第六章 锅炉水循环及汽水分离
第6章 锅炉水循环及汽水分离 锅炉 教学课件
第一节 锅炉的水循环
2）为保证水循环的安全，要求下降管总截面积 不小于上升管总截面积的25~35%； 3）下降管带汽防止措施 4）不旨在炉外，包装绝热材料，减少散热损失 4．循环回路的设计原则
• 强制水循环——依靠水泵扬程使工质在受 热面内流动的蒸发系统。
第一节 锅炉的水循环
自然水循环水动力方程式：
下集箱A-A面两边 作用力相等 Pxj Pg (H s H q ) g Pxj Pa Pss Pg Hsg Hqq g Pss Pa
因为： Pxj Pss
整理得： H q g( q ) Pxj Pss
2）上升管热负荷
3）回路的重位高度
4）循环回路的阻力
二、水循环的可靠性指标
1．度循环流速w0——循环回路中水进入上升管时的速
G
w0 3600 f ss
m/s
1m）/s为避免上升管入口段沉积泥渣，w0 不小于0.3
第一节 锅炉的水循环
=20）.2供~1热.5锅m炉/s水冷壁的w0=0.4~2m/s，对流管束w0 2．循环倍率K——由下降管进入上升管的水量质及其影响 3.汽水分离装置
第一节 锅炉的水循环
一、自然水循环的基本概念
• 自然水循环：依靠不受热的下降管和受热 的上升管间工质的密度差作为水循环的动 力。
• 自然水循环的回路： 由锅筒、下降管、下 集箱、上升管、上集箱、引出管组成的密 闭回路。
1）w0不小于0.6~0.8m/s;
2）水平倾角不小于15º
第一节 锅炉的水循环
3．下降管带汽 在循环回路中，由于下降管入口阻力过大，
易造成炉水自汽化或上锅筒水位过低造成下降 管入口形成漩涡卷吸蒸汽等原因是下降管带汽，
锅炉水循环
锅炉水循环锅炉水循环是指在蒸汽锅炉系统中的一种重要循环过程，它负责将水从锅炉中循环至加热区域，并将加热后的水转化为蒸汽，以供系统使用。
锅炉水循环是蒸汽锅炉正常运行的关键环节，其稳定性和效率直接影响整个系统的性能。
锅炉水循环的基本原理在蒸汽锅炉中，水循环过程主要包括给水加热、蒸发和汽水分离等步骤。
首先，给水经过加热器升温后进入锅炉，在加热的作用下渐渐转化为饱和水蒸汽。
随后，经过炉管蒸发过程，水蒸汽被加热转化为干饱和蒸汽，从而达到系统需要的温度和压力。
锅炉水循环是通过循环泵来实现的，它提供了必要的动力将水从锅炉中循环至加热区域。
在水循环的过程中，不同级别的泵负责不同的任务，包括给水泵、循环泵等，它们协同工作，确保水的顺畅流动和稳定循环。
锅炉水循环的分类根据不同的工作特点和结构形式，锅炉水循环可以分为自然循环和强制循环两种类型。
自然循环自然循环是利用水的密度和温度差异产生的循环动力进行水循环的一种方式。
在自然循环锅炉中，无需外部循环泵，水在锅炉内部自然上升、冷却、下降循环。
这种方式适用于小型、低压、低功率的蒸汽锅炉系统，具有结构简单、操作方便等优点。
强制循环强制循环是通过外部的循环泵提供动力，强制将水循环至加热区域的一种方式。
强制循环适用于大型、高效率的蒸汽锅炉系统，能够确保水的快速流动和加热效率。
这种方式通常用于高压、大功率、高速蒸汽锅炉系统中。
锅炉水循环的优化及注意事项为了提高锅炉水循环的效率和稳定性，需要注意以下几点优化和注意事项：•保持水质清洁：定期对锅炉水进行化学处理，防止水垢和腐蚀的产生，提高热传递效率。
•定期检查泵和管道：确保泵和管道的运行良好，无堵塞和漏水等现象，避免水循环不畅造成事故。
•调节水循环速度：根据锅炉运行情况和负荷变化，合理调节水循环速度，保持系统平衡。
•考虑节能问题：优化锅炉水循环系统，减少能耗和资源浪费，提高系统运行效率。
综上所述，锅炉水循环是蒸汽锅炉系统中不可或缺的重要环节，其稳定性和效率直接关系到整个系统的正常运行。
工业锅炉的汽水系统
工业锅炉的汽水系统
工业锅炉的汽水系统是指锅炉在生产过程中所使用的水汽循环系统。
这一系统由水供给、水循环、汽水分离、水处理等部分组成，旨在保证锅炉安全可靠地运行，提高热能利用效率。
首先，水供给部分负责将水输送至锅炉内，以满足锅炉蒸汽生产的需要。
水进入锅炉后，经过加热转化为汽，被用于工业生产中的各项工艺。
其次，水循环部分通过设备和管路将水和汽进行循环，保持锅炉内部温度均匀，确保热量传递效果。
水循环系统的设计和运行直接影响锅炉的安全性和稳定性。
在汽水分离部分，锅炉内的汽水混合物会通过设备进行分离，使得水重新进入水循环系统，而汽则被输送至生产工艺中去完成加热和制热的任务。
最后，水处理部分采用各种化学方法或物理手段来处理水质，防止锅炉管路受到腐蚀和结垢，延长锅炉的使用寿命。
总的来说，工业锅炉的汽水系统是锅炉运行的重要组成部分，如果这一系统能够高效、稳定地运行，将有助于提高工业生产的效率和安全性。
因此，对汽水系统的设计、运行和维护都需要高度重视。
锅炉汽水循环工作流程
锅炉汽水循环工作流程如下：
1.给水由给水泵升压后，先送到省煤器预热。
在省煤器中，水自
下而上流动，被从上而下流动的烟气加热。
2.受热后进入汽包，然后汽包里的水沿着下降管下降至水冷壁的
下联箱，再进入水冷壁管中。
3.饱和水在水冷壁中吸收辐射热量，部分变为水蒸气，汽水混合
物上升进入汽包。
4.汽包内装有汽水分离器，在汽包内部将汽水混合物中的汽水分
离，水留在下部的水空间中连通不断送入汽包的给水一起又下
降，然后在水冷壁内吸热而上升，周而复始，形成水循环。
5.从汽包分离出来的蒸汽，从汽包顶部引出，经过一系列过热器，
加热到额定温度后送至汽轮机中做功。
锅炉炉膛内水循环的流程及原理
锅炉炉膛内水循环的流程及原理最近在研究锅炉炉膛内水循环的流程及原理，发现了一些有趣的东西，今天来和大家聊聊。
你看啊，咱们平常烧开水的时候，水在壶里是怎么动的呢？是不是下面的水先热，然后就往上跑，上面的冷水呢又下来补充，这样就形成了一个循环。
锅炉炉膛里的水循环呀，有点像这个烧开水的过程，但要复杂得多。
锅炉炉膛里呀，有一大堆的水管子。
炉膛里是生火的地方，火在熊熊燃烧，就像炉灶生火做饭似的。
这里的火靠着燃烧煤炭或者其他燃料释放大量的热量。
这个热量首先就把炉膛里面贴着那些水管子的水给加热了。
咱们想想啊，这就好比火在给水管子里的水“按摩”，水被“按摩”得浑身发热。
说到这里，你可能会问，这水热了又怎么样呢？这就要说到水的一个特性了，热的水比较轻，就像热气球里的热空气一样，它会往上跑。
于是呢，被加热的水就沿着水管往上升，这就开始了循环的第一步。
这个过程中，还有个关键的东西叫汽水混合物。
当水被加热到一定程度后，开始有了气泡，就像咱们喝的汽水一样，有气有液。
那上升的汽水混合物上去之后呢？它会去到锅炉里的一些特殊部位，这些部位就像是一个个的“交通枢纽”，把汽水混合物进行分离。
汽水分离后，水会再次回到炉膛下面的水管里，重新被加热，就像一个循环的旅程。
老实说，我一开始也不明白这炉膛里水为什么要这么循环。
后来我发现这是很有讲究的。
这个循环很重要的一个目的就是让炉膛里的各个部分都能受到水的冷却，防止过热。
你想啊，如果炉膛太热了，就像夏天太阳下的铁皮房子，里面的东西铁定会被烧坏。
锅炉房里工作人员就要特别注意这个水循环是不是正常。
要是水循环不起来，那就麻烦喽，就像河流不流动就成了臭水沟一样。
在实际应用里，比如发电厂的大型锅炉，要是水循环出了问题，整个发电过程就会受到影响，严重了甚至会造成设备损坏。
其实这里还有好多我都还没完全搞清楚的小细节，比如在不同类型的锅炉里，水循环是不是会有些微调啥的。
希望大家和我一块儿来讨论呀，也让我能多懂些这方面的知识。
