Какие типы пароперегревателей по способу тепловосприятия вы знаете

Виды пароперегревателей

Пароперегреватель предназначен для перегрева поступающего в него насыщенного пара до заданной температуры его перегрева. Он является одним из наиболее ответственных элементов котла, так как температура

пара здесь достигает наибольших значений и металл перегревателя работает
в условиях, близких к предельно допустимым.

По виду тепловосприятия и конструкции различают пароперегревате­ли:

—конвективные, располагаемые в конвективных газоходах котла и полу­
чающие теплоту, главным образом, конвекцией;

—радиационные, размещаемые на стенах и потолке топочной камеры
и горизонтального газохода и получающие теплоту, в основном, ради­ацией от высоконагретых газов;

—полурадиационные, находящиеся в верхней части топки на входе в го­ризонтальный газоход и выполняемые в виде плоских ширм или лент,
собранных из пароперегревательных труб, находящихся друг за другом
в одной плоскости.

По назначений пароперегреватели делят на основные, в которых пе­регревается пар высокого или, сверхкритического давления, и промежуточ­ные — для повторного (вторичного) перегрева пара, частично отработавшего в турбине.

Конвективные пароперегреватели выполняют из сталь­ных труб наружным диаметром 32-42 мм для высокого и сверхкритического давления и толщиной стенки 5-7 мм. В промежуточных пароперегревателях при более низком давлении пара используют диаметр труб 42-50 мм при толщине стенки 4-5 мм.

Обычно для пароперегревателей применяют гладкие трубы, они технологичны в производстве, мало подвержены наружным отложениям и легче от них освобождаются. Недостатком гладкотрубных поверхностей нагрева — невысокое тепловосприятие при умеренных скоростях газового потока. Концы змеевиков приваривают к коллекторам круглого сечения. Так образуются змеевиковые пакеты перегревателя. Расстояние между рядами змеевиков (вдоль коллектора) составляет S=(2÷5)d. Различают змеевики одно-двух и многорядные (рис. 3.5). Они отличаются числом параллельных труб, образующих змеевик. При большой мощности котла пароперегреватели выполняют обычно в 3-4 ряда труб. При этом затрудняются условия для приварки концов труб к коллектору, увеличивается число сверлений в нем и снижается его прочность. Поэтому при увеличенном числе труб в ряду переходят на использование двух коллекторов для образования змеевика.

Рис. 3.5 Конвективный пароперегреватель

Ширмовые пароперегреватели по конструкции представляют собой систему из большого числа вертикальных труб (14 — 50 штук), имеющих один гиб на 180°С и образующих широкую плоскую ленту, которая имеет опускной и подъемный участки (рис. 3.6), Их размещают на выходе из топочной камеры на заметном удалении друг от друга (шаг ширм S = 550 — 700 мм, то есть порядка (17 — 22)d для исключения возможности зашлакования газовых коридоров между ними. Газовый поток движется вдоль плоских ширм и передает теплоту трубам ширм радиационным и конвективным путем. Для исключения выхода отдельных труб из плоскости ширмы выполняют перевязку труб ширм в двух уровнях по высоте за счет вывода из ряда двух крайних (лобовых) труб и пропуске их с двух сторон снаружи ленты горизонтально за последний подъемный ряд труб (рис. 3.6,а). На горизонтальном участке эти трубы связаны между собой проставками и строго фиксируют остальные трубы в одной плоскости.

Ширмовые пароперегреватели являются радиационно-конвективными поверхностями, их тепловосприятие складывается из значительной доли радиационного излучения от ядра факела и раскаленных газов в объеме между ширмами и доли конвективного теплообмена; так как газы омывают ширмы продольно-поперечным потоком со скоростью 5-8 м/с. Ширмовые перегреватели обычно получают 20-40% всего тепловосприятия пароперегревателя. В последнее время ширмы стали выполнять не из гладких, а плавниковых труб, либо из гладких труб с вваренными между ними проставками; получаются так называемые цельносварные ширмы (рис. 2.9, б). Такие ширмы меньше шлакуются, легче очищаются от наружных загрязнений, трубы ширм не выходят из ранжира.

Рис. 3.6 Ширмовые пароперегреватели

2- входной и выходной коллекторы, 3 – обвязочные трубы

Радиационные пароперегреватели выполняют настенными и обычно размещают в верхней части топки, где ниже тепловые потоки. 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 (вместо экранных испарительных труб), оказываются менее надежными, так как отвод тепла 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. Радиационные панели перегревателя в зоне, закрытой топочными экранами располагают поверх экранных труб в верхней части топки.

