ПРИЧИНЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПАРА

а) Капельный унос

Увлажнение пара в парогенераторе барабанного типа происходит главным образом в результате механи­ческого дробления струй котловой воды, срыва жидкост­ной пленки с поверхности устройств первичной сепара­ции и распыления котловой воды при разрушении оболочек паровых пузырей. Унос капель влаги насыщен­ным паром называют обычно механическим уно­сом.

Распределение капель в паровом пространстве и унос их с паром из барабана зависят от скорости движения пара через зеркало испарения и паровой объем бараба­на, работа которых характеризуется следующими пока­зателями:

а) удельная паровая нагрузка зеркала испарения, выраженная в кубических метрах пара в час на 1 мг зеркала испарения:

б) удельная паровая нагрузка парового объема ба­рабана, выраженная в кубических метрах пара в час на 1м³ парового пространства.

Степень выноса капелек котловой воды с паром за­висит также от скорости выхода пароводяной смеси из парогенераторных труб в барабан, степени погашения живой силы струй смеси внутрибарабанными устройст­вами и от эффективности помещенных в барабане сепарационных устройств.

Существенное влияние на сепарацию из пара капелек котловой воды, выбрасываемых с зеркала испарения и поднимающихся по инерции на определенную высоту, оказывает высота парового пространства в барабане. При малой высоте парового пространства значительное количество таких капелек может достигнуть верха па­рового пространства и попасть в пароотводящие трубы даже при весьма малой скорости подъема пара в паро­вое пространство. С увеличением высоты парового про­странства все большая часть подпрыгивающих капель, не достигнув уровня пароотводящей трубы, выпадает обратно на зеркало испарения. При подаче пароводяной смеси под зеркало испарения возникает явление набу­хания котловой воды в барабане, которое происходит по следующей причине. Пузырьки пара движутся через слой котловой воды толщиной h к.в с некоторой ско­ростью Wп. Это значит, что они находятся в толще воды какое-то время, равное:

t = h к.в / Wп

Чем меньше скорость Wп, тем дольше пузырьки пара находятся в котловой воде. Это ведет к насыщению во­ды паром, т. е. к образованию пароводяной смеси, плот­ность которой заметно меньше плотности воды. В ре­зультате уровень котловой воды в барабане оказывается выше уровня, отмечаемого по стеклу. Набухание котло­вой воды приводит к уменьшению фактической высоты и соответственно рабочего объема парового пространст­ва барабана и тем самым способствует повышению влажности выдаваемого пара. Паровые пузыри, обра­зовавшиеся на поверхности нагрева, всплывают через толщу котловой воды до границы раздела фаз, транс­портируют коллоидные и взвешенные частицы, а затем разрушают поверхностный слой котловой воды и вместе с тонкодисперсными каплями выбрасываются в паровое пространство барабана.

При выбрасывании пароводяной смеси на уровень воды, под уровень ее или на различные отбойные сепарирующие устройства образуется устойчивая пена, которая представляет собой скопле­ние на поверхности раздела фаз всплывших из толщи котловой

воды паровых пузырей, разделенных тонкими жидкостными пленка­ми сложного строения. При разрушении паровых пузырей в верхнем слое пены происходят дробление их пленочных оболочек и не­прерывный унос тонкодисперсной влаги в паровое пространство барабана.

Унос котловой воды из барабана при вспенивания ее зависит главным образом от величины занятого пеной парового объема и набухания водяного объема, сопутствующего вспениванию котло­вой води. Высота слоя пены тем больше, чем больше ее стой­кость, определяемая длительностью существования отдельных па­ровых пузырей.

На интенсивность пенообразованяя и стабильность пены ока­зывает влияние поверхностное натяжение испаряемой воды. Так как пенообразование связано со значительным увеличением по­верхности и требует затраты работы, то этот процесс осущест­вляется тем легче, чем меньше поверхностное натяжение раство­ра. Поэтому присутствие в последнем поверхностно-активных веществ (понижающих поверхностное натяжение) способствует пенообразрванию котливой воды.

