Как работает ступенчатое испарение в барабане котла. Получение чистого пара и регулирование температуры пара

Схема трехступенчатого испарения в барабанных котлах.  

Ступенчатое испарение является весьма эффективным методом повышения чистоты пара. Этот метод позволяет при заданном качестве питательной воды для одинаковых значений продувки получить более чистый пар, чем при одноступенчатом испарении.  

Ступенчатое испарение может быть осуществлено и не в одном котле, & в схеме электростанции при продувке воды из ступени с более высоким давлг-нием в ступень с меньшим давлением. Представляет интерес продувка котла в газовый испаритель, смонтированный в его конвективной части (ом. В качестве примера можно упомянуть о выполненной на одной электростанции продувке из котлов высокого давления непосредственно в барабаны котлов, низкого давления (см. схему на фиг.  

Ступенчатое испарение применено почти во всех конструкциях котлов большой производительности, изготовляемых союзными котлостроительными заводами. Большей частью устанавливают два симметричных соленых отсека. В них выделяют торцевые отсеки котельных барабанов и часть поверхности нагрева боковых экранов; перетекание воды через насадки IB разделительных перегородках между отсеками совершается, когда уровень воды в чистом отсеке несколько выше, чем в соленых.  

Двухступенчатая схема организации водного режима с выносным циклоном.| Схема трехступенчатого испарения с выносной третьей ступенью.

Ступенчатое испарение позволяет повысить чистоту пара при заданном качестве питательной воды и данной величине продувки. Оно позволяет также получить удовлетворительную чистоту пара при воде более низкого качества, что упрощает и удешевляет водопод-готовку. Ступенчатое испарение позволяет также повысить экономичность паротурбинной установки путем уменьшения продувки без заметного снижения качества пара.  

Ступенчатое испарение создается путем выделения одного или нескольких контуров котла (обычно боковых экранов) во вторую ступень, которая питается котловой водой (5 к. В последующих ступенях испарения (солевых отсеках) создается более надежная паросепарация и низкое напряжение парового объема. За счет этого появляется возможность работы их с высоким солесодержанием котловой воды (5 к. Кроме этого, эффект улучшения среднего качества пара, выдаваемого котлом, достигается за счет выработки основной его части в первой ступени испарения (чистом отсеке), имеющей значительно меньшее солесодержание котловой воды. Продувка котла с целью вывода из него солей осуществляется только из последней ступени испарения.  

Ступенчатое испарение для котлов высокого давления.  

Ступенчатое испарение позволяет повысить чистоту пара при заданном качестве питательной воды и данной величине продувки. Оно позволяет также получить удовлетворительную чистоту пара при воде более низкого качества, что упрощает и удешевляет водоподготовку. Ступенчатое испарение позволяет также повысить экономичность паротурбинной установки вследствие уменьшения продувки без заметного снижения качества пара. В зависимости от конкретных условий водного режима перечисленные достоинства ступенчатого испарения используют в различных сочетаниях. Совмещение ступенчатого испарения с промывкой пара в парогенераторах высокого давления дает наиболее высокий эффект очистки пара.  

Ступенчатое испарение улучшает эксплуатационный режим котла тем, что снижает возможность заброски солей из котловой воды с уходящим из котла паром и, кроме того, резко уменьшает процент продувки котла, чем и повышает экономичность работы котла.  

Ступенчатое испарение улучшает эксплуатационный режим котла тем, что снижает возможность заброски солей с уходящим из котла - паром и, кроме тою, резко уменьшает процент продувки иотла.  

Ступенчатое испарение (двухступенчатое) предусматривается конструкциями всех отечественных котлоагрегатов, и это совершенно правильно. Однако паропроизводительность второй ступени испарения выбрана значительной, с внутрибарабанным оформлением сепарационных устройств соленых отсеков. Поэтому по схеме ступенчатого испарения котлы работают лишь при питании их конденсатом с большим добавком очищенной воды. При питании же котлов конденсатом или конденсатом с малой добавкой очищенной воды ступенчатое испарение не используется, котлы работают по обычной схеме организации водного режима и выдают пар менее высокой чистоты, чем могли бы.  

