蒸汽污染及防止 劉娟5月25日 蒸汽污染的定義及意義 從鍋爐出來的蒸汽總是含有少量雜質的 當蒸汽中的硅酸 鈉鹽等物質含量超過了規定 就叫做蒸汽污染 污染蒸汽中的雜質會沉積在蒸汽通過的各個部位 如果過熱器和汽輪機內積鹽 會影響機組的安全 經濟運行 例如 在過熱器中積鹽 由于各種鹽的傳熱性能很差 使鍋爐的熱量隨煙氣流失 從而浪費燃料 還會引起爆管事故 在汽輪機調速系統或主汽門積鹽 會使汽門產生卡澀現象 降低工作的可靠性 嚴重的還會導致危險事故的發生 當汽輪機的動 靜葉片上積鹽 會使蒸汽流通截面減小 因而阻力增加 使汽輪機的出力下降 同時 使汽輪機各級間的壓降增大 使葉片應力和軸向推力增加 還會增加機組的振動 所以研究蒸汽污染及獲得清潔蒸汽的方法等是很重要的 飽和蒸汽污染 在汽包鍋爐中 過熱蒸汽的品質主要取決于汽包送出的飽和蒸汽的品質 所以一般只討論飽和蒸汽的污染 對于汽包鍋爐 飽和蒸汽污染主要是由蒸汽帶水和蒸汽溶解雜質兩個原因造成的 一 飽和蒸汽帶水從汽包送出的飽和蒸汽常夾帶一些鍋水的小水滴 鍋水中的各種雜質會隨水滴帶進蒸汽中 這種現象稱為飽和蒸汽的機械攜帶 二 飽和蒸汽溶解雜質蒸汽有溶解某些物質的能力 蒸汽壓力越高 蒸汽的溶解能力越大 這是因為飽和蒸汽的壓力越高 密度越大 蒸汽的性能越接近于水的性能 所以高參數蒸汽溶解鍋水中的某些物質的能力較大 我們把飽和蒸汽因溶解而攜帶某些物質的現象稱為蒸汽的溶解攜帶 飽和蒸汽溶解某物質的能力可用分配系數 KF 來表示 KF 越大 表示飽和蒸汽溶解該物質的能力越大 鍋爐水中常見物質按其在飽和蒸汽中溶解能力的大小 劃分為三類 1 硅酸類 2 NaCl NaOH等 3 Na2SO4 Na3PO4和Na2SiO3由此可見飽和蒸汽的溶解攜帶時有選擇性的 也稱為選擇性攜帶 飽和蒸汽攜帶某物質的量 應為水滴攜帶和機械攜帶之和 對于不同壓力的汽包鍋爐 蒸汽攜帶鹽類物質的情況不同 低壓鍋爐 小于2 5MPa 多是機械攜帶 中壓鍋爐 2 5 5 9MPa 多是機械攜帶 高壓鍋爐 6 0 12 9MPa 多是溶解攜帶 超高壓鍋爐 大于13MPa 多是溶解攜帶 二 影響蒸汽帶水和溶解雜質的因素 一 影響飽和蒸汽帶水因素1 汽包水位對蒸汽帶水的影響2 鍋爐負荷影響3 鍋爐水含鹽量對蒸汽帶水的影響4 鍋爐壓力對蒸汽帶水的影響 二 影響飽和蒸汽溶解攜帶的因素1 鍋爐壓力對蒸汽溶解攜帶的影響飽和蒸汽的溶解攜帶隨鍋爐壓力的升高而增大 2 鍋爐pH值對硅酸溶解攜帶系數的影響飽和蒸汽溶解的主要是硅酸 對硅酸鹽的溶解能力很小 所以硅酸的溶解系數與鍋爐水中的硅化物形態有關 而這又取決于爐水的pH值 pH降低 蒸汽對硅酸的溶解攜帶增大 對于高參數鍋爐硅酸的溶解攜帶系數很大 為保證蒸汽含硅量不超過允許值 應嚴格控制鍋爐水的含硅量 三 蒸汽流通系統的鹽類沉積 1 過熱器內的鹽類沉積原因 飽和蒸汽攜帶鹽類物質 分兩種狀態 一是蒸汽選擇性攜帶鹽類物質 主要是硅酸 另一種是呈液體狀態 主要是含鈉鹽的水滴 當飽和蒸汽被加熱成過熱蒸汽時 小水滴會因蒸發 濃縮直至被蒸干而積鹽 另外過熱蒸汽比飽和蒸汽溶解能力大 水滴中的鹽類會溶解在過熱蒸汽中 使蒸汽中的溶解物含量增加 帶入汽輪機中 分布情況 過熱器內沉積的鹽類主要是鈉化合物 硅化合物主要沉積在汽輪機內 在過熱器內還可能沉積有鐵的氧化物 腐蝕產物 清除方法 因沉積物主要是溶于水的鈉鹽 利用檢修機會采用水洗的方法就可去除 金屬腐蝕產物及其他難溶沉積物 應采用化學清洗 水洗一般用凝結水進行 也可用除鹽水 水溫控制在70 80度 2 汽輪機內鹽類沉積物鹽類沉積形成原因 一般主要是硅酸和各種鈉化合物溶液 及少量固態鈉和鐵的氧化物 帶有各種雜質的過熱蒸汽進入汽輪機后 由于壓力和溫度降低 鈉化合物和硅酸在蒸汽中的溶解度隨壓力降低而減少 當其中某種物質的溶解度下降到到它在蒸汽中的含量時 該物質就會以固態析出 并沉積在蒸汽流通部位 分布規律 不同級中沉積物不一樣 不同級中沉積物的化學組成不同 供熱機組和經常啟 停得汽輪機內沉積物量較少 汽輪機內鹽類沉積物的清洗在汽輪機檢修時如果發現有沉積物 應取樣進行沉積物分析 以便確定清除的方法 沉積在汽輪機內的不溶于水的沉積物 一般是在汽輪機大修時 用機械的方法清除 例如噴砂法處理 對于二氧化硅 可將轉子吊出汽缸 并放入濃度3 5 的NaOH溶液中 融入蒸汽煮 然后用水沖洗干凈 四 獲得清潔蒸汽的方法 飽和蒸汽中的雜質來源于鍋爐水 所以為了獲得清潔蒸汽 以防止在蒸汽流通部位積鹽 首先應減少鍋爐水中雜質的含量 還應設法減少蒸汽的帶水量和降低雜質在蒸汽中的溶解量 具體措施有 一 減少進入鍋爐水中雜質量二 鍋爐排污三 汽包內部裝置四 調整鍋爐運行工況五 化學除沫劑 減少進入鍋爐水中雜質量量 主要應保證給水水質優良 保證給水水質優良的方法如下 1 減少熱力系統的汽水損失 降低補給水量 2 采用優良的水處理工藝 降低補給水中雜質的含量 3 防止凝汽器漏泄 以免汽輪機凝結水被冷卻水污染 4 采取給水和凝結水系統的防腐措施 減少給水中的金屬腐蝕產物 5 對于新安裝的鍋爐在啟動前應進行化學清洗 以除去鍋內黏附的氧化鐵 腐蝕產物 焊渣和硅化物等雜質 以減少啟動后露水中各種雜貨的含量 使蒸汽品質較快達到合格 鍋爐運行過程中 隨著鍋水不斷蒸發濃縮 水中雜質逐漸增多 這些雜質少量被蒸汽帶走 大部分留在鍋爐水中 當爐水的含鹽量和含硅量超過一定限度時 會造成蒸汽品質不良 當鍋爐水中的水渣較多時也會影響蒸汽品質 而且還可能造成爐管堵塞 危及鍋爐的安全運行 因此為了使鍋爐水中的含鹽量和含硅量維持在極限允許值以內 排掉鍋爐水中的水渣 在運行中需經常放掉一部分鍋爐水 并且補入相同量的給水 這叫做鍋爐排污 鍋爐排污方式有連續排污和定期排污 連續排污是連續不斷的將汽包中水面附近的鍋水排出 目的主要是防止鍋爐水中的含鹽量和含硅量過高 另外也能排出少量鍋爐水中細微或懸浮的水渣 連排開度一般控制不低于3 定期排污時定期從鍋爐水循環系統的最低點 如從水冷壁的下聯箱處 排放掉部分鍋爐水 目的是為了排除水渣 水渣大部分沉積在水循環系統的下部 所以定排點應設在水循環系統的最低點 為了不影響鍋爐的水循環 定排時間一般不超過0 5 1分鐘 每次排污量一般為鍋爐蒸發量的0 1 0 5 定排最好在鍋爐低負荷時進行 因為此時循環速度低 水渣下沉 排放的效果最好 定排時間間隔根據鍋爐水質來決定 一般鍋爐每8h進行一次或24h進行一次 鍋爐的排污量要根據水質分析結果來定 但鍋爐的排污會損失一些熱量和水量 所以在保證蒸汽品質合格的前提下 應盡量減少鍋爐的排污率 每減少1 的排污 一般可節省0 2 的燃料 但為了防止鍋內水渣積聚 鍋爐的排污率也不應太小 汽包內部裝置 指為了獲得清潔蒸汽而設置在汽包內部的汽水分離裝置 蒸汽清洗裝置以及分段蒸發裝置 調整鍋爐運行工況 鍋爐的負荷 負荷變化速度和汽包水位等運行工況 對飽和蒸汽的帶水量有很大影響 通過熱化學試驗