汽水分離器

　　濕蒸汽就是指含有水分的蒸汽，是蒸汽系統(tǒng)中需要關注的問題之一。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。雖然疏水閥可以去除大部分水分，但并不能處理掉懸浮在蒸汽中的液滴。為分離掉這些懸浮液滴，需要在蒸汽管道上安裝汽水分離器。

　　實際上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(shù)鍋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(fā)生后攜帶的水分還會更多。

　　蒸汽分配管道總有一定數(shù)量的熱量損失，這會引起蒸汽冷凝。冷凝的水分子由于重力的作用終在管道的低部形成水膜。蒸汽流進使這些水膜首先起波然后形成波浪。波浪的尖部破碎后被甩入蒸汽流中出。

　　蒸汽中含水會帶來如下問題:

　　口水是熱的不良導體，水的出現(xiàn)會降低生產效率和產品質量，如圖12.5.1所示，這是一個典型的換熱器

　　兩側的溫度曲線。

　　口和蒸汽一起高速流動的水滴將會侵蝕閥座和其它相關部件，出現(xiàn)抽絲，同時水滴也會增加腐蝕的可能性

　　口由于水滴攜帶很多雜質，會增加管道和換熱器表面的水垢。

　　口引起控制閥和流量計工作不正常。

　　快速磨損或水錘現(xiàn)象將會使流量計和控制閥失效。

　　雖然分離器的設計多種多樣，但它們的目的都是除去不能通過疏水閥排掉的懸浮在蒸汽中的水分。一般用于蒸汽系統(tǒng)中的分離器有三種形式。

　　擋板型一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，當遇到擋板流動方向改變時，干蒸汽可以繞過擋板繼續(xù)向前，而水滴就會積

　　聚在擋板上，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，后落到分離器

　　口的底部，通過疏水閥排出。

　　汽旋型一汽旋或離心型分離器使用了一連串肋片以便產生高速氣旋，在分離器內高速旋轉流動的蒸

　　口吸附型一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。

　　結合汽旋和吸附兩種形式的分離器也很常見，由于結合了這兩種方法整個分離效率會有所提高。

　　分離器的分離效率可以用分離的水的重量占整個蒸汽中所含的水的重量的比例來度量，但在實際應用中很難確定分離器的準確效率，這由蒸汽的干度、流動速度和方式決定。但如果出現(xiàn)管道侵蝕、抽絲和水錘現(xiàn)象就說明管道中有濕蒸汽。

　　擋板式、汽旋式和吸附式分離器的主要不同是，擋板式分離器在較大的流速范圍內可以保持很高的分離效率，而汽旋式和吸附式分離器的分離效率只有在蒸汽速度13m/s以下才能達到98，否則效率會很低，蒸汽速度為25m/s時，其分離效率大概僅為50%。以上結果來自于英國的大學研究。

　　研究表明，擋板式分離器在1 Om/s到30m/s的流速之間分離效率可接近 ,所以說如果有較大的速度波動，擋板式分離器用于蒸汽系統(tǒng)更為合適，況且如果管道選小，濕蒸汽的速度可超過30m/s o

　　解決這一問題的方法之一是增大汽水分離器的口徑以及分離器上游管道口徑，以減小進入汽水分離器的蒸汽流速。

　　例12.5.1

　　如果進口汽水分離器的效率為90，上游蒸汽的干度為0.95，請問下游蒸汽的干度?

　　答案:如果蒸汽干度為。.95，那末1000g中含水為:

　　(1-0.95)x 1000g=50g水

　　由于分離器的效率為90%，去除了0.90 x 50g = 45g的水。意味著蒸汽干度變?yōu)?.995這在實際中可以認為蒸汽已全部干燥。

　　但是，如果分離器的分離效率僅為50%，僅僅25g的水被分離掉，結果蒸汽的干度為:

　　雖然蒸汽干度較原來有所提高，但還是含有較多的水分。

　　由于分離器內部的流通面積很大，蒸汽通過分離器時的速度下降，所以壓降很低，比通過等效長度的同口徑管道的壓降還低。與此對照，由于必須維持一定的流速以產生汽旋，因此通過汽旋式分離器的壓降就有些高了。

　　在非關鍵應用場合，板式分離器一般根據(jù)管道口選型，但也需要檢查所選擇的口徑是否能保證大的分離效率，壓降是否能接受。在關鍵應用場合，應根據(jù)工作壓力和流量來選擇分離器，這樣可以得到合適的壓降和分離效率。而選擇汽旋式分離器就比較復雜了，既要保證流動速度，還要維持較高的分離效率，同時限制壓降在可接受的范圍內。

　　例12.5.2闡明了如何通過制造商的選型圖來選擇擋板式汽水分離器。

　　例12.5.2

　　圖12.5.5為一減壓站選擇合適的汽水分離器，上游蒸汽的壓力為12 bar g，流量為500kg/h，管道口徑為32mm，如果流量增加到1 OOOkg/h，該怎么選型呢?

　　1.根據(jù)流量和壓力確定點A，然后從A點引一條水平線和分離器的口徑曲線相交。處于黃色陰影區(qū)域的分離器的效率接近0

　　2.選擇汽水分離的口徑，即DN32, B點。

　　3.通過該交點就可以讀出流速，由B點可知通過的流速為18m/so

　　4.為確定通過分離器的壓降，從B點引縱向直線和C-C相交，并從該交點引水平線和從A點引出的縱線相交于D點，就可以讀出通過分離器的壓降了。

　　5.同樣，當流量為1 OOOkg/h時，依上所述進行選擇，得出X、丫和Z點，可以看出丫點在陰影區(qū)域之外，分離器的工作效率不是大，因此建議根據(jù)Z點選擇大口徑的分離器，并根據(jù)W點得出壓降大約為0.07 bar.

　　為保證有效去除分離后的冷凝水，同時避免蒸汽損失，應在分離器的冷凝水出口安裝疏水閥。合適的疏水閥就是浮球式疏水閥，可快速排除冷凝水。有的分離器有內置的疏水裝置。

　　大多數(shù)垂直安裝的分離器頂部有一個排放口，可用于排除空氣，利于起機時蒸汽空間內冷凝水的排除。

　　保溫

　　如果汽水分離器未進行保溫，由于表面散熱將會增加蒸汽的含水量，損失很多的熱量。假如蒸汽溫度為1500C，環(huán)境溫度為150C，那末增加保溫后每年將會節(jié)省8600MJ的熱量(假定是輻射傳熱，一年工作8760h )，增加保溫后會節(jié)省相當多的能量，短時間內就能節(jié)省出加保溫的成本。

　　應使用專門保溫套，由于分離器的形狀特殊，尤其是法蘭連接時，保溫比較困難，使保溫效果受到了限制。

　　即使好的保溫也不可能完全消除熱量損失，一般保溫效率為90%。使用專門為特殊的分離器設計的保溫套非常重要，否則保溫效率將下降。保溫良好的分離器也會減少人被燙傷的危險。

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