锅炉原理 14章

1、第十四章第十四章 电站锅炉蒸汽品质电站锅炉蒸汽品质 及其污染防治及其污染防治n学习要点：n1、为什么需要清洁的蒸汽？n2、蒸汽污染的原因？影响因素？n3、怎样治理？n一、蒸汽品质蒸汽品质n1蒸汽的品质n指蒸汽中杂质的含量，也就是蒸汽的清洁程度。n2杂质种类n包括气体和非气体杂质；nA）、气体杂质，如O2、N2、CO2等。n 危害：可能腐蚀金属。nB）、非气体杂质：一些盐类。n 危害：过热器、阀门、汽轮机叶片；第一节 蒸汽品质及其污染原因第一节 蒸汽品质及其污染原因n二、蒸汽污染的原因二、蒸汽污染的原因n锅炉的给水或多或少总含有杂质。给水进入锅炉后被加热产生蒸汽，其中的杂质大部分转移到锅炉水中。

2、因此，锅炉水的杂质浓度要比给水高很多。n1，由汽包送入过热器的饱和蒸汽携带有锅炉水，这是污染 n 蒸汽的第一个原因；n2，蒸汽能溶解某些盐类，这是蒸汽污染的第二个原因；炉型压力（MPa)钠（ g/)二氧化硅（g/)磷酸盐处理挥发性处理汽包炉3.82 5.7815205.88 12.6101012.7 18.310直流炉5.88 12.6101012.7 18.3表14-1 蒸汽品质标准第一节 蒸汽品质及其污染原因表14-2 蒸汽中最大铜和铁的含量压力（MPa）铁（g/)铜（g/)锅筒炉直流炉锅筒炉直流炉12.7-18.3201055第一节 蒸汽品质及其污染原因n三、蒸汽污染的表述三、蒸汽污染的

3、表述1、蒸汽携带锅炉水叫做机械携带；A）、机械携带量的多少取决于带出的炉水量和炉水的 含盐浓度；B）、两个概念：蒸汽湿度 ：蒸汽含水的重量占湿蒸汽总重量的百分量；蒸汽带出水分的含盐浓度炉水的含盐浓度；C）、则蒸汽的含盐量为：kgmgSSlssq/100第一节 蒸汽品质及其污染原因2、蒸汽能够溶解盐类而带盐，称为溶解性携带A）、分配系数 指某物质溶解于蒸汽中的量与该物质溶解于炉水中的量之比。B）、则蒸汽中的溶盐量计算：n lsRqSaS100a第一节 蒸汽品质及其污染原因3、总盐量的计算ak100srqqqlsaSSSSA )、当蒸汽既携带炉水又溶解盐类时，蒸汽中所含某一物质的 总量:B）、携带

4、系数K：蒸汽中的含盐量占炉水含盐量的百分数。 所以，蒸汽中所含某一物质的总量也可表述为：lsqSKS100第一节 蒸汽品质及其污染原因n第二节 饱和蒸汽的机械携带n1、背景、背景n汽包的下半部为水容积，上半部为蒸汽空间。水冷壁中的汽水混合物，在引入汽包的水容积或蒸汽空间时，具有一定的动能。当蒸汽穿出蒸发面或当汽水混合物引入汽包的蒸汽空间时，可能在蒸汽空间形成飞溅的水滴。形成的水滴，可能随蒸汽带出，使蒸汽带水。gdw) 1(155. 1 n2、计算、计算n卷吸水滴所需的最小汽流速度为：力系数；水滴在汽流中的流动阻水滴直径；饱和水及饱和汽的密度、d第二节 饱和蒸汽的机械携带n上式表明：nA）、水滴

5、直径越小，带出水滴所需汽流速度就越低；工作压力高，水和汽的密度差减小，汽流可带出更大的水滴；汽流速度高，带水能力也大；nB）、汽包中一定的汽流速度，将卷吸一定直径的水滴。而小于这一界限直径的所有水滴，均被汽流带走。n 这种水滴称为输送水分。第二节 饱和蒸汽的机械携带n3、影响因素、影响因素n（1）、锅炉负荷n（A）、负荷增大时：n进入汽包的汽水混合物动能增大，生成的水滴增多；n水空间含汽量增加，汽包水位升高；n汽包蒸汽空间的汽流速度增大；n因而导致，蒸汽湿度增大。n（B）、蒸汽湿度与负荷D的关系：与负荷有关的系数；有关的系数；与压力和汽水分离装置nAnAD第二节 饱和蒸汽的机械携带第二节 饱和