Плохо или частично смачиваемые (гидрофобные) частицы шла­ма и продукты коррозии способствуют стабилизации пены, так как они прочно прилипают к поверхности пузырьков пара и вместе с ними переходят в пену, образуя своего рода жесткий каркас, повышающий структурно-механические свойства пены. Твердые частицы, кроме того, препятствуют сращиванию пузырьков в более крупные и тем самым также повышают стойкость пены. Смачиваемые частицы шлама тонут и лишаются пеностабилизирующих свойств. При наличии же в котловой воде масла взвешенные час­тицы адсорбируют его на своей поверхности, теряют способность к смачиванию, всплывают и устойчиво держатся в слое пены, по­вышая прочность ее оболочек. При движении сквозь толщу котловой воды паровых пузырей, оболочки которых имеют армированную структуру, слияние их затруднительно и процесс барботажа идет в виде массы мелких паровых пузырей, всплывающих с пониженной скоростью, что приводит к большему набуханию уровня в барабане. Существенную роль в пенообразовании котловой воды играют общее содержание веществ в котловой воде (солесодержание) и процент содержащихся в ней щелочных соединений. Едкий натр переводит грубодисперсные вещества в коллоидное состояние, наи­более благоприятствующее вспениванию котловой воды, поэтому котловая вода с повышенным содержанием NaOH склонна к интен­сивному и устойчивому пенообразованию.

«Критическим» солесодержанием называ­ют солесодержание котловой воды, начиная с которого происходит резкое ухудшение качества пара, обусловленное вспениванием котловой воды. «Критической» нагрузкой называют то удельное напряжение паро­вого объема, при котором резко возрастает вынос солей с капельками котловой воды.

Величина критической нагрузки парогенератора за­висит от многих факторов: давления, состава растворен­ных и взвешенных веществ в котловой воде и степени дисперсности последних, высоты парового пространства в барабане, эффективности сепарационных и паропромывочных устройств. Критическая нагрузка устанавли­вается на основании специальных теплохимических испытаний (см. гл. 5). В качестве эксплуатационной принимают допустимую нагрузку Dд= (0,7—0,8)DKp,

а в качестве эксплуатационной нормы солесодержания котловой воды принимают допустимую величину

А^д к.в = (0,7-0,8)А^крк.в

С ростом давления пара величины критического соле­содержания и критической нагрузки заметно умень­шаются.

Влияние нагрузки барабана или, точнее, скорости прохода пара через водяной объем барабана на интенсивность вспенивания характеризуется сложной зависимостью: при малых нагрузках уве­личение скорости пара приводит к росту толщины слоя пены {пу­зырьковый режим); при некоторых средних значениях слой пены достигает максимума и мало зависит от нагрузки (пенный режим); при дальнейшем увеличении скорости пара высота слоя пены умень­шается (область интенсивного разрушения пены и перехода к струй­ному режиму). По мере увеличения скорости пара за счет динами­ческого воздействия потока пара на пузырьки пены разрушение пузырьков постепенно распространяется от верхних слоев в нижние, и пена совсем перестает существовать, наступает чисто струйный режим.

При капельном уносе загрязнения поступают в пар с капельками котловой воды, уносимыми им из бара­бана парогенератора, причем количество содержащихся в паре различных веществ пропорционально их концен­трации в котловой воде.

Осушение влажного пара осуществляют специаль­ные сепарирующие внутрикотловые устройства, в том числе отбойные и дроссельные щиты, скрубберы, внутри-барабанные циклоны, пленочные сепараторы, раздели­тельные барабаны и т. д. Эти устройства в условиях нормальной эксплуатации парогенератора обеспечивают влажность насыщенного пара на выходе его из бараба­на порядка 0,01—0,03%.

Поиск по сайту: