Сепарационные устройства котлов

 

Сепарационные устройства служат для отделения пара от капелек воды и предохранения внутренних поверхностей пароперегревателя, арматуры паропроводов от образования отложений и накипи.

В насыщенный пар соли попадают вместе с капельками котловой воды. Для уменьшения попадания солей в пар в паровых котлах устанавливаются сепарационные устройства.

Пароводяная смесь движется по трубе со скоростью 0, 3 – 0, 8 м/с, в результате этого на поверхности зеркала испарения возникают всплески, гребни, фонтаны воды, при их столкновении образуется огромное количество брызг неравномерно распределенных в паровом пространстве барабана. Для эффективного осаждения капелек воды применяются сепарационные устройства, основанные на использовании разных механических факторов: гравитации, инерции, пленочного эффекта. В качестве сепарационных устройств применяется утопленные дырчатые листы, корзина на выходе пара, жалюзи, внутрибарабанные или вынесенные циклоны, отбойные щитки.

Гравитационная весовая сепарация осуществляется в процессе движения пара в барабане котла вверх к выходу из него. Для выравнивания распределения скоростей подъема пара по барабану в его водном пространстве устанавливают погруженный дырчатый лист. Его устанавливают ниже низшего допустимого уровня воды на 50 – 100 мм. Отверстия в погруженном листе выполняют диаметром не менее 10 мм (для предотвращения забивания их шламом). Расстояние до стенок барабана не менее 150 мм для стока воды. Равномерность раздачи пара по всему горизонтальному сечению барабана достигается путем создания под погруженным щитом сплошной паровой подушки. Чем выше давление в барабане, тем скорость должна быть меньше.

Инерционная сепарация осуществляется созданием резких поворотов потока пароводяной смеси, поступающей в барабан котла из экранных труб. Для этого ставят отбойные щитки (при ударе о них кинетическая энергия паровоздушной смеси падает, скорость уменьшается и происходит отделение пара от воды). С целью улучшения сепарации пара на его пути дополнительно устанавливают жалюзийные решетки. Пар изменяет направление движения и под действием сил инерции происходит дополнительное отделение капель воды.

Наиболее эффективная сепарация происходит в циклоне путем интенсивного закручивания потока пара, что объясняется использованием в них так называемой пленочной сепарации.

Пленочная сепарация основана на принципе прилипания частиц влаги, находящейся в паре, на увлажненную поверхность. При ударе потока увлажненного пара о такую вертикальную или наклонную поверхность на ней образуется сплошная водяная пленка, которая непрерывно стекает в водное пространство барабана.

Внутрибарабанный циклон используют в качестве основного сепарационного устройства в мощных барабанных котлах. Он представляет собой цилиндрический вертикальный корпус 3 диаметром 290 – 350 мм, к которому тангенциально через патрубок 2 подводят пароводяную смесь со скоростью 6 – 8 м/с. В циклоне осуществляется двухступенчатая сепарация.

Первая ступень – центробежная, она создается за счет тангенциального подвода пароводяной смеси. Поток закручивается, прижимаясь к поверхности циклона. Вода, прижатая к стенке, стекает вниз. Пар со скоростью около 1 м/с равномерно по всему сечению циклона из под крышки выходит в паровой объем.

Вторая ступень — осадительная. Она имеет место при движении пара в объеме циклона. Для предотвращения прорыва пара через низ циклона, последний перекрывается донышком, образующим кольцевое сечение, с расположенными на нем направляющими лопатками. Последние обеспечивают спокойный сток воды.

Внутрибарабанные циклоны создают равномерную подачу пара в паровой объем барабана по его длине и позволяют снизить пенообразование котловой воды. Однако установка их сложна, особенно монтаж соединительных коробов. Поэтому их применяют при нагрузках, превышающих предельную, для погруженных щитов с отверстиями. Число циклонов в барабане определяется единичной нагрузкой на циклон, которая в свою очередь зависит от его размеров и давления в барабане.

При использовании сепарационных устройств снижается содержание влаги в пара до 0, 1 – 0, 15%.

