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.

На 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.