РАЗДЕЛ IV. ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ

К первичным методам переработки относят процессы разделения нефти на фракции, используя ее потенциальные возможности по ассор­тименту, количеству и качеству получаемых нефтепродуктов. Основным первичным процессом является атмосферная перегонка, в основе кото­рой лежат физические процессы: нагрев и испарение нефти в нагрева­тельных трубчатых печах с последующим фракционированием в ректи­фикационных колоннах на бензиновые, керосиновые, дизельные фрак­ции и остаток - мазут.

Эволюция первичной переработки нефти от периодически дей­ствующих кубов до современных установок была обусловлена рядом факторов: увеличением производительности по сырью, сокращением расхода металла, непроизводственных потерь тепла, площадей, необ­ходимых для размещения аппаратуры, повышением качества получа­емых продуктов за счет четкого погоноразделения и устранением воз­можного разложения их в процессе нагрева, снижением пожароопас­ное™, повышением надежности технологической аппаратуры и обо­рудования и др.

Современные установки AT и АВТ обычно комбинируют с процес­сом обезвоживания и обессоливания.

Перегонку нефти на атмосферных установках AT или в атмосферных секциях комбинированных установок АВТ можно осуществлять несколь­кими способами:

1. Однократным испарением в трубчатой печи и разделением отгона в одной ректификационной колонне.

2. Двухкратным испарением и разделением в двух ректификацион­ных колоннах - в колонне предварительного испарения с отделением легких бензиновых фракций и в основной колонне.

В этом случае используют схему перегонки с двухкратным испарени­ем нефти и двумя ректификационными колоннами. В первой колонне отбирают легкий бензин и газ. При этом понижается общее давление в системе и давление в основной ректификационной колонне, в результате чего происходит более полное отделение светлых нефтепродуктов из не­фти и более четкое разделение их в колонне. Схема с двухкратным испа­рением представлена на рис. 4.2

Сырая нефть забирается насосом I и через теплообменники 2 пода­ется на обезвоживание и обессоливание в электродегидраторы 3. Обезво­женная и обессоленная нефть проходит вторую группу теплообменников 4, нагревается до температуры 210-220°С и поступает в первую ректифи­кационную колонну К-1, где отбирается легкая фракция бензина и газ. Остаток из колонны К-1 забирается горячим насосом 5, нагревается в трубчатой печи до 340-360°С и поступает во вторую ректификационную колонну К-2, где отбираются все остальные требуемые фракции. В случае недостаточного нагрева нефти перед входом в колонну К-1 имеется воз­можность подать в низ колонны К-1 часть отбензиненной нефти, нагре­той в печи 6, в виде горячей струи. При работе по этой схеме требуется более высокая температура нагрева в печи по сравнению со схемой одно­кратного испарения вследствие раздельного испарения легкокипящих и более тяжелых фракций. Все современные установки AT в основном ра­ботают по схеме двухкратного испарения.

рис.4.3

Нефть, предварительно обезвоженная и обессоленная на блоке ЭЛОУ атмосферной трубчатой установки или атмосферно-вакуумной установ­ки, насосом 1 подается в теплообменники 2 для нагрева до 220-230°С и далее - в колонну К-1, в эвапорационном пространстве которой проис­ходит разделение ее на пары и неиспарившийся остаток, стекающий в нижнюю часть колонны по тарелкам.

Для поддержания необходимого теплового режима низа колонны К-1 в нижнюю ее часть поступает поток нагретой в печи 6 полуотбензи- ненной нефти («горячая струя»). Поток паров из эвапорационного про­странства колонны К-1, смешавшись с потоком паров, отпаренных из полуотбензиненной нефти, направляется в верхнюю часть колонны К-1, проходя ряд тарелок. На каждой тарелке за счет контакта стекающей с верха колонны флегмы, образованной за счет подачи холодного ороше­ния, с восходящим потоком паров происходит тепло- и массообмен, и пары, двигаясь вверх, все более облегчаются на каждой вышележащей тарелке и, пройдя все тарелки, достигают заданного качества. Как пра­вило, за счет этого удаляется примерно половина бензиновой фракции с концом кипения 130- 140°С, которая вместе с газом конденсируется и охлаждается до температуры 40-45°С в конденсаторе-холодильнике 3 и, после смешения с более тяжелым бензином из колонны К-2, направ­ляется на стабилизацию от растворенного в ней газа и далее на вторич­ную перегонку. На схеме колонны стабилизации и вторичной перегон­ки не показаны. Горячим насосом 4 полуотбензиненная нефть из ко­лонны К-1 подается в трубчатую печь 6, где нагревается до температуры 340-350°С и поступает в эвапорационное пространство основной рек­тификационной колонны К-2, где вновь происходит процесс разделе­ния на паровую ижидкую фазы, как и в колонне К-1.

