蒸汽净化课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,48-,蒸汽净化,蒸汽品质对汽轮机、锅炉等热力设备的安全经济运行影响很大，,尤其是高参数及以上的热力设备,，对蒸汽品质的要求极高。为此，现代锅炉要求蒸汽严格净化，以保证蒸汽品质合格。,本节重点,蒸汽、给水及炉水品质的标准,蒸汽污染的原因,净化蒸汽的各种装置,锅炉排污和典型汽包内部装置,48-,1,一、蒸汽污染的危害和对蒸汽品质的要求,（一）蒸汽污染对电厂热力设备的危害,含盐蒸汽在过热器中过热时，部分盐分会沉积在过热器管壁上形成盐垢。易造成管子过热损坏。,一部分盐随蒸汽流动，沉积在管道阀门处，可能造成阀门卡涩和漏汽。,沉积在汽轮机部分，会使喷嘴叶片的叶型改变，汽轮机效率降低；使轴向推力与叶片应力增大；影响转子平衡，甚至造成重大事故。,48-,2,（二）对蒸汽品质的要求,蒸汽品质定义：,一般用单位质量蒸汽中所含杂质的数量来表示。它反映了蒸汽的清洁程度，蒸汽中杂质含量愈少，蒸汽愈清洁，蒸汽品质愈好。,蒸汽中所含杂质为绝大部分是盐类，故通常多以蒸汽中含盐量的多少表示蒸汽的品质。含盐量愈多，蒸汽品质愈差。,48-,3,为了保证锅炉、汽轮机等热力设备的长期安全经济运行，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要求，如表,6,4,所示。监督的主要项目是含钠量和含硅量：,争取标准为,5,g/kg,。,48-,4,二、蒸汽污染的原因,蒸汽被污染的原因,进入锅炉的给水中含有杂质。给水进入锅炉汽包以后，蒸发受热面中不断蒸发产生蒸汽，使炉水含盐浓度大大超过给水含盐浓度。,炉水中的盐分进入到蒸汽中的方式：,一是,饱和蒸汽带水，也称为蒸汽的机械携带：,二是,蒸汽直接 溶解某些盐分，也称为蒸汽的选择性携带。,在高压以上的锅炉中，蒸汽的清洁度决定于蒸汽带水和蒸汽溶盐两个方面,。,48-,5,（一）饱和蒸汽带水,蒸汽带水的含盐量，取决于携带水分的多少及炉水含盐量的大小 ，其关系可用下式表示，即,影响蒸汽带水的因素有哪些？,48-,6,当汽流速度一定时，可根据汽流升力与水滴在蒸汽中的重力两者之间的平衡关系确定，即,48-,7,汽流速度,w,越大，蒸汽压力,p,越高，能被汽流带走的最大水滴直径越大。,水滴直径一定，将水滴带走的最小汽流速度：,48-,8,影响蒸汽带水的,主要因素,1.,锅炉负荷的影响,锅炉负荷增加时，由于产汽量增加，一方面使进入汽包的汽水混合物动能增加，从而导致锅炉生成的细微水滴增多；另一方面也使汽包蒸汽空间的汽流速度增大，因而蒸汽湿度增加，蒸汽品质随之恶化。,汽流速度可用锅炉的蒸发强度表示，而锅炉的蒸发强度则是用“蒸汽空间负荷”和“蒸发面负荷”表示的。,48-,9,蒸汽空间负荷是指通过单位蒸汽空间的蒸汽容积流量，用符号,R,k,表示，即,R,k,=D,/V m,3,/(m,3,h),蒸发面负荷,是指通过单位蒸发面积的蒸汽容积流量，用符号,R,m,表示，即,R,m,=D,/A m,3,/(m,2,h),当蒸汽参数和汽包尺寸一定时，随着锅炉负荷增加，蒸汽空间负荷和蒸发面负荷增加，从而使蒸汽流速增加和蒸汽在汽包内逗留时间缩短，结果使蒸汽湿度增加。,48-,10,在炉水含盐量一定的情况下，锅炉负荷与蒸汽湿度的关系可用如下公式表示：,=AD,n,(6-9),上式关系用图,6,11,表 示。,从图中可以看出，随着锅炉负荷的增加，蒸汽的湿度增加。,蒸汽湿度一般不允许超过,0.1%,。,工作区,48-,11,2.,蒸汽压力的影响,蒸汽压力愈高，汽水密度密度差减小，大水滴利用重力分离较困难，而高压蒸汽卷吸水滴的能力却增强；汽压升高，饱和水温升高，水的表面张力减小，汽泡容易破碎成小水滴，被蒸汽带走。因此，对于高压锅炉，蒸汽空间负荷应比中压锅炉低。,48-,12,对运行中的锅炉，当压力骤降时，将使锅水骤然沸腾，汽水容积膨胀，穿过蒸发面的蒸汽量增多，蒸汽大量带水，蒸汽品质恶化。