6、蒸汽的机械携带mR;/)./(,)./(,3233323mVmFkgmvhkgDhmmVDvRhmmFDvRkm汽包蒸汽空间容积，；汽包中蒸发面的面积，；饱和蒸汽比容，；锅炉蒸发量，kR（C）、蒸发面负荷 和蒸汽空间负荷蒸发面负荷表示每小时每平方米的蒸发面上所产生的蒸汽容积。表示了蒸汽带走水滴的能力；蒸汽空间负荷表示每小时通过每立方米蒸汽空间的蒸汽容积流量。表示蒸汽在汽包蒸汽空间停留时间的长短。第二节 饱和蒸汽的机械携带n（2）、工作压力n（A）、当汽包的工作压力升高时，n饱和温度升高，分子间的相互引力减小，饱和水的表面张力减小，汽泡更易破碎为细小的水滴而被带走；n饱和蒸汽与水的密度差越小，汽

7、水分离越困难；n因而，蒸汽湿度随压力的升高而升高。n(B)、当蒸汽负荷突增，汽包压力急剧下降时，n锅水处于过饱和状态，将放出热量产生附加蒸汽；n蒸发系统的金属也会放出热量产生附加蒸汽；n导致水位面以下的蒸汽量剧增、水位面上升，造成蒸汽大量带水汽水工腾。第二节 饱和蒸汽的机械携带（3）、蒸汽空间的高度（A）、当蒸汽空间高度较小时，不 但小水滴易被蒸汽带走，部 分大水滴也能被带走；（B）、当蒸汽空间较大（0.6m)， 大水滴不能被带走。此时再增 加蒸汽空间的高度，蒸汽的湿 度也变化不大；（C）、通常汽包的正常水位应在汽 包中心线以下100200mm 处，波动范围5075mm。第二节 饱和蒸汽的机械

8、携带n（D）、汽包水位的指示n由于散热的影响，水位表中水的温度低于饱和温度，同时汽包水容积内含有蒸汽。所以汽包中的水位要高于水位表的水位。第二节 饱和蒸汽的机械携带n（4）、锅炉水含盐的影响n炉水含盐影响水的表面张力和动力粘度。n（A）、炉水含盐量增多：n溶液的表面张力减小，汽泡的直径也随之减小，汽泡对水的相对运动减慢，汽包水容积中的含汽量增多蒸汽空间高度减小；n相邻汽泡间的液体粘度增大，汽泡难于完成由小变大的合并过程；n汽泡越小，内部过剩压力越高，破裂时抛出的水滴越多；汽泡液膜强度增大，则汽泡只能在液膜很薄时才会破裂。液膜越薄，破裂时生成的水滴越微小，更容易被蒸汽带走；第二节 饱和蒸汽的机械

9、携带n（B）、蒸汽含盐量和炉水含盐n 量的关系n最初两者成直线关系。n但当炉水含盐量增大到某值后，蒸汽的含盐量突然增多。二者不再成直线关系。炉水的这一含盐量称为临界含盐量；n锅炉负荷提高，水容积中的含汽量增多，炉水的临界含盐量降低；n实际的炉水含盐量约为临界含盐量的70；第二节 饱和蒸汽的机械携带第三节 蒸汽溶盐和选择性携带n1、背景n当饱和蒸汽同饱和水接触时，水中溶解的盐有一部分溶于蒸汽。随工作压力的升高，汽的性能接近于水，溶盐的能力也增强。n2、蒸汽溶盐的特点：n（A）、饱和蒸汽和过热蒸汽均可以溶解盐类，凡能n 溶于饱和蒸汽的盐也能溶于过热蒸汽；n（B）、蒸汽的溶盐能力随压力的升高而增大；

10、 （C）、蒸汽对不同盐类的溶解是有选择性的； 3、影响因素（1）、杂质种类（A）、第一类为硅酸。分配系数最大。下表中PH7，压力8MPa时，分配系数0.50.6；而此时机械携带0.010.03。即硅酸溶解性携带比机械性携带，大2050倍。工作压力（MPa）4681011141516182022.5PH=7时的asio2(%)0.5 0.60.81.02.88.016.3 100PH=10时的asio2(%)0.0330.070.160.60.922.22.83.87.3 100表14-4 不同压力下硅酸的分配系数第三节 蒸汽溶盐和选择性携带n（B）、第二类为NaOH，NaCI等。n这类杂质的分