Более тяжелая часть паров, конденсируясь на каждой тарелке, обога­щает флегму высококипящими компонентами. Пройдя все тарелки, рас­положенные в нижней части колонны, жидкий остаток достигает задан­ного качественного состава по содержанию легкокипящих фракций, ко­торое не должно превышать 4-6% на мазут. Обычно на практикепринято ориентироваться на содержание фракций, выкипающих до 360°С.

Вводимый вниз колонны перегретый водяной пар снижает парци­альное давление нефтяных паров и способствует более полной отпарке легкокипящих компонентов из мазута.

С верха из колонны К-2 уходят пары бензина (и воды) с температу­рой конца кипения не более 180-190°С. Регулирование качества по концу кипения осуществляют подачей бензинового орошения за счет возврата части охлажденного и сконденсированного в холодильнике-конденсато­ре 3 верхнего продукта колонны К-2. Этим достигается поддержание оп­ределенной температуры паров, уходящих с верхней тарелки, и соответ­ственно качества бензиновой фракции.

С нижележащих тарелок концентрационной части колонны отбира­ются боковые потоки других нефтепродуктов в виде жидкостей. Верхним боковым потоком отбирают керосиновую фракцию, затем фракцию лег­кую дизельную и еще ниже более тяжелую дизельную. Для осуществле­ния процесса ректификации в колонне требуется создание потока оро­шения или флегмы. Если создавать этот поток только за счет подачи орошения в верхней части колонны (так называемого острого орошения), потребуется большой его расход, что приведет к нерациональным тепло­вым потерям, а также к значительному перерасходу воды и энергии для конденсации и охлаждения орошения. В целях недопущения этого при­меняют, так называемое, циркуляционное орошение.

Для осуществления циркуляционного орошения часть флегмы заби­рается с тарелки, проходит через теплообменник 2, отдает свое гепло потоку нефти, как правило для нагрева перед колонной К-1, и охладив­шись до заданной температуры, поступает на тарелку выше той, с кото­рой забиралась флегма на охлаждение. При этом поддерживается опре­деленный температурный режим на тарелке отбора флегмы и создаются условия, необходимые для поддержания потока флегмы на нижележа­щих тарелках. Циркуляционных орошений может быть несколько, вплоть до трех.

Основная часть флегмы с тарелки отбора орошения идет в качестве целевого продукта в отпарную колонну (стриппинг). Дело в том, что в целевом продукте, в результате недостаточно четкого разделения, могут находиться более легкокипящие фракции, т.е. происходит наложение фракций. Это значит, например, что в отбираемой керосиновой фрак­ции может находиться некоторое количество тяжелой бензиновой фрак­ции. При этом, без дополнительной ректификации качество керосина не будет соответствовать заданному, например, по температуре вспыш­ки. Требуемая температура вспышки керосина по ГОСТу должна быть не ниже 28°С в закрытом тигле. Присутствие тяжелой части бензиновой фракции понизит ее на несколько градусов. С целью доведения целевых продуктов до нужной кондиции применяют отпарные колонны. Отби­раемая из колонны К-2 керосиновая фракция направляется в верхнюю часть отпарной колонны, например К-3/1, оборудованной 9-12 тарелка­ми. Поток керосина, стекая с тарелки на тарелку вниз стриппинга, встре­чается с потоком паров, движущихся вверх. Чтобы создать последний, в нижнюю часть стриппинга подают перегретый водяной пар с температу­рой перегрева выше конца кипения бензиновой фракции, присутствую­щей в керосине.

