第9章-汽包及蒸汽净化演示幻灯片.ppt

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,*,第九章 汽包及蒸汽净化,蒸汽品质与污染,给水品质与净化,锅内蒸汽净化,汽包及内部装置,1,蒸汽品质与污染,一、蒸汽品质及其影响,蒸汽品质：,是指蒸汽中的杂质含量，也即蒸汽的清洁程度。蒸汽中的杂质包括气体和非气体杂质。常见气体杂质：O,2,，N,2,，CO,2,，NH,3,等。常见非气体杂质：硅酸，钠盐等，也称蒸汽含盐。,蒸汽含盐对锅炉和汽轮机的安全经济运行有重要影响，因此对蒸汽品质有着严格的规定。,2,蒸汽含盐对机组的影响：,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，蒸汽流阻增加，出力及效率降低；严重时，可造成调速机构卡涩、轴向力增大，破坏转子止推轴承；叶片结盐垢严重，还可能影响转子的平衡，使振动加大，甚至造成重大事故。,3,一般来说，,承担基本负荷的机组,对蒸汽洁净度要求高，,承担尖峰负荷的机组,由于经常启停，每次启停均有湿蒸汽通过，起到了清洗汽轮机的作用，对蒸汽品质要求相对稍低。,自然循环和强制循环锅炉,由于有汽包，蒸汽净化和锅水除盐均可在汽包中实现，,直流锅炉,无汽包，对水质要求很高。,蒸汽品质标准,4,二、蒸汽带盐的沉积规律,在过热器中的沉积规律,中低压锅炉过热器中沉积的盐类,Na,2,SO,4,约占,50%,。,高压锅炉过热器中沉积的盐类,Na,2,SO,4,约占,90%,。,超高压与亚临界锅炉中过热器中沉积的盐类很少。,在各种压力的汽包锅炉中可沉积铁的氧化物。,2.,在汽轮机中的沉积规律,在第一级和最后几级盐类沉积量极少。,在中间各级中，低压级的盐类沉积量比高压级的多。,高压级沉积物主要为易溶于水的,Na,2,SO,4,等，中压级沉积物主要为易溶于水的,NaCl,等，低压级沉积物主要为不溶于水的,SiO,2,。,沉积物在各级隔板和叶轮上分布是不均匀的。,经常启停的汽轮机内沉积物较少。,5,三、蒸汽污染的原因,蒸汽中含有杂质称为,蒸汽污染,。给水进入锅炉后逐渐被加热蒸发而浓缩，给水中所含杂质大部分转移到蒸发区的锅水中，因此,锅水杂质浓度比给水高,很多。,蒸汽污染的原因,有两个：第一个是由汽包送入过热器的,饱和蒸汽携带锅水,，也是中低压锅炉蒸汽污染的主要原因；第二个是,蒸汽能溶解而携带某些盐类,，并且蒸汽溶盐能力随压力升高而增大，因此高压以上锅炉蒸汽污染的原因，既有蒸汽带水，又有溶盐。,可见，,蒸汽污染的根本原因在于锅炉给水中含有杂质,。,6,机械携带：,蒸汽携带锅水水滴而带盐称为机械携带。,机械携带盐量大小取决于,蒸汽带水量,的多少以及,锅水含盐浓度,大小。蒸汽机械携带含盐量为：,7,蒸汽带水的,原因：,当汽水混合物从汽包水容积引入时，由于汽泡穿出水面，将水面撕裂，形成许多大小不等的水滴。,当汽水混合物从汽包汽空间引入时，汽水混合物冲击水面或锅筒内部装置，或汽流相互冲击而形成许多向不同方向飞溅的水滴。,质量较大的水滴具有较大的动能，溅起高度也较大，若蒸汽空间高度不够，就有可能被蒸汽带走。,细小的水滴动能较小，飞溅不高，但因质量轻，若汽流速度较大，有可能被蒸汽卷吸带走。,8,上升汽流要把水滴卷吸带走，其卷吸水滴的力必须大于等于球形水滴在蒸汽中的重力：,可得到卷吸水滴所需最小汽流速度为：,9,水滴直径,d,，带出水滴所需汽流速度,。,工作压力，汽水密度差,，同样的汽流速度可以带出更大的水滴。,当工作压力一定，汽流速度一定，对应有一个水滴界限直径,d,th,，直径小于,d,th,的水滴均可被汽流带走，这种水滴称为,输送水滴,。