第十章 蒸汽凈化

電廠鍋爐原理及設備2/1/2023第十章蒸汽凈化第一節(jié) 蒸汽污染的原因及其凈化措施第二節(jié) 飽和蒸汽的機械攜帶第三節(jié) 蒸汽的溶解性攜帶第四節(jié) 汽水分離和蒸汽清洗裝置2/1/2023第一節(jié) 蒸汽污染的原因及其凈化措施一、蒸汽含鹽量對鍋爐、汽輪機工作過程的影響二、蒸汽品質(zhì)規(guī)范三、蒸汽污染的原因四、凈化蒸汽的原則措施2/1/2023一、蒸汽含鹽量對鍋爐、汽輪機

工作過程的影響1．蒸汽品質(zhì)1）單位質(zhì)量蒸汽中所含雜質(zhì)的數(shù)量，μg/kg、mg/kg2）反映蒸汽清潔程度2/1/2023一、蒸汽含鹽量對鍋爐、汽輪機

工作過程的影響2．鹽垢的危害1）過熱器（1）影響流動，阻力增大（2）影響傳熱，蒸汽吸熱量減少，θpy升高，η降低（3）沉積嚴重使管壁溫度升高，發(fā)生爆管

2）閥門：關閉不嚴，動作不靈3）汽輪機（1）改變?nèi)~片型線，影響出力和效率，阻力增大，軸向推力增大（2）轉(zhuǎn)子積鹽不均，引起機組振動，造成事故2/1/2023二、蒸汽品質(zhì)規(guī)范（表10-1、2）2/1/2023三、蒸汽污染的原因1．機械性攜帶1）蒸汽通過攜帶含鹽水滴而污染2）取決于蒸汽濕度和鍋水含鹽量2．溶解性（選擇性）攜帶1）蒸汽通過直接溶鹽而污染2）服從物理化學分配定律3．蒸汽攜帶系數(shù)Km2/1/2023四、凈化蒸汽的原則措施1．控制鍋爐水品質(zhì)——排污2．提高給水品質(zhì)——采用合理水處理系統(tǒng)3．減少機械性攜帶——采用高效汽水分離設備4．減少選擇性攜帶——提高蒸汽清洗效果2/1/2023第二節(jié) 飽和蒸汽的機械攜帶受熱蒸發(fā)管內(nèi)汽水混合物引入汽包水容積或蒸汽空間，蒸汽穿出蒸發(fā)面或汽水混合物引入蒸汽空間→蒸汽空間形成飛濺水滴→若蒸汽空間高度不夠，大水滴隨蒸汽帶出，小水滴被汽流卷吸帶走能被汽流帶走的水滴dmax

（與汽流速度w和p有關）

飛升速度2/1/2023一、鍋爐負荷的影響1．蒸汽濕度與負荷的關系（圖10-1）1）第一區(qū)域：帶出細小水滴2）第二區(qū)域：蒸汽速度高，較大水滴被帶走3）第三區(qū)域：大量飛濺水滴被帶走2．運行負荷的選取1）臨界負荷Dc及其確定2）最大允許負荷及其確定3．設計指標1）蒸發(fā)面負荷Rm：蒸汽平均上升速度或帶走水滴的能力2）蒸汽空間負荷Rk：蒸汽停留時間的倒數(shù)2/1/2023二、蒸汽空間高度1．蒸汽濕度與蒸汽空間高度的關系（圖10-2）2．保持高度的方法1）嚴格控制汽包水位：最高允許水位及其確定方法2）防止D突增或p突降2/1/2023三、鍋水含鹽量的影響1．表面張力

含鹽（堿性物質(zhì)）↑→表面張力↓→汽泡d↓2．動力粘度

含鹽↑→粘度↑→摩擦阻力↑→汽泡合并困難3．綜合影響

生成汽泡小→水容積中含汽量↑→水容積膨脹→蒸汽空間高度↓→蒸汽帶水↑2/1/2023四、蒸汽壓力的影響1．p增高1）p↑→ ↓→汽水分離困難→攜帶水滴能力↑2）p↑→飽和溫度↑→水分子運動↑→表面張力↓→易破裂成細小水滴被帶走2．p降低

p↓→飽和溫度↓→產(chǎn)生附加蒸汽→汽包水位↑，穿過蒸發(fā)面蒸汽量↑→蒸汽大量帶水2/1/2023第三節(jié) 蒸汽的溶解性攜帶一、飽和蒸汽的溶鹽1．溶鹽規(guī)律1）分配定律：一定p、T下，某物質(zhì)在兩種互不相溶的介質(zhì)里均能溶解，則兩種介質(zhì)中的溶解度之比為常數(shù)，即分配系數(shù)2）飽和蒸汽溶鹽特點（1）選擇性（2）蒸汽溶鹽能力隨p增加而增加2．鹽的分類（按溶解指數(shù)）1）硅酸——高壓蒸汽污染主要原因，>6Mpa2）NaOH、NaCl、CaCl2：超高壓時須考慮，>12.75Mpa3）難溶于蒸汽的鹽分：（亞）硫酸鹽、磷酸鹽，>20Mpa2/1/2023二、硅酸的選擇性攜帶1．重要性：汽輪機低壓缸中沉積2．硅化物溶鹽規(guī)律