锅炉汽水系统流程
锅炉汽水系统流程
锅炉汽水系统是指锅炉内部的水循环系统，它起着输送热能、保护锅炉、提高效率的重要作用。
本文将详细介绍锅炉汽水系统的流程，包括水循环、汽水分离、给水处理等环节。
首先，水循环是锅炉汽水系统中的核心环节。
在锅炉内部，水首先经过给水泵被抽入锅炉内部，然后通过加热器受热，转化为蒸汽。
蒸汽在锅炉内部产生压力，推动涡轮机转动，从而产生电能或机械能。
之后，蒸汽冷凝成水，再次被泵送进入锅炉循环，如此往复，形成了水的循环流程。
其次，汽水分离是锅炉汽水系统中的关键环节。
在锅炉内部，蒸汽和水混合存在，需要进行分离处理。
通过分离器，蒸汽和水被有效地分离开来，从而保证蒸汽的纯度和水的循环。
这一环节的顺利进行，对于锅炉的正常运行至关重要。
另外，给水处理也是锅炉汽水系统中不可或缺的一环。
给水在进入锅炉之前，需要进行处理，以保证水质的纯净和稳定。
给水处理包括除氧、软化、除盐等步骤，通过这些处理，可以有效地防止水垢和腐蚀的产生，延长锅炉的使用寿命，提高锅炉的效率。
综上所述，锅炉汽水系统流程是一个复杂而又精密的系统。
水循环、汽水分离、给水处理等环节相互配合，共同保证了锅炉的正常运行和高效工作。
只有在这些环节都得到严格控制和有效管理的情况下，锅炉才能够发挥其最大的功效，为生产和生活提供稳定可靠的热能。
《锅炉原理》课件-第6章 锅炉受热面
蛇形管的结构
单管圈
双管圈
多管圈
过热器的蛇形管可以做成单管圈、双管圈或多管 圈，这与锅炉的容量和管内必须维持的蒸汽流速有关。 在烟气通路截面不变并保持烟气流速的情况下，可通 过改变管圈数目来改变蒸汽速度。如由单管圈变为双 管圈，蒸汽通路截面积增大一倍，蒸汽速度降为原来 的一半，而过热器若顺列布置，则管圈的增加不影响 烟气通路截面和烟气流速。
3. 水冷壁的固定： 在小容量锅炉中，水冷壁通常采用支撑下集箱的办法来固 定，热膨胀向上进行。大型电站锅炉水冷壁与上下集箱直 接焊接，采用上部固定下部自由膨胀的方法固定。即将水 冷壁的上集箱悬吊在锅炉钢架上，下集箱由水冷壁悬吊着。 凝渣管：布置在炉膛出口具有较大节距的蒸发受热面。早 期布置防渣管的目的是让这部分受热面吸收烟气热量，烟 温进一步降低，使飞灰凝固，防止布置在其后节距较小的 过热器管上结渣，而且凝渣管自身节距较大，结渣可能性 较小。凝渣管是由后墙水冷壁在炉膛出口位置拉稀形成。 现代大容易电站锅炉中的凝渣管用于联络上联箱至汽包， 及悬吊后墙水冷壁，故又称悬吊管。冷灰斗、折焰角也是 由水冷壁弯曲得到。
2. 膜式水冷壁：各光管之间用鳍片或扁钢焊接成一组管 屏，四壁连成一个整体。现代大型锅炉多采用此结构。 膜式水冷壁有两种结构，一种是光管与扁钢的焊接， 另一种是轧制鳍片管焊接。
绝 热 层
特点： 炉墙蓄热量少，炉膛升温快，缩 短启停时间，利于负荷调节。 防止水冷壁管壁超温，相邻管子 光管扁钢膜式水冷壁 可辅助冷却。
刚性较好，增强炉膛抗爆能力。
设计及制造工艺较复杂。
轧制鳍片管膜式水冷壁
3. 销钉式水冷壁：为保证燃烧器区域高温，利于低挥发 分煤的着火燃烧，可在光管式或膜式水冷壁管上焊接 销钉，用于敷设卫燃带。销钉可使铬矿砂耐火材料与 水冷壁牢固连1-水冷壁管 2-销钉 3-铬矿砂耐火材料
工业锅炉6章-锅炉水循环及汽水分离
2. 结构
膜式水冷壁
21
2. 结构
销钉
23
内螺纹水冷壁管
25
（三）下降管 作用：把汽包中的水连续不断送往下联箱供给 水冷壁，维持水循环。 （四）联箱 作用：汇集、混合、再分配 安装有定期排污装置和膨胀指示器。 （五）循环泵 作用：强化水循环
（三）下降管和联箱
下降管 将汽包中的水送往下联箱
53
1. 作用
维持正常的水循环