,10,机械携带影响因素,：,包括锅炉负荷、锅水含盐量、汽包汽空间高度、工作压力等。,锅炉负荷：,负荷,，进入汽包的汽水混合物动能,，生成水滴量，蒸汽湿度,，。,实验表明，当锅水含盐量一定时，有：,蒸汽湿度,与负荷D的关系,负荷D,2,为临界蒸汽负荷。实际运行中最大负荷应低于临界负荷，以免蒸汽湿度过大。,11,在设计汽包及其内部装置时，常用到蒸发面负荷R,A,和蒸汽空间负荷R,S,两个指标：,蒸发面负荷R,A,表示单位时间单位蒸发面上产生的蒸汽容积，可代表蒸汽在汽包蒸汽空间的平均上升速度，即代表蒸汽带走水滴的能力。,蒸汽空间负荷R,S,表示,蒸汽单位时间通过单位蒸汽空间的蒸汽容积流量，即蒸汽在汽包蒸汽空间停留时间的倒数。R,S,越小蒸汽逗留时间越长，蒸汽中的水滴有更多机会重新落回水面。,12,b.锅水含盐量：,S,W,，水的表面张力减小，粘度增加，会使,汽泡直径减小，液膜强度增大：,汽泡直径,，汽水相对速度，汽包水容积含汽量,，水位,，蒸汽空间高度，蒸汽湿度,，,汽泡直径，汽泡内部过剩压力,，破裂时抛出的水滴越小越多，易被蒸汽带走；,汽泡液膜强度,，使汽泡在液膜很薄时才破裂，生成大量小水滴，易被蒸汽带走；,汽泡液膜强度,，汽泡不易破裂，易在蒸发面上形成泡沫层，使蒸汽空间高度，蒸汽湿度,，,13,蒸汽含盐与锅水含盐的关系,蒸发量D,1,D,2,蒸汽含盐与锅水含盐的关系：,线性段：锅水含盐量,，蒸汽带水量未变，蒸汽含盐增多是因为锅水含盐量增大。,汽水共腾：锅水含盐量达到某个值，蒸汽含盐量突增，因为蒸汽空间高度显著减小，汽空间中微小水滴显著增加，蒸汽带水量和锅水含盐量均变大。蒸汽含盐量显著增大。,随负荷增大，水容积含汽量增大，水位上升，汽空间高度减小，锅水临界含盐量降低。,14,c.汽包水位：,汽包水位，汽包蒸汽空间高度H，飞溅的大水滴易随蒸汽带出，蒸汽湿度。大水滴飞溅高度有限，当H超过此高度时，大水滴会回落到水容积中，此时再增加H，蒸汽湿度减少的也很小。并且汽包水位过低会影响水循环安全。,d.工作压力：,工作压力，蒸汽湿度，因为,汽水密度差,，汽水分离困难，蒸汽湿度；,蒸汽密度，卷吸水滴能力，蒸汽湿度；,饱和温度，水表面张力,，易破碎成细小水滴。,工作压力急剧波动，可能造成汽水共腾，使蒸汽大量带水，蒸汽品质恶化。,15,2.溶解性携带：,蒸汽具有直接溶解盐分的能力而带盐的现象，即蒸汽溶盐。蒸汽对某种物质的溶解量以,分配系数,表示，它是指某物质溶解于蒸汽中的量与该物质溶解于锅水中的量之比，即,溶解性携带的特点：,饱和蒸汽和过热蒸汽均可溶解盐类，但溶盐能力不同。,蒸汽溶盐能力,随压力升高而增大,，因为压力越高蒸汽性质与水越接近。,蒸汽溶盐具有,选择性,，在相同条件下，不同盐类在蒸汽中的溶解度差异很大。,16,溶解性携带的影响因素：,杂质的种类：,杂质种类不同，在蒸汽中的溶解能力就不同，根据饱和蒸汽的溶盐能力，将锅水中常见几种盐分为三类。,第一类物质：硅酸,xSiO,2,yH,2,O,，分配系数最大。随压力提高，溶解携带量远大于机械携带量。,第二类物质：,NaOH,、,NaCl,、,CaCl,2,等，溶解度比硅酸低很多，但在超高压以上锅炉中，溶解携带不能忽略,第三类物质：,Na,2,SO,4,、,Na,2,SiO,3,、,Na,3,PO,4,、,Ca,3,(PO,4,),2,、,CaSO,4,、,MgSO,4,等，溶解度很低，在自然循环锅炉中可忽略。,17,b.,压力：,实验表明分配系数,与饱和蒸汽与饱和水的密度比有关：,随着压力升高，溶解指数减小，分配系数,增大，蒸汽的溶盐能力增强。,c.,锅水含盐量：,锅水含盐量增大，蒸汽与水滴接触时溶解带盐量也增加。,d.,锅水,pH,值：,影响蒸汽中硅酸的溶解性携带。提高锅水碱度，,OH,离子浓度增大，有利于硅酸转变为难溶于蒸汽的硅酸盐，减少硅酸溶解性携带。但碱度高，使锅水易生成泡沫，导致蒸汽机械携带增加，同时引起金属的碱腐蚀。因此锅水,pH,值一般控制在,910.,18,3.大容量锅炉的蒸汽污染：,对高压超高压以上的锅炉，蒸汽污染是由,机械携带,和,溶解携带,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：,蒸汽携带系数K：,蒸汽中含盐量相对于锅水含盐量的百分数。,降低蒸汽含盐量措施：,降低蒸汽湿度，减少蒸汽携带水量。,降低锅水含盐量，尤其是减少分配系数高的盐分含量。,19,蒸汽带盐的,根本原因在于给水中带有杂质,，而给水中杂质经蒸发浓缩后积聚在蒸发区的锅水中，蒸汽与锅水接触时由于机械携带和溶解性携带而发生蒸汽带盐现象。即：,给水锅水蒸汽,因此要减少蒸汽带盐就须从,给水,、,锅水,及,蒸汽携带,三个方面分别采取相应措施，控制蒸汽带盐量。即尽量减少给水中的杂质，降低锅水中含盐浓度，以及减少蒸汽机械与溶解携带。,蒸发浓缩,机械和溶解携带,20,给水品质与净化,蒸汽污染的根本原因在于给水中含有杂质。对于,直流锅炉,，给水污染直接导致蒸汽污染。对于,汽包锅炉,，给水污染造成锅水污染，进而通过蒸汽携带导致蒸汽污染。因此为了保证蒸汽品质，须保证给水品质。,给水的主要来源是,凝结水,和,补给水,。保证给水品质的主要方法就是进行补给水和凝结水的净化处理。,21,一、补给水处理,补给水来自天然水，其中含有较多杂质，按杂质颗粒大小，可分为悬浮物、胶体和溶解物质。,悬浮物：颗粒尺寸在,10,-4,mm,以上，通过静置可根据密度自然下沉或上浮，易于去除。工业上可加入促进悬浮物凝聚的药剂来加快沉降。,胶体：颗粒尺寸在,10,-6,-10,-4,mm,之间，为许多分子或离子的集合体，并带有电荷。不能通过静置除去。,溶解物质：颗粒尺寸在,10,-6,mm,以下，以离子或溶解气体的状态存在于水中。,补给水处理可分为,预处理,和,离子交换处理,两个过程。,22,预处理：,用混凝、沉淀软化和过滤的方法，除去水中的悬浮物和胶体物质。,混凝：通过在水中加入混凝剂，使水中细小的悬浮物和胶体颗粒结合成为大的絮凝体沉淀分离。,沉淀软化：用加热或加化学药剂的方法，使钙镁离子转变为难溶化合物而沉淀析出，降低补给水硬度。,过滤：使经过混凝和沉淀处理的外观清澈的水，通过不同滤料组成的过滤层，进一步除去其中残留的细小悬浮颗粒。,2.,离子交换处理：,用于除去水中的溶解性盐类。水通过离子交换剂时，原先溶解在水中的离子与离子交换剂发生反应，使水中的离子得以除去。,23,低压凝结水处理系统,二、凝结水处理,凝结水是锅炉给水中水量最大、水质较好的部分。亚临界以下汽包锅炉对给水品质要求稍低时，可不进行凝结水处理；但对于亚临界汽包锅炉和直流锅炉，给水品质要求很高，须进行凝结水处理。,带补给水箱的,低压凝结水处理系统,24,锅内蒸汽净化,锅筒即汽包内的净化，是汽包锅炉保证蒸汽品质的重要环节，正是因为有了汽包内的净化措施，所以可以适当降低汽包锅炉对给水品质的要求。锅内主要蒸汽净化措施有：,锅内加药和排污降低锅水含盐浓度,汽水分离减少蒸汽机械携带含盐量,蒸汽清洗减少蒸汽溶解携带含盐量,25,一、锅水净化处理：,锅水中的盐分远大于给水，锅水盐分过大会使蒸汽机械携带和溶解携带含盐量均增大，造成蒸汽品质下降。,锅水除盐的方法有,校正处理,（锅内加药）和,排污,两个过程，即首先向锅水中加入化学药剂，使锅水中的杂质形成悬浮状或沉渣状的水渣，而不是牢固附着在受热面上水垢。然后把水渣及含盐浓度较高的锅水通过排污排出。,1.