Дата добавления: 2015-10-26 ; просмотров: 1694 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Пароперегреватели

Назначение и область применения

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.

Типы пароперегревателей:

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.

Устройство и принцип действия

1. Конвективные пароперегреватели

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.

2. Радиационные пароперегревате­ли

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.

3. Ширмовые пароперегреватели

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.

Источник

Классификация пароперегревателей по виду тепловосприятия и их конструкции.

П/п предназначен для пере­грева поступающего в него насыщенного пара до заданной температуры. Он является одним из наиболее ответственных элементов установ­ки, так как температура пара здесь достигает наибольших значений и размещается он в зо­не высокой температуры газов.

По виду тепловосприятия п/празличают конвективные, располагаемые в конвективном газоходе и получающие теплоту конвекцией, и радиационные, устанавли­ваемые на стенах ТК и получа­ющие теплоту радиацией. Имеются еще и полурадиационные ширмовые п/п; их располагают в верхней части топки и частично в горизонтальном газоходе между радиационными и конвективными поверхно­стями нагрева.

По назначению они делятся на основные, в которых перегревается пар ВД или СКД, и промежуточные, в которых перегревается пар, частично отработавший в турбине.

Обычно для п/п приме­няют гладкие трубы. Они технологичны и де­шевле ребристых. Гладкие трубы меньше под­вержены наружным отложениям и легче под­вергаются очистке. Недостаток гладкотрубных поверхностей нагрева — ограниченное тепловосприятие при умеренных скоростях газового потока. Учитывая, что теплопередача через поверхность нагрева лимитируется наружным теплообменом a1

На мощных энергетических блоках приме­няют промежуточный перегрев пара. Посколь­ку давление вторично-перегретого пара невелико (3—4 МПа), гидравлическое сопротивле­ние промежуточного п/п должно быть небольшим (0,2—0,3 МПа). Это ограни­чивает массовую скорость пара и соответст­венно требует применения труб значительного диаметра, что снижает коэффициент теплоот­дачи на внутренней стенке. Низкие значения коэффициента теплоотдачи а2 при интенсив­ном обогреве поверхности п/п, особенно на выходе из него, вызывают в ряде случаев недопустимое á температу­ры перлитной стали, из которой выполняется п/п, и требуют перехода на дорогую и технологически более сложную аустенитную сталь. â температуру стенки промежуточного п/п можно, расположив его в зоне умеренного обогрева, однако это связано со значительным увеличе­нием его поверхности нагрева, что экономи­чески невыгодно. Интенсифицировать внутрен­ний теплообмен в выходной («горячей») части п/п можно применением труб с внут­ренним продольным оребрением . Такая конструкция, развивая внутреннюю по­верхность, существенно â температу­ру стенки.

Из труб п/п образуют зме­евики. Кон­цы змеевиков приваривают к коллекторам круглого сечения. Различают змеевики одно- и многозаходные (рис. 18.2,а—г). В котлах большой мощности п/п выпол­няют с большим числом заходов змеевиков. При этом затрудняются условия крепления концов труб в коллекторе, уменьшается его прочность. Поэтому в многозаходных поверх­ностях нагрева применяют «перчаточную» конструкцию присоединения змеевиков к кол­лекторам (рис. 18.2,д).

В зависимости от направления движения потоков пара и продуктов сгорания различают прямоточные, противоточные и смешанные схемы п/п (рис. 18.3).

В противоточном п/п (рис. 18.3,а) достигается максимальный тем­пературный напор м/у продуктами сгора­ния и паром, что уменьшает поверхность на­грева и расход металла. Недостатком схемы является опасность пережога последних по пару змеевиков, так как здесь пар наиболее высокой температуры встречается с продуктами сгорания, также имеющими наибольшую температуру, и металл труб находится в тя­желых температурных условиях. При прямо­токе (рис. 18.3,6) температурный напор мень­ше, чем при противотоке. Однако условия работы металла лучше, так как змеевики с наибольшей температурой пара обогревают­ся продуктами сгорания, уже частично охлаж­денными на входном участке п/п . Оптимальных условий надежности и умеренной стоимости конвективного п/п достигают в смешанной схеме (рис. 18.3,в, г).

Змеевики п/п располагают вертикально и горизонтально. Вертикальные п/п более удобны в конструк­тивном отношении, проще, и надежнее их крепление, они меньше подвержены шлакова­нию, но недренируемы, т. е. невозможен непо­средственный слив конденсата, что вызывает стояночную коррозию и некоторые трудности при растопке котла. Горизонтальные п/п конструктивно более сложны в части креплений, но допускают полный слив конденсата, что упрощает эксплуатацию.

Источник