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蒸汽污染及防止 刘娟5月25日 蒸汽污染的定义及意义 从锅炉出来的蒸汽总是含有少量杂质的 当蒸汽中的硅酸 钠盐等物质含量超过了规定 就叫做蒸汽污染 污染蒸汽中的杂质会沉积在蒸汽通过的各个部位 如果过热器和汽轮机内积盐 会影响机组的安全 经济运行 例如 在过热器中积盐 由于各种盐的传热性能很差 使锅炉的热量随烟气流失 从而浪费燃料 还会引起爆管事故 在汽轮机调速系统或主汽门积盐 会使汽门产生卡涩现象 降低工作的可靠性 严重的还会导致危险事故的发生 当汽轮机的动 静叶片上积盐 会使蒸汽流通截面减小 因而阻力增加 使汽轮机的出力下降 同时 使汽轮机各级间的压降增大 使叶片应力和轴向推力增加 还会增加机组的振动 所以研究蒸汽污染及获得清洁蒸汽的方法等是很重要的 饱和蒸汽污染 在汽包锅炉中 过热蒸汽的品质主要取决于汽包送出的饱和蒸汽的品质 所以一般只讨论饱和蒸汽的污染 对于汽包锅炉 饱和蒸汽污染主要是由蒸汽带水和蒸汽溶解杂质两个原因造成的 一 饱和蒸汽带水从汽包送出的饱和蒸汽常夹带一些锅水的小水滴 锅水中的各种杂质会随水滴带进蒸汽中 这种现象称为饱和蒸汽的机械携带 二 饱和蒸汽溶解杂质蒸汽有溶解某些物质的能力 蒸汽压力越高 蒸汽的溶解能力越大 这是因为饱和蒸汽的压力越高 密度越大 蒸汽的性能越接近于水的性能 所以高参数蒸汽溶解锅水中的某些物质的能力较大 我们把饱和蒸汽因溶解而携带某些物质的现象称为蒸汽的溶解携带 饱和蒸汽溶解某物质的能力可用分配系数 KF 来表示 KF 越大 表示饱和蒸汽溶解该物质的能力越大 锅炉水中常见物质按其在饱和蒸汽中溶解能力的大小 划分为三类 1 硅酸类 2 NaCl NaOH等 3 Na2SO4 Na3PO4和Na2SiO3由此可见饱和蒸汽的溶解携带时有选择性的 也称为选择性携带 饱和蒸汽携带某物质的量 应为水滴携带和机械携带之和 对于不同压力的汽包锅炉 蒸汽携带盐类物质的情况不同 低压锅炉 小于2 5MPa 多是机械携带 中压锅炉 2 5 5 9MPa 多是机械携带 高压锅炉 6 0 12 9MPa 多是溶解携带 超高压锅炉 大于13MPa 多是溶解携带 二 影响蒸汽带水和溶解杂质的因素 一 影响饱和蒸汽带水因素1 汽包水位对蒸汽带水的影响2 锅炉负荷影响3 锅炉水含盐量对蒸汽带水的影响4 锅炉压力对蒸汽带水的影响 二 影响饱和蒸汽溶解携带的因素1 锅炉压力对蒸汽溶解携带的影响饱和蒸汽的溶解携带随锅炉压力的升高而增大 2 锅炉pH值对硅酸溶解携带系数的影响饱和蒸汽溶解的主要是硅酸 对硅酸盐的溶解能力很小 所以硅酸的溶解系数与锅炉水中的硅化物形态有关 而这又取决于炉水的pH值 pH降低 蒸汽对硅酸的溶解携带增大 对于高参数锅炉硅酸的溶解携带系数很大 为保证蒸汽含硅量不超过允许值 应严格控制锅炉水的含硅量 三 蒸汽流通系统的盐类沉积 1 过热器内的盐类沉积原因 饱和蒸汽携带盐类物质 分两种状态 一是蒸汽选择性携带盐类物质 主要是硅酸 另一种是呈液体状态 主要是含钠盐的水滴 当饱和蒸汽被加热成过热蒸汽时 小水滴会因蒸发 浓缩直至被蒸干而积盐 另外过热蒸汽比饱和蒸汽溶解能力大 水滴中的盐类会溶解在过热蒸汽中 使蒸汽中的溶解物含量增加 带入汽轮机中 分布情况 过热器内沉积的盐类主要是钠化合物 硅化合物主要沉积在汽轮机内 在过热器内还可能沉积有铁的氧化物 腐蚀产物 清除方法 因沉积物主要是溶于水的钠盐 