校正处理：,向锅水内加入化学药剂，把结垢物质转变为松软的轻质水渣，以便通过排污从锅水中排出。当给水品质较高时，可以少用或不用校正药剂，既节约成本，又避免增加锅水含盐量，影响蒸汽品质。,26,2.排污：,为了保证锅水含盐浓度维持在允许范围内，将部分含盐浓度较高的锅水以及锅水中的水渣排出，并补充一些较为清洁的给水，即锅炉的排污。,锅炉的排污分为连续排污和定期排污。,连续排污：,连续不断的从汽包中含盐浓度较高的部位排出一部分锅水，代之以比较纯净的给水，使锅水含盐浓度不致过高。,排污部位：,从汽包水容积靠近蒸发面附近将浓度最大的锅水排出。也称表面排污。,27,2.排污：,为了保证锅水含盐浓度维持在允许范围内，将部分含盐浓度较高的锅水以及锅水中的水渣排出，并补充一些较为清洁的给水，即锅炉的排污。,锅炉的排污分为连续排污和定期排污。,定期排污：,用以排出水中的沉渣、铁锈，以防这些杂质在水冷壁管中结垢和堵塞。,排污部位：,从循环回路的最低位置，即沉淀物积聚最多的地方（如水冷壁下联箱或大直径下降管底部）引出，间断进行。也称底部排污或间断排污。定期排污每次排放时间很短，一般不超过,0.5-1min,。,28,锅炉排污虽可降低锅水含盐浓度，提高蒸汽品质，但是造成,锅水损失和热量损失,，因此排污量应有限制。,排污率：,排污量与锅炉蒸发量之比。,锅水中的杂质平衡,杂质平衡式：,根据给水品质S,fw,，锅水品质S,w,及允许的蒸汽品质S,v,，就可计算出所需的锅炉排污率p。,29,二、汽水分离：,汽水分离系统作用：,降低汽包送出的蒸汽湿度，显著减少蒸汽,机械携带,水分，从而降低蒸汽含盐量。,汽水分离原理：,重力分离：利用汽水密度差进行自然分离；,惯性力分离：使汽水改变方向，利用汽水所受离心力大小不同的原理进行分离；,离心力分离：使汽水混合物产生旋转运动，利用汽水所受离心力大小不同的原理进行分离；,水膜分离：使蒸汽中的水滴粘附在金属壁面或网格上形成水膜流下而进行分离。,30,3.,汽水分离装置：,旋风分离器：,汽水初分离效果最好，使用最普遍的一种分离装置。,原理：,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，筒内形成抛物面形的水位面。,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，可使上升水膜能完整的溢流出筒体。,旋风分离器,31,旋风分离器,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，使水稳定的流入汽包水容积中，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，均匀蒸汽流速，再次使汽水分离。,旋风分离器,32,波形板分离器,：也称百叶窗分离器，,由很多平行波纹板组成，多用于汽水二次分离。可卧式或立式布置。,原理：,当携带水滴的蒸汽在波形板之间流经弯曲通道时，依靠惯性力作用使水滴分离，细微水滴粘附在板,卧式 立式,1-波形板 2-蒸汽流向 3-水膜流向,壁上，并形成一层水膜，然后靠自重流下落入水容积中。,卧式布置：蒸汽与水膜平行反向流动，蒸汽流速不可过高，否则会撕破水膜，使蒸汽重新带水。,立式布置：蒸汽与水膜流动方向垂直，允许蒸汽流速较高。,33,均汽孔板,：布置在汽包顶部靠近蒸汽引出管口位置的多孔钢板，可利用孔板的节流作用，使蒸汽空间的负荷沿汽包长度和宽度均匀分布，避免蒸汽局部流速过高，另外还可阻挡一些小水滴，起到汽水细分离作用。,孔板分离装置,1-水下孔板 2-均汽孔板,1,2,34,三、蒸汽清洗：,蒸汽清洗原理：,使蒸汽通过含盐低的清洗水（一般为给水），使已溶于蒸汽的盐转移到清洗水中，降低蒸汽中溶解的盐分。