Сепараційні пристрої котлів
Сепараційні пристрої служать для відокремлення пари від крапельок води та запобігання внутрішніх поверхонь пароперегрівача, арматури паропроводів від утворення відкладень і накипу.
У насичену пару солі потрапляють разом із крапельками казанової води. Для зменшення влучення солей у пару в парових котлах встановлюються сепараційні пристрої.
Пароводяна суміш рухається трубою зі швидкістю 0,3 – 0,8 м/с, у результаті на поверхні дзеркала випаровування виникають сплески, гребені, фонтани води, за її зіткненні утворюється дуже багато бризок нерівномірно розподілених у паровому просторі барабана. Для ефективного осадження крапельок води застосовуються сепараційні пристрої, що ґрунтуються на використанні різних механічних факторів: гравітації, інерції, плівкового ефекту. Як сепараційні пристрої застосовується втоплені дірчасті листи, кошик на виході пари, жалюзі, внутрішньобарабанні або винесені циклони, відбійні щитки.
Гравітаційна вагова сепарація здійснюється в процесі руху пари в барабані котла до виходу з нього. Для вирівнювання розподілу швидкостей підйому пари по барабану в його водному просторі встановлюють занурений дірчастий лист. Його встановлюють нижче за нижчий допустимий рівень води на 50 – 100 мм. Отвори в зануреному листі виконують діаметром не менше 10 мм (для запобігання забиванню їх шламом). Відстань до стін барабану не менше 150 мм для стоку води. Рівномірність роздачі пари по всьому горизонтальному перерізу барабана досягається шляхом створення під зануреним щитом суцільної парової подушки. Чим вищий тиск у барабані, тим швидкість повинна бути меншою.
Інерційна сепарація здійснюється створенням різких поворотів потоку пароводяної суміші, що надходить убарабан котла із екранних труб. Для цього ставлять відбійні щитки (при ударі про них кінетична енергія пароповітряної суміші падає, швидкість зменшується і відбувається відокремлення пари від води). З метою покращення сепарації пари на його шляху додатково встановлюють жалюзійні ґрати. Пара змінює напрямок руху і під дією сил інерції відбувається додаткове відділення крапель води.
Найбільш ефективна сепарація відбувається в циклоні шляхом інтенсивного закручування потоку пари, що пояснюється використанням так званої плівкової сепарації.
Плівкова сепарація заснована на принципі прилипання частинок вологи, що знаходиться в парі, на зволожену поверхню. При ударі потоку зволоженої пари про таку вертикальну або похилу поверхню на ній утворюється суцільна плівка водяна, яка безперервно стікає у водний простір барабана.
Внутрішньобарабанний циклон використовують як основний сепараційний пристрій у потужних барабанних котлах. Він являє собою вертикальний циліндричний корпус 3 діаметром 290 - 350 мм, до якого тангенціально через патрубок 2 підводять пароводяну суміш зі швидкістю 6 - 8 м/с. У циклоні здійснюється двоступінчаста сепарація.
Перший ступінь – відцентровий, він створюється за рахунок тангенціального підведення пароводяної суміші. Потік закручується, притискаючись до циклону. Вода, пригорнута до стіни, стікає вниз. Пара зі швидкістю близько 1 м/с рівномірно по всьому перерізу циклону з-під кришки виходить у паровий об'єм.
Другий ступінь - осаджуючий. Вона має місце при русі пари обсягом циклону. Для запобігання прориву пари через низ циклону, останній перекривається денцем, що утворює кільцевий переріз, з розташованими на ньому напрямними лопатками. Останнізабезпечують спокійний стік води.
Внутрішньобарабанні циклони створюють рівномірну подачу пари в паровий об'єм барабана по його довжині і дозволяють знизити піноутворення котлової води. Проте встановлення їх складне, особливо монтаж з'єднувальних коробів. Тому їх застосовують при навантаженнях, що перевищують граничну, для занурених щитів з отворами. Число циклонів в барабані визначається поодиноким навантаженням на циклон, яке у свою чергу залежить від його розмірів і тиску в барабані.
Якість пари підвищується завдяки перебігу наступних процесів:
2. через більшу розчинність домішок у воді, ніж у парі, при проходженні парою шару води, розчинені в ньому речовини переходять у поживну воду, а промита пара забирає з собою ці домішки. Після промивання пар піддають повторній сепарації.