鍋爐原理第11章蒸汽凈化和水工況

第十一章蒸汽凈化和水工況熱能與動力工程第一節(jié)概述一、蒸汽的品質(zhì)及雜質(zhì)的來源1．蒸汽的品質(zhì)壓力、溫度、雜質(zhì)的含量；2．雜質(zhì)各種鹽類，堿及氧化物、腐蝕產(chǎn)物等，絕大部分是鹽類和腐蝕產(chǎn)物。對蒸汽規(guī)定了雜質(zhì)含量的標準（雜質(zhì)含量上限），鍋爐的參數(shù)越高，要求就越高。熱能與動力工程3．雜質(zhì)來源原水經(jīng)過一定程度凈化處理后得到鍋爐的給水，自然環(huán)鍋爐來說，給水帶入鍋爐的雜質(zhì)（即鹽份）有三個出路：（1）大部分隨鍋爐的排污排掉了；（2）小部分隨過熱蒸汽帶出鍋爐；（3）其余部分在鍋爐的蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。熱能與動力工程Sgs—水處理后殘余的鹽份Sq—蒸汽攜帶的鹽份Sls—爐水攜帶的鹽份，鹽濃縮及腐蝕產(chǎn)物等SlsSgsSq排污熱能與動力工程二、雜質(zhì)的危害1．原理蒸汽中各種鹽份的溶解度不同，同一種鹽類，在不同的壓力和溫度下，溶解度也不相同，因而，不同的鹽份將在不同的溫度和壓力下沉積下來。一般情況下，溫度、壓力升高，溶解度增加。飽和蒸汽中攜帶的鹽份大于該鹽份在過熱蒸汽中溶解度，因此，將有鹽份在過熱器內(nèi)析出沉積，否則在后面的汽輪機內(nèi)析出沉積。熱能與動力工程2．危害表現(xiàn)表現(xiàn)在鍋爐的工質(zhì)側(cè)，蒸發(fā)回路中產(chǎn)生的飽和蒸汽所攜帶的鹽份將在從鍋筒出來后一路沉積下來。（1）過熱器積鹽流動阻力增加，傳熱熱阻增加，管壁溫度升高；（2）鹽份沉積在管道的閥門處引起閥門的動作失靈，卡澀，漏汽等；（3）汽輪機的通流部分積鹽葉型發(fā)生改變，阻力增加，出力及效率下降調(diào)速機構(gòu)及主汽門卡澀，造成嚴重的后果。熱能與動力工程三、蒸汽雜質(zhì)的攜帶1．蒸汽被污染的根源

根源是給水處理不可能徹底2．污染的原因（1）飽和蒸汽從鍋筒中出來，直接攜帶有爐水水滴——稱為機械攜帶熱能與動力工程（2）蒸汽直接溶解鹽份—稱為選擇性攜帶所以，蒸汽攜帶雜質(zhì)的總量：熱能與動力工程四、提高蒸汽品質(zhì)的方法1．降低爐水含鹽量對自然循環(huán)鍋爐，只依靠提高給水的品質(zhì)不能夠使爐水含鹽量降低。采用排污的手段：1）連續(xù)排污—從鍋筒內(nèi)含鹽量最大的位置排出一定量的爐水2）定期排污—從下降管的最低處（下集箱），排出沉積物。2．汽水分離—降低機械攜帶；3．蒸汽清洗—降低溶鹽以及機械攜帶；4．分段蒸發(fā)（結(jié)構(gòu)復(fù)雜，已較少用）熱能與動力工程第二節(jié)蒸汽帶鹽的機理一、飽和蒸汽的機械攜帶（蒸汽帶水）蒸汽帶水的影響因素：1．鍋筒壓力2．蒸汽的負荷3．蒸汽空間高度對蒸汽帶水的影響4．爐水含鹽量熱能與動力工程二、飽和蒸汽溶鹽（一）具有以下的特點1．具有選擇性：在相同的條件下，不同的鹽類在蒸汽中的溶解度相差很大。2．飽和蒸汽和過熱蒸汽均可以溶解鹽類。3．壓力升高，汽水性質(zhì)相接近，溶鹽的能力增大。隨著壓力的降低，鹽份開始析出。熱能與動力工程（二）爐水中的物質(zhì)在飽和蒸汽中的溶解能力，分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類：Ⅰ類易溶：主要是硅酸，H2SiO3，危害最大，沉積在較低壓力的汽輪機級的葉片上，幾乎無法用水沖洗。提高爐水的堿度（即PH值升高），有利于硅酸轉(zhuǎn)化成硅酸鹽Ⅱ類一般溶：NaOH，NaCI，CaCI2。Ⅲ類難溶：硅酸鹽，Na2SO4，Na2SiO3，Na2PO4……熱能與動力工程第三節(jié)汽水分離和蒸汽清洗對策：機械攜帶—汽水分離；溶鹽—蒸汽清洗。熱能與動力工程一、汽水分離1．目的是解決蒸汽帶水，使蒸汽的濕度不大于0.05%。2．分離的原理（1）重力分離—依靠汽水的密度差自然分離；（2）慣性分離—氣流轉(zhuǎn)向；（3）離心力分離—離心力可以比重力大幾百至幾千倍；（4）水膜分離—水黏附在金屬壁面上形成水膜流下來。熱能與動力工程3．分離裝置實際工程上的分離裝置同時利用幾種分離原理：（1）鍋內(nèi)旋風分離器（2）檔板，消除動能；（3）孔板，消除動能，均勻流動（4）百葉窗等熱能與動力工程二、蒸汽清洗1．主要的目的是降低蒸汽中的溶鹽，也減少了機械攜帶的鹽份。2．機理經(jīng)分離后的蒸汽，再經(jīng)過潔凈水層（來自給水）進行清洗，使從濃度較大的爐水中出來的蒸汽在潔凈的給水層中發(fā)生物質(zhì)擴散，使溶于蒸汽中的鹽份部分地轉(zhuǎn)移到清洗水中。熱能與動力工程3．效果理論上可以提高蒸汽品質(zhì)達40倍以上，但實際上，一般只能提高4~10倍。4．限制

