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

3 BAAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA8wAAAAYGAAAAAA== " fillcolor="white [3201]" stroked="f" strokeweight=".5pt">

Котлоагрегат малой производительности

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

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)

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.