蒸汽对水滴的浮力 ?d3Ff????gN 6
蒸汽对水滴的拉曳力（摩擦力） 2??2????dw Fm?CyN42
上三式中：d一水滴直径，m；
?’，?’’一水和汽的密度kg/m3； w’’－蒸汽和水滴的相对速度m/s； Cy一蒸汽和水滴间的摩擦系数。
当水滴停留在汽流中时，此三个力的平衡关系式为：G ＝Ff ＋Fm ，此时水滴不会落下，对应的水滴直径为：
23???Cyw?? d?m?????g4?
从上式可以看到，当蒸汽流速大，能带走的水滴直径也大，此时带的水滴量就多，蒸汽品质就差。
（2）汽水分离
在汽包内的汽水分离过程有三个阶段：
第一阶段：汽水混合物进入分配器。分配器有三个作用，可以减少汽水混合物动能（利用挡板），可防止水流冲到汽包水面，可以使汽流和水流均匀分配。上述第二个作用是靠分配器本身阻碍了水流向下冲到汽包水面，第三个作用是靠分配器上的小孔，因为汽水混合物是从四个管口进入汽包的，管口处的汽水混合物多，其余地方少，沿汽包长度分布是不均匀的。通过分配器上的小孔，就能使汽水混合物沿分配器均匀流出，这是因为流经小孔有流阻，孔前和孔后有压力差，如果孔前的混合物分布不均匀就会造成孔前的压力分布不匀，依靠压差的作用，使孔前的混合物分布均匀，达到各个小孔均有混合物流动的情况。水流靠重力从分配器下部水平板上小孔流出，蒸汽多从垂直板上小孔流出。
第二阶段：蒸汽从垂直板上小孔流出后，因前方有隔板，必须向下流然后再向上折向左上方出口，见图 27中箭头所示。当汽流改变方向时，在惯性力作用下，质量大的水滴从汽流中甩出来降落到水面。同时蒸汽流从小孔进到汽空间后，流通截面增加，流速降低，使得原来被汽流携带的较小水滴能分离出来。
第三阶段：通过分离元件进行细分离
汽包上方装有金属丝网分离器和百叶窗分离器，金属丝网分离的原理是这样的：垂直于汽流方向的金属丝遇到汽流中的水滴，水滴会被粘附于丝网上，使水滴离开汽流。金属丝网是很多层压在一起的，丝网的面积大，因而可以捕集到大部分水滴，水滴沿金属丝流下来进入集水管。百叶窗分离器是多层挡板，汽流在挡板中多次改变流动方向，使汽流中水滴受离心力作用甩到挡板上，在挡板上形成水膜，沿挡板流下来进入集水管。采用集水管将水直接送到汽包水面以下，可防止收集的水滴再被汽流带走。
经过三个阶段的分离过程，蒸汽带的水份很少，可以满足要求。通常要求蒸汽含盐量为0.Ippm，含杂质为1ppm。 （二）排污
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锅炉运行中，给水带入的杂质只有极少部分被蒸汽带走，大部分留在汽包内水中，随着运行时间的延续，水中含杂质的数量不断增加，超过一定浓度会使蒸汽品质变坏，因此要排出一部分含杂质（盐类）浓度大的水，这就是“连续排污”，汽包内的水称为“锅水”。锅水含杂质浓度最大的区域在水面以下100mm处，通常排污管装在水面以下200mm处，以防水位波动时排不出水，排污管是沿汽包长度布置的，管上开小孔或小槽，锅水沿小孔或小槽进入排污管、排出汽包。排污有两种，一种是连续排污，一种是定期排污。图27和28上均有标明。定期排污主要排去汽包下部的软渣和锈皮等，所以装在汽包下部。
1．连续排污量的计算
进入汽包的水、汽质量平衡式
Ggs＝D＋Dpw kg/s （46）
进入汽包的盐量平衡式
Ggs·Sgs＝D·Sq＋Dpw·Sl kg/s （47）
上二式中：Ggs一给水量，kg/s；
D一蒸汽量，kg/s； Dpw一排污量，kg/s；
Sgs一给水含盐量，mg/kg； Sq一蒸汽含盐量，mg/kg； Sl一锅水含盐量，mg/kg。
考虑到蒸汽含盐量Sq很少，可以略去蒸汽带走盐量，联解（46）及（47）得到： DSgs D pw? kg/s （48）
Sl?Sgs
从上式可以看到，当给水含盐量增加，排污量增加。锅水含盐量是由国家法规确定的，当允许锅水含盐量下降时，排污量也增加。
美国ABMA推荐的锅水最大含盐量如附表19—6。 2．排污管路系统 （1）连续排污图
图28中的连续排污系统上，装有三个阀门，各阀的作用如下： 第一个阀门V112A是手动球阀，可以用来就地关断排污管路。 第二个阀门FV112（A炉是V112D）：是带电动机的关断阀，可以在控制盘上操作。A炉的第二个阀没有电动机。用来粗调汽包排污量，以满足锅水含盐量的要求。
第三个阀是V112C（A炉是V112B）：装有专门的千分刻度和指示仪，用来细调排污水量。阀门后有节流圈用来降低锅水压力，使出口排污水输到疏水箱中。
（2）定期排污
有二条定期排污管，分在汽包两端，每条管路上都装有二个关断阀。这是因为阀的上游是高压水，阀的下游是低压疏水，两侧的压力差值大，所以都要装二个阀门，使每个阀前后的压力差值减小。从另一方面来看，如果一个阀门关不严，可以用另一个来关严，以保安全。通常在汽包水位太高时，可用作紧急放水用。锅炉在低负荷时，可用作连续排污的补充。定期排污的阀门不能开得太大，以防水流速高，易把汽包底部积存的软垢及锈皮冲起来，被带入下降管对循环泵及蒸发器不利。 （三）水位测量系统
监视汽包水位是运行工作的主要任务之一，汽包装有一个玻璃水位计，直接指示汽包内水位。三个电子差压式水位计，可以将水位信号输到控制盘上进行控制或指示用。
1．玻璃水位计
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图28中的LG114是玻璃水位计，采用的玻璃水位计是两色的，有红（蒸汽）一绿（水）及黑（水）一白（蒸汽）两种。现场主要采用红一绿的，为便于下面人员能够看到汽包水位的指示，水位计可以带反光镜。
玻璃水位计内的水温是低于汽包内水温的，使水位计内水的密度大于汽包内水的密度，从水位计上读的水位数值就要低于实际汽包内水位，偏差值是Y：
Y＝（?—?’）·Z／（?’一?”） （49）
式中：?一水位计内水温下的水密度；
Z一水位计指示水位的高度；
Y和Z的意义参看图29中（a）图。
图29 水位计工作原理
水位计内水的密度?由水温t而定，通常采用以下公式计算水温t ：
t ＝ t0＋（ts－t0）·?
式中：?一表计系数，取?＝0.8；
t0一周围环境温度，℃；
ts一汽包压力下的饱和温度，℃。 2．电子差压式水位计
水位计的测量原理参看图29中的（b）图。取A—A’两点作为基准点进行分析。A点的静压为：
PA＝Pq＋Hs?”g＋Hw?’g （51）
A’点的静压为：
PA’＝Pq＋Hr?rg （52）
式中：Pq一汽包内上部压力，Pa；
Pr一标准水柱内水的密度，kg/m3；
Hs，Hw，Hr一高度，m，参看图29（b）图A和A’的静压差就是差压计测量的压
力差。
?P＝PA’—PA＝[Hr?r一（Hw?’＋ Hs?”）]g （53） 高度关系式 Hr ＝Hw＋Hs （54） 将54式代入53式，解之得到汽包水位：
? H w? ?Hr ??r? ??? ???? m （55） ??? P??/ ????g??