Из верхней части стриппинга в колонну К-2 отпаренные пары бензи­на вместе с водяным паром направляются в пространство между тарел­кой отбора и вышележащей тарелкой колонны К-2, а керосин приобре­тает необходимое качество. Для каждой боковой фракции, отбираемой из колонны К-2, имеется свой стриппинг. Их бывает, как правило, 2-3.

С продувочной водой. Увеличение продувки котлов, вызванное невозвратом конденсата, зависит в первую очередь от количества добавляемой химически очищенной воды, а также от давления в котлах, типа водоподготовки, наличия ступенчатого испарения. 

Нормируемый показатель без ступенчатого со ступенчатым испарением более 8 до 40 бар ДО 8 бар 

Установки с барабанными парогенераторами давлением пара бар (в барабане) при регулировании температуры перегретого пара с использованием воды из общей питательной магистрали собственного конденсата парогенератора 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3 4 5 6 7 8 9 7 8 9 7 8 9 Перечисленные схемы обессоливания воды применяют, когда при учете всего комплекса вопросов , связанных с подготовкой добавочной воды и водным режимом, использование магнезиального обескремнивания и Ма-катиони-рования (или Н-Ыа-катиони-рования) в сочетании со ступенчатым испарением оказывается неприемлемым 

Отсутствие ступенчатого испарения 

В ряде случаев тот же эффект уменьшения работы разделения может быть достигнут путем ступенчатой конденсации например, в узле деметанизации установок получения этилена) или ступенчатого испарения сырья (например, на установках первичной перегонки нефти) и ввода его в колонну в нескольких точках. 

Отмечается также заметное влияние третьих элементов, особенно натрия и калия при их содержании, превосходящем на порядок и более содержание определяемых. элементов. Наиболее существенное уменьшение интенсивности линий в присутствии Ма и К испытывают легколетучие примеси, испаряющиеся одновременно с ними для других примесей иногда удается заметно уменьшить это влияние при ступенчатом испарении путем отгонки влияющих элементов. 

Для котлов, питающихся водой с малым содержанием кремнекислоты, можно ограничиться применением промывки пара питательной водой , не прибегая одновременно к ступенчатому испарению. 

Следует отметить, что питание этих котлов химически очищенной водой вызывает дополнительные трудности , связанные с наличием избирательного уноса кремниевой кислоты . Однако и эти трудности в настоящее время устраняются путем частичного обескремнивания добавочной воды , а ступенчатого испарения и промывки пара. 

На одной ТЭЦ котлы ТП-230 (давление пара 110 ama) со ступенчатым испарением питались с добавкой химически очищенной воды (табл. 1). На этой электростанции наблюдалось прогрессирующее снижение мощности турбин высокого давления , при этом обычные промывки проточной 

НЫМ паром из котлов ТП-230 со ступенчатым испарением. Отбор проб пара производился из середины основного барабана (чистый отсек) и из правой и левой его сторон на границе выхода пара соленых отсеков из промежуточных камер в чистый отсек. Данные фиг. 6 показывают, что концентрация кремниевой кислоты в паре соленых отсеков несколько выше, чем в паре чистых отсеков. 

На тех электростанциях высокого давления , где добавкой к питательной воде служит дистиллат испарителей, целесообразно оборудовать котлы устройствами ступенчатого испарения с солеными отсеками в виде выносных циклонов . Пар этих циклонов целесообразно промывать котловой водой чистых отсеков

    Устройства отбора проб котловой воды устанавливают на линиях непрерывной продувки, а при наличии в котле ступенчатого испарения также и в чистом отсеке. При наличии в котлах с внутрибарабанными устройствами ступенчатого испарения низкой кратности концентрации солей 

Если во время опытов броски отсутствовали, но солесодержание пара оказалось выше допустимых норм , то чистоту пара определяют вновь при более низком солесодержании котловой воды . При этом может потребоваться проведение нескольких длительных опытов со снижением солесодержания котловой воды в каждом опыте ступенями на 60-.70 жг/кг в чистых отсеках котлов со ступенчатым испарением. 

