Барабаны, устройства для сепарации пара от влаги, ступенчатое испарение

Барабаны современных котлоагрегатов высокого давления с естественной циркуля­цией имеют внутренний диаметр 1600 мм, толщину стенок более 100 мм и длину до 20 м. Масса такого барабана составляет около 100 т.

Барабаны изготовляются сварными из листовой стали и имеют штуцера, к которым привариваются трубы. Тепловое расширение барабанов обеспечивается роликовыми опорами, устанавливаемыми на основных балках каркаса (рис. 14). Во время работы барабан удлиняется на 70–100 мм.

Пар, выходящий из барабана, не должен уносить с собой капли воды в пароперегре­ватель, так как при испарении воды содержащиеся в ней соли могут отлагаться в трубах, что связано с опасностью их пережога. Для уменьшения уноса воды из барабана паром внутри барабана устанавливаются сепарационные устройства, предназначенные для раз­деления (сепарации) влаги и пара. Этим условиям отвечают циклонные сепараторы, раз­мещаемые внутри барабана, так называемые внутрибарабанные циклоны, получившие широкое распространение (рис. 15).

Пароводяная смесь вводится в циклон по касательной к поверхности цилиндра; цен­тробежная сила прижимает крупные капли воды к стенкам циклона, по которым они сте­кают вниз. Благодаря поддону, расположенному под циклоном, вихревое движение не пе­редается воде, находящейся в водяном пространстве барабана, и поверхность воды остает­ся спокойной. Пар выходит из верхней части циклона и проходит через верхний дырчатый лист, улавливающий мелкие капли воды, оставшиеся в паре.

В барабанах котлоагрегатов большой паропроизводительности устанавливают десят­ки таких циклонов.

Часто для сепарации пара применяются жалюзийные щиты (рис. 16), состоящие из гофрированных стальных пластин, которые устанавливаются в верхней части барабана. Пар поднимается по каналам, образуемым пластинами, и находящиеся в нем капли влаги оседают на пластинах и стекают вниз. Отдельные капли воды, оставшиеся в паре, улавли­ваются дырчатым листом.

Для хорошей сепарации влаги в жалюзийных щитах не должно оставаться щелей, по которым мог бы протекать пар помимо каналов, образуемых пластинами.

Котловая вода содержит значительное количество растворенных щелочей и фосфа­тов, которые способствуют образованию слоя пены на поверхности воды в барабане.

При интенсивном парообразовании часть пены может уноситься с паром из барабана и растворенные в ней вещества могут образовать в трубах пароперегревателя слой опас­ной накипи. Для борьбы с этим явлением применяют размыв пены питательной водой, в которой содержится меньше солей. Благодаря этому пена растворяется в питательной воде и ее слой уменьшается.

На рис. 16 показано устройство для размыва пены в котлоагрегатах среднего давле­ния с вводом питательной воды в питательное корыто.

Для промывки пара питательной водой в верхнюю часть барабана вводится пита­тельная вода, вытекающая из горизонтальной трубы, разливается по дырчатому щиту и стекает в отводящий короб. Пар промывается, проходя снизу вверх через отверстия в щи­те и слой воды. Схема устройства для промывки пара показана на рис. 17.

Для удаления отдельных капель питательной воды из пара служит верхний дырча­тый лист.

При генерации пара не происходит глубокого выпаривания воды, поэтому большин­ство находящихся в растворенном состоянии примесей постепенно может достичь пре­дельной концентрации. Для поддержания в котловой воде концентрации примесей на за­данном уровне часть воды из барабанных котлов непрерывно удаляется.

Так как с непрерывной продувкой происходит потеря тепла и чем выше концентра­ция солей, тем больше величина продувки, что экономически невыгодно. Поэтому в со­временных барабанных котлах для снижения доли непрерывной продувки организовано двух- и трехступенчатое испарение.

При двухступенчатом испарении водяной объем барабана разделяется перегородка­ми на чистый и один (или два) солевых отсека (рис. 18). К каждому из отсеков присоеди­няется своя группа экранов. В солевые отсеки обычно выделяют один или оба торцевых участка барабана и от 5 до 30 % поверхности нагрева экранов.

Рассмотрим действие ступенчатого испарения на конкретном примере. Пред­положим, что в экранах двух солевых отсеков образуется 15 % пара, производимого котлоагрегатом. Солесодержание питательной воды принимаем равным 40 мг/л. Питательная вода поступает в чистый отсек; пусть котловая вода в нем имеет солесодержание 320 мг/л. Тогда 85 % воды испаряется при сравнительно невысоком солесодержании котловой воды в чистом отсеке, и с паром уносится относительно мало солей.

Часть котловой воды из чистого отсека перетекает в солевые отсеки через отверстия в разделительных перегородках. Эта вода с солесодержанием 320 мг/л является питатель­ной водой для солевых отсеков, в которых котловая вода имеет значительно более высо­кое солесодержание (порядка 1600 мг/л). Пар, образуемый в солевых отсеках, осушают более тщательно. Непрерывная продувка из солевого отсека удаляет с каждым литром во­ды 1600 мг солей вместо 320 мг при отсутствии ступенчатого испарения.

Таким образом, ступенчатое испарение снижает продувку котлоагрегата примерно в 5 раз. Ступенчатое испарение наиболее эффективно у котлоагрегатов с высоким солесодержанием питательной воды, что бывает обычно на ТЭЦ.

Выносные сепарационные циклоны (рис. 19) используются как вторая или третья ступень испарения и питаются котловой водой из чистого отсека или из отсеков второй ступени.

В циркуляционном контуре, присоединенном к выносному циклону, вода не прохо­дит через барабан. Пароводяная смесь, поступающая из экранных труб направляется в ци­клон тангенциально. При вращательном движении в циклоне вода отделяется от пара и отводится в нижний коллектор экрана. Пар поднимается в верхнюю часть циклона и по пароотводящей трубе направляется в барабан. Обычно циклоны паропроизводительностью 25 т/ч имеют диаметр около 350 мм и высоту не менее 4 м. Высокая верхняя часть циклона требуется для надлежащего осушения пара, а глубокая нижняя – чтобы избежать попадания пара в опускную трубу, если уровень в циклоне примет вид глубокой воронки. Крестовина в нижней части циклона препятствует завихрению воды в этой зоне и попада­нию паровых пузырей в водоопускные трубы экрана, что может вызвать нарушение циркуляции.

Ввод пароводяной смеси из экрана в циклон выполняется выше уровня воды, нахо­дящейся в барабане. Пар, выходящий из выносных циклонов, не требует дополнительно­го осушения. Требуется только его промывка для удаления кремниевой кислоты. Во мно­гих котлоагрегатах к одному циркуляционному контуру экрана присоединены два вынос­ных сепарационных циклона.

Поиск по сайту: