锅炉 蒸汽品质的维护.ppt

蒸汽品质及其维护,目录,1、蒸汽品质及其净化的必要性2、蒸汽品质标准3、蒸汽被污染的原因3.1、机械性携带及其影响因素3.2、选择性携带及其影响因素4、提高蒸汽品质的途径,1、蒸汽品质及其净化的必要性,蒸汽品质是指蒸汽中杂质含量的多少。理论上离开汽包或进入过热器的饱和蒸汽应该不含水分，即干度ｘ＝１，实际并非如此。蒸汽中若含杂质过多，将影响锅炉和汽轮机的安全经济运行①部分杂质沉积在过热管或其他受热蒸汽馆内壁上，形成盐垢，使管壁温度升高，钢材蠕变加速，甚至产生裂纹而发生爆管事故；②蒸汽携带杂质进入汽机膨胀做功后，最着压力降低，部分杂质析出并沉积在汽机的通流部件上，致使叶片粗糙度增加、线型改变和蒸汽通流截面减小，使汽机阻力增大，出力和效率降低；③部分杂质沉积在汽机调速部件上，造成调速机构卡涩，轴向力增大，甚至破坏转子两端的止推轴承。叶片积垢严重时，影响转子的平衡而造成严重的机组振动，甚至造成重大事故；④部分杂质沉积在蒸汽管道的阀门处，引起阀门开启困难，关闭不严而漏汽。工业锅炉的蒸汽品质还将影响工艺产品质量和工艺条件。因此，必须严格控制蒸汽的品质。,２、蒸汽品质标准,,电站锅炉蒸汽品质标准（运行中锅炉）,电站锅炉蒸汽品质标准（启动时锅炉）,３、蒸汽被污染的原因,蒸汽携带盐分的现象称为蒸汽被污染。蒸汽污染的原因有两个①机械性携带饱和蒸汽携带了含盐的水滴；机械性携带造成的蒸汽含盐量其中－机械性携带造成的蒸汽含盐量，㎎／㎏；－蒸汽中携带的水分含量，即湿度，％；－露水含盐量，㎎／㎏。②溶解性携带蒸汽中溶有某些盐分。随着压力的升高，蒸汽溶解盐分的能力增大，一定压力下，蒸汽对不同盐分的溶解能力不同，即蒸汽的溶盐具有选择性，故溶解性携带又称为选择性携带。溶解性携带造成的蒸汽含盐量式中－某种盐分的分配系数，表明某种盐分在蒸汽中的量与此盐分在和蒸汽相接触的炉水中含量之比，％；－炉水中所含此盐分的量，㎎／㎏。蒸汽中溶解盐总量即为各种盐分溶解量之和,,,３．１．１机械性携带的形成,机械性携带中水滴的形成①液流被机械打碎从上升管进入汽包的汽水混合物，具有较大的动能，当冲击水面、汽包内部装置时，引起大量炉水飞溅，形成大量的水滴。这些水滴进入蒸汽空间后，直径较大的靠自重能克服蒸汽的推动力返回液面，直径较小的水滴则被蒸汽带走，造成蒸汽带水。②汽泡从水面下穿出汽泡由于其内部压力大于液面压力，会在蒸发表面破裂，引起炉水飞溅，形成水滴。其过程如图１示,机械性携带的影响因素,,1.锅炉负荷在蒸汽压力、汽包结构尺寸和炉水含盐量一定的情况下，实验获得的蒸汽湿度与锅炉负荷的关系如图2示，随着锅炉符合的增加，汽水混合物穿出水面或撞击水面造成的炉水飞溅量增大，蒸汽空间的汽速也增大，因此蒸汽带水能力增强。另外由于汽包水空间汽泡的增多、水位膨胀，使得实际蒸汽空间高度减小而不利于汽水分离。因此，随着负荷的增加，蒸汽湿度增大。该曲线的近似表达式存在三个区域Ⅰ区D＜D1，蒸汽带水较少，且随着负荷增加，蒸汽湿度增加较慢，n1～3；Ⅱ区D1＜D＜D2，蒸汽湿度增加较快，（0.03～0.2），n2.5～4；ⅢD＞D2，蒸汽湿度急剧增加,＞0.2,n8～10。常用一下参数表示锅炉蒸汽负荷①蒸发面负荷RAqmv”/A；②蒸汽空间负荷Rrqmv”/V，不同压力下的蒸汽湿度与蒸汽空间负荷的关系如图3示,机械性携带及其影响因素,2.蒸汽空间高度图4为实验得到的蒸汽空间高度与蒸汽湿度关系图。蒸汽空间较小时，大量飞溅的炉水被汽化，湿度很大；随着蒸汽空间高度的增加，蒸汽湿度迅速减小，至0.6m处以后，蒸汽湿度变化趋缓，说明采用过大的汽包对汽水分离并无必要。3.炉水含盐量如图5示，炉水含盐量增加，炉水粘度和表面张力增大，小汽泡不易合并，其在水中的上升速度变慢使得水位膨胀加剧，将减小蒸汽空间高度；另外，汽泡破裂形成的水滴细小，很容易被蒸汽带走。因此，炉水含盐量增加，蒸汽湿度增大。4.蒸汽压力蒸汽压力升高，饱和水表面张力减小，水膜易被破碎为更细小的水滴，此时汽水密度更为接近，汽水分离更难。随着压力升高，蒸汽湿度有增加的趋势。实际中，压力升高后蒸汽密度变大，蒸发面负荷一定是，蒸汽上升速度减小。只有当压力高于15MPa时，蒸汽湿度才随压力的增加有显著的增长趋势。,3.2、选择性携带及其影响因素,3.2.1.蒸汽的溶盐能力以盐分的分配系数表征。实验表明，随蒸汽压力的增高而增大，即蒸汽的溶盐能力随压力增高而增大，近似表达式为其中为饱和蒸汽的密度；为饱和水的密度，n为指数，取决于盐分种类。炉水常见的盐分分为三类①易溶与蒸汽盐分n＜1.0，如锅炉金属材料的腐蚀产物Fe3O4、Al2O3，它们在炉水、蒸汽中量较少，一般忽略；②可溶于蒸汽盐分n1.0～3.0，这类盐分在水中含量高，在蒸汽中分配系数大，如H2SiO3；③难溶于蒸汽盐分n＞3.0，但其中的NaCl等盐分在11MPa时仍需考虑其分配系数。3.2.2.硅酸是饱和蒸汽中的主要溶解盐分，对蒸汽设备危害也最大。硅酸的分配系数还与PH有关。在高温、高PH值的汽包内，硅化合物的溶解状态有硅酸盐和硅酸，并在水中处于平衡指数n与PH的关系如图7示。实际运行中，碱度要适当，否则，碱度过大，炉水表面层增加，蒸汽的机械性携带量剧增，可能会引起金属的苛性脆化。,3.2、选择性携带及其影响因素,饱和蒸汽中所携带的水滴中的盐分主要为NaCl、NaOH和Na2SO4等钠的化合物。饱和蒸汽与过热蒸汽对某种盐分的溶解度不一样，若饱和蒸汽所携带的某种盐分的数量大于该盐分在过热蒸汽中的溶解度，盐分就会部分析出沉积在过热器壁；反之，该盐分将溶于过热蒸汽中，并进入过热蒸汽用户。饱和蒸汽中的硅酸在过热蒸汽中会失水而成为SiO2。图8、9、10为SiO2、NaCl、Na2SO4随蒸汽温度的变化曲线。由以上各图可看出饱和蒸汽中易溶盐分在过热蒸汽中的溶解度较大；压力越高，溶解度越大；压力一定时，随蒸汽温度的增加，有的盐分溶解度下降，有的增加，有的先下降然后上升；过热汽接近于理想气体，盐分的溶解度受温度的影响大而受压力的影响相对减小；超临界压力下的盐分溶解度的规律性与低于临界压力下的情况相似。,4、提高蒸汽品质的途径,饱和蒸汽携带的总盐分量为机械性携带量与选择性携带量之和蒸汽携带的盐分量取决于炉水的含盐浓度、蒸汽中的机械性携带水量以及各种盐分在蒸汽中的溶解能力。炉水的含盐量主要是给水带入的，忽略锅炉的腐蚀产物，盐分的基本平衡方程为其中为给水含盐量；p为排污率。从上式可看出，提高蒸汽品质的途径主要有①提高给水品质排污率不变时，提高给水品质，可稀释炉水中盐分浓度，蒸汽品质得以提高。因此，采用合理的水处理系统，提高补水品质，另外，防止凝汽器循环水进入蒸汽冷凝液。②增加排污量给水进入锅炉后，由于不断的蒸发浓缩，炉水的含盐浓度比给水的含盐浓度高的多，为保持一定的炉水含盐浓度，需连续的排除部分炉水，这称为连续排污。但是，增加排污量，可使热损失增加和补水量大量增大。允许的排污率见附表。③改进锅炉汽包内部装置提高汽水分离效率，采用分段蒸发，蒸汽清洗等方法来提高蒸汽品质。,注排污率，排污率应不小于0.3。,