利用检修机会采用水洗的方法就可去除 金属腐蚀产物及其他难溶沉积物 应采用化学清洗 水洗一般用凝结水进行 也可用除盐水 水温控制在70 80度 2 汽轮机内盐类沉积物盐类沉积形成原因 一般主要是硅酸和各种钠化合物溶液 及少量固态钠和铁的氧化物 带有各种杂质的过热蒸汽进入汽轮机后 由于压力和温度降低 钠化合物和硅酸在蒸汽中的溶解度随压力降低而减少 当其中某种物质的溶解度下降到到它在蒸汽中的含量时 该物质就会以固态析出 并沉积在蒸汽流通部位 分布规律 不同级中沉积物不一样 不同级中沉积物的化学组成不同 供热机组和经常启 停得汽轮机内沉积物量较少 汽轮机内盐类沉积物的清洗在汽轮机检修时如果发现有沉积物 应取样进行沉积物分析 以便确定清除的方法 沉积在汽轮机内的不溶于水的沉积物 一般是在汽轮机大修时 用机械的方法清除 例如喷砂法处理 对于二氧化硅 可将转子吊出汽缸 并放入浓度3 5 的NaOH溶液中 融入蒸汽煮 然后用水冲洗干净 四 获得清洁蒸汽的方法 饱和蒸汽中的杂质来源于锅炉水 所以为了获得清洁蒸汽 以防止在蒸汽流通部位积盐 首先应减少锅炉水中杂质的含量 还应设法减少蒸汽的带水量和降低杂质在蒸汽中的溶解量 具体措施有 一 减少进入锅炉水中杂质量二 锅炉排污三 汽包内部装置四 调整锅炉运行工况五 化学除沫剂 减少进入锅炉水中杂质量量 主要应保证给水水质优良 保证给水水质优良的方法如下 1 减少热力系统的汽水损失 降低补给水量 2 采用优良的水处理工艺 降低补给水中杂质的含量 3 防止凝汽器漏泄 以免汽轮机凝结水被冷却水污染 4 采取给水和凝结水系统的防腐措施 减少给水中的金属腐蚀产物 5 对于新安装的锅炉在启动前应进行化学清洗 以除去锅内黏附的氧化铁 腐蚀产物 焊渣和硅化物等杂质 以减少启动后露水中各种杂货的含量 使蒸汽品质较快达到合格 锅炉运行过程中 随着锅水不断蒸发浓缩 水中杂质逐渐增多 这些杂质少量被蒸汽带走 大部分留在锅炉水中 当炉水的含盐量和含硅量超过一定限度时 会造成蒸汽品质不良 当锅炉水中的水渣较多时也会影响蒸汽品质 而且还可能造成炉管堵塞 危及锅炉的安全运行 因此为了使锅炉水中的含盐量和含硅量维持在极限允许值以内 排掉锅炉水中的水渣 在运行中需经常放掉一部分锅炉水 并且补入相同量的给水 这叫做锅炉排污 锅炉排污方式有连续排污和定期排污 连续排污是连续不断的将汽包中水面附近的锅水排出 目的主要是防止锅炉水中的含盐量和含硅量过高 另外也能排出少量锅炉水中细微或悬浮的水渣 连排开度一般控制不低于3 定期排污时定期从锅炉水循环系统的最低点 如从水冷壁的下联箱处 排放掉部分锅炉水 目的是为了排除水渣 水渣大部分沉积在水循环系统的下部 所以定排点应设在水循环系统的最低点 为了不影响锅炉的水循环 定排时间一般不超过0 5 1分钟 每次排污量一般为锅炉蒸发量的0 1 0 5 定排最好在锅炉低负荷时进行 因为此时循环速度低 水渣下沉 排放的效果最好 定排时间间隔根据锅炉水质来决定 一般锅炉每8h进行一次或24h进行一次 锅炉的排污量要根据水质分析结果来定 但锅炉的排污会损失一些热量和水量 所以在保证蒸汽品质合格的前提下 应尽量减少锅炉的排污率 每减少1 的排污 一般可节省0 2 的燃料 但为了防止锅内水渣积聚 锅炉的排污率也不应太小 汽包内部装置 指为了获得清洁蒸汽而设置在汽包内部的汽水分离装置 蒸汽清洗装置以及分段蒸发装置 调整锅炉运行工况 锅炉的负荷 负荷变化速度和汽包水位等运行工况 对饱和蒸汽的带水量有很大影响 通过热化学试验