汽包鍋爐的蒸汽污染、積鹽及其防止

盧永云

摘 要：蒸汽污染通常是指蒸汽中含有硅酸、鈉鹽等物質(zhì)的現(xiàn)象。這些物質(zhì)會(huì)沉積在蒸汽通過(guò)的各個(gè)部位，稱為積鹽。如過(guò)熱器、汽輪機(jī)積鹽，會(huì)影響機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文詳細(xì)講述蒸汽污染的原因，如何防止積鹽和獲得清潔蒸汽的方法。

關(guān)鍵詞：汽污染；過(guò)熱器；汽輪機(jī)積鹽；提高蒸汽質(zhì)量

一、蒸汽污染 1、過(guò)熱蒸汽污染的原因：當(dāng)過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)中的減溫器正常運(yùn)行時(shí)，過(guò)熱蒸汽的品質(zhì)取決于由汽包送出的飽和蒸汽。所以要使鍋爐送出的過(guò)熱蒸汽品質(zhì)良好，關(guān)鍵在于保證飽和蒸汽的品質(zhì)。防止過(guò)熱蒸汽的污染，必須保證噴水減溫器的水質(zhì)或防止表面式減溫器的泄漏。對(duì)于亞臨界壓力鍋爐的機(jī)組，必須防止凝汽器的泄漏而影響減溫水水質(zhì)。 2、飽和蒸汽污染的原因：一是蒸汽帶水，即所謂的機(jī)械攜帶。就是爐水中的各種雜質(zhì)以水溶液的形式帶入蒸汽中。二是蒸汽溶解雜質(zhì)，也就是所謂的溶解攜帶。蒸汽的壓力越高，蒸汽的密度越大，溶解能力就越強(qiáng)。飽和蒸汽的污染雜質(zhì)，是機(jī)械攜帶與溶解攜帶之和。對(duì)于不同壓力的鍋爐蒸汽攜帶鹽類物質(zhì)的情況有以下幾種： （1）低壓鍋爐中，溶解性攜帶小，蒸汽污染主要是由機(jī)械攜帶所致； （2）中壓鍋爐中，蒸汽中的各種鈉鹽主要由機(jī)械攜帶所致，含硅量為機(jī)械攜帶與溶解攜帶之和，且溶解攜帶量大大超過(guò)機(jī)械攜帶量； （3）高壓鍋爐中，蒸汽含硅量主要取決于溶解攜帶，蒸汽中的各種鈉鹽主要為機(jī)械攜帶所致； （4）超高壓鍋爐中，蒸汽含硅量主要取決于溶解攜帶，由于超高壓蒸汽能溶解攜帶氯化鈉、氫氧化鈉，故蒸汽中的氯化鈉和氫氧化鈉為機(jī)械攜帶與溶解攜帶之和，蒸汽中的硫酸鈉、磷酸三鈉、硅酸鈉，因它們的溶解攜帶很小，故它們主要由機(jī)械攜帶所致； （5）亞臨界鍋爐中，飽和蒸汽溶解硅酸的能力很大，蒸汽中的含硅量主要取決于溶解攜帶。這種壓力下，飽和蒸汽對(duì)各種鈉化合物都有較大的溶解能力，蒸汽中的含鈉量為溶解攜帶與機(jī)械攜帶之和。

