Конструкция и компоновка пароперегревателя

Назначение и классификация пароперегревателей

Регулирование промежуточного перегрева пара.

Методы регулирования промежуточного перегрева пара разделяют на две группы. К первой относят методы, основанные на передаче регулируемой доли тепла от пара высокого давления к пару промперегрева в паропаровых или парогазовых теплообменниках. Такой теплообменник представляет собой первую ступень вторичного перегрева пара и рассчитывается на тепловосприятие до 40—50% полного приращения энтальпии пара при промежуточном перегреве с диапазоном регулирования перегрева в пределах 15—25^оС.

Пакеты первичного перегревателя, предшествующие теплообменнику, должны быть радиационными или полурадиационными.

В схеме с дополнительной регулирующей поверхностью часть пара вторичного перегрева проходит по байпасу помимо регулирующей поверхности в выходной пакет перегревателя, который располагают в области температур дымовых газов не выше 800—820°С, а между ним и регулирующей поверхностью размещают другие (чаще экономайзерные) поверхности нагрева для повышения среднего температурного напора в выходном пакете (Δt_вых ≈ 300^оС против Δt_рег ≈ 100^оС)

Ко второй группе методов регулирования относят газовые; в их числе применение рециркуляции газов, байпасирование газов через заполненный газоход. В результате рециркуляции газов увеличивается их объем и изменяется водяной эквивалент дымовых газов в зоне размещения промежуточного перегревателя, что обеспечивает повышение температуры пара примерно на 1,7°С на каждые 1% рециркулирующих газов.

Байпасирование газов обеспечивают разделением конвективной шахты продольными перегородками на несколько (два-три) параллельных газоходов. В основных газоходах размещают пакеты промперегревателя, а в байпасном газоходе — поверхность водяного экономайзера (схема с «расщепленным» газоходом). Осуществляя перераспределение потока дымовых газов между основными и байпасным газоходами, удается в широком диапазоне нагрузок поддерживать заданную температуру промежуточного перегрева пара. При этом обеспечивается возможность поддержания высокой температуры горячего воздуха. Эта схема нашла применение на парогенераторах блоков 800 МВт.

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. Это поло­жение подтверждается зависимостью доли теплоты, вос­принимаемой пароперегревателем, в зависимости от пара­метров пара. Так, при средних параметрах пара [3,90 МПа (40кгс/см²) и 450°С] теплота, затрачивае­мая на перегрев пара, составляет 30,6% теплоты, затрачи­ваемой на испарение воды; при высоких параметрах (13,8 МПа и 570°С) ее доля доходит до 92 %.

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.

Имеется большое разнообразие конструкций паропере­гревателя. На рис. 20 показаны наиболее часто применя­емые схемы и компоновки пароперегревателей.

Пароперегреватель котла среднего давления с парамет­рами пара р = 3,90 МПа, t=450 ^оС обычно конвективный, с вертикальными змеевиками; он размещается за фестоном или за конвективным испарительным пучком (рис. 20, а). Для защиты металла выходных змеевиков от чрезмерно высокой температуры пароперегреватель выполняют по сме­шанной противоточно-прямоточной схеме. Выравнивание температуры пара, поступающего в прямоточную часть па­роперегревателя, осуществляется в выходном коллекторе противоточной его части и во входном коллекторе прямо­точной части. При наличии перед пароперегревателем только фестона неравномерность температур по ширине топки сохраняется и на входе продуктов сгорания в пароперегреватель.

Рис. 20. Схемы пароперегревателей котлов с различными параметрами пара:

а — 3,9 МПа, 440°С; 6 — 9,8 МПа, 540 "С; в— 13,8 МПа, 560 "С; г —25 МПа, 560 °С: I — конвективный первичный пароперегреватель; 2 — ширмовый первичный паро­перегреватель; 3 — потолочный пароперегреватель; 4 — конвективный промежуточ­ный пароперегреватель; 5 — ширмовый промежуточный пароперегреватель; 6 —• экраны

Повышенная местная температура продук­тов сгорания может явиться причиной шлакования паропе­регревателя, которое также возможно и при общем увеличении температур в топке. В целях уменьшения опас­ности зашлаковывания пароперегревателя применяется разрядка его передних рядов — фестонирование.

В котлах высокого давления с параметрами пара р=9,8 и 13,8 МПа и t=540 ^оС пароперегреватель состоит из двух частей: конвективной и ширмовой (рис. 20,б). Ширмовой пароперегреватель с вертикальными панелями размещен в верхней части топки перед фестоном.

Конвективный пароперегреватель с вертикальными зме­евиками размещают в горизонтальном газоходе за фесто­ном. Обе части пароперегревателя включают по пару последовательно. При этом первым по ходу пара включают ширмовой пароперегреватель, работающий в более тяже­лых условиях. Насыщенный пар из барабана проходит че­рез небольшую поверхность радиационного пароперегрева­теля, расположенную на потолке топки, затем поступает в ширмовой, а из него — в конвективный пароперегрева­тель, который включен по смешанной схеме, так что его выходные змеевики расположены в области умеренных температур продуктов сгорания. Описанные конструкции и компоновка пароперегревателя являются оптимальными для котлов высокого давления и обеспечивают высокую надежность его работы.

В котлах высокого давления с промежуточным перегре­вом пара (13,7 МПа, 565/570 °С) имеются два самостоя­тельных пароперегревателя—первичный и промежуточный (рис.20, в). Конструкция и компоновка первичного паро­перегревателя такие же, как и для котлов с параметрами пара р=9,8 и 13,8 МПа и t = 540 ° С, описанных выше. Промежуточный пароперегреватель расположен в конвек­тивной шахте в зоне температур продуктов сгорания ниже 850 °С, что позволяет обеспечить безопасную работу труб при умеренной скорости пара и избежать устройства спе­циального охлаждения пароперегревателя в период пуска котла.

Дата добавления: 2014-01-11