Сепаратор непрерывной продувки принцип действия. Устройство и принцип действия сепаратора непрерывной продувки

Сепаратор непрерывной продувки циклонного типа предназначен для разделения продувочной воды котла на пар и воду образующейся из продувочной воды паровых котлов при снижении её давления от внутрикотлового до давления в сепараторе и с целью последующего использования тепла воды и пара. Разделение происходит за счёт действия центробежных сил, обусловленных тангенциальным вводом воды в сепаратор. После этого к потребителю поступает пар высокой степени сухости.

Сепараторы могут применяться в системах конденсата с целью сокращения расхода потребляемого пара и потерь тепла с отводимой пароконденсатной смесью.

В сепараторах помимо тангенциального подвода конденсата (продувочной воды) установлены вертикальные жалюзийные каплеуловители для осушки пара вторичного вскипания.

Сепаратор применяется в схемах с деаэратором атмосферного типа (избыточное давление в деаэраторе 0,02 МПа)

Наименование и условное обозначение сепаратора:
СНП -0,15-0,06 – сепаратор непрерывной продувки с ёмкостью -0,15 м3 и c рабочим давлением – 0,06 МПа.

Основные параметры и технические характеристики

Устройство и принцип работы

Сепаратор представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд (см. Рис.1) с плоскими или эллиптическими донышками, подводящим сплющенным патрубком или патрубком кругового сечения и паро- и водоотводящими патрубками и поплавковым регулятором, который автоматически поддерживает уровень воды. Закрутка потока осуществляется за счет организованного подвода пароводяной смеси на внутреннюю стенку сепаратора или за счет установки внутренних направляющих устройств. Обычно расход продувочной воды на сепаратор составляет от 1% до 5% производительности котла.

Разделение на пар и воду происходит в средней части сепаратора. Пар, сохраняя вращательное движение, направляется в паровое пространство и отводится через патрубок, расположенный на верхнем днище. Вода стекает по внутренней поверхности сепаратора в водяной объем и отводится через патрубок, расположенный в нижней части корпуса. На нижнем днище предусмотрен штуцер для отвода воды из сепаратора при его отключении и для периодической очистки нижней части водяного объема от шлама и загрязнений.

Рис. 1. Сепаратор непрерывной продувки
А – подвод продувочной воды; Б – отвод отсепарированного пара; В – дренаж; Г – отвод отсепарированной воды.
1 – задвижка выхода отсепарированной воды; 2 – регулятор уровня воды; 3 – сопло для входа продувочной пароводяной смеси; 4 – опоры; 5 – патрубок для выхода пара; 6 – верхнее и нижнее донышко; 7 – корпус сепаратора; 8 – указатель уровня воды; 9 – задвижка на дренаж.

На цилиндрической части корпуса приварены две опоры 4 для установки сепаратора и сопло 3 для тангенциального подвода пароводяной смеси продувочной воды котла в сепаратор. В верхнем донышке сепаратора установлен патрубок с фланцем 5 для выхода отсепарированного пара, а в нижнем донышке - штуцер с вентилем 9 для спуска воды из сепаратора при его отключении и для осуществления возможности периодического вывода из нижней части водяного объёма шлама и загрязнений.

В нижней цилиндрической части корпуса имеется поплавковый регулятор уровня воды в сепараторе 2 и указатель уровня 8. С помощью указателя уровня ведется визуальное наблюдение за уровнем воды. Поплавковый регулятор уровня предназначен для автоматического поддержания постоянного уровня воды в сепараторе.

Схема работы поплавкового регулятора уровня приведена на рис. 2. Верхнее положение поплавка можно зафиксировать поворотом рукоятки фиксатора на угол 30 град.

Рис.2. Схема работы поплавкового регулятора уровня

Сопло, подводящее продувочную воду в сепаратор, имеет на выходе сплющенное сечение, что усиливает центробежный эффект за счет получения режима предварительно расслоенного течения пароводяной смеси. Первичное разделение пароводяной смеси начинается вне сепаратора, в подводящем трубопроводе низкого давления (см. рис. 3), выполненном из одинакового диаметра с соплом. Разделение пароводяной смеси на пар и воду, начавшееся в подводящем трубопроводе, заканчивается в сепараторе.

Рис. 3. Схема подключения сепаратора к непрерывной продувке котлов.
1 – ввод непрерывной продувки котлов; 2 – трубопроводы высокого давления; 3 – узел регулирования продувки котлов; 4 – ограничительные шайбы; 5 – отключающая арматура; 6 – подводящий трубопровод низкого давления; 7 – подводящий патрубок (сопло); 8 – выход пара; 9 – дренаж; 10 – выход отсепарированной воды.

Пар направляется в паровое пространство, а отделившаяся вода стекает по внутренней стенке сепаратора в водяной объем.

