Сепарация пара в осадительном объемеЭтот 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 большие 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 ÷ 150лш ниже минимального уровня воды.
Основным назначением погруженного дырчатого щита является создание на пути движения пара дополнительного сопротивления, одинакового по всему сечению коллектора. В щите 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 ценообразованию 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 w". 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 бóльших 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 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.
|
