濕蒸汽就是指含有水分的蒸汽，是蒸汽系統中最需要關(guān)注的問(wèn)題之一。濕蒸汽會(huì )降低設備的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，也會(huì )導致設備損壞。雖然疏水閥可以去除大部分水分，但并不能處理掉懸浮在蒸汽中的液滴。為分離掉這些懸浮液滴，需要在蒸汽管道上安裝汽水分離器。
實(shí)際上鍋爐中產(chǎn)生的飽和蒸汽本來(lái)就不是很干燥的。雖然蒸汽干度會(huì )因鍋爐不同有一定差別，大多數鍋殼式鍋爐產(chǎn)生的蒸汽干度都在95%和98%之間，而且鍋爐汽水共騰發(fā)生后攜帶的水分還會(huì )更多。
蒸汽分配管道總有一定數量的熱量損失，這會(huì )引起蒸汽冷凝。冷凝的水分子由于重力的作用最終在管道的低部形成水膜。蒸汽流進(jìn)使這些水膜首先起波然后形成波浪。波浪的尖部破碎后被甩入蒸汽流中出。
蒸汽中含水會(huì )帶來(lái)如下問(wèn)題:
水是熱的不良導體，水的出現會(huì )降低生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。蒸汽一起高速流動(dòng)的水滴將會(huì )侵蝕閥座和其它相關(guān)部件，出現抽絲，同時(shí)水滴也會(huì )增加腐蝕的可能性,由于水滴攜帶很多雜質(zhì)，會(huì )增加管道和換熱器表面的水垢。引起控制閥和流量計工作不正常。快速磨損或水錘現象將會(huì )使流量計和控制閥失效。
雖然分離器的設計多種多樣，但它們的目的都是除去不能通過(guò)疏水閥排掉的懸浮在蒸汽中的水分。一般用于蒸汽系統中的分離器有三種形式。
擋板型一擋板或折板式分離器由很多擋板構成，流體在分離器內多次改變流動(dòng)方向，由于懸浮的水滴有較大的質(zhì)量和慣性，當遇到擋板流動(dòng)方向改變時(shí)，干蒸汽可以繞過(guò)擋板繼續向前，而水滴就會(huì )積聚在擋板上，汽水分離器有很大的通流面積，減少了水滴的動(dòng)能，大部分都會(huì )凝聚，最后落到分離器的底部，通過(guò)疏水閥排出。
汽旋型一汽旋或離心型分離器使用了一連串肋片以便產(chǎn)生高速氣旋，在分離器內高速旋轉流動(dòng)的蒸吸附型一吸附型分離器內部的蒸汽通道上有一個(gè)阻礙物，一般是一個(gè)金屬網(wǎng)墊，懸浮的水滴遇到它
后被吸附，水滴大到一定程度后，由于重力作用落到分離器底部。
結合汽旋和吸附兩種形式的分離器也很常見(jiàn)，由于結合了這兩種方法整個(gè)分離效率會(huì )有所提高。 分離器的分離效率可以用分離的水的重量占整個(gè)蒸汽中所含的水的重量的比例來(lái)度量，但在實(shí)際應用中很難確定分離器的準確效率，這由蒸汽的干度、流動(dòng)速度和方式?jīng)Q定。但如果出現管道侵蝕、抽絲和水錘現象就說(shuō)明管道中有濕蒸汽。
擋板式、汽旋式和吸附式分離器的主要不同是，擋板式分離器在較大的流速范圍內可以保持很高的分離效率，而汽旋式和吸附式分離器的分離效率只有在蒸汽速度13m/s以下才能達到98，否則效率會(huì )很低，蒸汽速度為25m/s時(shí)，其分離效率大概僅為50%。以上結果來(lái)自于英國的大學(xué)研究。
研究表明，擋板式分離器在1 Om/s到30m/s的流速之間分離效率可接近100% ,所以說(shuō)如果有較大的速度波動(dòng)，擋板式分離器用于蒸汽系統更為合適，況且如果管道選小，濕蒸汽的速度可超過(guò)30m/s o
解決這一問(wèn)題的方法之一是增大汽水分離器的口徑以及分離器上游管道口徑，以減小進(jìn)入汽水分離器的蒸汽流速。
例12.5.1
如果進(jìn)口汽水分離器的效率為90，上游蒸汽的干度為0.95，請問(wèn)下游蒸汽的干度?
答案:如果蒸汽干度為。.95，那末1000g中含水為:
(1-0.95)x 1000g=50g水
由于分離器的效率為90%，去除了0.90 x 50g = 45g的水。意味著(zhù)蒸汽干度變?yōu)?/font>0.995這在實(shí)際中可以認為蒸汽已全部干燥。
但是，如果分離器的分離效率僅為50%，僅僅25g的水被分離掉，結果蒸汽的干度為:
雖然蒸汽干度較原來(lái)有所提高，但還是含有較多的水分。
由于分離器內部的流通面積很大，蒸汽通過(guò)分離器時(shí)的速度下降，所以壓降很低，比通過(guò)等效長(cháng)度的同口徑管道的壓降還低。與此對照，由于必須維持一定的流速以產(chǎn)生汽旋，因此通過(guò)汽旋式分離器的壓降就有些高了。
在非關(guān)鍵應用場(chǎng)合，板式分離器一般根據管道口選型，但也需要檢查所選擇的口徑是否能保證最大的
分離效率，壓降是否能接受。在關(guān)鍵應用場(chǎng)合，應根據工作壓力和流量來(lái)選擇分離器，這樣可以得到合適的壓降和分離效率。而選擇汽旋式分離器就比較復雜了，既要保證流動(dòng)速度，還要維持較高的分離效率，同時(shí)限制壓降在可接受的范圍內。
例12.5.2闡明了如何通過(guò)制造商的選型圖來(lái)選擇擋板式汽水分離器。
例12.5.2
圖12.5.5為一減壓站選擇合適的汽水分離器，上游蒸汽的壓力為12 bar g，流量為500kg/h，管道口徑為32mm，如果流量增加到1 OOOkg/h，該怎么選型呢?
1.根據流量和壓力確定點(diǎn)A，然后從A點(diǎn)引一條水平線(xiàn)和分離器的口徑曲線(xiàn)相交。處于黃色陰影區域的分離器的效率接近100%0
2.選擇汽水分離的口徑，即DN32, B點(diǎn)。
3.通過(guò)該交點(diǎn)就可以讀出流速，由B點(diǎn)可知通過(guò)的流速為18m/so
4.為確定通過(guò)分離器的壓降，從B點(diǎn)引縱向直線(xiàn)和C-C相交，并從該交點(diǎn)引水平線(xiàn)和從A點(diǎn)引出的縱線(xiàn)相交于D點(diǎn)，就可以讀出通過(guò)分離器的壓降了。
5.同樣，當流量為1 OOOkg/h時(shí)，依上所述進(jìn)行選擇，得出X、丫和Z點(diǎn)，可以看出丫點(diǎn)在陰影區域之外，分離器的工作效率不是最大，因此建議根據Z點(diǎn)選擇大口徑的分離器，并根據W點(diǎn)得出壓降大約為0.07 bar.
|