,48-,13,3.,蒸汽空间高度的影响,蒸汽空间高度对蒸汽带水的影响，其关系如下图所示。所以不必要采用过大的汽包尺寸。,48-,14,为了保证汽包有足够的蒸汽空间高度，通常汽包的正常水位应在汽包中心线以下,100,200mm,处。锅炉正常运行时，水位应保持在正常水位线,50,75mm,范围内波动，当水位过高，会使蒸汽空间高度减小，使蒸汽湿度增加。且水位过高时，当负荷突然增加或压力突然降低时，将导致虚假水位发生。,48-,15,4.,炉水含盐量的影响,蒸汽温度与炉水含盐量的关系如图,6,12,所示。,临界含盐量定义：,当炉水含盐量增大到某一数值时，将使蒸汽带水量急剧增加，这时的锅水含盐量称为临界含盐量。,48-,16,出现临界炉水含盐量的原因：由于炉水含盐量增加，使炉水的粘性增大，使汽泡在汽包水容积中的含汽量增多，促使汽包水容积膨胀。且使水面上的泡沫层增厚。这些原因都将使蒸汽带水量增加。,48-,17,（二）蒸汽的溶盐,1.,高压蒸汽溶盐原因及影响因素,原因是随着压力提高，蒸汽的密度不断增大，同时饱和水的密度相应降低，蒸汽的密度逐渐近于水的密度，蒸汽的性质也愈接近水的性质，蒸汽能直接溶解某些盐类。,且高压蒸汽的溶盐具有选择性。,高压蒸汽的溶盐量，可用下式表示，即,48-,18,48-,19,蒸汽对各种盐类的溶解能力不同，具有选择性，因而可将锅炉炉水中的各种盐分分为三类。,第一类分为硅酸（,SiO,2,、,H,2,SiO,3,等），其溶解系数最大，当压力超过,6MPa,时，则应考虑蒸汽溶解硅酸对蒸汽品质的影响。,第二类盐分有,NaOH,、,NaCl,、,CaCO,3,等，当压力超过,15MPa,时，则应在考虑硅酸溶解的同时还应考虑该类盐分的溶解；,第三类盐分有,Na,2,SO,4,、,Na,2,SiO,3,等，这是一些难溶的盐分，其溶解系数很低。当压力小于,20MPa,时，可以不考虑其对蒸汽品质影响。,48-,20,一组数据：,（,/,）,=0.6,时,n=4.1 a=0.123,n=1.9 a=0.379,（,/,）,=0.8,时,n=4.1 a=0.401,n=1.9 a=0.654,48-,21,2.,硅酸在蒸汽中的溶解特性,硅酸在高压蒸汽中的溶解具有两个重要特性：其一是硅酸在蒸汽中的溶解度最大；其二是硅酸以分子形式溶解在蒸汽中。炉水中的硅酸和硅酸盐能互相转化，且如下的化学平衡关系,：,上述反应究竟朝那个方向进行，取决于炉水中,pH,值大小。提高炉水,pH,，有利于硅酸转变为难溶于蒸汽的硅酸盐，但不宜超过,12,。,48-,22,3.,硅酸的沉积部位,硅酸一般不在过热器中沉积，因为它易溶解于高压蒸汽中。而在进入汽轮机后，随着压力降低溶解度下降，在中、低压缸中开始大量析出，形成难溶于水的,SiO,2,，很难用水和蒸汽将其清洗干净。,48-,23,（三）提高蒸汽品质的基本途径,基本途径：,降低饱和蒸汽带水、减少蒸汽中的溶盐和降低炉水含盐量。,为了降低饱和蒸汽带水，应建立良好的汽水分离条件和采用完善的汽水分离装置。,为了减少蒸汽中的溶盐，可适当控制炉水碱度及采用蒸汽清洗装置；,为了降低炉水含盐量，可采用提高给水品质、进行锅炉排污及采用分段蒸汽等办法。,48-,24,三、汽包内部装置,汽包内部装置,主要,由汽水分离装置和蒸汽清洗装置组成。,（一）汽水分离装置,汽水分离装置的,任务,，是把蒸汽中的水分尽可能地分离出来，以提高蒸汽品质。,汽水分离装置一般是利用以下几种,基本原理,进行工作的：重力分离，惯性力分离，离心力分离，水膜分离。,48-,25,汽包内的汽水分离过程,汽包内的汽水分离过程，一般分为,两个阶段,一是,粗分离阶段,（一次分离阶段），其任务是消除汽水混合物的动能，并进行初步的汽水分离，使蒸汽的温度降到,0.5,1,；,二是,细分离阶段,（二次分离阶段），其任务是将蒸汽中的水分作进一步的分离，使蒸汽湿度降低到,0.01,0.03,。