Порядок установки

Монтаж сепаратора производится в соответствии с технической документацией, разработанной специализированными проектными организациями и требованиями инструкции по монтажу.

Подключение сепаратора непрерывной продувки в схему паровой котельной следует выполнить в соответствии со схемой, приведенной на рис. 4.

Рис. 4. Схема подключения сепаратора в схему паровой котельной.
1 – паровой котёл; 2 – сепаратор непрерывной продувки; 3 – водоводяной теплообменник; 4 – фильтр химводоочистки; 5 – подвод сырой воды; 6 – бак; 7 – деаэратор.

Для предотвращения возможного повышения давления в сепараторе следует предусмотреть установку гидрозатвора на отводящем трубопроводе вблизи сепаратора до запорного органа. На отводящем паропроводе от сепаратора к деаэратору запорную арматуру не устанавливать.

Сепаратор устанавливается в вертикальном положении на заранее смонтированные опорные балки. Далее устанавливаются контрольно-измерительные приборы, предохранительные устройства, поплавковый регулятор уровня и производится обвязка трубопроводами.

Установка сепаратора должна обеспечивать возможность осмотра, ремонта и очистки его как с внутренней, так и с наружной стороны, должна исключать опасность его опрокидывания. Зависание сепаратора на подсоединяющих трубопроводах не допускается.

При монтаже для удобства обслуживания сепаратора могут быть устроены площадки и лестницы, которые не должны нарушать прочности, устойчивости и возможности свободного осмотра и очистки наружной поверхности.

После установки и крепления сепаратора, обвязки и оснащения его арматурой, необходимо выполнив гидравлическое (пневматическое) испытание. После гидравлического испытания проводится промывка сепаратора и трубопроводов, проверка работоспособности арматуры, поплавкового регулятора уровня, предохранительного клапана, после чего сепаратор включается в работу.

Техническое обслуживание и эксплуатация

Условием нормальной я надежной эксплуатация сепаратора является обеспечение непрерывного отвода пара и воды из сепаратора и поддержание давления в сепараторе в установленных пределах. Это достигается при исправном состоянии поплавкового регулятора уровня и гидрозатвора.

Сепаратор должен находиться под постоянным наблюдением обслуживающего персонала. За исправным состоянием регулятора уровня следует установить надлежащий контроль:

• один раз в смену проверять подвижность поплавка и связанных с ним деталей поворотом рукоятки фиксатора клапана слива;
• не реже 3-х раз в смену производить контроль за давлением пара;
• не реже 3-х раз в смену производить контроль за наличием нормального уровня конденсата в корпусе по водоуказательному стеклу.
• не реже одного раза в смену производить продувку указателя уровня в зависимости от качества продувочной воды.

Надежная эксплуатация гидрозатвора должна быть обеспечена конструкцией и соблюдением требований инструкции по его техническому обслуживанию.

При полном отключении сепаратора от продувочных линий, в целях предотвращения возможного в этом случае соединения деаэратора с атмосферой через сепаратор, клапан регулятора уровня и задвижку на выходе воды из сепаратора следует полностью перекрыть.

Периодическая ревизия сепаратора должна производиться как с профилактическими целями, так и для выявления причин возникших неполадок.

Осмотр и очистка корпуса сепаратора должны производиться не реже одного раза в 2-3 года во время останова сепаратора для текущего и капитального ремонта.

Сепараторы непрерывной продувки должны подвергаться техническому освидетельствованию после монтажа, до пуска в работу, периодически в процессе эксплуатации и в необходимых случаях внеочередному освидетельствованию.

При длительном ремонте, а также недостаточной плотности отключающей арматуры ремонтируемое оборудование следует отглушить. Толщина заглушек должна соответствовать параметрам рабочей среды.

При ослаблении болтов на фланцевых соединениях необходимо соблюдать осторожность с тем, чтобы находящиеся внутри сепаратора и трубопроводов пар и вода не могли вызвать ожоги у людей.

В статье дана информация о непрерывной и периодической продувке котла, приведена реальная схема продувки и конструкторские чертежи связанные с РНП и РПП

Проблемы из-за солей в котловой воде

В котловой воде должен поддерживаться постоянный солевой состав, т.е. ввод солей и загрязнений с питательной водой должен соответствовать выводу их из котла. Это достигается проведением непрерывной и периодической продувок.

При недостаточном выводе солей из котла происходит накопление их в котловой воде и интенсивное накипеобразование на теплонапряжённых участках экранных труб, что снижает теплопроводимость труб, приводит к отдулинам, разрывам, аварийным остановам, и соответственно к снижению надёжности и экономичности работы котла. Поэтому оптимальный и своевременный вывод солей и шлама из котла имеет решающее значение.

Сепараторы пара в барабане

Чем выше параметры пара, тем хуже растворяются соли в питательной воде. Чем меньше растворенных солей в котловой воде и чем суше в итоге пар, тем он считается чище. Вынос влаги с паром считается недопустимым, так как в ней содержатся соли, и при испарении они осядут на внутренних поверхностях труб в виде осадка.

Внутри барабана котла находятся специальные устройства (сепараторы), которые отделяют влагу от пара. Очень часто внутри барабанов котлов устанавливаются циклонные сепараторы, которые отделяют водные частицы от пара. Также применяют жалюзийные сепараторы, такой сепаратор показан на схеме барабана среднего давления.

Для предотвращения выпадения накипи на поверхностях теплообмена котла, в барабан вводят фосфаты, при этом в котловой воде образуются труднорастворимые соединения в виде шлама. Вывод солей из барабана котла достигается за счет продувки.

Обычно барабан разбивается на чистый отсек и грязные. Вода из чистого отсека продувается в грязный.

Это делается для того, чтобы потерять как можно меньше воды с продувкой. Продувка будет осуществляться из грязного (солевого отсека), где концентрация солей намного выше, чем в чистом отсеке, следовательно унос воды с продувкой из грязного отсека будет ниже.

Грязные отсеки меньше, чистого, поэтому основная часть пара генерируется в чистом отсеке и следовательно общее содержание солей в паре падает. Это называется ступенчатым испарением. Ступенчатое испарение в барабане котла (или за его пределами в случае использования выносных циклонов) снижает затраты на подготовку воды, и затраты на топливо, так как с продувкой мы теряем тепло.

Читайте также: требования к компрессорной установке

Как осуществляется непрерывная продувка котла

Котловая вода должна быть такого качества, чтобы исключить:

1. Накипь и шлам на поверхностях нагрева.
2. Отложения различных веществ в пароперегревателе котла и паровой турбине.
3. Коррозию трубопроводов пара и воды.

Расчет величины продувки котла:

Продувка определяется в процентах от номинальной паропроизводительности котла:

Р=Gпр/Gпар * 100%

Согласно пункту 4.8.27 правил технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ величина непрерывной продуки котла принимается:

• Не более 1% для КЭС
• Не более 2% для КЭС и отопительных ТЭЦ восполнение потерь на которых производится с химически очищенной водой
• Не более 5% на отопительных ТЭЦ, при 0% возврата пара от потребителей

Т.е если у Вас к примеру, конденсационная станция с турбиной К-330-240 с расходом свежего пара 1050 т/ч то величина продувки составит 10,5 т/ч.

Соответственно расход пара из котла определяется как разность расхода пительной воды и расхода продувки.

Размер непрерывной продувки при различных режимах работы должен дистанционно поддерживаться по расходомеру непрерывной продувки или регулироваться машинистом котла по требованию персонала химцеха.

Периодическая продувка

Периодическая продувка производится с целью вывода шлама из нижних точек всех коллекторов и направляется в расширитель периодической продувки и далее через барбатёр в промливневую канализацию.

Периодическая продувка, как ясно из названия не носит постоянного характера и производится время от времени. Периодическая продувка ограничена по времени и продолжается не более 30 секунд. Считается, что почти весь шлам удаляется сразу в первые секунды продувки.

Пример с эксплуатации: Периодическая продувка котла №3 проводится в среду и субботу персоналом КТЦ под контролем оперативного персонала химцеха. Каждая панель экранов продувается при полном открытии вентиля периодической продувки в течение 30 сек. При нарушении режимов по требованию персонала химцеха производятся внеочередные периодические продувки. При растопках котла периодические продувки производятся при 20, 60 атм в барабане котла и при достижении номинальных параметров.

Размер непрерывной продувки и время проведения периодических продувок фиксируются в суточных ведомостях экспресслаборатории дежурным лаборантом или начальником смены химцеха.

Читайте также: генератор-Т-16-2УЗ

Схемы и чертежи продувки котла

Схема продувки котла

Это часть из реальной развернутой схемы парогазовой установки 450 МВт. На схеме показано, как осуществляется непрерывная и периодическая продувка.

Непрерывная продувка из барабана высокого давления поступает в сепаратор/раширитель непрерывной продувки. На линии по ходу среды устанавливается: запорная ручная арматура, расходомер, электрофицированый регулятор, набор дроссельных шайб, электрофицированная арматура и набор дроссельных шайб.

В конце статьи приведен пример расчета расширителя непрерывной продувки.

РНП оборудован предохранительным клапаном.

В данной схеме, насыщенный пар из сепаратора непрерывной продувки отправляется в барабан низкого давления. На паропроводе устанавливается запорная ручная арматура и обратный клапан. Дренаж из РНП будет отправляется в бак чистых стоков.

Продувка из РНП отправляется в расширитель периодической продувки, на линии устанавливаются электрический регулирующий клапан и запорная ручная арматура. Далее дренаж из РПП сбрасывается в бак слива из котлов.