二、影響飽和蒸汽帶水的因素 飽和蒸汽的帶水量與鍋爐的壓力、結(jié)構(gòu)類型、運(yùn)行工況以及鍋爐水水質(zhì)等因素有關(guān)。 1、鍋爐壓力對(duì)帶水的影響：鍋爐壓力越高，蒸汽帶水量越大。因?yàn)?壓力提高時(shí)，爐水溫度升高，水分子的熱運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，削弱了水分子之間的作用，同時(shí)壓力提高時(shí)，因蒸汽的密度增加，蒸汽對(duì)水分子的引力增大，這樣會(huì)使?fàn)t水的表面張力下降，容易形成較多的小水滴。另外，壓力增高蒸汽的密度增大，汽水密度差變小，汽流運(yùn)載水滴的能力增強(qiáng)。 （2）鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)蒸汽帶水的影響：汽包內(nèi)徑的大小會(huì)影響到汽空間的高度，汽空間小，蒸汽引出管靠近水位位置，由于這里的蒸汽流速高，會(huì)帶走更多的因蒸汽水膜破裂濺出的小水滴，汽空間大，水滴上升到一定空間后又會(huì)在重力作用落回汽包水室中。 汽包內(nèi)如有局部蒸汽流速過(guò)高，也會(huì)造成帶水量增大，在鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求使蒸汽在汽包內(nèi)均勻流動(dòng)。 汽包內(nèi)的汽水分離裝置對(duì)水汽分離效果的好壞，也會(huì)影響到蒸汽的帶水量。 （3）運(yùn)行工況對(duì)蒸汽帶水的影響：一是汽包水位。由于汽包內(nèi)水溫高于水位計(jì)中的水溫，因此汽包內(nèi)水的密度略高于水位計(jì)中水的密度，造成了汽包實(shí)際水位要比水位計(jì)中觀察到的水位要略高（水位膨脹現(xiàn)象）。水位上升，汽包上部的汽空間就小，縮短了水滴飛濺到蒸汽引出管口的距離，因此汽包的水位越高，蒸汽帶水量越大。 二是鍋爐負(fù)荷。負(fù)荷越大，汽水混合物的動(dòng)能越大，蒸汽的流量增加，形成的水滴的動(dòng)能及量也增大，同時(shí)因水室蒸汽泡增多，會(huì)加劇 水位膨脹現(xiàn)象，使汽空間實(shí)際高度減小，不利于汽水分離，從而使蒸汽帶水滴的量增大； 二是鍋爐負(fù)荷、水位、壓力等劇烈變動(dòng)時(shí)，也會(huì)造成蒸汽帶水量增大。 （4）爐水含鹽量對(duì)蒸汽帶水的影響：鍋爐水含鹽量增加，但未超過(guò)一定值時(shí)，蒸汽的帶水量基本不變，當(dāng)鍋爐水含鹽量超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，蒸汽的帶水量就增加。

三、飽和蒸汽溶解攜帶的基本規(guī)律： 研究證明，飽和蒸汽的壓力越高，它的性能越接近水的性能。飽和蒸汽溶解某物質(zhì)的能力可用分配系數(shù) 表示，它表示某物質(zhì)溶解在飽和蒸汽中的濃度與此蒸汽相接觸的水中該物質(zhì)濃度的比值： 指數(shù)n與物質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，二氧化硅n為1.9，氫氧化鈉n為4.1，氯化鈉n為4.4，硫酸鈉n為8.4。N越大，分配系數(shù)越小。 爐水中常見(jiàn)物質(zhì)按其在飽和蒸汽中溶解能力的大小，可分為三類，一類是硅酸（ 等）其分配系數(shù)最大；二類是氯化鈉、氫氧化鈉等，它們的分配系數(shù)比硅酸低得多；三類是硫酸鈉、磷酸三鈉、硅酸鈉等，它們?cè)谡羝泻茈y溶解?？梢?jiàn)，飽和蒸汽的溶解攜帶是有選擇性的，，因此也稱為選擇性攜帶。1、鍋爐壓力對(duì)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(duì)硅酸溶解攜帶系數(shù)的影響 飽和蒸汽溶解的主要是硅酸，對(duì)硅酸鹽的溶解能力很小，所以硅酸的溶解系數(shù)與鍋爐水中的硅化物形態(tài)有關(guān)，而這又取決于爐水的pH值.pH降低，蒸汽對(duì)硅酸的溶解攜帶增大. 對(duì)于高參數(shù)鍋爐硅酸的溶解攜帶系數(shù)很大，為保證蒸汽含硅量不超過(guò)允許值，應(yīng)嚴(yán)格控制鍋爐水的含硅量.

