Важным требованием, предъявляемым к любому котлу, является то, чтобы пар, направляемый к потребителям или пароперегревателю, не содержал частичек воды.
В водотрубных котлах, где к качеству пара предъявляются высокие требования и где при сравнительно малом объеме парового пространства барабана имеет место высокая турбулентность на поверхности воды, как правило, приходится применять специальные меры для обеспечения заданной степени сухости пара, установкой паросепарационных устройств внутри барабана.
Принцип действия любого паросепарационного устройства основан на различии плотности воды и пара. Сепарирующие устройства имеют две основные функции: гашение кинетической энергии мощных пароводяных струй, выходящих из водогрейных труб, и отделение мелких капель (влаги) от пара. Для выполнения первой задачи необходимо устранить добавочное дробление струй при ударе о какую-либо поверхность, что увеличивает поверхность мелких капель и пенообразование.
При более тщательной, вторичной сепарации используют центробежный эффект или смачивание поверхности проходящим вдоль нее паром.
Наиболее простые сепарирующие устройства применяют в огнетрубных котлах. Пар из барабана огнетрубного котла отбирается через обычную трубу с отверстиями или щелями, размещенную вдоль верхней образующей барабана или в сухопарнике котла.
Ниже приводятся паросепарирующие устройства вспомогательных водотрубных котлов.
Рис 1. Внутрибарабанное сепарирующее устройство судового котла «Ла-Монт».
Направляющие щиты 3 и 6 предназначены для плавного поворота струй пароводяной смеси, выходящей из водогрейных труб 8 и сборного коллектора 7 экранных труб котла.
Для уменьшения пенообразования питательная труба 5 размещена в специальном корыте 4, откуда питательная вода направляется по касательной к РУВ. Пар после выхода из-под щита 3 проходит вертикальный жалюзийный сепаратор 2 и поступает в паросборную трубу 1, прикрепленную к барабану 9.
В судовых котлах применяют как вертикальные, так и горизонтальные жалюзийные сепараторы. Они представляют собой гофрированные тонкие стальные щиты, собранные в пакеты.
Рис 2. Конструкция простейшего центробежного сепаратора, который устанавливается в верхней части парового пространства барабана. Пар поступает в верхние щели 2 шириной 5-10 мм и проходит в паросборную трубу 1, совершая на своем пути два поворота на 180°. Отсепарированная влага удаляется через дренажную трубку 3.
Рис 3. Конструкция дырчатого погруженного щита, установленного на 100-150 мм ниже РУВ. Диаметр отверстий в щите равен 10-15 мм. Количество отверстий принимают из расчета скорости пара. Погруженный дырчатый щит противодействует повышению уровня, способствует равномерному распределению выходящего пара по площади зеркала испарения и служит успокоителем воды при качке судна. Поверх щита подается питательная вода для промывки пара. При этом солесодержание околопленочной жидкости пузырьков пара несколько снижается.
Рис 4. Схема внутрибарабанного циклонного сепаратора, который значительно уменьшает унос солей с паром из котла.
Сепаратор 5 установлен на группе водогрейных труб 7, объединенных общим направляющим щитом 1. Этот щит идет вдоль всего барабана 6 котла, а на нем установлены циклоны. Диаметр стакана циклона 3 составляет около 300 мм. Влага, содержащаяся в паре, отбрасывается на стенки стакана 3 благодаря интенсивному закручиванию пара неподвижными лопастями сердечника 2 в центре циклона. Потоком пара влага увлекается по внутренним стенкам стакана 3 и, переливаясь через его край, поступает в водяное пространство барабана. Пар дополнительно сепарируется в жалюзийном устройстве 4 и поступает к паросборной трубе.