Чертеж паропровода из сепаратора непрерывной продувки к деаэратору

На конструкторском монтажно-сборочном чертеже показана компоновка паропровода низкого давления из расширителя непрерывной продувки в атмосферный деаэратор. На паропроводе установлены две арматуры, одна – запорная (позиция 2) и другая – обратный клапан (позиция 1), чтобы пар не смог пойти обратно в расширитель.

Чертеж выхлопа от предохранительного клапана РНП

На другом чертеже показан выхлопной трубопровода от предохранительного клапана РНП. Трубопровод от предохранительного клапана направляется к краю главного корпуса и в створе колонн уводится на крышу, на высоту более 2х метров, чтобы обеспечить безопасность персоналу станции. На выхлопном трубопроводе предусматривается гидрозатвор, для удаления дренажа в дренажный коллектор. Из опыта эксплуатации диаметр трубы гидрозатвора рекомендуется делать больше, чем обычного дренажа, для препятствия его засорения, так как в выхлопной трубопровод из атмосферы могут попадать листья и другая грязь.

Чертеж выпара из расширителя периодической продувки

тепловой расчет РНП

Рассмотрим балансы расширителя на примере. Будем считать продувку котла ЕП-670-13,8-545 ГМ работающего с турбиной Т-180/210-130.

Исходные данные: расход питательной воды: Gпв = 187,91 кг/с

Принимаем расход продувочной воды: Gпр = 0,3 % * Gпв = 0,03*187,91 = 5,64 кг/с

Принимаем давление в расширителе непрерывной продувки: Pрнп = 0,7 МПа

У нас будет два уравнения и два неизвестных, а именно:

• Gпр1 - расход воды на выходе из РНП
• Gпр2 – расход пара на выходе из РНП (этот пар сбрасывается в деаэратор повышенного давления 0,6 МПа)

Уравнения:

1. Gпр = Gпр1 + Gпр2
2. Gпр*hпр = Gпр1* hпр’ + Gпр2* hпр’’

Известные величины: 1,20 ГБ (1 300 147 052 байт)

• Расход продувки поступающей из барабана котла: Gпр = 5,64 кг/с
• Энтальпия продувочной воды из барабана: hпр определяется, как энтальпия воды при давлении насыщения в барабане, hпр = f(Pб)=f(13,8 МПа) = 1563 кДж/кг
• Энтальпия воды на выходе из РНП: hпр’, определяется как энтальпия воды при насыщение в РНП: hпр’=f(Pрнп) = f(0,7 МПа) =697,1 кДж/кг
• Энтальпия пара на выходе из РНП: hпр’’, определяется как энтальпия насыщенного пара в РНП: hпр’=f(Pрнп) = f(0,7 МПа) =2763,0 кДж/кг

Все энтальпии определялись в программе water steam pro, о ней мы рассказывали в статье Уравнение материального баланса и выбор деаэратора и там же есть ссылки, где ее можно скачать.

Итоговые уравнения:

1. 5,64 = Gпр1 + Gпр2
2. Gпр*1563 = Gпр1* 697,1 + Gпр2* 2763,0

Находим неизвестные:

• Gпр1 = 3,27 кг/с
• Gпр2 = 2,36 кг/c

(Visited 37 524 times, 20 visits today)

В отличие от ставших уже традиционными фильтров, сепараторы, не создавая гидравлического сопротивления, способны снижать количество воздуха и газов и удалять из системы самые мелкие частицы. Отсутствие воздуха и шлама в теплоносителе значительно увеличивает эффективность работы системы в целом и приборов отопления в частности.

За счет устранения турбулентности и создания областей с ламинарным потоком или зоной покоя увеличиваются скорость осаждения частиц окислов и скорость подъема пузырьков воздуха. Конструкция сепаратора обеспечивает торможение вихревых потоков, в результате чего пузырьки поднимаются вверх в воздушную камеру, а частицы шлама опускаются вниз в специальный резервуар. При помощи автоматического неблокируемого клапана сепарированный воздух выводится наружу. Частицы грязи удаляются через сливной кран. Возможна полная автоматизация процесса удаления шлама с помощью электромагнитного клапана и таймера.

Сепаратор способен в течение 50 циклов убирать практически 98 % частиц размером до 30 микрон, и с увеличением количества проходов воды через сепаратор количество удаленных частиц возрастает, а размер уменьшается. Речь идет об удалении частиц размером от 5 до 30 микрон. Практически удаляются все частицы, которые тяжелее воды. Теоретически мы можем предложить сложную многоступенчатую установку на основе фильтров, с такими же характеристиками. Но такое устройство обойдется крайне дорого — надо поставить специальную насосную группу, которая преодолеет то сопротивление, которое окажет фильтрующий элемент, и обслуживание такой установки станет достаточно трудоемким. А здесь у каждого сепаратора неизменное гидравлическое сопротивление.