11、配系数比硅酸低得多，即在蒸汽中的溶解能力很差。n一般当压力大于12.5MPa时，考虑；n（C）、第三类为一些难溶于蒸汽的盐分，如Na2SO4，Na2SiO3，Na2PO4等。n只有当压力大于20MPa时，才能溶于蒸汽中。n总之，在压力小于6MPa时，主要考虑机械性携带；n压力大于6MPa时，要考虑硅酸携带；n压力大于12.5MPa时，要考虑第二类杂质的溶解性携带；n压力大于20MPa时，才考虑第三类杂质的溶解性携带；第三节 蒸汽溶盐和选择性携带n（2）、压力n压力升高，饱和蒸汽与饱和水的密度差减小，使饱和蒸汽的性质更接近于水的性质。所以，压力升高，蒸汽对杂质的溶解能力就增加。n分配系数与压力的

12、关系：nn某种盐类的溶解指数；na 第三节 蒸汽溶盐和选择性携带n炉水的pH值影响硅酸在炉水中的含量，所以也就影响着蒸汽对硅酸的溶解性携带。nPH值减小时，难溶于蒸汽的第三类杂质将水解为硅酸，使蒸汽对硅酸的溶解性携带增加；npH值过大，可能引起金属的碱性腐蚀。一般控制在910。（3）、炉水pH值第三节 蒸汽溶盐和选择性携带第四节 蒸汽带盐的沉积规律n1，在过热器中的沉积规律n（A）、高压锅炉中，过热器中沉积的盐类主要是n Na2SO4，约占90以上。n（B）、在超高压及亚临界锅炉中，过热器中的盐类n 沉积物已经很少。饱和蒸汽中的杂质大都转n 移到过热蒸汽中，最后进入汽轮机；n（C）、铁的氧化物

13、在过热蒸汽中溶解度很小，所n 以绝大部分沉积过热器中；（A）、汽轮机的第一级和最后几级 的盐类沉积量极少，而在中 间的各级中，低压级的盐类 沉积量总是比高压级的多些。（B）、钠盐首先分离出，因而多沉 积在汽轮机的高压级，硅酸 则沉积在较低压力的各级中。 （C）、沉积物在各级隔板和叶轮上 的分布是不均匀的；（D）、经常启停的汽轮机内的沉积 物较少；2，在汽轮机中的沉积规律第四节 蒸汽带盐的沉积规律第五节 给水净化n保证给水品质是保证蒸汽品质的主要环节。n方法：补给水处理和凝结水处理n一、补给水处理n一般分为预处理和离子交换处理两个过程。n1、锅炉补给水的预处理n锅炉的补给水来自天然水，其中往往含

14、有较多的悬浮物和胶体物质。n（A）、水的混凝处理。通过加入混凝剂，使水中细小的悬浮物n 和胶体颗粒转变为大颗粒状沉淀物下沉；n（B）、沉淀软化。用加热或加化学药品的方法，使钙镁离子转n 变为难溶化合物而沉淀析出，以降低水中的硬度；n（C）、过滤。进一步除去残留的细小悬浮颗粒的过程。 n2、离子交换处理n目的是为了除去水中的离子态的杂质。n（1）、离子交换剂n（A）、工作原理n当这种物质与水接触时，就将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换，使水中的某种离子得以去除。n（B）、分类n无机质：天然和人造；n有机质：碳质和离子交换树脂；n其中，离子交换树脂进一步可分为阳离子型和阴离子型。n

15、（C）、离子交换器n是进行离子交换反应的设备。n分为固定床和连续床。第五节 给水净化n（2）、亚临界锅炉和直流锅炉n这两种锅炉，对补给水的要求非常严格，几乎需要将其中所有的盐类除尽。n常用H型阳离子交换剂将水中的各种阳离子交换成H ，用OH型阴离子交换剂将水中各种阴离子交换成OH 。第五节 给水净化n二、凝结水处理n1、凝结水处理的作用n凝结水是锅炉给水的重要组成部分，也是给水中水量最大、水质较好的部分。因此，控制好凝结水的水质对于保证给水品质，最终保证蒸汽品质有重要意义。n2、凝结水处理系统n目前对凝结水的处理大都采用前置式除盐系统。其工作流程为：凝结水电磁除铁过滤器活性炭过滤器 混床 供出