Пример 3. Определить потери тепла с невозвращенным конденсатом в процентах тепла пара , расходуемого на теплопотребляющие агрегаты, для следующих условий насыщенный пар поступает из отопительно-производственной котельной , оборудованной котлами давлением в кгс1см без ступенчатого испарения тепло продувочной воды котлов используется в сепарато-ре и теплообменнике (i np=40 ккал1кг). 

Последуюш ее успешное применение паронромывочных устройств в однобарабанных котлах высокого давления типа ПК-19 и ПК-20 опровергло эти предположения. Котел ПК-19 снабжен барабаном внутренним диаметром 1500 мм и оборудован устройствами для ступенчатого испарения с выносными циклонами . Суммарная производительность соленых отсеков равна 20% (II ступень 12%, III ступень 8%). Весь вырабатываемый пар пропускается через паропромывочные устройства , расположенные в чистом отсеке барабана (см. фиг. 8). 

Применение на котле ТП-230 3-ступенчатого испарения и размыва пены (производительность соленых отсеков 17%) с

Ступенчатое испарение является весьма эффективным методом повышения чистоты пара. Этот метод позволяет при заданном качестве питательной воды для одинаковых значений продувки получить более чистый пар, чем при одноступенчатом испарении. Оно позволяет также получить удовлетворительную чистоту пара при воде более низкого качества, что упрощает и удешевляет водоподготовку.

Метод ступенчатого испарения заключается в том, что объем барабана делиться поперечными перегородками на несколько отсеков, к каждому из которых присоединена своя группа контуров циркуляции (ступень испарения). Вся питательная вода при этом подается в первый отсек, котловая вода из которого поступает в следующий отсек, далее в последующий и т.д.

Ступенчатое испарение позволяет повысить чистоту пара при заданном качестве питательной воды и данном значении продувки. Оно позволяет также получить удовлетворительную чистоту пара при воде более низкого качества, что упрощает и удешевляет водоподготовку

Уравнение солевого баланса

Д пв С пв = Д п С п + Д пр С пр

(Д п + Д пр)С пв = Д п С п + Д пр С пр

С пр = ((Д п + Д пр)С пв + Д п С п)/ Д пр, если С п = 0, то

С пр = С кв =(Д п + Д пр)С пв / Д пр

С кв =(100 + р)С пв / р, если р = 1%

С кв =(100 + 1)С пв / 1=101С пв

Уравнение солевого баланса для 1 отсека

С кв1 =(100 + р)С пв / (n 2 + р), если р = 1%

С кв1 =(100 + 1)С пв / (20+1) = 4,8 С пв

Уравнение солевого баланса для 2 отсека

С кв2 =(n 2 + р) С кв1 / р, если р = 1%

С кв2 =(20 + 1) С кв1 / 1 = 21 С кв1 =101С пв

38 Почему схема ступенчатого испарения с выносным циклоном лучше, чем при установке перегородки внутри барабана.

Ступенчатое испарение заключается в том, что в водном объеме барабана котла создаются зоны с различным содержанием солей в котловой воде. Это достигается разделением водяного объема барабана котла с его поверхностями нагрева на отдельные отсеки. Непрерывная продувка производится из отсека с наиболее высоким солесодержанием, а отбор пара с наименьшим. Верхний барабан разделен перегородкой с отверстием (переливной трубой) на два отсека – чистый и солевой. Питательная вода поступает в чистый отсек, а солевой питается из чистого отсека через переливную трубу. В чистом отсеке образуется примерно 80% пара, в солевом 20%. Следовательно, из чистого в солевой отсек поступает 20% котловой воды, которая для чистого отсека является продувочной. Поэтому продувка чистого отсека происходит без тепловых потерь, обеспечивая низкое солесодержание котловой воды в нем.

Существенным недостатком является возможность обратного перетока воды в чистый отсек при «вялой» циркуляции. Для устранения этого недостатка применяют ступенчатое испарение с выносными циклонами, которые являются солевыми отсеками (ДКВР-20). При использовании выносных циклонов в качестве сепарационного объема разность уровней в отсеках может быть выбрана достаточной по условиям предотвращения обратного перетока воды. Поэтому схемы с выносными циклонами предпочтительны, особенно при небольшой производительности солевого отсека.