Конструкция доведена до совершенства — размер самого прибора и устройство подбиралось сначала на основе теоретических расчетов, потом проверялось на практике, таким образом, чтобы конструкция прибора была оптимальной. Расчетные значения габаритов сепараторов откорректированы на основе многолетнего практического опыта, мы можем предложить оборудование для самых разных условий, например, для систем охлаждения, где скорость потока значительно выше, чем 1 м/с. При применении сепараторов обслуживание систем существенно облегчается — нет необходимости спускать воздух вручную после запуска. Для сложных систем цена возрастает, но в стоимости системы в целом, она составляет несопоставимо низкую долю от того экономического эффекта, который даст применение сепараторов.

Каким образом решается вопрос применения сепараторов в России с точки зрения проектировщиков?

Что происходило ранее проектировщики, проектируя систему отопления, создавали очень большой запас по давлению в системе отопления. И так далее по цепочке. В итоге мы получали систему, далекую от совершенства с невозможностью нормальной балансировки, и с энергосбережением имеющей мало общего. При применении сепараторов совсем незачем добавлять сверхнормативные напорные показатели в проект для того, чтобы вода просто циркулировала. Можно поставить сепаратор воздуха гарантировано не будет завоздушивания и вы получите высокоэффективную систему. Используя, например, сепараторы грязи, вы убираете все частицы, которые находятся и в зоне стандартной фильтрации, и вне этой зоны.

Сегодня узлы отопительных систем конструктивно рассчитываются все ближе граничным параметрам. От «коэффициента запаса» сегодня повсеместно отказываются. Уменьшаются не только трубопроводы и другие элементы отопительной системы, но также, например, и сам водяной поток вдоль нагреваемых внутренних поверхностей и через клапаны. Десятилетиями сохраняется постоянная тенденция по созданию отопительных котлов с более высоким коэффициентом полезного действия. Кроме всего прочего, это приводит к довольно значительному снижению объема циркулирующей воды. Поэтому элементы системы гораздо чувствительней, чем это было раньше, реагируют на находящийся в системе воздух и шлам.

Что дает применение систем сепарации для крупных котельных?

Принципиально — это решение проблем, связанных с механическими примесями. Безусловно, надо отметить, что в системе с постоянными утечками эффективность работы сепараторов не может быть реализована на 100 %. Ни для кого не секрет, что котельная может быть переоборудована сколько угодно раз, а вот переоборудовать так быстро сети невозможно. Реконструируя котельное оборудование, власти и владельцы должны задумываться о сетях в комплексе. Включая в систему фильтр, мы понимаем, что постепенно он будет «зарастать». Если мы не будем его обслуживать в той мере, в какой это необходимо, мы можем получить абсолютную непроходимость этого фильтра. Поэтому, применяя наше оборудование, вы избавляетесь от мелкой спрессованной взвеси,

осевшей на стенках теплообменника. Снижая скорость «шламовой коррозии» можно ожидать, что и нерастворимые соли жесткости будут в меньшей степени поражать системы с гладкой поверхностью труб сложно реагировать. Очистить теплообменник, чиллер стоит примерно от 500 до 3000 долларов. Но помещая реагенты в систему, вы должны абсолютно четко представлять, чем вы рискуете. И к вопросу об оксидной пленке. Оксидная пленка практически нерастворима. Прибор постоянно испытывает линейное расширение, и вся оксидная пленка покрывается сначала микро, а потом и макротрещинами и сама становится источником загрязнения. Алюминиевые приборы эффективны при определенных условиях и имеют особенность покрываться этой пленкой, которая имеет в своем составе достаточно твердые частицы, и когда она начинает разрушаться и попадать в теплоноситель, вы получаете настоящий абразив.

Аргументом в пользу применения сепараторов является то, что возможно при обслуживании системы отопления, принять на работу человека с более низкой квалификацией. Для обслуживания такого оборудования вполне достаточно, чтобы человек просто подходил, открывал вентиль, и на этом обслуживание и заканчивалось.

Для каких отраслей предназначены сепараторы?

В общем это системы отопления, системы охлаждения, высокотехнологичные системы ГВС. Почему с оговоркой высоктехнологичные? Потому что у нас в системах ГВС принято считать, что можно использовать воду, неподготовленную, из водопровода,

которая подается непосредственно в теплообменник. Но вод «сырой воды» в теплообменник, усиливает коррозионные процессы в несколько раз, потому что вода из водопровода — абсолютно не подготовлена, она насыщена кислородом. Конечно, можно применить теплообменник из нержавеющей стали, но создать все коммуникации из нержавейки в системе стоит очень дорого, и экономически нецелесообразно. Гораздо проще пойти по цивилизованному пути и применять схемы ГВС с баком накопителем, использующимися во всем мире.

