汽包锅炉的蒸汽污染、积盐及其防止

卢永云

摘 要：蒸汽污染通常是指蒸汽中含有硅酸、钠盐等物质的现象。这些物质会沉积在蒸汽通过的各个部位，称为积盐。如过热器、汽轮机积盐，会影响机组的安全、经济运行。本文详细讲述蒸汽污染的原因，如何防止积盐和获得清洁蒸汽的方法。

关键词：汽污染；过热器；汽轮机积盐；提高蒸汽质量

一、蒸汽污染 1、过热蒸汽污染的原因：当过热蒸汽系统中的减温器正常运行时，过热蒸汽的品质取决于由汽包送出的饱和蒸汽。所以要使锅炉送出的过热蒸汽品质良好，关键在于保证饱和蒸汽的品质。防止过热蒸汽的污染，必须保证喷水减温器的水质或防止表面式减温器的泄漏。对于亚临界压力锅炉的机组，必须防止凝汽器的泄漏而影响减温水水质。 2、饱和蒸汽污染的原因：一是蒸汽带水，即所谓的机械携带。就是炉水中的各种杂质以水溶液的形式带入蒸汽中。二是蒸汽溶解杂质，也就是所谓的溶解携带。蒸汽的压力越高，蒸汽的密度越大，溶解能力就越强。饱和蒸汽的污染杂质，是机械携带与溶解携带之和。对于不同压力的锅炉蒸汽携带盐类物质的情况有以下几种： （1）低压锅炉中，溶解性携带小，蒸汽污染主要是由机械携带所致； （2）中压锅炉中，蒸汽中的各种钠盐主要由机械携带所致，含硅量为机械携带与溶解携带之和，且溶解携带量大大超过机械携带量； （3）高压锅炉中，蒸汽含硅量主要取决于溶解携带，蒸汽中的各种钠盐主要为机械携带所致； （4）超高压锅炉中，蒸汽含硅量主要取决于溶解携带，由于超高压蒸汽能溶解携带氯化钠、氢氧化钠，故蒸汽中的氯化钠和氢氧化钠为机械携带与溶解携带之和，蒸汽中的硫酸钠、磷酸三钠、硅酸钠，因它们的溶解携带很小，故它们主要由机械携带所致； （5）亚临界锅炉中，饱和蒸汽溶解硅酸的能力很大，蒸汽中的含硅量主要取决于溶解携带。这种压力下，饱和蒸汽对各种钠化合物都有较大的溶解能力，蒸汽中的含钠量为溶解携带与机械携带之和。

二、影响饱和蒸汽带水的因素 饱和蒸汽的带水量与锅炉的压力、结构类型、运行工况以及锅炉水水质等因素有关。 1、锅炉压力对带水的影响：锅炉压力越高，蒸汽带水量越大。因为 压力提高时，炉水温度升高，水分子的热运动加强，削弱了水分子之间的作用，同时压力提高时，因蒸汽的密度增加，蒸汽对水分子的引力增大，这样会使炉水的表面张力下降，容易形成较多的小水滴。另外，压力增高蒸汽的密度增大，汽水密度差变小，汽流运载水滴的能力增强。 （2）锅炉的结构特点对蒸汽带水的影响：汽包内径的大小会影响到汽空间的高度，汽空间小，蒸汽引出管靠近水位位置，由于这里的蒸汽流速高，会带走更多的因蒸汽水膜破裂溅出的小水滴，汽空间大，水滴上升到一定空间后又会在重力作用落回汽包水室中。 汽包内如有局部蒸汽流速过高，也会造成带水量增大，在锅炉设计时应力求使蒸汽在汽包内均匀流动。 汽包内的汽水分离装置对水汽分离效果的好坏，也会影响到蒸汽的带水量。 （3）运行工况对蒸汽带水的影响：一是汽包水位。由于汽包内水温高于水位计中的水温，因此汽包内水的密度略高于水位计中水的密度，造成了汽包实际水位要比水位计中观察到的水位要略高（水位膨胀现象）。水位上升，汽包上部的汽空间就小，缩短了水滴飞溅到蒸汽引出管口的距离，因此汽包的水位越高，蒸汽带水量越大。 二是锅炉负荷。负荷越大，汽水混合物的动能越大，蒸汽的流量增加，形成的水滴的动能及量也增大，同时因水室蒸汽泡增多，会加剧 水位膨胀现象，使汽空间实际高度减小，不利于汽水分离，从而使蒸汽带水滴的量增大； 二是锅炉负荷、水位、压力等剧烈变动时，也会造成蒸汽带水量增大。 （4）炉水含盐量对蒸汽带水的影响：锅炉水含盐量增加，但未超过一定值时，蒸汽的带水量基本不变，当锅炉水含盐量超过某一数值时，蒸汽的带水量就增加。

三、飽和蒸汽溶解携带的基本规律： 研究证明，饱和蒸汽的压力越高，它的性能越接近水的性能。饱和蒸汽溶解某物质的能力可用分配系数 表示，它表示某物质溶解在饱和蒸汽中的浓度与此蒸汽相接触的水中该物质浓度的比值： 指数n与物质性质有关，二氧化硅n为1.9，氢氧化钠n为4.1，氯化钠n为4.4，硫酸钠n为8.4。N越大，分配系数越小。 炉水中常见物质按其在饱和蒸汽中溶解能力的大小，可分为三类，一类是硅酸（ 等）其分配系数最大；二类是氯化钠、氢氧化钠等，它们的分配系数比硅酸低得多；三类是硫酸钠、磷酸三钠、硅酸钠等，它们在蒸汽中很难溶解。可见，饱和蒸汽的溶解携带是有选择性的，，因此也称为选择性携带。1、锅炉压力对蒸汽溶解携带的影响 饱和蒸汽的溶解携带随锅炉压力的升高而增大。 2、锅炉pH值对硅酸溶解携带系数的影响 饱和蒸汽溶解的主要是硅酸，对硅酸盐的溶解能力很小，所以硅酸的溶解系数与锅炉水中的硅化物形态有关，而这又取决于炉水的pH值.pH降低，蒸汽对硅酸的溶解携带增大. 对于高参数锅炉硅酸的溶解携带系数很大，为保证蒸汽含硅量不超过允许值，应严格控制锅炉水的含硅量.

四、：蒸汽流通系统的盐类沉积及清除。分布情况：过热器内沉积的盐类主要是钠化合物，硅化合物主要沉积在汽轮机内。 在过热器内还可能沉积有铁的氧化物（腐蚀产物） 清除方法：因沉积物主要是溶于水的钠盐，利用检修机会采用水洗的方法就可去除。金属腐蚀产物及其他难溶沉积物，应采用化学清洗。 水洗一般用凝结水进行，也可用除盐水，水温控制在70-80度。 2、汽轮机内盐类沉积物 盐类沉积形成原因：一般主要是硅酸和各种钠化合物溶液，及少量固态钠和铁的氧化物。；带有各种杂质的过热蒸汽进入汽轮机后，由于压力和温度降低，钠化合物和硅酸在蒸汽中的溶解度随压力降低而减少，当其中某种物质的溶解度下降到到它在蒸汽中的含量时，该物质就会以固态析出，并沉积在蒸汽流通部位.分布规律： 不同级中沉积物不一样； 不同级中沉积物的化学组成不同； 供热机组和经常启、停得汽轮机内沉积物量较少。；汽轮机内盐类沉积物的清洗 在汽轮机检修时如果发现有沉积物，应取样进行沉积物分析，以便确定清除的方法。沉积在汽轮机内的不溶于水的沉积物，一般是在汽轮机大修时，用机械的方法清除。例如喷砂法处理。对于二氧化硅，可将转子吊出汽缸，并放入浓度3-5%的NaOH溶液中，融入蒸汽煮，然后用水冲洗干净.

五、蒸获得清洁蒸汽的方法一、减少进入锅炉水中杂质含量，主要应保证给水水质优良.保证给水水质优良的方法如下： 1、减少热力系统的汽水损失，降低补给水量. 2、采用优良的水处理工艺，降低补给水中杂质的含量. 3、防止凝汽器漏泄，以免汽轮机凝结水被冷却水污染。 4、采取给水和凝结水系统的防腐措施，减少给水中的金属腐蚀产物。 5、对于新安装的锅炉在启动前应进行化学清洗，以除去锅内黏附的氧化铁、腐蚀产物、焊渣和硅化物等杂质，以减少启动后炉水中各种杂质的含量，使蒸汽品质较快达到合格。二锅炉运行过程中，随着锅水不断蒸发浓缩，水中杂质逐渐增多，这些杂质少量被蒸汽带走，大部分留在锅炉水中，当炉水的含盐量和含硅量超过一定限度时，会造成蒸汽品质不良；当锅炉水中的水渣较多时也会影响蒸汽品质，而且还可能造成炉管堵塞，危及锅炉的安全运行，因此为了使锅炉水中的含盐量和含硅量维持在极限允许值以内，排掉锅炉水中的水渣，在运行中需经常放掉一部分锅炉水，并且补入相同量的给水，以维持锅炉安全运行，保证蒸汽品质良好。三、为了获得清洁的蒸汽而安设在汽包内部的装置有：汽水分离装置、蒸汽清洗装置等。四：及时调整锅炉的运行工况。锅炉的负荷、负荷变化速度和汽包水位等运行工况对饱和蒸汽的带水量有很大影响。应通过锅炉热化学试验调整好锅炉的运行工况，以确保蒸汽品质合格。

参考文献：

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[2]水利电力部。化学监督制度。北京：水利电力出版社，1988

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[4]武汉水水利电力大学。热力发电厂水处理，北京，中国电力出版社，1996