Сепарация влаги из насыщенного газа
Образующийся на поверхностях нагрева котла пар выносится циркуляционным потоком к зеркалу испарения. Выделившийся с зеркала испарения пар далее направляется по паровому объему котла к пункту отбора пара, расположенному в верхней части барабана.
Вместе с паром с зеркала испарения в паровое пространство увлекаются также и капли воды. Проходя по последнему, часть вынесенной влаги оседает обратно на зеркало, частично же она попадает в парозаборное отверстие и выносится с паром.
На унос воды с паром большое влияние оказывают качество котловой воды, ее солесодержание и щелочность, способность к пенообразованию, равномерность ввода пароводяной эмульсии по барабану, паро- напряжения зеркала испарения и парового объема, а также высота последнего.
В отопительных котлах, работающих при умеренных форсировках и имеющих значительные размеры зеркала испарения и парового объема, часто используется сепарация влаги из насыщенного газа, это довольно простое, но мало эффективное приспособление, состоящее из дырчатой трубы, расположенной в паровом пространстве барабана котла (рис. 182). Для более равномерного забора пара по всей длине барабана шаг отверстий должен быть переменным.
В современных паровых котлах, имеющих мало развитые поверхности испарения, обращают серьезное внимание на уменьшение влажности выделяемого котлом пара. На рис. 183 показано сепарационное устройство ОРГРЭС (сепарация влаги из насыщенного газа). Пароводяная смесь, выходящая из труб подъемного участка циркуляционного контура 1 перегородкой 2 направляется вниз. Пар через дырчатый лист 3 выходит к зеркалу испарения равномерно распределенным потоком по длине барабана. Дырчатый лист 4, находящийся в паровом пространстве, выполняет роль сепаратора воды также при равномерном отъеме пара по длине барабана.
Указанные приспособления выравнивают работу водяного и парового объемов барабана котла, снижая влажность выдаваемого пара.
На рис. 184 дан вариант подведения в котел питательной воды, имеющей температуру ниже насыщения. Вода, будучи подведена к трубе, расположенной выше водяного уровня котла, разбрызгивается, проходя через особые отверстия. Подобное разбрызгивание воды разрушает пену, образующуюся на поверхности зеркала испарения и способствующую выносу воды вместе с паром. Сама же вода, подогреваясь, деаэрируется, выделяя растворенные в ней газы - кислород и углекислоту. Примесь кислорода в воде разъедает стенки котла или его труб, в то время как та же примесь в паре не вызывает сколько-нибудь значительной коррозии трубопроводов и пароперегревателя. Сепарация влаги из насыщенного газа идущей с паром влаги имеют так называемые отбойные щиты (рис. 184 и 185). На рис. 186 показана современная конструкция ввода питательной линии в паровой котел с паровой рубашкой, применяемая при повышенных давлениях и предохраняющая от образования кольцевых трещин в теле барабана.
Снабжение паровых котлов механическими или камерными топками позволяет поднять форсировки этих котлов. Однако часто повышение форсировок бывает затруднено из-за ограниченности размера парового пространства котла и перегруженности его циркуляционных контуров. В таких случаях добавление к котлу выносного вертикального сепаратора с приключением к последнему части экранных поверхностей нагрева, выделенных в отдельный циркуляционный контур, позволяет решить задачу повышения форсировок сверх предусмотренных расчетом, не изменяя работы барабана паросборника.
Идея центробежного вертикального сепаратора (187) заключается в том, что эмульсия пара и воды, тангенциально подводимая к сепаратору, приводит воду во вращательное движение, выделившийся пар отводится кверху, вниз направляется вода в спускную часть циркуляционного контура. Пар, полученный в сепараторе, далее присоединяется к пару, идущему от котла (рис. 188). Контур сепаратора имеет самостоятельную продувку.
Сепарация влаги из насыщенного газа получается только при соблюдении условия u/w0 = 10 ÷ 30, где и - тангенциальная скорость входа пароводяной эмульсии в сепаратор, а w0 - осевая скорость движения пара по сепаратору. При давлении пара 14 ата рекомендуется высоту, считая от ввода смеси до верха сепаратора, делать равной 1,9 м при w0 - 0,8 м/сек, что обеспечивает получение влажности пара, не превышающей 0,02%.