Существующая система ЖКХ только начинает разворачиваться к современным технологиям и когда люди, вкладывая деньги в этот сектор начинают просчитывать все затраты в течение жизненного цикла оборудования они обязательно приходят к необходимости применения сепараторов. Это касается не только ЖКХ, но и всех тех отраслей и процессов, где необходимо удаление воздуха и шлама из жидкостных систем. Сепараторы эффективны и в системах, где в качестве теплоносителя используются и этиленгиколи.

Для получения чистого пара необходима его осушка, которая осуществляется в различных сепарационных устройствах. При нормальной эксплуатации судовых паровых котлов влажность пара на выходе из парового коллектора должна быть не более 0,5 %. Для парогенераторов атомных установок эти требования еще выше - от 0,001 до 0,01 %, так как наличие в паре примесей может привести к уносу радиоактивных веществ с большими периодами полураспада в машинные отделения.

Процесс сепарации пара основывается на различии удельных весов насыщенного пара и капель воды.

Сепарация пара в осадительном объеме

Этот способ сепарации является наиболее простым. Капля влаги находится под действием силы подъемного движения пара и силы тяжести. Соотношение этих сил приводит либо к уносу капли влаги с паром либо к выпадению ее из парового потока. В старых конструкциях котлов, имевших больШи Е объемы парового пространства, применялись простейшие сепарационные устройства: сухопарники и отбойные щитки.

Капли влаги вместе с потоком пара по пароотводящим трубам поступают в

Сухопарник, осаждаются на его стенках и стекают в водяной объем парового коллектора через дренажную трубу. Дополнительной преградой для уноса влаги является

Пароотбойный щиток, на котором осаждается значительная часть влаги.

1 - паровой коллектор; 2 - дренажная труба; 3 - сухопарник;

4 - пароотводящие трубы; 5 - отбойный щиток

Как показывает опыт эксплуатации котлов, сухопарник не дает улучшения качества пара и его роль лишь сводится к ликвидации последствий нарушений нормального режима работы - например забросов воды в пароперегреватель.

Схема сепарации пара с дырчатыми щитами

Основным способом

Устранения отрицательного

Воздействия от сосредоточенного подвода пароводяной смеси в коллекторе котла является

Равномерное распределение

Паровой нагрузки по всей площади зеркала испарения. С этой целью в паровых коллекторах котлов

Устанавли-ваются дырчатые щиты, расположенные на 50 ^ 150 мм ниже минимального уровня воды.

Основным назначением погруженного дырчатого щита является создание на пути движения пара дополнительного сопротивления, одинакового по всему сечению коллектора. В Щи Те расположены отверстия диаметром 5 ^ 20 мм. Живое сечение щита составляет обычно 10 ^ 15 % от сечения коллектора. Причем над подъемными трубами живое сечение отверстий меньше и составляет 5 ^ 6 % от общей площади зеркала испарения, а над опускными трубами больше - 9 ^ 10 %. Довольно часто отверстия в погружном щите располагают равномерно. В результате дополнительного сопротивления, под щитом образуется устойчивая паровая подушка, обеспечивающая равномерное распределение пара по площади зеркала испарения.

Применение погружного дырчатого щита является обязательным но недостаточным условием получения чистого пара. Обычно пар из коллектора отбирается через один-два патрубка.

Большая часть пара направляется к патрубкам кратчайшим путем. В результате скорости движения пара в паровом пространстве оказываются различными. Из-за повышенной скорости пара в районе пароотводящих труб его влажность может превышать допустимые значения.

Для выравнивания скоростей пара в верхней части парового объема устанавливают потолочные дырчатые щиты. Отверстия в них расположены неравномерно - реже у места отбора пара и чаще на
периферии - в результате чего его сопротивление возрастает от периферии к месту отбора пара. Потолочный дырчатый щит является также дополнительным препятствием, на котором оседают капли влаги, содержащейся в паре.

В современных паровых котлах часто устанавливается также средний дырчатый щит, расположенный выше верхнего уровня воды на 50 ^ 80 мм. Его назначением является выравнивание неравномерности уровня воды от сосредоточенного подвода пара и успокоение колебаний уровня при качке судна.

Недостатками схемы сепарации с дырчатыми щитами являются:

Чувствительность к изменению нагрузки котла (при уменьшении нагрузки котла возникает большое сопротивление для прохода пара);

Возможность нарушения работы опускных труб при захвате в них пара;

Способствие пенообразованию при большом солесодержании котловой воды.

Жалюзийные сепараторы

Эффективным средством для осушки пара являются жалюзийные сепараторы. Отличительной особенностью их является высокая эффективность при сравнительно небольших гидравлических сопротивлениях. Жалюзийные сепараторы компонуются как в горизонтальном, так и в вертикальном исполнении.

