3.3. Конструкции пароперегревателей и их компоновка

3.3.1. 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.