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、鈉鹽等物質的現象。這些物質會沉積在蒸汽通過的各個部位，稱為積鹽。如過熱器、汽輪機積鹽，會影響機組的安全、經濟運行。本文詳細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。

關鍵詞：汽污染；過熱器；汽輪機積鹽；提高蒸汽質量

一、蒸汽污染 1、過熱蒸汽污染的原因：當過熱蒸汽系統中的減溫器正常運行時，過熱蒸汽的品質取決于由汽包送出的飽和蒸汽。所以要使鍋爐送出的過熱蒸汽品質良好，關鍵在于保證飽和蒸汽的品質。防止過熱蒸汽的污染，必須保證噴水減溫器的水質或防止表面式減溫器的泄漏。對于亞臨界壓力鍋爐的機組，必須防止凝汽器的泄漏而影響減溫水水質。 2、飽和蒸汽污染的原因：一是蒸汽帶水，即所謂的機械攜帶。就是爐水中的各種雜質以水溶液的形式帶入蒸汽中。二是蒸汽溶解雜質，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。飽和蒸汽的污染雜質，是機械攜帶與溶解攜帶之和。對于不同壓力的鍋爐蒸汽攜帶鹽類物質的情況有以下幾種： （1）低壓鍋爐中，溶解性攜帶小，蒸汽污染主要是由機械攜帶所致； （2）中壓鍋爐中，蒸汽中的各種鈉鹽主要由機械攜帶所致，含硅量為機械攜帶與溶解攜帶之和，且溶解攜帶量大大超過機械攜帶量； （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、結構類型、運行工況以及鍋爐水水質等因素有關。 1、鍋爐壓力對帶水的影響：鍋爐壓力越高，蒸汽帶水量越大。因為 壓力提高時，爐水溫度升高，水分子的熱運動加強，削弱了水分子之間的作用，同時壓力提高時，因蒸汽的密度增加，蒸汽對水分子的引力增大，這樣會使爐水的表面張力下降，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，汽流運載水滴的能力增強。 （2）鍋爐的結構特點對蒸汽帶水的影響：汽包內徑的大小會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在重力作用落回汽包水室中。 汽包內如有局部蒸汽流速過高，也會造成帶水量增大，在鍋爐設計時應力求使蒸汽在汽包內均勻流動。 汽包內的汽水分離裝置對水汽分離效果的好壞，也會影響到蒸汽的帶水量。 （3）運行工況對蒸汽帶水的影響：一是汽包水位。由于汽包內水溫高于水位計中的水溫，因此汽包內水的密度略高于水位計中水的密度，造成了汽包實際水位要比水位計中觀察到的水位要略高（水位膨脹現象）。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。 二是鍋爐負荷。負荷越大，汽水混合物的動能越大，蒸汽的流量增加，形成的水滴的動能及量也增大，同時因水室蒸汽泡增多，會加劇 水位膨脹現象，使汽空間實際高度減小，不利于汽水分離，從而使蒸汽帶水滴的量增大； 二是鍋爐負荷、水位、壓力等劇烈變動時，也會造成蒸汽帶水量增大。 （4）爐水含鹽量對蒸汽帶水的影響：鍋爐水含鹽量增加，但未超過一定值時，蒸汽的帶水量基本不變，當鍋爐水含鹽量超過某一數值時，蒸汽的帶水量就增加。

三、飽和蒸汽溶解攜帶的基本規律： 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的能力可用分配系數 表示，它表示某物質溶解在飽和蒸汽中的濃度與此蒸汽相接觸的水中該物質濃度的比值： 指數n與物質性質有關，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，分配系數越小。 爐水中常見物質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）其分配系數最大；二類是氯化鈉、氫氧化鈉等，它們的分配系數比硅酸低得多；三類是硫酸鈉、磷酸三鈉、硅酸鈉等，它們在蒸汽中很難溶解。可見，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.

四、：蒸汽流通系統的鹽類沉積及清除。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.

五、蒸獲得清潔蒸汽的方法一、減少進入鍋爐水中雜質含量，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，以減少啟動后爐水中各種雜質的含量，使蒸汽品質較快達到合格。二鍋爐運行過程中，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，以維持鍋爐安全運行，保證蒸汽品質良好。三、為了獲得清潔的蒸汽而安設在汽包內部的裝置有：汽水分離裝置、蒸汽清洗裝置等。四：及時調整鍋爐的運行工況。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。應通過鍋爐熱化學試驗調整好鍋爐的運行工況，以確保蒸汽品質合格。

參考文獻：

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