Качество пара повышается благодаря протеканию следующих процессов:

1. капли концентрированной воды, унесенные паром, смешиваются с питательной водой и уходящий пар содержит влагу с меньшим солесодержанием;

2. из-за большей растворимости примесей в воде, чем в паре, при прохождении паром слоя воды, растворенные в нем вещества переходят в питательную воду, а промытый пар уносит с собой эти примеси. После промывки пар подвергают повторной сепарации.

Ступенчатое испарение

 

Один из наиболее эффективных методов снижения потерь тепла котловой воды с непрерывной продувкой и получения более чистого пара является ступенчатое испарение.

 

Рисунок 9.4 – Ступенчатое испарение

 

Оно заключается в том, что в водном объеме барабана котла создаются зоны с различным содержанием солей в котловой воде. Это достигается разделением водяного объема барабана котла с его поверхностями нагрева на отдельные отсеки. Непрерывная продувка производится из отсека с наиболее высоким солесодержанием, а отбор пара с наименьшим. Верхний барабан разделен перегородкой с отверстием (переливной трубой) на два отсека – чистый и солевой. Питательная вода поступает в чистый отсек, а солевой питается из чистого отсека через переливную трубу. В чистом отсеке образуется примерно 80% пара, в солевом 20%. Следовательно, из чистого в солевой отсек поступает 20% котловой воды, которая для чистого отсека является продувочной. Поэтому продувка чистого отсека происходит без тепловых потерь, обеспечивая низкое солесодержание котловой воды в нем.

Существенным недостатком является возможность обратного перетока воды в чистый отсек при «вялой» циркуляции. Для устранения этого недостатка применяют ступенчатое испарение с выносными циклонами, которые являются солевыми отсеками (ДКВР-20). При использовании выносных циклонов в качестве сепарационного объема разность уровней в отсеках может быть выбрана достаточной по условиям предотвращения обратного перетока воды. Поэтому схемы с выносными циклонами предпочтительны, особенно при небольшой производительности солевого отсека.

 

 

Рисунок 9.5 – Схема трехступенчатого испарение с выносной третьей ступенью:

1 – барабан котла; 2 – нижний коллектор; 3 – опускная труба; 4 – подъемная труба; 5 – подвод питательной воды; 6 – вывод (продувка) части воды из контура циркуляции; 7 – отвод насыщенного пара; 8 – выносной циклон; 9, 10 – опускные и парообразующие трубы контура солевого отсека; 11 – отвод пароводяной смеси в циклон; 12, 13 – водо- и пароперепускные трубы; 14 – периодическая продувка.

 

Питательная вода поступает в барабан который служит чистым отсеком. Продувочная вода из барабана поступает в циклоны, для которых эта вода является питательной. Циклон имеет отдельный контур циркуляции и выдает пар в барабан котла. Пар проходит через сепарационное устройство чистого отсека и дополнительно очищается. Непрерывная продувка осуществляется только из циклона, если он есть. При ступенчатом испарении уменьшаются потери тепла с продувкой и повышается качество пара.

Эффективность ступенчатого испарения возрастает с увеличением числа ступеней испарения, однако это нарастание с ростом числа ступеней затухает. Наибольшее распространение получили двух- и трехступенчатые схемы. При этом вторая ступень испарения может быть организована либо внутри барабана, либо вне его — в выносных циклонах. В трехступенчатой схеме обычно первую и вторую ступени выполняют в барабане, а третью — в выносном циклоне.

Ступенчатое испарение позволяет повысить чистоту пара при заданном качестве питательной воды и данном значении продувки. Оно позволяет также получить удовлетворительную чистоту пара при воде более низкого качества, что упрощает и удешевляет водоподготовку. Ступенчатое испарение позволяет также повысить экономичность паротурбинной установки вследствие уменьшения продувки без заметного снижения качества пара.

 

 

Контрольные вопросы:

1. Из-за чего происходит загрязнение пара? Как определяют чистоту пара?

2. Механизм уноса капельной влаги.

3. Какие требования предъявляют к качеству воды и пара?

4. Методы получения чистого пара.

5. Опишите принцип работы и конструкцию сепарационных устройств.

6. Назначение и особенности продувки парового котла.

7. Опишите назначение и принцип ступенчатого испарения.

 

 

⇐ Предыдущая6789101112131415

Поделиться: