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第十章、蒸汽净化
6/19/2018
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一、蒸汽含盐量对锅炉、汽轮机工作过程的影响
蒸汽中携带的杂质包括气体杂质和非气体杂质。非气体杂质主要是硅酸和钠盐等物质(统称为盐类),当其含量超过规定时,就会在蒸汽通过的各部件或设备内产生明显的沉积。
①沉积在过热器内,将使流动阻力和传热热阻增加,管壁温度升高,有可能导致爆管; ②沉积在汽轮机中,将使流通截面积减小,叶片的粗糙度增加、型线改变,这将引起汽轮机出力和效率的降低,并且由于流动阻力的增加,将引起轴向推力的增大;不均匀沉积在汽轮机转子上,引起转子不平衡振动。③沉积在阀门中,可能使阀门动作失灵或关闭不严。
二、蒸汽品质标准
蒸汽品质是指蒸汽中杂质的含量。这些杂质包括盐类
第一节电站锅炉的蒸汽品质
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物质、碱类物质和氧化物,其中绝大部分是盐类物质,所以通常也把蒸汽对杂质的携带称为蒸汽带盐。电站锅炉对于蒸汽品质有着严格的标准规定。
表14-1 蒸汽最大杂质含量
炉型
压力(Mpa)
钠(μg/kg)
二氧化硅(μg/kg)
磷酸盐处理1)
挥发性处理2)
汽包炉
-
≤15
≤20
-
≤10
≤10
-
≤10
直流炉
-
10
≤20
-
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表14-2 蒸汽中最大铜和铁的含量
。
。
争取标准“≤5μg/kg”
压力(MPa)
铁(μg/kg)
铜(μg/kg)
汽包炉
直流炉
汽包炉
直流炉
~
≤20
≤10
≤5
≤5
*争取标准“≤3μg/kg”
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三、蒸汽带盐在过热器和汽轮机中的沉积规律
1、在过热器中的沉积规律
在低压和中压锅炉中,过热器中沉积的盐类主要是Na2SO4、Na3PO4以及Na2CO3和NaC;在高压锅炉中,过热器中沉积的盐类主要是Na2SO4,约占90%以上;在超高压及亚临界锅炉中,过热器中的盐类沉积物已经很少;在各种压力的汽包锅炉中,还可沉积铁的氧化物(主要是过热器本身的腐蚀产物)。铁的氧化物在过热蒸汽中溶解度很小,所以其绝大部分沉积在过热器中,极少部分以固态微粒的形式被带入汽轮机中。
2、在汽轮机中的沉积规律
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,低压级的的盐类沉积量总是比高压级的多些。参见图14-1。这是因为,在汽轮机的第一级中,蒸汽的参数还很高,蒸汽中的杂质不会析出或来不及析出,因此几乎没有沉积物。在最后几级中,蒸汽中已含有水分,杂质转移到了水分中,并且蒸汽中的水分能冲洗掉叶轮或叶片上已析出的杂质,因此最后几级也几乎没有沉积物。
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第二节蒸汽污染的原因及其治理途径
一、蒸汽污染的原因
(一)机械性携带
1、机械性携带是指蒸汽由于携带含盐的炉水水滴而带盐的现象。机械性携带量的大小决定于携带水滴的多少及炉水的含盐浓度,可由式(14-1)表示:
 ,mg/kg (10-1)
式中 SqJ-蒸汽机械携带的盐分,mg/kg;
Sls -炉水的含盐量,mg/kg
ω-蒸汽的湿度,表示蒸汽中携带的炉水水滴的质量占蒸汽质量的百分数;
2、影响蒸汽携带水滴的主要因素为:(1)锅炉负荷、(2)锅炉工作压力、(3)汽包蒸汽空间的高度、(4)炉水含盐量和(5)汽包内部装置分离效率等。
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(1)锅炉负荷
当锅炉负荷增大时,进入汽包的汽水混合物的动能增大,生成的水滴增多,同时水空间含汽量增加,使汽包水位升高,相应降低了蒸汽空间的高度,另外,锅炉负荷的增加,也使得汽包蒸汽空间的汽流速度增大,因而蒸汽的携带的水滴增加,即蒸汽湿度ω增大。试验表明:当炉水含盐量一定时,蒸汽湿度ω与负荷D的关系可由下式表示:
(10-2)
式中: A-与压力和汽水分离装置有关的系数;
n-与负荷有关的系数。
在设计汽包及其内部装置时,要用到蒸发面负荷Rm和蒸汽空间负荷Rk两个指标:

m3/();(10-3)
m3/();(10-4)
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式中 D-锅炉蒸发量,kg/h;
ν-饱和蒸汽比容,m3/kg;
F-汽包中蒸发面的面积,m3;
V-汽包蒸汽空间容积,m3。
当蒸发面负荷和蒸汽空间负荷大时,意味着汽包尺寸相对较小,汽水分离条件变坏。反之,当蒸发面负荷和蒸汽空间负荷小时,意味着汽包尺寸相对较大,也是不经济的。表10-3给出了蒸汽空间负荷的设计推荐值。
表10-3 蒸汽空间负荷RK的设计