多重高效汽水分離器的設計
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濕蒸汽是蒸汽系統中最主要關注的問題之一,鍋爐中產生的飽和蒸汽本來就不是很干燥的,雖然蒸汽干度會因鍋爐不同有一定差別,大多數殼式鍋爐產生的蒸汽干度都在95%和98%之間,而且鍋爐汽水共騰發生后攜帶的水分就會更多。而盤管式和貫流式蒸汽發生器普遍的干度低于95%,特別是負載波動較大的應用。用于蒸汽系統中分離冷凝水的分離器依據分離方法可分為擋板式汽水分離、汽旋式汽水分離器、吸附式汽水分離器等三種形式。
三種汽水分離器的原理和適用范圍都不盡相同,目前市場上常用的蒸汽汽水分離器是擋板式汽水分離器。
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方向,由于懸浮的水滴有較大的質量和慣性,混合流體進入瓦特擋板式汽水分離器時,增大的流道降低了冷凝水的動能,當遇到擋板流動方向改變時,蒸汽可以繞過擋板繼續向前,而低動能的水滴就會積聚在擋板上,而且汽水分離器有很大的通流面積,減少了水滴的動能,大部分都會凝聚,最后落到分離器的底部,通過疏水閥排出。
擋板式汽水分離器的一個典型特點就是體積大,如果汽水分離器內蒸汽流高于25m/s,懸浮的冷凝水滴勢必會二次噴濺,產生更高動能,使得噴濺后的更小水滴將變得更難捕捉。
而擋板式汽水分離器入口流速低于15m/s,汽水分離效果也大幅度降低,因為分離器的折流設計較為簡單,折流角度普遍低于90°,如果蒸汽流速太低,對于懸浮式水滴的分離就會失去效果。
擋板式汽水分離器對于捕捉微米級水滴的效率相對較低。
可見擋板式汽水分離制造簡單,成本較低,是穩定流量的蒸汽系統的首選,適合鍋爐出口、閃蒸罐出口、蓄熱器、蒸汽發生器的汽水分離。
汽旋式汽水分離器利用汽旋或離心型分離器使用了一連串肋片以便產生高速汽旋,在分離器內高速旋轉流動的蒸汽把其中的水滴拋向分離器內壁和肋片,分離出的水分通過底部的疏水閥排出。
相對而言,汽旋式汽水分離器的適用流速范圍較大,但是這種汽水分離必須考慮二次分離,即首先收集管壁和管道底部的冷凝水,在利用汽旋原理收集蒸汽中懸浮的冷凝水,否則管壁和管底的冷凝水會被汽旋攪碎,反而不利于收集。等汽旋式汽水分離器的冷凝水被積聚于分離器管壁上時,其流向與蒸汽流向會相反,必須考慮防“順流”設計。
汽旋式汽水分離器對于質量較小的微米級冷凝水滴和流速低于15m/s的蒸汽應用,以及蒸汽流速超過50m/s的應用,分離效率將急劇降低。
汽旋式汽水分離器的體積較小,適用流速范圍較廣,汽旋式汽水分離器的啟動排水效果表現優異。瓦特汽旋式汽水分離器適合各種減壓閥、調節閥、換熱器入口汽水分離。
吸附型分離器內部的蒸汽通道上有一個阻礙物,一般是一個金屬網墊,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。微小間隙的多重折疊金屬網作為吸附部件,可以有效去除蒸汽中的微量微米級冷凝水滴。
吸附型汽水分離器最大的問題是過大的濕度和有限的過濾面積會降低分離效率,并且會導致蒸汽壓降增大。
從實際檢測效果看,任何單獨原理的汽水分離器結構都有其使用的局限性。
瓦特高效汽水分離器,結合擋板式和吸附兩種形式的分離器,由于結合了這兩種方法整個分離效率會有效提高。應用范圍會更廣,變化的蒸汽負載會導致蒸汽流速的頻繁波動,蒸汽流動的不穩定會導致冷凝水的分布方式和比例發生較大變化。只有結合多種、多重分離方式的汽水分離器才能實現全范圍的干度提高。
濕蒸汽會降低設備的生產效率和產品質量,也會導致設備損壞,雖然疏水可以去除部分水分,但并不能處理掉懸浮在蒸汽中的液滴,和膜狀冷凝水。采用瓦特高效汽水分離器可在全范圍內實現蒸汽接近100%的干度,有效提高蒸汽品質和純凈度。
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