联箱：工质集中混合（汇集）＋均匀分配（分配） 108~159mm 小直径分散下降管 数量多（40根以上） 流动阻力大
2. 分类
大直径集中下降管
325~428mm
数量少（6根左右）
流动阻力小
节省钢材
31
二、蒸汽净化
1. 蒸汽品质
（1）含义：单位质量蒸汽含有的杂质，μg/kg （2）杂质类型
13
不设置蒸汽清洗装置
汽包下部设置汽水混合物夹层
亚临界自然循环锅炉汽包
1-旋风分离器 2-疏水管 3-顶部孔板 4-波形板分离器 5-给水管 6-排污管 7-事故放水管 8-汽水夹套 9-下降管 10-加药管
14
3. 特点
重量和体积大
工作压力高
筒壁温度场不均匀→产生热应力
强度计算选择汽包材料和壁厚 安全阀→限制汽包的工作压力 限制汽包上下壁和内外壁温差（ ≯40~50℃）
炉水杂质↑
饱和蒸汽携带含盐浓度较大的锅水水滴
饱和蒸汽带水 蒸汽溶盐
饱和蒸汽具有直接溶解盐的能力 蒸汽对不同盐分的溶解能力不同
38
a. 机械携带原因
冲击水面 冲击部件 相互冲击
汽水混合物 进入汽空间
汽水混合物 进入水容积
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2、上升管的布置
上升管或水冷壁上集箱的汽水引出管应尽可能接入锅筒水空间，且 注意与下降管入口保持距离，也可装设隔板隔离。如在锅筒蒸汽空 间接入，应尽量减低此管段最高点与水位间的距离。
w0
=
G
3600ρ ′f ss
m/s
式中 G—进入上升管的水流量，即循环水质量流量，kg/h；
ρ′—水进入上升管时的密度，近似取锅炉压力下的饱和
3
水密度，kg/m ；
2
fss—循环回路的上升管总截面积，m 。
循环流速的大小直接反映管内流动的水将管外传入的 热量和管内产生的蒸汽泡带走的能力，是判断锅炉水循环 可靠性的主要指标之一。
当上升管引入锅筒水空间时，气泡逸出水面，破裂溅起水滴； 当上升管引入锅筒汽空间时，汽水流冲击水面或气水流互相撞击 ； 锅筒水位波动激起水滴。
三、影响蒸汽带水的因素
蒸汽负荷：D大，w大，水位增加，汽空间高度降低，蒸发面负荷 蒸汽压力：P大，汽水密度差小，重力分离减弱；P小，蒸汽速度大 汽空间高度：水位=中心线-（100-200）mm 锅水含盐量：水位，蒸汽空间。汽水共腾，排污
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4、下降管带汽 如果下降管入口阻力过大，产生压降，水则可能汽
化造成下降管带汽，从而使其平均体积流量增大，阻力 增加，对水循环不利。
另一个原因：下降管管口距离锅筒水位面太近，上 方水面形成漩涡斗而将蒸汽吸入下降管。 措施： 1、下降管避免受热 2、下降管入口避免抽空 3、下降管入口处避免产生漩涡斗 4、避免把从上升管出来的气泡带进下降管
分称为循环回路的有效压头 。
Pyx = H q (ρ′ − ρq )g − ∆Pss = ∆Pxj
自然循环回路的有效压头越大，可用于克服下降管系 统阻力的压头就越大，即工质循环的流速和水量越大，水 循环越强烈和安全。
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二、几个可靠性指标：
1、循环流速—循环回路中水进入上升管时的速度
下降管不宜受热，应包扎绝热材料，减少散热损失。
下降管管径一般选用80-140mm，截面积不应小于上升管截面积的2530%。
对于自然循环热水锅炉，不宜采用集中下降管，以免水力偏差引起 水量分配不均。下降管与上升管截面比根据表6-1选取。
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4、供热锅炉对流管束的水循环分析（对流管束的布置） 供热锅炉对流管束部分，同一回路的并联上升管的吸
