Пароперегреватель - устройство, предназначенное для получения перегретого пара с температурой выше, чем температура насыщения в барабане котла при том же давлении, что и в котле. Он является одним из наиболее ответственных элементов котельного агрегата, так как температура пара в нем достигает наибольших значений и металл перегревателя работает в условиях, близких к предельно допустимым. Змеевики пароперегревателя и коллекторы, выполненные из углеродистой стали, могут работать при температурах перегрева до 425 °С. В свою очередь, насыщенный перегретый пар значительно повышает коэффициент полезного действия котла.
По назначениям пароперегреватели делятся на основные, в которых перегревается пар высокого давления или сверх критического давления (СКД); промежуточные, в которых перегревается пар, частично отработавший в турбине.
Пароперегреватели по способу тепловосприятия подразделяются:
1. Конвективные пароперегреватели (располагаются в конвективном газоходе и получают теплоту конвекцией).
2. Радиационные пароперегреватели (устанавливаются на стенах топочной камеры и получают теплоту радиацией).
3. Ширмовые пароперегреватели, радиационно-конвективные (располагаются в верхней части топки и частично в горизонтальном газоходе между радиационными и конвективными поверхностями нагрева).
В котельных агрегатах низкого и среднего давлений используются конвективные пароперегреватели с вертикальным или горизонтальным расположением труб.
Для получения пара с температурой перегрева более 500 °С применяют ширмовые, комбинированные пароперегреватели, т.е. такие, в которых тепловосприятие в одной части поверхности происходит за счет излучения, а в другой — путем конвекции. Радиационная часть поверхности нагрева такого пароперегревателя расположена в виде ширм непосредственно в верхней части топочной камеры.
В зависимости от направления движения потоков пара и продуктов сгорания в пакетах конвективных пароперегревателей различают три схемы движения потоков:
Направление движения греющей и нагреваемой среды у прямоточного пароперегревателя совпадают, а у противоточного направлены в противоположные стороны.
Рис. 1 – Схемы движения пара и продуктов сгорания в конвективных пароперегревателях:
а – прямоточное; б – противоточное; в – смешанное.
В противоточном пакете пароперегревателя достигается максимальный температурный напор между продуктами сгорания и паром, что уменьшает поверхность нагрева и расход металла.
Недостатком схемы является опасность пережога последних по ходу пара участков змеевиков, так как здесь пар наиболее высокой температуры встречается с продуктами сгорания, также имеющими наибольшую температуру и металл труб находится в тяжелых температурных условиях.
По схеме противотока работают только конвективные поверхности, омываемые газами температурой не выше 600 – 850 °С в зависимости от качества металла.
При прямотоке температурный напор получается меньше, чем при противотоке и, соответственно, увеличивается необходимая поверхность нагрева. Однако условия работы металла лучше, так как участки змеевиков с наибольшей температурой пара обогреваются продуктами сгорания, уже частично охлажденными.
В смешанной схеме взаимного движения пара и продуктов сгорания достигаются оптимальные условия надежности и умеренной стоимости конвективного пароперегревателя.
Конвективные пароперегреватели выполняют из стальных труб наружным диаметром 32— 42 мм для высокого и сверхкритического давления и толщиной стенки 5—7 мм. Различают змеевики одно- и многорядные. Они отличаются числом рядов параллельных труб, выходящих из коллектора.
При большой тепловой мощности котла змеевики пароперегревателя выполняют обычно в три-четыре ряда труб, при этом затрудняются условия для приварки концов труб в коллекторе, увеличивается число сверлений в нем и уменьшается его прочность.
Рис. 2 – Схема вертикального конвективного пароперегревателя:
1 – барабан котла; 2 – главная паровая задвижка; 3 – выходной коллектор перегретого пара; 4 – промежуточный коллектор с поверхностным пароохладителем; 5 – балка для подвески змеевиков; 6 – подвеска змеевиков; 7 – змеевик первой ступени пароперегревателя; 8 – дистанционная планка; 9 – дистанционная гребенка; 10 – змеевик второй ступени пароперегревателя; ПГ – продукты горения.
При небольшой поверхности радиационный пароперегреватель барабанного парового котла обычно занимает потолок топки, а если этого недостаточно, то его размещают и на вертикальных ее стенах.
Настенные перегреватели, выполненные в виде панели на всю высоту топки, оказываются менее надежными и так отвод теплоты от металла к пару во много раз слабее, чем к кипящей воде. Особенно тяжелый режим имеет металл труб настенного перегревателя при сниженных нагрузках, когда расход пара в трубах заметно снижается.
Ширмовые пароперегреватели представляют собой систему труб, образующих плоские плотные панели с входными и выходными коллекторами.
Ширмы размещают в верхней части топки на расстоянии 600 – 1000 мм одна от другой вертикально или горизонтально.
Они являются радиационно-конвективными поверхностями, так как их тепловосприятие складывается из значительной доли радиационного излучения от ядра факела и раскаленных газов в объеме между ширмами и доли конвективного теплообмена.
Газы омывают ширмы продольно-поперечным потоком со скоростью 5 – 8 м/с.
Ширмовые перегреватели обычно получают 20 – 40% всего тепловосприятия пароперегревателя.
Ширмы могут изготавливаться из плавниковых труб. Они меньше шлакуются и легче очищаются от наружных загрязнений.
| Разработка сайта — |  |
