Сепарационные устройства

Предохранение внутренних поверхностей нагрева от отложений возможно только при минимальном количестве примесей. В насыщенный пар примеси попадают с капельками котловой воды, содержащей соли. Для уменьшения попадания примесей в пар с капельками котловой воды нужно снижать влажность пара. Поступление капель воды в паровое пространство барабана происходит двумя путями:

1. пузырьки пара проходят границу раздела между паровым и водяным объемом в барабане котла;

2. водяные и пароводяные струйки при ударе о стенки барабана и механические препятствия дробятся.

Крупные капли поднимаются на большую высоту, чем меньшие. При малой высоте подъема они будут выпадать в водяной объем, а при большой высоте могут уноситься с паром. При повышении нагрузки скорость пара увеличивается, и унос капель возрастает. Также на влажность пара влияет высота парового пространства барабана и состав примесей котловой воды.

Пароводяная смесь поступает в барабан котла по подъемным трубам, расположенным по длине и сечению барабана неравномерно. Подъемные трубы вводятся как в паровое, так и в водяное пространство барабана. В паровом пространстве котла необходимо обеспечить равномерное поступление пара в паровой объем по всей длине и сечению барабана без всплесков и брызг. Устройства, обеспечивающие равномерное поступление пара в паровое пространство для снижения влажности пара называются сепарационными. Они предназначены для гашения кинетической энергии струи пароводяной смеси, поступающей в барабан, и дальнейшего отделения основной массы воды от пара. Отделенная вода возвращается в водяной объем.

В промышленных котлах применяют схемы сепарационных устройств с погружным дырчатым листом, с внутрибарабанными или выносными циклонами.

На рис. 2.5, а (рис.6-5, а учеб) показана схема сепарационного устройства с погружным дырчатым листом. Эта схема применяется при вводе пароводяной смеси в барабан и выше уровня воды, и ниже уровня воды. Ввод пароводяной смеси 4 перекрывается сплошным щитом 5, который направляет смесь под уровень воды в барабане. На 50-75 мм ниже уровня воды в барабане расположен дырчатый лист 6, который не пропускает отдельных струй к зеркалу испарения. Питательная вода, подаваемая по трубе 1, подается по всей длине барабана через отверстия в трубе. Пароотводящие трубы 2 перекрыты дырчатым листом 3, приваренным к стенкам барабана. Это обеспечивает равномерное распределение пара по паровому объему барабана. Дырчатый лист 3, называемый пароприемным потолком, применяют практически во всех схемах современных сепарационных устройств.

На рис. 2.5, б (рис.6-5, б учеб) показана схема сепарации с циклонами, расположенными внутри барабана котла. В этой схеме весь пар, образующийся в подъемных трубах 4, поступает в циклоны 8, а из них в паровое пространство. Для направления пара в циклоны подъемные трубы ограждены сплошным щитом 7. В циклонах 8 происходит отделение воды от пара. Вода стекает по стенке циклона в водяное пространство, а пар через дырчатую крышку направляется в паровое пространство барабана. Циклон – цилиндр с тангенциально расположенным входным патрубком. В нижней части циклона установлено донышко, в результате этого между стенкой циклона и донышком образуется кольцевой зазор, в котором установлены направляющие лопасти. Верхняя крышка имеет отверстие для выхода пара. Отделение воды от пара происходит за счет центробежного эффекта. Пароводяная смесь с большой скоростью входит в циклон и под действием ЦБС прижимается к стенке. Вода под действие силы тяжести стекает вниз, а пар поднимается вверх и поступает в паровое пространство. В циклоне вследствие вращательного действия образуется воронка. Спокойное поступление воды из циклона в водяное пространство обеспечивают лопасти, которые разрушают вращательное движение воды. Пароотводящие трубы ограждены дырчатым листом. Такая схема может применяться для отделения воды от пара при высоком солесодержании котловой воды.

Н а рис. 2.6 (6-6 учеб) показана схема сепарационного устройства с выносными циклонами, применяемая при ступенчатом испарении. В схеме выносные циклоны выделяются в самостоятельный контур циркуляции и используются одновременно как солевой отсек ступенчатого испарения. Принцип работы выносных и внутрибарабанных циклонов аналогичен. Пароводяная смесь, образующаяся в подъемных трубах 8, поступает в верхний сборный коллектор 2, а из него – в выносной циклон 3. В циклоне происходит отделение воды от пара и пар направляется в паровое пространство. Питание циклона производится из барабана по водоперепускной трубе 9.

Для повышения надежности циркуляции испарительных контуров с небольшой высотой труб применяют рециркуляционные трубы – опускные не обогреваемые трубы, соединяющие верхний коллектор с нижним (рис.2.7. или 6-8 учеб).

Контур с такими трубами называется короткозамкнутым. Пароводяная смесь из подъемных труб 5 попадает в верхний коллектор 3, из него в пароотводящие трубы и сепаратор 2, где происходит отделение воды от пара. Часть воды, отделившаяся в верхнем коллекторе, направляется в нижний коллектор 6 по рециркуляционным трубам 4. В результате суммарный расход циркулирующей по подъемным трубам воды увеличивается, и надежность циркуляции повышается.

При давлении пара более 7 МПа некоторые примеси способны переходить из воды в пар. Следовательно, методы, основанные на осушке, не дадут эффекта. Поэтому должна применяться промывка пара питательной водой. Пар, получаемый из котловой воды, проходит осушку в описанных установках, а затем взаимодействует с питательной водой, имеющей низкое содержание солей. Затем промытый пар снова направляется на осушку. На промывку пара обычно поступает вода из экономайзера.