Принцип действия жалюзийных сепараторов основан на разделении фаз при изменении движения пароводяного потока в криволинейных каналах за счет центробежного эффекта. Пароводяная смесь со скоростью w поступает в криволинейные каналы. Влага выпадает на пластинку

Жалюзи и водяной пленкой стекает вниз со скоростью w", а осушенный пар направляется в паропровод со скоростью ww. Стекающая пленка влаги отрывается от нижних кромок жалюзи и в виде отдельных струй и капель выпадает в водяной объем коллектора.

При определенных расходах пароводяной смеси на пластинках жалюзи может осесть столько влаги, что она полностью перекроет все сечение канала. Этот режим называется режимом захлебывания жалюзи.

Для вертикальных жалюзи режим захлебывания наступает при больших расходах пароводяной смеси. Это объясняется условиями дренажа, которые в вертикальных жалюзи более благоприятные. Поэтому при прочих равных условиях эффективность вертикальных жалюзи выше, чем горизонтальных.

Горизонтальные или вертикальные жалюзи могут устанавливаться в коллекторе вместо потолочного дырчатого щита либо в отдельных корпусах - в таких случаях они называются выносными сепараторами.

Внутриколлекторные циклоны

Внутриколлекторные циклоны являются очень эффективными сепарационными устройствами.

Диаметр циклона обычно равен 300 мм. При больших диаметрах усложняется их монтаж внутри коллектора; уменьшение диаметра циклона ведет к увеличению их числа внутри коллектора и усложняет равномерность подвода пароводяной смеси к каждому из циклонов.

В циклоне осуществляется двухступенчатая сепарация пара. В первой ступени происходит грубое

Разделение пара и воды вследствие

Центробежной раскрутки при

Тангенциальном подводе пароводяной смеси в корпус циклона. Вода под

Действием центробежных сил

Прижимается к стенке корпуса и стекает вниз, а пар поднимается вверх. В верхней части циклона обычно устанавливается дырчатый щит либо жалюзийный

Сепаратор, в котором происходит окончательная тонкая осушка пара.

Внутриколлекторные циклоны

Обеспечивают равномерную подачу пара в паровой объем коллектора по его длине, не чувствительны к повышенному солесодержанию воды и работают устойчиво при резких изменениях нагрузки.

Недостатками внутриколлекторных циклонов являются;

Большие гидравлические сопротивления движению пароводяной смеси, что в котлах и ПГ с ЕЦ может повлиять на устойчивость циркуляции;

Небольшие производительности (0,6 ^ 2,0 кг/с на один циклон);

Загромождение парового коллектора и сложность в установке.

Сепараторы с осевым подводом потока

Сепараторы с осевым подводом потока аналогичны внутриколлекторным циклонам. Они имеют различные конструкции. Основой таких сепараторов является лопаточный завихритель смеси. Поток, поступая вдоль оси сепаратора, закручивается лопатками и разделяется на паровой вихрь, движущийся по оси потока, и водяной вращающийся поток, движущийся вдоль стенок внутреннего цилиндра. Основная масса жидкости переливается через верхний край корпуса циклона и по стенкам стакана стекает вниз. Дальнейшее осушение пара осуществляется с помощью жалюзийного сепаратора или дырчатого перфорированного листа.

Сепараторы с осевым подводом пароводяной смеси широко применяются в парогенераторах ядерных энергетических установок.

Выносные пленочные сепараторы

При движении влажного пара по трубам основное количество влаги оседает на внутренней поверхности труб в виде пленки и лишь небольшая ее часть остается во взвешенном состоянии. Таким образом, любая труба, по которой движется пар, является своеобразным пленочным сепаратором. Осуществив отвод влаги, можно получить пар довольно высокого качества.

Наиболее распространена следующая конструкция пленочного сепаратора; подвод влажного пара происходит сверху. При повороте направления пара его основная часть оседает на стенках трубы и стекает вниз, откуда удаляется через дренажную трубу. Пар отбирается из центральной части сепаратора.

Производительности пленочных сепараторов невелики, а влажность пара составляет ~ 1 %, что является довольно высоким значением для современных установок. Поэтому широкого распространения такие устройства не получили.

Выносные центробежные сепараторы

В центробежных сепараторах подвод смеси может осуществляться как радиально, так и в осевом направлении. Закручивание потока осуществляется с помощью специальных лопаток. Отсепарированная влага стекает вниз по кольцевому пространству между стенкой цилиндра и перфорированным листом, а пар поступает в верхнюю часть объема и

Через перфорированный лист с влажность 0,5-1,0 % уходит в трубопровод насыщенного пара. В нижней части сепаратора может быть установлен успокоитель для гашения вращательного движения жидкости. Вода из сепаратора отводится через патрубок в нижней части. Объем воды в сепараторе составляет 1/7-1/10 от часовой паропроизводи-тельноси котла или парогенератора для обеспечения явления гидравлического затвора и исключения возможности проскока пара на всасывание

Циркуляционного насоса.