給水不能全部用來清洗蒸汽，原因：（1）清洗中部分蒸汽凝結(jié)，水冷壁受熱面要增加蒸汽凝結(jié)量的蒸發(fā)份額，分離器的負荷增加；（2）蒸汽的凝結(jié)將給水溫度加熱到飽和溫度，不利于水循環(huán)的安全。一般40~50%的給水用于蒸汽清洗。熱能與動力工程5．蒸汽清洗裝置常用平孔板式，或稱為起泡穿層式。采用2~3mm厚的鋼板，開出直徑為8~12mm小孔，蒸汽的穿孔速度為1.3~1.6m/s，清洗水層為50~70mm，蒸汽向上流動的阻力托住水層，使水不至于漏下來。熱能與動力工程第四節(jié)鍋爐水工況一、天然水質(zhì)含有：1．懸浮物2．膠體物3．溶解物質(zhì)（1）鹽類（鈣鎂鹽，鈉鹽，鐵鹽，錳鹽等）通常以離子的狀態(tài)存在與水中：分為陽離子和陰離子，熱能與動力工程（2）氣體（氧氣，CO2，氮氣等），會發(fā)生氣體腐蝕（屬于電化學(xué)腐蝕）（3）其他有機物質(zhì)。熱能與動力工程二、水質(zhì)指標通常，有如下定義：1．總含鹽量—水中陽離子和陽離子的總和；2．硬度—水中鈣鎂鹽類的總量水的軟化處理：完全除去鈣鎂鹽后的水的硬度為零，再要求高時，就需要除去銅等。熱能與動力工程三、受熱面工質(zhì)側(cè)結(jié)水垢（一）鈣鎂鹽（硬鹽），在升溫及蒸發(fā)過程中均可以析出，從而形成：1．水垢—直接在金屬受熱面上形成致密的沉積物，結(jié)晶核心在壁面上的粗糙點，也稱為一次水垢；2．水渣—沉積在水中，結(jié)晶中心是水中的膠體質(zhì)點，可及時排出，否則可形成二次水垢。現(xiàn)代電站的水處理技術(shù)已能使鈣鎂鹽水垢在電站鍋爐中極少發(fā)生。（二）鐵垢和銅垢對現(xiàn)代電站鍋爐，鍋爐受熱面的水垢的主要成分為氧化鐵、銅和硅酸鹽等。熱能與動力工程四、鍋筒鍋爐的水質(zhì)工況1．給水標準規(guī)定了水的硬度（或電導(dǎo)率），SiO2，pH，O2，F(xiàn)e，Cu，油以及N2，H2等氣體的含量，一般不限制Na的含量。2．鍋筒爐水校正處理方法通常只處理補給水，凝結(jié)水不再經(jīng)過處理，而對鍋爐水進行校正處理，形成泥渣排出。方法：在鍋筒中加藥（磷酸鹽），并維持爐水中一定的過剩磷酸鹽。熱能與動力工程五、直流鍋爐的水工況1．特點無鍋筒，給水直接加熱，蒸發(fā)，過熱，不能進行爐水校正處理和排