,蒸汽清洗的作用：,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洗水，而不是锅水。,蒸汽清洗过程：,蒸汽自下而上穿过清洗孔板及该孔板上的清洗水层，进行起泡清洗。,清洗效果影响因素：,清洗前蒸汽品质：清洗前蒸汽品质过差则使清洗水层含盐浓度增大过多，使清洗效果变差。,35,清洗水量和清洗水品质：清洗水量越大，清洗水品质越高，清洗水层与锅水含盐浓度差就越大，清洗效果越好。,清洗水层厚度：清洗水层厚度无需很大，,40-50mm,。,蒸汽流速：蒸汽流速过大，导致蒸汽带水量增大，蒸汽品质下降；蒸汽流速过小，导致蒸汽与清洗水层接触面积减小，清洗效果变差。,5.,不使用蒸汽清洗装置的情况：,对于亚临界锅炉，蒸汽溶盐能力大大提高，蒸汽清洗效果明显变差，并且蒸汽清洗会使汽包出口蒸汽带水量增大，此时不采用蒸汽清洗装置，而是通过提高给水品质来保证蒸汽质量。,36,汽包及内部装置,1-饱和蒸汽引出管管座,2-汽水混合物引入管管座,3-波形板干燥器,4-疏水管 5-弧形衬套,6-涡轮分离器,7-下降管进口联箱,8-焊接十字架,9-下降管管座,10-给水管 11-给水管支架,12-连续排污管,亚临界控制循环锅炉汽包,37,1-饱和蒸汽引出管管座 2-汽水混合物引入管管座,3-波形板干燥器 4-疏水管 5-弧形衬套 6-涡轮分离器,7-下降管进口联箱 8-焊接十字架 9-下降管管座,10-给水管 11-给水管支架 12-连续排污管,汽包采用上、下不等壁厚结构，汽包内壁设置弧形衬套,5,。汽水混合物由上部汽水引入管,2,进入汽包，沿弧形衬套向下流动，均匀加热汽包壁，可减少汽包上下壁温差及相应的热应力。,38,1-饱和蒸汽引出管管座 2-汽水混合物引入管管座,3-波形板干燥器 4-疏水管 5-弧形衬套 6-涡轮分离器,7-下降管进口联箱 8-焊接十字架 9-下降管管座,10-给水管 11-给水管支架 12-连续排污管,下降管管座位于汽包底部，保证下降管入口上部有最大的水层高度，以防下降管进口处工质汽化；下降管入口处装有十字架,8,，以消除大直径下降管进口产生漏斗形水面，防止蒸汽进入下降管，保证锅炉水循环的安全。,39,1-饱和蒸汽引出管管座 2-汽水混合物引入管管座,3-波形板干燥器 4-疏水管 5-弧形衬套 6-涡轮分离器,7-下降管进口联箱 8-焊接十字架 9-下降管管座,10-给水管 11-给水管支架 12-连续排污管,汽包筒体上部有饱和蒸汽引出管管座,1,，汽水混合物引入管管座,2,；汽包筒体下部有给水管管座,10,，连续排污管管座,12,。,涡轮式旋风分离器,6,沿汽包长度方向分两排对称布置，对汽水混合物进行第一次粗分离。,40,1-饱和蒸汽引出管管座 2-汽水混合物引入管管座,3-波形板干燥器 4-疏水管 5-弧形衬套 6-涡轮分离器,7-下降管进口联箱 8-焊接十字架 9-下降管管座,10-给水管 11-给水管支架 12-连续排污管,立式波形板（又称顶帽）布置在分离器的顶部，进行第二次分离。,波形板干燥器,3,在汽包顶部沿长度方向分前后两组（每组两排，对称布置）呈鸟翼状倾斜的立式“,V”,形，进行第三次分离。,41,1-饱和蒸汽引出管管座 2-汽水混合物引入管管座,3-波形板干燥器 4-疏水管 5-弧形衬套 6-涡轮分离器,7-下降管进口联箱 8-焊接十字架 9-下降管管座,10-给水管 11-给水管支架 12-连续排污管,汽水混合物经三次分离，水经疏水管,4,引至汽包水容积，蒸汽通过顶部布置的多孔板进行均流，经饱和蒸汽引出管,1,将蒸汽引至炉顶过热器。,42,Thank you!,43,