对于热水锅炉，水冷壁宜采用垂直上升结构，尽量采用简单的循环 回路；水冷壁与对流换热面不宜共用一个下集箱；上升管内径应不 小于44mm。采用上集箱结构时，管径应尽量取大，长度尽量短，弯 头数应少；上集箱的连接管与上升管截面比应大于0.8。
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3、下降管的布置
下降管应采用较大管径，形状力求简单，每一独立回路的下降管数 目要少，但又不宜少于两根。
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2、循环倍率
为了保证在上升管中有足够的水来冷却管壁，在每
一个循环回路中由下降管进入上升管的水流量常常远远
大于同一时间在上升管中产生的蒸汽量。两者之比，即
为循环回路的循环倍率，其倒数为上升管的含汽率。
K=G D
x= 1 = D KG
物理意义：单位质量的水在此循环回路中全部变为 蒸汽，需经循环流动的次数。循环倍率越大，干度越 小，表示上升管出口处汽水混合物中水的份额越大，冷 却条件越好，水循环越安全。
上升管和上集箱汽水引出管不宜有过多或急剧转弯的弯头，汽水引 出管内径为80-150mm，对于供热锅炉，其截面积为上升管截面积的 35%左右。
各上升管一般都不宜有水平布置的管段，上升管受热段的倾斜部分 倾角不宜小于15°。
上升管管径需根据水质、水循环可靠性、管子强度、金属耗量等多 种因素选择。水冷壁管径有推荐值。
增大循环倍率的结构措施：加大该回路的下降管总 截面积；使上升管受热长度与直径之比不宜过大。
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3、循环回路的特征曲线
表示在一定的热负荷下，有效压头Pyx、下降管系统
阻力△Pxj和流量（或相应的循环流速）之间的关系。
Pyx = H q (ρ′ − ρq )g − ∆Pss = ∆Pxj
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四、循环回路合理布置 设计原则：改善各上升管受热均匀性；提高循环回路运 动压力；降低上升管、下降管和汽水引出管阻力以及防 止汽水分层。
1、循环回路的设计布置 上升管的受热不均是造成水循环故障的基本原因。
在设计布置循环回路时，并联管子的总长度、受热管段 长度、受热负荷以及几何形状等应尽可能地相近似，应 按受热情况划分循环回路。
器、匀汽孔板
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二、汽水分离装置的分类
按照工作原理分类： 1、重力分离：汽水密度差 2、离心分离：气流旋转运动产生离心力 3、膜状分离：水粘附在金属壁面上形成水流下 4、撞击分离：气流改变方向时的惯性力
三、汽水分离装置
波形板分离器（水平式）、波形板分离器（竖立 式）、
挡板、钢丝网分离器、集气管、水下孔板、蜗壳式分离
热不均匀性一般都比较大。
布置循环回路时，要注意： （1）循环工况有变化的管子应与上锅筒的水空间相 接，并尽可能接近锅筒底部，以免倒流时带进蒸汽； （2）尽可能布置于烟温不高区域，尤其是管子的上 部宜置于烟气流程的末尾，以免在产生短时间的循环停滞 时烧损管子； （3）尽量减少这几排管子的弯头，以减少流动阻力。
4、蒸汽中杂质危害
蒸汽过热器积盐，传热恶化，过热器管壁烧坏；
管道、阀门积盐，流动阻力增加，影响水循环。
5、供热锅炉蒸汽品质指标
饱和蒸汽湿度w
有蒸汽过热器：w≦1%；
无蒸汽过热器：w≦3%；
无蒸汽过热器锅壳式锅炉：w≦5%。