四、：蒸汽流通系統(tǒng)的鹽類沉積及清除。分布情況：過(guò)熱器內(nèi)沉積的鹽類主要是鈉化合物，硅化合物主要沉積在汽輪機(jī)內(nèi)。 在過(guò)熱器內(nèi)還可能沉積有鐵的氧化物（腐蝕產(chǎn)物） 清除方法：因沉積物主要是溶于水的鈉鹽，利用檢修機(jī)會(huì)采用水洗的方法就可去除。金屬腐蝕產(chǎn)物及其他難溶沉積物，應(yīng)采用化學(xué)清洗。 水洗一般用凝結(jié)水進(jìn)行，也可用除鹽水，水溫控制在70-80度。 2、汽輪機(jī)內(nèi)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(tài)鈉和鐵的氧化物。；帶有各種雜質(zhì)的過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)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(dāng)其中某種物質(zhì)的溶解度下降到到它在蒸汽中的含量時(shí)，該物質(zhì)就會(huì)以固態(tài)析出，并沉積在蒸汽流通部位.分布規(guī)律： 不同級(jí)中沉積物不一樣； 不同級(jí)中沉積物的化學(xué)組成不同； 供熱機(jī)組和經(jīng)常啟、停得汽輪機(jī)內(nèi)沉積物量較少。；汽輪機(jī)內(nèi)鹽類沉積物的清洗 在汽輪機(jī)檢修時(shí)如果發(fā)現(xiàn)有沉積物，應(yīng)取樣進(jìn)行沉積物分析，以便確定清除的方法。沉積在汽輪機(jī)內(nèi)的不溶于水的沉積物，一般是在汽輪機(jī)大修時(shí)，用機(jī)械的方法清除。例如噴砂法處理。對(duì)于二氧化硅，可將轉(zhuǎn)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.

五、蒸獲得清潔蒸汽的方法一、減少進(jìn)入鍋爐水中雜質(zhì)含量，主要應(yīng)保證給水水質(zhì)優(yōu)良.保證給水水質(zhì)優(yōu)良的方法如下： 1、減少熱力系統(tǒng)的汽水損失，降低補(bǔ)給水量. 2、采用優(yōu)良的水處理工藝，降低補(bǔ)給水中雜質(zhì)的含量. 3、防止凝汽器漏泄，以免汽輪機(jī)凝結(jié)水被冷卻水污染。 4、采取給水和凝結(jié)水系統(tǒng)的防腐措施，減少給水中的金屬腐蝕產(chǎn)物。 5、對(duì)于新安裝的鍋爐在啟動(dòng)前應(yīng)進(jìn)行化學(xué)清洗，以除去鍋內(nèi)黏附的氧化鐵、腐蝕產(chǎn)物、焊渣和硅化物等雜質(zhì)，以減少啟動(dòng)后爐水中各種雜質(zhì)的含量，使蒸汽品質(zhì)較快達(dá)到合格。二鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，隨著鍋水不斷蒸發(fā)濃縮，水中雜質(zhì)逐漸增多，這些雜質(zhì)少量被蒸汽帶走，大部分留在鍋爐水中，當(dāng)爐水的含鹽量和含硅量超過(guò)一定限度時(shí)，會(huì)造成蒸汽品質(zhì)不良；當(dāng)鍋爐水中的水渣較多時(shí)也會(huì)影響蒸汽品質(zhì)，而且還可能造成爐管堵塞，危及鍋爐的安全運(yùn)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(nèi)，排掉鍋爐水中的水渣，在運(yùn)行中需經(jīng)常放掉一部分鍋爐水，并且補(bǔ)入相同量的給水，以維持鍋爐安全運(yùn)行，保證蒸汽品質(zhì)良好。三、為了獲得清潔的蒸汽而安設(shè)在汽包內(nèi)部的裝置有：汽水分離裝置、蒸汽清洗裝置等。四：及時(shí)調(diào)整鍋爐的運(yùn)行工況。鍋爐的負(fù)荷、負(fù)荷變化速度和汽包水位等運(yùn)行工況對(duì)飽和蒸汽的帶水量有很大影響。應(yīng)通過(guò)鍋爐熱化學(xué)試驗(yàn)調(diào)整好鍋爐的運(yùn)行工況，以確保蒸汽品質(zhì)合格。

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