КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

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

2.3. Конструкции іілрогшріігрнва'інлпП и их компоновка

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

По виду тепловосприятия и конструкции различают пароперегревате-

'їй

- конвективные, располагаемые в конвективных газоходах котла и полу­чающие 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.

J

J

J

1 ІІС - 2.8. Типы конвективных змеевиков пароперегревателя: а - однорядный; б — тУхряднып; в - четырехрядный; г —многорядный (ленточный)

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. Из труб пароперегревателя образуют змеевики с радиусами гибов труб не менее 1,9 с/. Концы змеевиков приваривают к коллекторам круглого сече­ния. Так образуются эмеевиковые пакеты перегревателя. Расстояние между, рядами змеевиков (вдоль коллектора) составляет Si = (2 — 5)d. Различа­ют змеевики одно-двух и многорядные (рис. 2.8). 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.

Ширмовые пароперегреватели по конструкции пред­ставляют собой систему из большого числа вертикальных труб (14 - г 50 штук), имеющих один гиб на 180°С и образующих широкую плоскую лен­ту, которая имеет опускной и подъемный участки (рис. 2.9). 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. 2.9,6). 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, в). Такие ширмы меньше шлакуются, легче очищаются от наружных загрязне­ний, трубы ширм не выходят из ранжира.

Радиационные пароперегреватели выполняют настен­ными и обычно размещают в верхней части топки, где ниже тепло-

Вые потоки. Радиационный пароперегреватель барабанного парового кот­ла обычно занимает потолок топки, а если этого недостаточно, то его размещают и на вертикальных ее стенах (см. рис. 2.10). 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.

В прямоточных паровых котлах радиационные поверхности паропере­гревателя обычно полностью занимают верхнюю часть топки (ВРЧ), пото­лок и стены горизонтального газохода (см. рис. 2.7, а).

На мощных энергетических блоках применяется промежуточный пе­регрев пара. Учитывая относительно низкое давление пара, поступающего из цилиндра паровой турбины (3-4 МПа), гидравлическое сопротивление пакетов промежуточного пароперегревателя должно быть небольшим (0,2- 0?3 МПа). Это ограничивает массовую скорость пара и при большом удель­ном объеме его требует применения труб большого диаметра, что снижает коэффициент теплоотдачи от стенки к пару. Низкие значения внутренне­го коэффициента теплоотдачи, особенно в выходной его части, вызывают в ряде случаев недопустимое повышение температуры перлитной стали, из которой выполняется пароперегреватель. Для обеспечения надежности такого пароперегревателя его располагают в зоне умеренного обогрева (тем­пература газов на входе не выше 850°С). Интенсифицировать внутренний теплообмен можно применением труб с внутренним продольным винтовым орсбрением. Такая конструкция заметно увеличивает поверхность внутрен­него теплообмена и повышает турбулентность потока.