4.3. Промывка пара

Промывка насыщенного пара водой после экономайзера проводится путем барботажа его через слой воды на промывочном устройстве (рис.4.3.1).

Пар из контуров циркуляции (пароводяная смесь ПВС) барботирует через слой котловой воды и выходит из нее с концентрацией С_п', определяемой по формуле 100С_п' = (ω₁ + К_р1)С_кв, (1)

где значения ω₁ и К_р1 соответствуют условиям равновесия "котловая вода - насыщенный пар".

Пра затем поступает на паропромывочное устройство и барботирует через слой воды. При этом в системе "промывочная вода - пар" устанавливается новое равновесное состояние, соответствующее коэффициенту распределения К_р2. Влажность пара после промывки его будет ω₂ ≠ ω₁.

Так как концетрация примеси в промывочной воде С_пром меньше С_кв, то концентрация примеси в паре С_п уменьшается (по сравнению с С_п'), а примесь в количестве (С_п' - С_п) переходит в промывочную воду.

Концентрация примеси в паре после его промывки будет равна 100С_п = (ω₂ + К_р2)С_пром. (2)

Концентрация примеси в промывочной воде С_пром рассчитывается из материального баланса и баланса примеси в паропромывочном устройстве (100 + р)С_пв + 100С_п' = 100С_п + (100 + р)С_пром. (3)

Подставляя (1) и (2) в (3), получим (100 + р)С_пв + (ω₁ + К_р1Сс_кв = (ω₂ + К_р2)С_пром + (100 + р)С_пром. (4)

Промывочная вода поступает в водяной объем барабана и концентрация примеси в котловой воде С_кв связана с величиной С_пром известной уже формулой, где вместо С_пв ставим С_пром С_кв = С_пром(100 + р)/(ω₁ + К_р1 + р). (5)

Осюда получаем соотношение С_кв/С_пром = (100 + р)/(ω₁ + К_р1 + р). (6)

Заменив величину С_кв в (4) из (5), получим формулу для расчета С_пром:

С_пром = С_пв(100 + р) / ((100 + р + ω₂ + К_р2) - (ω₁ + К_р1)(100 + р)/( ω₁ + К_р1 + р)). (7)

При ω₁ = ω₂ = 0.05%, К_р1 = К_р2 = 1%, р = 1% получим

С_пром = С_пв(101 /(102.05 - 1.05*101/2.05)) ≈ 2С_пв, (8)

т.е. концентрация примеси в промывочной воде всего в 2 раза больше, чем в питательной воде.

Концентрация примеси в котловой воде (при тех же исходных данных): С_кв = 2С_пв(100 + 1)/2.05 = 98.5С_пв.

Во сколько раз пар стал чище после промывки?

Разделим выражение для С_п' на выражение для С_п: С_п'/С_п = (ω₁ + К_р1)С_кв/((ω₂ + К_р2)С_пром) ≈ С_кв/С_пром = 98.5/2 = 49.25.

Таким образом, в нашем примере пар после промывки стал чище почти в 50 раз!

В общем виде С_п'/С_п ≈ С_кв/С_пром = (100 + р)/(ω₁ + К_р1 + р). (9)

С увеличением коэффициента распределения К_р1 эффективность промывки снижается. Примем для очень слабых электролитов (оксидов металла) К_р1 = 20%: С_п'/С_п = (100 + 1)/(0.05 + 20 + 1) = 4.8, т.е. кратность промывки снизилась в 10 раз.

Относительное снижение концентрации примеси в паре после прмывки зависит от величины продувки. С ростом продувки эффективность промывки падает, но и абсолютные значения С_п' и С_п снижаются за счет уменьшения концентрации примеси в котловой воде С_кв. В результате этих противоречивых процессов качество пара мало зависит от величины продувки:

при ω₁ + К_р1 = 0 оно вообще не зависит от продувки;

при ω₁ + К_р1 =10% увеличение продувки с 1 до 5 %:

С_п'/С_п = (100 + 1)/(10 + 1) = 9.18; С_п'/С_п = (100 = 5)/(10 + 5) = 7;

приводит к снжению эффективности промывки всего в 9.18/7 = 1.3 раза, а котловая вода

1. С_пром = С_пв(100 + 1)/((100 + 1 + 10) - 10(100 + 1)/(1 + 10)) = 5.26С_пв;

2. С_пром = С_пв(100 + 5)/((100 + 5 + 10) -10(100 + 5)/(5 + 10)) = 2.33С_пв;

1. С_кв = 5.26С_пв(100 +1)/(1 + 10) = 53.18С_пв;

2. С_кв = 2.33С_пв(100 + 5)/(5 + 10) = 16.31С_пв

чище в 53.18/16.31 = 3.26 раза, т.е. концентрация примеси в паре С_п уменьшается в 3.26/1.3 = 2.5 раза.

Поэтому величина продувки в рассматриваемом случае должна выбираться не по С_п, а по концентрации примеси в котловой воде С_кв, влияющей на интенсивность отложения примесей в экранных трубах. При двухступенчатой схеме испарения оптимальная величина паропроизводительности второй ступени при промывке пара составляет порядка 3%.