турбины в количестве, недопустимом для нормальной работы.

В барабане котла при разделении пароводяной смеси на пар и воду происходит унос капель котловой воды, имеющих высокое солесодержание.
В паре находятся также соли растворенных в нем веществ.

Для улучшения качества насыщенного пара необходимо уменьшить содержание в нем капельной влаги и растворенных в паре веществ.

Причины перехода солей из котловой воды в пар:

1) Унос паром капельной влаги ω = .

2) Растворимость солей в паре: С_n=0,01·(ω+k_p)·С_к.в, мг/кг, где k_р -коэффициент растворимости.

Избирательный унос солей с паром.

Пар и вода имеют одну химическую природу. Поэтому при высоком давлении пар также хорошо растворяет вещества, как и вода. Коэффициент распределения веществ между паром и водой: , где n зависит от природы химического соединения.

Капельный унос обусловлен разрушением пузырей на поверхности слоя в барабане: E_σ + E_{пов. нат.} = Е_кап. Крупные капли возвращаются в слой, а мелкие уносятся паром в пароперегреватель и испаряются внутри змеевиков.
Это приводит к отложению растворённых в них веществ с последующим пережогом труб.

Факторы, влияющие на капельный унос:

а) Паропроизводительность котла ω =А*Dⁿ*n = f (D).

б) Давление в барабане. ↑ → ↑ .

в) Высота парового пространства.

г) Солесодержание котловой воды: ↑С_к.в↑σ_пузÞ↑δ_плёнки↑h_пеныÞ↓h_п Þ ω↓.

При низких и средних давлениях решающее значение для уменьшения солесодержания пара имеет сепарация (выделение) капельной влаги от пара.
В котлах высокого и сверхкритического давления солесодержание пара также определяется содержанием в паре растворенных примесей.

Меры борьбы с капельным уносом.

1) Гашение энергии струй пароводяной смеси. Достигается:

а) за счёт равномерного распределения подъёмных труб по длине барабана;

б) установкой дырчатых щитов: d_отв = 5÷10 мм.
2) Отделение капельной влаги. Достигается за счёт:

а) гравитационной сепарации ;

б) инерционной сепарации (см. рисунок 11.2): пароприёмные щиты; жалюзийные сепараторы; отбойные щитки; внутрибарабанные циклоны, выносной циклон.

1 - пароотводящие трубы; 2 - опускные трубы; 3 - пароприемный шит;
4 - жалюзийный сепаратор; 5 - отбойный щит; 6 – распределительный дырчатый утопленный щит; 7 - трубы испарительной поверхности нагрева; 8 – внутрибарабанный циклон; 9 - подвод питательной воды; 10 - барботажный щит; а) - при подводе пароводяной смеси под уровень воды в барабане ;б) то же, в паровой объем барабана; в) - при установке внутрибарабанных циклонов; г) - промывка пара.

Рисунок 11.2 - Схемы сепарационных устройств в барабане котла

Лекция