Питательная вода поступает в барабан, который служит чистым отсеком. Продувочная вода из барабана поступает в циклоны, для которых эта вода является питательной. Циклон имеет отдельный контур циркуляции и выдает пар в барабан котла. Пар проходит через сепарационное устройство чистого отсека и дополнительно очищается. Непрерывная продувка осуществляется только из циклона, если он есть. При ступенчатом испарении уменьшаются потери тепла с продувкой и повышается качество пара

Эффективность ступенчатого испарения возрастает с увеличением числа ступеней испарения, однако это нарастание с ростом числа ступеней затухает. Наибольшее распространение получили двух- и трехступенчатые схемы. При этом вторая ступень испарения может быть организована либо внутри барабана, либо вне его - в выносных циклонах. В трехступенчатой схеме обычно первую и вторую ступени выполняют в барабане, а третью - в выносном циклоне.

Ступенчатое испарение позволяет повысить чистоту пара при заданном качестве питательной воды и данном значении продувки. Оно позволяет также получить удовлетворительную чистоту пара при воде более низкого качества, что упрощает и удешевляет водоподготовку. Ступенчатое испарение позволяет также повысить экономичность паротурбинной установки вследствие уменьшения продувки без заметного снижения качества пара.

Пар, выходящий из барабанов котлоагрегатов, не должен содер­жать значительного количества влаги, солей, шлама, так как часть поверхности пароперегревателя будет местом испарения и выпадения содержащихся в воде солей, и металл труб может быть поврежден. Могут иметь место нарушения плотности соединений, а при бросках влаги - гидравлические удары и даже разрушения паропроводов.

В паре могут содержаться нелетучие и летучие вещества. Нелету­чие вещества обычно попадают в пар из котловой воды, в которой они находятся в растворенном виде или взвешенном состоянии. Раствори­мость их в паре низкого давления мала. Летучие вещества - аммиак МН3, двуокись углерода С02, азот N2 и водород Н2 - содержатся в виде газов и не дают отложений. Двуокись углерода, соединяясь с кальцием, может давать отложения. Аммиак, попадая в теплооб­менники с латунными трубками, вызывает их обесцинкование и раз­рушение; кроме того, аммиак токсичен. Двуокись углерода может вызвать коррозию; окислы железа дают шлам и отложения на обогре­ваемых поверхностях нагрева.

В связи с этим к пару предъявляются определенные требования по общему содержанию солей, пересчитанному на натрий: при давлении до 1,4 МПа (14 кгс/см2) - 1,0 мг/кг; до 2,2 МПа (22 кгс/см2) - 0,5 мг/кг и до 4,5 МПа (45 кгс/см2) -0,3 мг/кг. Следовательно, с ро­стом давления ужесточаются требования к качеству пара.

Загрязнение пара веществами происходит главным образом за счет выноса примесей, содержащихся в питательной и котловой воде. Для получения пара необходимого качества питательную воду очищают раз­личными способами и отделяют влагу от пара путем сепарации. Увеличению влажности пара способствует неправильный режим подачи воды в барабан - его перепитка, резкие колебания давления пара, несоблюдение требований, предъявляемых к качеству питательной воды. В частностей повышение ее щелочности, например, приводит к образованию и уносу пены из-за уменьшения объема парового прост­ранства. Если пар попадает под уровень воды, то пузырьки пара, выходя на поверхность воды - зеркало испарения, разрывают оболочку и об­разуют крупные и мелкие капельки, выносимые в паровое пространство.

При поступлении пароводяной смеси из труб в паровое пространст­во, кроме образования капель за счет разрыва оболочек пузырей пара, происходят удары струй воды о поверхность уровня, стенки барабана и расположенные в объеме детали.

