2.3.2. Ступенчатое испарение

Принцип действия. Разработанное профессором Э.И. Роммом ступенча­тое испарение заключается в разделении водяного объема барабана перегород­ками на чистый отсек и один или два солевых отсека. К каждому из отсеков, присоединена своя группа экранов и других испарительных поверхностей на­грева (рис.28).

Действие ступенчатого испарения легче понять, рассматривая конкрет­ный пример.

Предположим, что в экранах двух солевых отсеков, присоединенных к обоим концам барабана, образуется 15% вырабатываемого котлом пара.

При нагрузке котла 100 т/час в экранах солевых отсеков ежечасно испа­ряется 15 тонн воды. Примем солесодержание питательной воды 50мг/л. Вся питательная вода вводится в чистый отсек. Котловая вода в этом отсеке имеет солесодержание 400 мг/л.

Большая часть воды - в нашем примере 85 из 100 т/час - испаряется при сравнительно невысоком солесодержании

Если отдельные брызги воды даже и попадут в пароперегреватель, они уносят с собой сравнительно мало солей.

В данном случае не приходится опасаться и высокого слоя пены.

Часть воды из чистого проходит в солевые отсеки через отверстия в раз­делительных перегородках (рис. 28).

Эта вода с солесодержанием 400 мг/л является как бы питательной водой для солевых отсеков, в которых котловая вода имеет более высокое содержа­ние солей.

В нашем примере оно равно 2 000 мг/л.

Очистка пара, выходящего из солевого отсека, более затруднительна. Этот пар осушают более тщательно, используя для этого свободный объем торцевой части барабана. Все же иногда из солевых отсеков уходит с паром в пароперегреватель некоторое количество солей.

Но такого пара немного - всего 15%.

Непрерывная продувка присоединена только к солевым отсекам. С каж­дым литром удаляемой воды выносится 2 000 мг солей; следовательно проде­вать котел нужно примерно в 5 раз меньше, чем без ступенчатого испарения, когда продувочная вода имела бы солесодержание 400 мг/л.

Таков в самых основных чертах принцип ступенчатого испарения в па­ровом котле.

Разделение барабана на отсеки. В солевые отсеки обычно выделяют один или оба торцевых участка котельного барабан и от 5 до 30% поверхности нагрева экранов. Перегородками разделяют только водяные объемы внутри барабана. Перетекание воды из чистого отсека в солевые происходит за счет более высокого уровня воды в чистом отсеке. Чем выше нагрузка котла, тем больше эта разность уровней. Водоуказательные колонки устанавливают в ка­ждом из отсеков ступенчатого испарения.

У современных котлов большой мощности барабан имеет длину до 16— 20 м. В концах такого барабана даже при отсутствии ступенчатого испарения может быть не одинаковым солесодержание в котловой воде.

Солесодержание воды в правом и левом солевых отсеках может отли­чаться в несколько раз.

Ступенчатое испарение с выносным циклоном

В циркуляционном контуре, присоединенном к выносному Циклону, во­да не проходит через барабан котла.

Из экранных труб (рис. 29) пароводяной поток направляется в циклон, в котором при вращательном движении вода отделяется от пара и отводится в нижний коллектор экрана. Пар поднимается в верхнюю часть циклона и по па­роотводящей трубе направляется в барабан котла.

Труба меньшего диаметра служит для питания экрана водой для того, чтобы при непрерывном испарении уровень воды в циклоне не изменялся.

Выносные сепарационные циклоны устанавливают на вторую и третью ступень испарения и питают котловой водой либо из чистого отсека, либо из отсеков ступени. Распространены выносные циклоны диаметром около 350 мм паропроизводительностью 25 т/час и высотой не менее 4 м. Высокая верхняя часть циклона нужна для надлежащего осушения пара.

Глубокая нижняя часть нужна для того, чтобы избежать попадания пара в опускную трубу, в случае, если уровень воды в циклоне примет вид глубокой воронки.

Ввод в циклон пароводяной смеси из экранных труб должен быть распо­ложен выше уровня воды в барабане.

Для пара, входящего из циклона, обычно не требуется дополнительного осушения в барабане котла. Необходима лишь его промывка от кремниевой кислоты.

Во многих котлах к одному циркуляционному контуру экрана присоеди­няют два выносных сепарационных циклона. Если такой экран обогревается неравномерно по ширине, то в циклонах может возникнуть опасное расхожде­ние уровней воды. Обычно ниже уровень держится в том циклоне, в который отводится большее количество пара.

Установка горизонтальных уравнительных труб, соединяющих циклоны по концам, уменьшает расхождение уровней, но не ликвидирует его.

У таких котлов при нарушении циркуляции воды в присоединенных к циклонам экранах необходимо проверить уровень воды в каждом из циклонов.

При завихрённом характере движения воды в циклоне, ее уровень не может быть горизонтальным. В средней части циклона вода образует воронку, а у стенок уровень повышается. В водоуказательных приборах виден средний уровень воды. При глубокой водяной воронке возникает опасность попадания паровых пузырей в водоопускные трубы экрана, что может привести к нару­шению циркуляции и повреждению труб.

Во избежание этого в самой нижней части циклона имеется крестовина, препятствующая завихрению воды в этой зоне (рис. 29, б).

Условия применения ступенчатого испарения. На электростанциях ступенчатое испарение явилось весьма действенным мероприятием для умень­шения потери воды и тепла с исправной продувкой. Оно наиболее эффективно у котлов, питаемых водой с высоким солесодержанием.

Для котлов, у которых питательная вода состоит из конденсата и обессо­ленной воды, полезность ступенчатого испарения снижается, поскольку даже при его отсутствии нужно удалять с непрерывной продувкой менее 1% воды.

Отдельные конденсационные станции ликвидировали на своих котлах перегородки между отсеками ступенчатого испарения внутри барабана и тем самым либо стали работать без него, либо изменили трехступенчатое испаре­ние на двухступенчатое, где второй ступенью стали экраны, сопряженные (присоединенные) к выносным сепарационным циклонам.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие элементы котла вы знаете?

2. Что вы понимаете под сепарацией пара?

3. Как влияет пенообразование на качество пара?

4. Назначение барабана и котлов с естественной циркуляцией.

5. Зачем нужно ступенчатое испарение?

6. Условия применения ступенчатого испарения?