鍋水PH↑→[OH-]↑→化學平衡轉(zhuǎn)向生成硅酸鹽→硅酸↓3．減少蒸汽中硅化物含量的方法1）減少鍋水硅化物含量：補給水除硅，防止凝汽器泄露2）清潔水清洗蒸汽3）控制鍋水PH（9~10）（1）PH↑→硅酸減少（2）PH↑→堿度↑→易形成泡沫→機械攜帶↑ →堿腐蝕↑2/1/2023三、過熱蒸汽的溶鹽規(guī)律（圖10-3、4）1．飽和蒸汽中溶解度大的鹽類，過熱蒸汽中也較大2．過熱蒸汽p越高，物質(zhì)溶解度越大3．過熱蒸汽p一定，隨T上升，鹽分溶解度有上升、下降和先降后升的趨勢2/1/2023第四節(jié) 汽水分離和蒸汽清洗裝置一、汽水分離1．重力分離：較大直徑水滴2/1/2023一、汽水分離2．一次分離元件1）任務：消除汽水混合物動能，將汽、水初步分離2）旋風分離器（圖10-5）（1）工作原理：離心作用（2）分離效果

a．入口速度：過大導致阻力增大，不利水循環(huán) b．筒體直徑：過小導致臺數(shù)增多，安裝、檢修不便（3）汽水混合物引入方式（圖10-6）

a．單位式：阻力??；水冷壁受熱不均蒸汽負荷差別大 b．總匯流箱并聯(lián)式：阻力大，焊縫易裂 c．分組匯流箱并聯(lián)式：負荷分配均勻，焊縫短（4）安裝：標高、旋轉(zhuǎn)方向、相鄰間距3）渦輪（軸流）式旋風分離器2/1/2023一、汽水分離3．二次分離元件1）任務：分離蒸汽中細小水滴并從汽包上部均勻引出2）百葉窗（波形板）分離器（圖10-8）（1）工作原理：離心、粘附作用（2）分離效果：流速不能太高（3）分類

a．水平：置于汽包上部蒸汽引出口前（配合多孔板） b．立式：便于疏水，允許較高流速；占空間大3）頂部多孔板（均汽板）（1）位置：汽包頂部蒸汽引出口前汽包空間（2）作用：利用小孔節(jié)流作用，使蒸汽沿汽包長度均勻分布，避免局部流速過高帶水增加2/1/20232/1/2023二、蒸汽清洗1．目的：利用清潔給水降低溶解在蒸汽中的鹽類2．原理：蒸汽中部分鹽分擴散到清洗水中3．清洗裝置（圖10-9）1）鐘罩式：阻力較大，結構復雜，清洗有效面積小2）平孔板式：對穿孔速度、水層厚度有一定要求4．影響清洗效果的因素1）給水含鹽量低2）接觸程度（t、A）完善3）嚴格控制鍋水含鹽量，提高分離效率4）清洗裝置數(shù)量多5．清洗后的含鹽量計算2/1/2023三、鍋爐排污及其利用系統(tǒng)1．鍋爐排污1）過程：將部分含鹽濃度較高鍋水排出，并補充以清潔給水2）分類（按目的分）（1）連續(xù)排污

含鹽濃度最大的近汽包蒸發(fā)表面處鍋水連續(xù)排出，并補充清潔給水（2）定期排污

沉積在鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)較低處的不溶性沉渣和鐵銹雜質(zhì)定期排出3）排污率p及與給水、蒸汽品質(zhì)的關系（1）Sls一定：Sgs↓→p↓→工質(zhì)、熱量損失↓（2）p不變：Sgs↓（水處理費）→Sls↓→蒸汽品質(zhì)提高（3）Sgs一定：p↑→Sls↓→蒸汽品質(zhì)↑→工質(zhì)、熱量損失↑（4）Sgs一定：p↓→蒸汽品質(zhì)惡化2/1/20232．排污利用系統(tǒng)1）目的

減少因排污引起的工質(zhì)、熱量損失和環(huán)境污染，提高電廠經(jīng)濟性2）回收利用方法（1）單級（2）多級：串聯(lián)兩級2/1/2023第三章（作業(yè)題）1．什么叫理論空氣量？如何計算1kg收到基燃料燃燒所需的理論空氣量？推導出其計算公式。2．什么是過量空氣系數(shù)和漏風系數(shù)？它們?nèi)绾斡嬎?？鍋爐漏風會帶來哪些危害？3．什么是最佳過量空氣系數(shù)？為什么說爐膛出口過量空氣系數(shù)αl”存在著一個最佳值？如何確定？2/1/2023第四章（作業(yè)題）1．為什么說煤粉存在一個經(jīng)濟細度？什么叫經(jīng)濟細度？影響煤粉經(jīng)濟細度的因素有哪些？2．根據(jù)轉(zhuǎn)速不同，磨煤機分為哪幾類？各類型磨煤機又有哪幾種？3．與直吹式相比，中間儲倉式制粉系統(tǒng)具有哪些優(yōu)缺點？2/1/2023第五章（作業(yè)題）1．什么是燃燒？什么是均相燃燒和多相燃燒？2．煤粉在爐膛內(nèi)的燃燒過程分哪幾個階段？各階段的主要特點是什么？3．什么是著火熱？其主要影響因素是什么？4．均等配風和分級配風直流煤粉燃燒器的配風原則和結構有何不同？各適用于什么煤種？原因是什么？2/1/2023第六章（作業(yè)題）1．什么是蒸發(fā)受熱面？自然循環(huán)鍋爐的蒸發(fā)系統(tǒng)由哪些設備組成？2．汽包在汽包鍋爐中具有哪些作用？2/1/2023第七章（作業(yè)題）1．什么是過熱器和再熱器的順流、逆流和混合流方式？這些布置方式各有何特點？如何應用？2．鍋爐運行中如何防止或減少熱偏差的產(chǎn)生？3．影響高溫腐蝕的因素是什么？如何防止高溫腐蝕？2/1/2023第八章（作業(yè)題）1．什么是沸騰式和非