16、。第五节 给水净化第五节 给水净化第六节 汽水分离和蒸汽清洗n对策：对策：n机械携带机械携带汽水分离；汽水分离；n溶盐溶盐蒸汽清洗；蒸汽清洗；n排污；排污；n一、汽水分离汽水分离n1、分离的原理（1）重力分离依靠汽水的密度差自然分离；（2）离心力分离使汽水混合物产生旋转，利用汽水 离心力大小不同的原理进行分离；（3）水膜分离水黏附在金属壁面上形成水膜流下来。 第六节 汽水分离和蒸汽清洗n2、分离装置n（1）旋风分离器（粗分）1）、立置非导流式旋风分离器（A）、工作原理：（B）、主要部件说明溢流环：防止上部筒壁附着的水膜被上升的汽流撕破而使蒸汽重新带水；顶帽：使汽流出口速度均匀，降低蒸汽带水；筒

17、底：由圆形底板和导向叶片组成。导向叶片使水平稳的流入汽包的水空间。第六节 汽水分离和蒸汽清洗n2）、立置导流式旋风分离器n在筒体内部汽水混合物入口引管的上半部加装有导流板，形成导流式筒体区别；n导流板延长了汽水混合物的流程和在筒体内的停留时间，强化了离心作用，提高了分离效果；n广泛应用于超高参数的锅炉上；第六节汽水分离和蒸汽清洗3）、涡轮式旋风分离器效率高。但阻力大。多用于强制流动锅炉。第六节 汽水分离和蒸汽清洗n（C）、布置第六节 汽水分离和蒸汽清洗n（2）、百叶窗分离器（细分）n（A）、结构：n由许多厚约0.81.2mm的波形钢板平行组装而成。各板之间的间隙为10mm左右。n（B）、原理：

18、n离心力，汽水分离；n重力：水膜流入汽包水空间。n（C）、用来除去蒸汽中微小水滴，因此属细分离装置。n（D）、缺点：n占据较大的蒸汽空间。第六节 汽水分离和蒸汽清洗n（3）、顶部多孔板n（A）、结构：一般由34mm的钢板制成，孔板上的孔均n 匀分布，孔径10mm左右。n（B）、原理：利用孔板的节流作用，使蒸汽空间的负荷沿n 汽包的长度和宽度均匀分布，避免蒸汽局部流速过n 高，起到一定的细分离作用。n（C）、布置位置：在汽包顶部靠近蒸汽引出管口的地方。第六节 汽水分离和蒸汽清洗二、蒸汽清洗二、蒸汽清洗1、目的：减少蒸汽的溶解性携带。2、技术路线：让蒸汽与含盐浓度较低的清洗水接触，使溶解于蒸汽中的

19、盐分转移到清洗水中，从而减少蒸汽的溶解性带盐。3、说明：由清洗水层出来的蒸汽，也会带走一些清洗水水滴。但由于清洗水水滴中的含盐量比锅水水滴的含盐量少得多，所以蒸汽清洗也能降低蒸汽的机械性携带。第六节 汽水分离和蒸汽清洗n4、蒸汽清洗装置n（1）、喷水式n将给水喷入旋风分离器以上的蒸汽空间对蒸汽进行清洗。效率不高。n（2）、水膜式n将旋风分离器顶部的百叶窗倾斜放置，给水从百叶窗上端送入。缺点是清洗水易被分离器带入的锅水污染。第六节 汽水分离和蒸汽清洗n（3）、穿层式n（A）、结构n由开孔的平板组成。孔板的厚度一般为2-3mm，开孔孔径为5-6mm。n（B）、工作原理n蒸汽自下而上穿过孔板，由清洗水层穿出，进行起泡清洗。第六节 汽水分离和蒸汽清洗（C）、影响清洗效果的因素n在蒸汽穿层清洗过程中，物质扩散主要在清洗水层、清洗水层之上的泡沫层进行。清洗水层中虽然有最大的浓度差，但在泡沫层中汽泡呈泡沫状态集聚而具有最大的接触面积。因此一般认为物质交换主要在泡沫层进