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二、蒸汽带水的原因及其影响因素
1、蒸汽带水：蒸汽中含有水滴 2、蒸汽带水的原因：
循环倒流：
如果接入锅筒水空间的某根上升管受热极差，其运 动压头小于共同下降管阻力时，将会发生循环倒流现 象。
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2、自由水面（图例） 如果发生循环停滞的上升管接于锅筒的蒸汽空间，
水将停留在上升管的某一部位，水面以上全为蒸汽，形 成自由水面。
上升管或水冷壁上集箱的汽水引出管要尽可能接于 锅筒的水空间；如果必须在汽空间引入时，也应尽量使 超过最高水位的这段高度降低，以减少对水循环不利的 影响。
Байду номын сангаас
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3、汽水分层 在水平或微倾斜的上升管段，由于水、汽密度不
同，当流速低时会出现汽水分层现象。程度取决于流动 工况，是否会造成危害则要看这管段的受热情况。
发生汽水分层的可能性随着蒸汽压力的升高和蒸发 部分管子直径的增大而增加。供热锅炉压力不高，循环 流速不低于0.6-0.8m/s，就不会产生汽水分层。
固定筛、破碎机、贮煤斗、溜煤管
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上次课回顾
四、除灰渣系统设计
1、除灰系统的类型 （1）螺旋除渣机、（2）刮板式除渣机、（3）马丁除渣机、
（4）圆盘除渣机、（5）低压水力冲灰 2、除灰渣系统的选择 3、锅炉房除灰渣系统设计 （1）设计要求 *（2）锅炉房的灰渣量及储灰场面积计算
只有在Pyx和△Pxj 两者取得平衡时，即 两曲线的交点A才是水 循环的工作点。
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三、自然循环的故障 1、停滞和倒流（带上下集箱的水冷壁结构示意图）
循环停滞： 个别上升管的受热情况非常不良，则会因受热微弱
产生的有效运动压头不足以克服公共下降管的阻力，以 致可能该上升管的循环流速趋近于零，这种现象称为循 环停滞。
合物由于密度较小向上流动回到锅筒，形成水的自然循
环流动。
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H = Hs + Hq
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2、水循环的运动压头 下集箱中间界面处两侧作用力相等表达式：
Pg + (Hs + Hq )ρ′g − ∆Pxj = Pg + Hsρ′g + Hq ρq g + ∆Pss
Hq (ρ′ − ρq )g = ∆Pxj + ∆Pss
左边:下降管和上升管中工质密度差引起的压头差称 为水循环的运动压头 ，自然循环回路的推动力。
右边：循环回路的流动总阻力。
物理意义:当回路中水循环处于稳定流动时，水循环的
运动压头等于整个循环回路的流动阻力。
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3、水循环的有效压头 自然循环的运动压头扣除上升管系统阻力剩余的部
影响蒸汽带水的原因有很多，但锅水含盐量的影响是主
要的，是使蒸汽品质变化的主要根源。
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第三节 汽水分离装置
一、汽水分离装置的设计原则
1、任务：使饱和蒸汽中带有的水有效分离出来，提高蒸汽 干度，保证锅炉安全可靠运行，以满足用户的需求。