Пароперегрівники (ПП) призначені для перегріву насиченої пари, що поступає з парогенеруючої системи котла. Із ростом параметрів пари частина теплосприйняття в пароперегрівнику зростає. Метал стінки ПП працює в найгірших умовах, оскільки стінка омивається гарячими газами ззовні і найгарячішим теплоносієм – перегрітою парою зсередини.
За призначенням пароперегрівники поділяються на (рис. 6.5):
– первинні, в яких перегрівається пара початкового тиску;В залежності від домінуючого способу передачі теплоти ПП поділяють на конвективні, радіаційні та напіврадіаційні.
|
| Рисунок 6.5 – Розташування пароперегрівників в котлах: а) тиск пари 3,9МПа; б) тиск пари 13,8МПа; 1 – конвективний первинний ПП; 2 – радіаційний ширмовий ПП; 3 – стельовий ПП; 4 – конвективний проміжний ПП |
Первинні ПП встановлюють в горизонтальному газоході між топкою і конвективною шахтою. Проміжні ПП розташовують у конвективній шахті.
6.2.1 Конвективні пароперегрівники. Такі елементи виконують у вигляді змійовиків з труб 22…36 мм. В проміжних ПП використовують труби до 54 мм. Кінці змійовиків ввальцьовують чи вварюють в колектори.
 |
| Рисунок 6.6 – Схеми руху пари і продуктів згорання в пароперегрівниках: а) прямотокова; б) протитокова; в) і г) – змішаного току |
В первинних ПП масова швидкість пари приймають в діапазоні 500…1200 кг/(м2·с), а в проміжних – 300…400 кг/(м2·с). За таких швидкостей коефіцієнти тепловіддачі складають більше 2000 Вт/(м2·К). При цьому температура стінки не перевищуватиме значення (tпп + 50oС).
За схемою руху теплоносія ПП поділяють на прямотокові, протитокові та із змішаним током (див. рис. 6.6).
Протитокова схема забезпечує більший температурний напір і, від-повідно, меншу площу поверхні нагріву на таку ж потужність.
Прямотокова схема дозволяє зменшити теплове навантаження на стінку, оскільки в зону з високою температурою газів подається відносно холодна пара. Виходячи з вищенаведеного найбільше розповсюдження отримали схеми із змішаним током теплоносія і газів.
Змійовики ПП виконують із коридорним розташування труб для полегшення очищення зовнішньої поверхні від золи та шлаку. Зазвичай змійовики ПП виконують двома спареними трубами. Це дозволяє вдвічі збільшити поверхню нагріву і при незмінній швидкості газів зменшити в 2 рази швидкість пари.
 |
| Рисунок 6.7 – Ширмовий пароперегрівник: а) з клиноподібним низом; б) з горизонтальним низом; 1 – труба; 2 – колектор; 3 – обв’язувальні труби; 4 – хомут |
6.2.2 Радіаційні пароперегрівники. Такі елементи встановлюють на стелі та стінах топки або у вигляді ширм (рис. 6.7) підвішують під стелею топки. Температура стінки ПП, зазвичай, на 100…150oС вища за температуру перегрітої пари. Таке охолодження руб досягається підвищеною швидкістю пари (біля 30 м/с). Перевагами радіаційних пароперегрівників є покращена теплопередача і відсутність додаткового опору з боку газів.
6.2.3 Компонування пароперегрівників. В котлах малої потужності переважно використовують конвективні пароперегрівники, які розташовують за фестоном. Для захисту металу стінки їх виконують за змішаною схемою. Якщо перед ПП встановлено однотрубний фестон, то виконують розрідження труб в перших рядах ПП (фестонування).
6.2.4 Регулювання температури перегрітої пари
Під час експлуатації парогенератора температура перегрітої пари може змінюватись. Найбільше на температуру пари впливає навантаження котла. Для радіаційних та конвективних ПП вплив навантаження різний (рис. 6.9).
Для радіаційних ПП із збільшенням навантаження котла температура в топці зростає повільніше, ніж витрата пари, яку перегрівають. Тому температура пари зменшується.
Із зростанням навантаження пропорційно збільшується витрата палива і газів, температура на виході з топки зростає, тому інтенсивність тепловіддачі і температурний напір в конвективному ПП зростають і, відповідно, зростає температура пари.
 |
| Рисунок 6.9 – Вплив навантаження котла на температуру перегрітої пари: 1 – радіаційний ПП; 2 – конвективний ПП |
На температуру пари в конвективному ПП впливають також: температура живильної води, коефіцієнт надлишку повітря, шлакування екранів і пароперегрівника, характеристики палива.
Зниження температури живильної води приводить до збільшення витрати палива і газів. Відповідно зростає інтенсивність конвективної тепловіддачі і температура пари.
Збільшення коефіцієнта надлишку повітря призводить до погіршення теплообміну в топці, збільшення температури газів на виході з топки і їх кількості. Відповідно, зростає інтенсивність тепловіддачі і температурний напір в пароперегрівнику. А звідси, температура пари.
Шлакування екранів погіршує теплообміну в топці і, відповідно, збільшує температуру газів на вході в пароперегрівник. При цьому зростає температурний напір і температура перегрітої пари. А шлакування пароперегрівника зменшує температуру пари.
Збільшення вологості і зольності палива збільшує витрату палива і газів. Відповідно, зростає інтенсивність конвективної тепловіддачі і температура пари.
В парогенераторах використовують парове або газове регулювання.
Парове регулювання – охолодження пари на виході з ПП або його ступеню. Охолодження пари проводять в поверхневих теплообмінниках або шляхом вприскування живильної води або конденсату в потік пари.
Газове регулювання – рециркуляція газів або пропуск частини газів повз пароперегрівник.
 |
 |
 |