Увеличение солесодержания котловой воды повышает ее поверхно­стное натяжение, что приводит к явлению набухания воды пузырями пара и росту его влажности. Повышение давления в барабане ухудшает

Осаждение мелких капель. Большой дйаметр барабана, низкое располо­жение уровня воды в нем позволяют иметь большую высоту парового пространства. Капли влаги, вынесенные в паровое пространство, по­теряв начальную скорость и объединившись на пути с другими каплями в большом объеме, будут выпадать быстрее. Чем больше действительная высота парового пространства, тем лучше при прочих равных условиях будет происходить естественная сепарация. Наилучшая сепарация для обычных нагрузок зеркала испарения в котельных агрегатах низкого и среднего давлений достигается на высоте 0,6-1,0 м, вследствие чего внутренний диаметр барабана обычно составляет 1,2-1,6 м. В прежних конструкциях котлов низкого давления влажность пара составляла 3-6%; теперь же она не превышает 0,5% и снижается с ростом дав­ления до 0,1-0,2%.

Увеличение содержания солей в котловой воде не только приводит к набуханию, но и по достижении определенной величины (критиче­ской) вызывает резкий рост уноса влаги. До этого содержания солей унос влаги примерно пропорционален содержанию солей в котловой воде. Загрязнение пара летучими веществами при низких и средних давлениях пара незначительно из-за малой растворимости солей в паре.

Для осуществления естественной сепарации пара, уменьшения уноса капель и получения сухого и чистого пара важно равномерное распределение выхода пара из экранных и кипятильных труб по длине барабана, предупреждение ударов струй воды о стенки и устройства

А - труба с отверстиями; б - отбойные щитки; в <- отбойные щитки, жалюзийный сепаратор и дырчатый лист; г -утопленные листы, жалюзийный сепаратор с дырчатым листом; д - щитки, утопленный лист и жалюзийный сепаратор с дырчатым листом; е - внутрибарабанные циклоны, жалюзийный сепаратор и дырчатый лист (иногда циклоны размещены вие барабана - выносные

Циклоны).

В барабане, о зеркало испарения и равномерная загрузка барабана. Необходимо также обеспечение равномерного отбора пара по длине ба­рабана для получения низких скоростей пара в паровом пространстве барабана, где происходит первичное отделение влаги. Однако естествен­ной сепарации влаги для получения сухого пара недостаточно. Дальней­шее улавливание влаги осуществляют механической сепарацией в устройствах, в которых используются силы инерции, центробежные силы, смачивание и поверхностное натяжение слоя жидкости. Такие устройства позволяют уловить капельки воды, вынесенные из парового пространства.

Принципиальные схемы сепарирующих устройств в барабанах кот - лоагрегатов низкого и среднего давлений показаны на рис. 4-6.

Простейшей из них является труба в паровом пространстве бараба­на с отверстиями разного диаметра на боковых образующих, распреде­ленными неравномерно по длине для лучшей сепарации в объеме (схе­ма рис. 4-6,а). Скорость пара в трубе (конечную) принимают 30- 40 м/с, скорость в отверстиях принимают большей скорости в трубе. Вместо установки трубы можно отделить часть парового пространства листом и выполнить в нем отверстия по тому же принципу, что и в тру­бе. При надлежащей высоте парового пространства, равномерном под­воде пароводяной смеси и отборе пара по длине барабана иногда доста­точной является установка отбойных щитков (схема рис. 4-6,6).

Для получения лучших результатов сепарации пара можно сочетать установку отбойных щитков с установкой перфорированных листов перед трубами, отводящими пар. Часто перед этим листом устанавли­вают жалюзи, в которых пар, изменяя несколько раз направление дви­жения, заставляет воду по инерции осаждаться на стенках листов жа­люзи, Такая схема изображена на рис. 4-6,в.

Если пароводяная смесь входит в барабан под уровень воды, то равномерного распределения пара можно достигнуть, установив под уровнем воды лист с отверстиями, а для очистки пара подать на этот лист питательную воду.

В верхней части барабана, как это видно из схемы рис. 4-6,г, устройства могут быть сохранены такими же, как и на предыдущей схеме. При вводе пароводяной смеси под и над уровнем целесообразно схему рис. 4-6,г дополнить отбойными щитками, - схема рис. 4-6,д) против труб, по которым пароводяная смесь поступает в барабан.

