Назначение и классификация пароперегревателей
Пароперегреватели предназначаются для перегрева насыщенного пара, поступающего из испарительной системы котла, а в установках высокого давления они применяются также для дополнительного вторичного перегрева пара, частично отработавшего в цилиндре высокого давления турбины. Пароперегреватель является одним из основных теплоиспользующих элементов котла и работает в наиболее тяжелых условиях. С повышением параметров пара роль и значение пароперегревателя возрастают.
Металл поверхностей нагрева пароперегревателя имеет наибольшую по сравнению с другими теплоиспользующими поверхностями нагрева температуру, что обусловливается высокими температурами пара и большими удельными тепловыми нагрузками поверхностей нагрева.
По назначению пароперегреватели разделяют на первичные, в которых перегревается пар начального давления, и промежуточные, используемые для перегрева частично отработавшего пара.
В зависимости от определяющего способа передачи теплоты от газов к поверхностям нагрева пароперегреватели разделяют на конвективные, радиационные и полурадиационные. Радиационные пароперегреватели получают тепло излучением и располагаются в зоне высоких температур (в топке). Полурадиационные (ширмовые) пароперегреватели получают тепло излучением и конвекцией, и располагаются, как правило, на выходе из топки. Котлы низкого давления имеют только конвективные пароперегреватели.
Конвективный пароперегреватель выполняют обычно из труб с внутренним диаметром 20–30 мм, образующих змеевики, ввальцованные или приваренные к круглым коллекторам. Для промежуточных пароперегревателей диаметр труб 54 мм. В газоходе змеевики пароперегревателя располагают вертикально или горизонтально. Змеевики выполняют одинарными (однорядные), сдвоенными (двухрядные) и строенными (трехрядные). Для большей компактности пароперегревателя и обеспечения необходимой скорости пара в мощных котлах применяют двух- и трехрядные змеевики. Скорость пара в трубах пароперегревателя выбирают по условиям температурного режима труб.
Для надежной работы пароперегревателя, помимо обеспечения достаточной скорости потока пара и его равномерной температуры по параллельно включенным змеевикам, необходимо осуществить наиболее рациональную схему включения пароперегревателя по ходу потока продуктов сгорания. В зависимости от направления движения потоков пара и продуктов сгорания различают пароперегреватели прямоточные, противоточные и со смешанным направлением потоков
В противоточном пароперегревателе достигается наибольший температурный напор между продуктами сгорания и паром, что уменьшает необходимую поверхность нагрева пароперегревателя и соответственно снижает расход на него металла.
Недостатками противоточной схемы являются размещение последних по ходу пара частей змеевиков в области наиболее высоких температур продуктов сгорания и тяжелые температурные условия работы металла труб. При прямоточном пароперегревателе температурный напор меньше, чем при противоточном, однако условия работы металла труб лучше, так как части змеевиков с наибольшей температурой пара обогреваются продуктами сгорания, охлажденными на входных участках змеевиков. Оптимальной является смешанная схема включения пароперегревателя, при которой большая и первая по ходу пара часть перегревателя выполняется противоточной, а завершение перегрева пара происходит во второй его прямоточной части.
Рис. 10.1. Схемы движения пара в пароперегревателях.
а) — противоток; б) — параллельный ток; в) — смешанные комбинированные схемы
Котлоагрегат средней производительности |
Котлоагрегат малой производительности |
![назначение и классификация пароперегревателей назначение и классификация пароперегревателей - student2.ru](/images/proizvodstvo/naznachenie-i-klassifikaciya-paroperegrevateley-628063-2.jpg)
![назначение и классификация пароперегревателей назначение и классификация пароперегревателей - student2.ru](/images/proizvodstvo/naznachenie-i-klassifikaciya-paroperegrevateley-628063-3.jpg)
Рис.10.2. Вертикальное расположение и крепление труб пароперегревателя в газоходах котлоагрегатов.
1 — змеевик пароперегревателя; 2 — каркасная балка; 3 — тяга; 4 — полоса; 5 — дистанционная гребенка; 6 — дистанционная планка или угольник; 7 — поверхностный регулятор температуры перегрева пара
Рис. 10.3. Схемы пароперегревателей котлов с различными параметрами пара.