,48-,26,对汽水分离设备的,主要要求,为了保证蒸汽品质符合规定，对汽水分离设备的主要要求是：一是分离效果要好；二是尽可能地降低汽水混合物的动能，以减少汽包水面的波动和水滴的飞溅 ；三是均衡汽包内的蒸汽流速，并使其不过高，以便充分利用自然分离作用。,目前我国电厂锅炉采用的汽水分离装置有进口挡板，旋风分离器、波形板分离器、多孔板等几种。,48-,27,1.,进口挡板,进口挡板也称之为导向挡板，当汽水混合物引入汽包的蒸汽空间时，在其管子汽包处装设进口挡板，如图所示。,48-,28,进口挡板的作用：用来消除汽水混合物的动能，使汽水初步分离，以达到粗分离的目的。,工作过程：当汽水混合物碰撞到挡板上时，动能被消耗，速度降低。汽水混合物从板间流出来时，在转弯和板上的水膜粘附作用下，使蒸汽中的水滴分离出来。,48-,29,2.,旋风分离器,旋风分离器是效果很好的粗分离装置，分内置式和外置式两种。装在汽包内的叫内置式旋风分离器；装在汽包外的叫外置式旋风分离器。,内置式旋风分离器：构造如图,6,13,所示。,48-,30,48-,31,工作原理：汽水混合物由连接罩切向进入分离器筒体后，产生旋转运动，在离心力作用下进行汽水分离，分离出来的水分被抛向筒壁，沿筒壁流下，由筒底导向叶片排入汽包水容积中。,蒸汽向上流经波形板分离器时，在重力和波形板的作用下，也会分离出一些水分。,48-,32,溢流环,可以防止上升的蒸汽从筒体上部的薄水膜层中带出水分；,导向叶片,能防止蒸汽从筒体下部穿出并使水缓慢平稳地流入汽包水空间；,为了消除从筒体下部流出的水的旋转运动，稳定汽包水位，可在汽包内采用,左旋与右旋交错布置旋风分离器,的方法。,48-,33,为了提高内置旋风分离器的分离效果，应采用较高的汽水混合物入口速度和较小的筒体直径。一般，高压和超高压锅炉该速度为,4,6m/s,；筒体直径为,260,、,290,、,315,、,350mm,。,48-,34,例如,DG1000t/h,自然循环锅炉采用,315,旋风分离器，共,108,只；,SG1025t/h,亚临界压力强制循环锅炉，采用,254,涡轮式旋风分离器,，每只最大出力为,18.6t/h,，共,56,只。,48-,35,内置旋风分离器的主要优点是：,（,1,）消除并有效地利用汽水混合物的动能。,（,2,）能在炉水含盐浓度较高的情况下工作。,（,3,）沿汽包长度均匀布置，使汽流分布较均匀，避免局部蒸汽流速较高的现象发生。,（,4,）不承受内压力，因而可用薄钢板制成，加工容易，金属耗量小。,缺点：因装在汽包内，高度受到限制，使它的分离效果受到影响，可与其它设备配合使用；旋风分离器的数量较多，拆装检修工作量大。,48-,36,（二）蒸汽清洗装置,蒸汽清洗装置的,任务,是降低蒸汽中的溶盐，尤其是应注意降低蒸汽中溶解的硅酸以改善蒸汽品质。采用给水清洗蒸汽的方法来降低蒸汽中溶解的盐分。,蒸汽清洗的,基本原理,是让含盐低的清洁给水与含盐高的蒸汽相接触，从而减少蒸汽溶盐，且使蒸汽携带炉水中的盐分转移到清洗的给水中，从而降低蒸汽的机械携带含盐量，使蒸汽的品质得到了改善。,48-,37,平孔板式穿层清洗装置,它的结构如图,6,15,（,b,）所示。,钢板厚2-3mm,孔径5-6mm,蒸汽穿孔速度为1.3-1.6m/s,48-,38,蒸汽自下而上通过孔板，由清洗水层穿出，进行起泡清洗。给水均匀分配到孔板上，通过挡板溢流到汽包水室。清洗板上的水层靠一定的蒸汽穿孔速度将其托住。,平孔板式穿层清洗装置结构简单，阻力损失小，清洗面积大，清洗效果很好。缺点是锅炉在低负荷下工作时，清洗水会从孔板的小孔中漏下，出现干孔板区。,48-,39,影响蒸汽清洗效果,主要因素,清洗水品质：清洗水越干净，清洗效果越好。,清洗水量：给水全部作为清洗水时，使清洗水的品质提高,但会使蒸发受热面负荷增大，使清洗前的蒸汽带水量增加，其含盐量增加，反而不利于清洗。一般只采用,40%,50%,给水作为清洗水。,水层厚度：太薄时，清洗不充分使效果变坏。一般水层厚度以,50,70mm,为宜,48-