При больших нагрузках внутри барабана для получения пара высо­кого качества на вводе пароводяной смеси устанавливают циклоны, в которых при закручивании потока отделившаяся вода по стенкам сте­кает вниз, а пар через жалюзи на крышке циклона выходит в паровое пространство; под циклоном выполняют поддон, предупреждающий проход пара вниз. Перед пароотводящими трубами из барабана, как это видно из схемы рис. 4-6,е, ус"^анавливают лист с отверстиями и жалюзи.

Так как качество пара, выходящего из барабана, зависит от солесо - держания котловой воды, то значение величины солесодержания огра­ничивают, удаляя накапливающиеся соли вместе с горячей водой, осу­ществляя продувку.

Если удаление воды с солями выполняется постоянно, продувку на­зывают непрерывной. В нижних элементах котлоагрегата - ниж­них коллекторах экранов, в нижнем барабане - при работе и особенно при малых нагрузках и при останове может скапливаться шлам. Для его удаления при растопках и пониженных нагрузках из нижних точек
проводят продувку, которую называет периодической или шла­мовой.

Поскольку при продувке теряется не только вода, но и теплота, величину продувки ограничивают.

Способ, дающий возможность получать пар высокого качества при небольших размерах продувки, названный ступенчатым испаре­нием, был предложен в СССР проф. Э. И. Роммом в 1937 г. и получил широкое распространение. Сущность этого способа состоит в разделе­нии поверхностей нагрева, кол­лекторов и барабанов на ча­сти, в которых происходит по­степенное упаривание воды. Питательную воду подают в первую часть, называемую чистым отсеком, который производит 80-85% пара; в нем поддерживают опреде­ленное и невысокое солесодер­жание котловой воды за счет увеличенной продувки во ВТО* рую часть - соленый от­сек. Пар из чистого отсека будет удовлетворительного ка­чества, а котловая вода в со­леном отсеке будет иметь по­вышенное солесодержание, что и уменьшит размер продувки. Пар же из соленого отсека будет невысокого качества и потребует хорошей очистки, но его будет немного-15-20%; поэтому общее качество п^ра, выдаваемого котло­агрегатом, будет удовлетворительным. Обычно ступенчатое испарение осуществляют в двух, реже - трех ступенях [Л. 15].

На принципиальной схеме, показанной на рис. 4-7, изображено трехступенчатое испарение котловой воды в котлоагрегате, имеющем котельный пучок (I ступень испарения); фестон и задний экран (II сту­пень) и боковые экраны (III ступень испарения), пар из которых посту­пает в вынесенный из барабана циклон-сепаратор, а из последнего идет в барабан. Производительность I ступени п-70%, II ступени - п2- =20% и III ступени пз=10% общей производительности котлоагрегата.

Уравнение баланса солей для котлоагрегата с трехступенчатым испарением при солесодержании питательной воды 5П. В, воды в чистом отсеке 5ь соленом отсеке 52 И циклоне 5пр при величине продувки р будет иметь вид:

(100 Р) 5П. в = (пг + п2 4- р) 51 = (п3 -|~ р) (4-20)

Из этого уравнения можно найти процент продувки и солесодержа­ние котловой воды в каждом из отсеков.

Продувка котлоагрегата р, %, составит:

О ___ ^П. В (100 р)

1 пь + пг + р %

Во II ступени испарения аналогично

В III ступени и в продувке

О _____ ^п. в (100 Ч~ /О

Наличие трех ступеней испарения при продувке в 5% даже при со - лесодержании питательной воды в 500 мг/кг позволяет иметь со л есо дер­жание в продувке

Зщ, = 500 (1^° + 5)- = 10 500 мг/кг.

Из схемы на рис. 4-7 и формулы (4-20) видна эффективность при* менения ступенчатого испарения, особенно при повышенном содержании солей в питательной воде.

Из-за возможного образования отложений на поверхностях нагре­ва больше трех ступеней испарения не делают. В СССР все котельные заводы изготавливают котлоагрегаты со ступенчатым испарением.