濕蒸汽是指含有水的蒸汽,是蒸汽系統(tǒng)中需要注意的問題之一。濕蒸汽會(huì)降低設(shè)備的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞。雖然疏水閥可以去除大部分水,但它不能處理懸浮在蒸汽中的液滴。為了分離這些懸浮液滴,需要在蒸汽管道上安裝蒸汽水分離器。
事實(shí)上,鍋爐中產(chǎn)生的飽和蒸汽并不是很干燥。雖然由于鍋爐的不同,蒸汽干度會(huì)有一定的差異,但鍋爐殼式鍋爐產(chǎn)生的蒸汽干度大多在95%和98%之間,鍋爐蒸汽水共騰后會(huì)攜帶更多的水分。
蒸汽分配管道總是有一定數(shù)量的熱量損失,這會(huì)導(dǎo)致蒸汽冷凝。由于重力的作用,冷凝的水分子終在管道的低部分形成水膜。蒸汽流入使這些水膜首先波動(dòng),然后形成波浪。波浪的被破,然后被扔進(jìn)蒸汽流中。
蒸汽中含水會(huì)帶來以下問題:
◆水是熱的不良導(dǎo)體,水的出現(xiàn)會(huì)降低生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
◆與蒸汽一起高速流動(dòng)的水滴會(huì)侵蝕閥座等相關(guān)部件,同時(shí)水滴也會(huì)增加腐蝕的可能性;
◆由于水滴攜帶大量雜質(zhì),會(huì)增加管道和換熱器表面的水垢。
◆導(dǎo)致控制閥和流量計(jì)工作異常。快速磨損或水錘現(xiàn)象會(huì)使流量計(jì)和控制閥失效。
雖然分離器的設(shè)計(jì)多種多樣,但其目的是去除不能通過疏水閥排出的懸浮在蒸汽中的水分。蒸汽系統(tǒng)中使用的分離器一般有三種形式。
擋板式擋板或折疊式分離器由許多擋板組成,流體在分離器中多次改變流動(dòng)方向。由于懸浮水滴的質(zhì)量和慣性較大,當(dāng)擋板流動(dòng)方向發(fā)生變化時(shí),干蒸汽可以繞過擋板繼續(xù)前進(jìn),水滴會(huì)積聚在擋板上。汽水分離器通流面積大,降低了水滴的動(dòng)能,大部分會(huì)凝結(jié)落在分離器底部,通過疏水閥排出。
蒸汽旋轉(zhuǎn)-蒸汽旋轉(zhuǎn)或離心分離器使用一系列肋片,在分離器中產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)的蒸汽。
吸附分離器內(nèi)部的蒸汽通道上有一個(gè)障礙物,通常是一個(gè)金屬網(wǎng)墊。懸浮水滴遇到后被吸附。當(dāng)水滴達(dá)到一定程度時(shí),由于重力的作用,它落在分離器的底部。
分離器的分離效率可以通過分離水的重量占整個(gè)蒸汽中所含水的重量的比例來衡量,但在實(shí)際應(yīng)用中很難確定分離器的準(zhǔn)確效率,這取決于蒸汽的干度、流速和方式。但如果出現(xiàn)管道侵蝕,抽絲和水錘表明管道中有濕蒸汽。
擋板式、旋轉(zhuǎn)式和吸附式分離器的主要區(qū)別在于擋板式分離器在較大的流速范圍內(nèi)可以保持較高的分離效率,而旋轉(zhuǎn)式和吸附式分離器的分離效率只有在蒸汽速度低于13m/s時(shí)才能達(dá)到98%,否則效率會(huì)很低。當(dāng)蒸汽速度為25m/s時(shí),分離效率僅為50%左右。以上結(jié)果來自英國大學(xué)的研究。
研究表明,擋板分離器的分離效率可以接近10m/s到30m/s的流速,因此如果速度波動(dòng)較大,擋板分離器更適合蒸汽系統(tǒng)。