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式中：Hr和?r是表计的设计值，通常标准水温取38℃，?r是标准水温下水的密度；
?P是水位计测量出来的压差值；
?’和?’’是与汽包压力有关的密度，可以引入压力信号来修正。 经过上述换算，电子差压水位计可以直接输出实际水位的信号。
在使用电子差压水位计之前，一定要经过校准，可以与玻璃水位计进行对比来调整零位 三个电子差压计中的LT—107除了提供控制信号外还作为现场水位指示用。 （四）其它系统
1．加磷酸盐
为了保持水的碱度（PH值），需要加磷酸钠盐。加磷酸盐的管路上装三个阀，二个关断阀，一个逆止阀，防止汽包内水倒流入磷酸盐管路。
2．充氮气管路
锅炉停炉后常需要充氮气来防止空气渗入。充氮管路上有逆止阀及关断阀，逆止阀可以防止氮气返回。特别是在充氮保护期间，防止氮气的泄漏是很重要的。
3．取样管路
汽包内锅水的取样是从连续排污管路的支路上取得的，见图28中V112B（A炉是V112C），因连续排污管路是开启的，适用于锅水的连续取样以供化学分析用。
4．安全阀PSV117A（B）
汽包上部装有二个安全阀，是折角型式的，见图30所示。
阀芯杆上有弹簧，靠弹簧力将阀芯压在阀座上，阀的下部经喷管与汽包管相连。当汽包压力升高，阀芯下部的力超过上部的弹簧力，阀芯向上移动，开启阀门，蒸汽通过喷管，压力降低，排入大气。当蒸汽流出去后，汽包内压力下降，弹簧力又大于下部的力，阀芯又下降到阀座上，关闭阀门。安全阀的阀芯采用圆盘式的，其面积大，因压力升高引起的作用力就大，效果好。安全阀上有手动杠杆，必要时可以用手来操作安全阀。
安全阀在使用前，要试验动作压力，证明其能按预定动作压力而动作。否则要进行调整以满足要求。
五、循环泵
循环泵的任务有二项，正常运行时，将汽包下降管来水经循环泵升压后送到蒸发器。在起动或暂时停炉时，通过再循环管路，把水送到省煤器。形成汽包一下降管一循环泵一再循环管一省煤器一汽包的循环回路。
由于循环泵输送的是高温水，工作条件差，容易出故障，工作人员需要掌握循环泵的工作特性。循环泵的运行故障中，以汽蚀最危险，现重点介绍如下：
（一）循环泵的汽蚀
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1．汽蚀危害性
泵的入口是低压区，经过泵的轮叶作功，使水的压力升高。当低压区有气或汽存在，汽随水进入轮叶流道，在流道中压力开始升高，汽被压缩，汽会迅速凝结，原汽（或气）占有的空间压力突然降低，四周的水向此低压区高速移动，在极短的时间内水流发生撞击，使局部压力瞬间升高，此时压力可以达到几百MPa，使泵的轮叶材料受到侵蚀。由于产生压力波，还伴有噪声、撞击和振动等现象，振动也会使设备及法蓝连接处破裂，因此决不允许水泵发生汽蚀现象。
2．入口有汽（或气）的原因及防止措施
循环泵入口很难有空气存在，故主要介绍蒸汽存在的原因。循环泵入口的水是从汽包来的饱和水，只要泵入口区域的压力低于汽包压力，此饱和水就会发生汽化，产生蒸汽。因此关键的问题就是保证泵入口区域的压力大于汽化压力，这样就不会产生蒸汽。泵入口区域的压力可用下列公式表示：
P＝Pq＋H?g－?p－NPSH?g Pa （56） 式中：P一泵入口处压力，Pa；
Pq一汽包压力，Pa；
H一汽包水面到泵入口中心的高度，m； ?一下降管内水的密度，kg/m3；
?p一从汽包到泵入口的管路流阻损失，Pa； NPSH一泵制造厂提供的汽蚀余量，m。
公式（56）中的P＞Pq或P－Pq＞0，就可防止汽蚀发生。 P－Pq＞0的条件是H?g－?p－NPSH?g＞0 改写成 H?g－?p＞NPSH?g （57a） 令 ?H＝?P/?g，则有：
H一?H＞NPSH （57b）
式中的流阻损失用?H表示，其单位为m。从循环泵的特性曲线上（图31），查额定工况下的汽蚀余量NPSH为2.2m，根据（57b）式，汽包水位高度至少应比管路流阻大2.2米。
从设计角度来分析：汽包要有一定高度及采用大直径下降管以减少流阻损失。
从运行角度来分析：要保证汽包水位不低于设计值，另外要防止蒸汽进入下降管，如下降管中有汽，下降管内流体的密度?要减小，使?H增大。这说明运行中控制汽包水位的必要性。
（二）循环泵的特性曲线
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