Необходимость водоподготовки в СЭУ возникает из-за вредного действия примесей, содержащихся в питательной и котловой воде на работу паровых котлов и парогенераторов. При нарушении показателей качества воды наблюдаются накипеобразование и коррозия в котлах, интенсивный унос солей с паром. Поэтому вода, предназначенная для использования в паровых котлах, должна соответствовать определенным норма качества.

В зависимости от назначения в паросиловой установке различают следующие типы воды;

Исходная (природная) вода - источником этой воды являются реки, озера, моря, океаны и содержит природные примеси в виде растворенных веществ и механических частиц. Такая вода направляется для удаления примесей и загрязнений;

Добавочная вода - является продуктом химически обработанной исходной воды или конденсатом вторичного пара испарителей - используется для восполнения потерь пара и воды в цикле ПСУ;

Питательная вода - подаваемая насосами в котлы и парогенераторы для получения пара заданных параметров - представляет собой смесь конденсата турбин и добавочной воды;

Котловая вода - находящаяся внутри контуров циркуляции котла;

Продувочная вода - продуваемая из котлов и испарителей для поддержания в них допустимой концентрации примесей.

Основными показателями качества воды являются;

Соленость воды, 0Бр (градус Брандта) - 1 °Бр соответствует содержанию 10 мг NaCl или 6,06 мг СГ в 1 л дистиллированной воды. Основные водоемы мира имеют следующую соленость; Черное море - 1800 °Бр, Северный Ледовитый океан - 5500 °Бр, Тихий океан - 3500 °Бр, Атлантический океан - 3600 °Бр, Белое море

От 100 до 3300 °Бр.

Жесткость воды, 0Н (градус жесткости) - зависит от содержания в воде солей кальция и магния. 1 0Н соответствует содержанию 10 мг CaO или 7,14 мг MgO в 1 л дистиллированной воды. Различают временную (карбонатную) жесткость, которая устраняется кипячением воды, постоянную (некарбонатную) жесткость, которая не устраняется кипячением воды, и общую жесткость, равную сумме карбонатной и некарбонатной жесткости.

Повышенная жесткость воды вызывает образование накипи на стенках труб поверхностей нагрева. Образование накипи приводит;

К перегреву, пережогу и разрыву труб поверхностей нагрева, образованию свищей и выпучин;

Усилению процессов коррозии под слоем накипи;

Образованию окалины на внешней стороне труб;

Перерасходу топлива и снижению КПД котлоагрегата.

Воде растворимого силиката натрия Na2SiO3 и ионов кремнекислоты SiO2, которая находится в коллоидном состоянии. В отличие от других солей, кремнекислота способна растворяться

Непосредственно в паре при высоких давлениях. Она в основном содержится в водах рек и озер, и практически отсутствует в морской воде. Поэтому этот показатель важен только для стационарных ЭУ, использующих для питания котлов пресноводные водоемы - реки и озера.

Водородный показатель воды - pH. Различают кислую, нейтральную и щелочную реакции воды.

Для питания котлов вода должна иметь значение pH близкое к 7.

Обычно рассматривают не сам водородный показатель pH, а щелочное число (мг-Экв/л), которое является критерием оценки качества котловой воды, характеризующим ее защитные свойства против образования накипи. Большие значения щелочного числа могут привести к пенообразованию и вызвать щелочную коррозию элементов котла.

Общее солесодержание, мг/л - суммарное количество растворенных в воде нелетучих веществ минерального и органического происхождения. Характеризуется сухим остатком, определяемым путем выпаривания пробы профильтрованной воды и высушивания остатка при 120 °С.

Загрязнение котловой воды маслом или топливом может произойти очень быстро и привести к крупной аварии котла. В водотрубных котлах топливо или масло разносится по всей нагревательной поверхности котла циркулирующей водой, приводя к перегреву и разрыву трубок поверхностей нагрева.

При обнаружении загрязнения котла маслом или топливом следует немедленно прекратить его действие; установить источник попадания ГСМ в питательную воду; удалить загрязненную воду; котел выпарить и тщательно вычистить. До полной очистки котла и всей питательной системы, а также полного устранения источников

Попадания ГСМ в котловую воду, вводить котел в действие запрещается (п. 75 ПЭКУ).

Признаками наличия масла или топлива в котловой или питательной воде являются (п. 81 ПЭКУ);

Беловато-мутный вид котловой или питательной воды, взятой на пробу, и наличие характерного запаха;

Вспенивание воды в котле, резкие колебания уровня воды в ВУП;

Следы масла или топлива на поверхности уровня воды в

Водоуказательных приборов котлов, нефтеподогревателей,

Запасных цистерн и цистерн грязных конденсатов.

Для ВНК типа КВГ-Э показатели качества питательной и котловой воды приведены в таблицах;

Основным способом борьбы с накипеобразованием и коррозией котельного металла является поддержание заданных параметров качества питательной и котловой воды за счет проведения обработки воды. Различают докотловую и внутрикотловую обработки воды.