а) – 3,9 МПа, 4400С; б) – 9,8 МПа, 5400С; в) – 13,8 МПа, 5600С; г) – 25 МПа, 5600С
1 – конвективный первичный пароперегреватель; 2 – ширмовый первичный пароперегреватель; 3 – потолочный пароперегреватель; 4 – конвективный промежуточный пароперегреватель; 5 – ширмовый промежуточный пароперегреватель; 6 - экраны
Рис. 10.4. Изменение температуры пара по тракту пароперегревателя в зависимости от размещения пароохладителя.
а) за пароперегревателем; б) в рассечку; в) на выходе насыщенного пара; г) допустимая температура металла труб; 1 - пароохладитель
б — экранного типа |
а — типа ДКВР, ДЕ, КЕ |
![назначение и классификация пароперегревателей назначение и классификация пароперегревателей - student2.ru](/images/proizvodstvo/naznachenie-i-klassifikaciya-paroperegrevateley-628063-6.png)
Рис.10.5. Конвективные пароперегреватели.
1 — трубы пароперегревателя; 2 и 6 — камеры перегретого пара; 3 и 4 барабаны котла; 5 — камера насыщенного пара; 7 — промежуточная камера; 8 — выходная камера; 9 — змеевики; 10 — первая ступень пароперегревателя
Существуют две группы способов регулирования температуры перегретого пара.
Газовые способы:
- изменение положения высоты ядра факела;
- применение обводных (байпасных) газоходов;
- применение рециркуляции газов.
Паровые способы:
- использование поверхностных пароохладителей;
- использование впрыскивающих пароохладителей.
Рис. 10.6. Схемы включения поверхностного пароохладителя.
1 – барабан; 2 – пароохладитель; 3 – отвод охлажденной воды; 4 - экономайзер
Рис. 10.7. Схема регулирования температуры впрыском собственного конденсата.
1 – барабан; 2 – гидрозатвор; 3 – пароохладитель; 4 – емкость конденсата; 5 – коллектор с впрыскивающим устройством; 6 - экономайзер
Рис. 10.8. Комбинированный пароперегреватель котла высокого давления.
1 — барабан котла; 2 — пароохладитель; 3 — змеевики конвективного пароперегревателя; 4 — ширмовый пароперегреватель; 5 — потолочный пароперегреватель
Рис. 10.9. Схема регулирования температуры перегретого пара впрыском собственного конденсата.
1 — конденсатор; 2 — первая часть пароперегревателя; 3 — бак для конденсата; 4 — регулирующий клапан; 5 — слив конденсата в барабан; 6 — сопло; 7 — защитный кожух; 8 — вторая часть пароперегревателя; 9 — труба, отводящая питательную воду к экономайзеру
Схема пароперегревателя. 1 — первая часть перегревателя; 2 — вторая часть перегревателя; 3 — пароохладитель. |
Схема включения пароохладителя в трубопроводы питательной воды |
Рис. 10.10. Регулирование температуры перегретого пара поверхностным пароохладителем, включенным в рассечку перегревателя.
Рис. 10.11. Схема рециркуляции газов.
1 – горелка; 2 – пароперегреватель; 3 – водяной экономайзер; 4 – воздухоподогреватель; 5 – дымосос рециркуляции газов
Рис. 10.12. Схема регулирования температуры перегретого пара рециркуляцией дымовых газов.
1 — дымосос; 2 —газоход водяного экономайзера; 3 — топочная камера; 4 — пароперегреватель
г) |
в) |
б) |
а) |
![назначение и классификация пароперегревателей назначение и классификация пароперегревателей - student2.ru](/images/proizvodstvo/naznachenie-i-klassifikaciya-paroperegrevateley-628063-15.jpg)
![назначение и классификация пароперегревателей назначение и классификация пароперегревателей - student2.ru](/images/proizvodstvo/naznachenie-i-klassifikaciya-paroperegrevateley-628063-16.jpg)
![назначение и классификация пароперегревателей назначение и классификация пароперегревателей - student2.ru](/images/proizvodstvo/naznachenie-i-klassifikaciya-paroperegrevateley-628063-17.jpg)
![назначение и классификация пароперегревателей назначение и классификация пароперегревателей - student2.ru](/images/proizvodstvo/naznachenie-i-klassifikaciya-paroperegrevateley-628063-18.jpg)
Рис. 10.13. Схема газового регулирования температуры перегрева пара.
а) со свободным газоходом; б) с частично свободным газоходом; в) с заполненным газоходом; г) с заполненным газоходом
Рис. 10.14. Гильза впрыска.