9.3 Требования к воде и пару. Методы получения чистого пара

Требования к качеству пара, которое определяется наличием в нем взвешенных или растворенных примесей, чрезвычайно высокие. Суммарное содержание примесей в перегретом паре нормируется и при СКД, например, не должно превышать 40—50 мкг/кг пара, в том числе соединений Na и Fe не более 10 мкг/кг (каждого), кремниевой кислоты в пересчете на SiO₃ не более 15 мкг/кг. При давлении пара 14 МПа общее содержание примесей должно быть не более 100 мкг/кг.

В прямоточном котле вся поступающая питательная вода превращается в пар. Часть минеральных примесей откладывается внутри поверхностей нагрева котла, остальная уносится с паром в турбину. С ростом давления коэффициент распределения р увеличивается (см. рис. 9.1), и поэтому все большая часть примесей уносится с паром. Единственный путь получения пара с допустимым загрязнением — это улучшение качества питательной воды. Последнее должно мало отличаться от качества перегретого пара.

Рисунок 9.1 – Зависимость коэффициента распределения от отношения плотностей ´/´´ в двухфазной системе вода – пар

В барабанном котле чистота насыщенного, а следовательно, и перегретого пара определяется качеством воды, из которой он образуется. Чем меньше концентрация веществ в кипящей воде, тем чище получится пар. Однако солесодержание котловой воды, циркулирующей в трубных поверхностях и находящейся в барабане, значительно выше норм для пара. В этом случае для получения чистого пара, прежде всего необходима более полная осушка насыщенного пара, т. е. сепарация мелких капель влаги из потока отводимого из барабана пара.

П ри высоком давлении пар, полученный из воды со значительным солесодержанием, будет содержать в себе в растворенном состоянии определенные вещества. Коэффициент распределения Кр для любого вещества зависит только от давления.

Рисунок 9.2 - Схемы сепарационных устройств в паровых котлах низкого и среднего давления:

а - труба с отверстиями, б - отбойные щитки, в - отбойные щитки, жалюзийный сепаратор с дырчатым листом, г - утопленные листы, жалюзийный сепаратор с дырчатым листом, д - щитки, утопленный лист и жалюзийный сепаратор с дырчатым листом, е - внутрибаранные циклоны, жалюзийный сепаратор и дырчатый лист (иногда циклоны размещены вне барабана – выносные циклоны).

Так как при высоком давлении для большинства растворенных в воде веществ, то загрязнение пара в основном определяется растворимостью веществ в паре. Повышение качества пара может быть достигнуто улучшением качества воды, через которую пар проходит.

Используя это явление, организуется так называемая промывка «грязного» пара, полученного из сильно минерализованной воды, пропуском его через слой более чистой «промывочной» воды. При контакте «грязного» пара с более чистой водой часть растворенных в паре веществ перейдет в воду до установления нужного соотношения. В итоге пар очищается от большей части загрязняющих его веществ, как бы промывается.

Промывку пара организуют только в барабанных паровых котлах, в которых солесодержание котловой воды достаточно большое. Наиболее чистой водой в таких котлах является питательная вода. В простейшем виде для промывки пара в барабане котла применяют дырчатый щит в паровом объеме барабана, на который подают питательную (промывочную) воду. Размещение промывочного устройства требует, чтобы диаметр барабана был не менее 1600—1800 мм. После промывки пар дополнительно сепарируется, и влажность его доводится до нормируемых значений.