Свойства пара / техническая информация / темп-ресурс - монтаж, наладка, техническое обслуживание и модернизация котельного оборудования

Получение – перегретый пар

Получение перегретого пара в технике происходит следующим образом.

Получение перегретого пара из сухого насыщенного осуществляется в пароперегревателе. Промышленные паровые котлы в основном вырабатывают насыщенный или слабоперегретый пар. В энергетических котлах необходимо вырабатывать пар с высоким перегревом, так как это повышает его энтальпию и соответственно термический КПД паросилового цикла.

Получение перегретого пара IB котлах осуществляется за счет пароперегревателей. Расположение их в зоне высоких температур котла позволяет уменьшить поверхность нагрева пароперегревателя и получить более стабильную характеристику его работы – зависимость изменения температуры лара от нагрузки котла. Однако такое их расположение приводит к возможности выхода из строя отдельных трубок пароперегревателя при нарушении режима эксплуатации.

Для получения перегретого пара в схему паросиловой установки должен быть введен еще один элемент – пароперегреватель.

При получении перегретого пара возрастает теплонапряженность конструкции парогенератора. Все это приводит к неоправданным дополнительным расходам.

С целью получения перегретого пара его пропускают через пароперегреватель – медный змеевик, помещенный в нагретую до нужной температуры масляную баню. Перегонную колбу также как можно глубже погружают в жидкостную баню, которую нагревают на несколько градусов выше температуры пара. Подавать пар в необогреваемую колбу не имеет смысла: он неизбежно остынет и перегонки с перегретым паром не получится.

При необходимости получения перегретого пара применяют пароперегреватели, которые устанавливают в первом газоходе ( после второго или третьего ряда кипятильных труб); в этом случае часть кипятильных труб не устанавливается. Входные концы змеевиков пароперегревателя ввальцовываются в верхнем барабане, а выходные привариваются к камере ( коллектору) пере-гр етого пара.

Схемы генерации пара.

Различие схем получения перегретого пара заключается в принципе работы испарительных ( парообразующих) поверхностей нагрева, который послужил основой наименования типов парогенераторов.

При необходимости получения перегретого пара в котле КРШ производительностью 4 т пара в час устанавливается пароперегреватель. Пароперегреватель устанавливают за счет уменьшения количества труб кипятильного пучка.

Таким образом, получение перегретого пара состоит из грех последовательных процессов; а) подогрев воды до температуры кипения; б) парообразование; в) перегрев сухого насыщенного пара. Эги три процесса наблюдаются и в паровом котле: подогрев воды происходит в экономайзере котла, парообразование – в котле, пароперегрев – в специальном змеевиковом теплообменнике-пароперегревателе.

Рассмотрим изохорный процесс получения перегретого пара из влажного насыщенного.

Изображение изотермпческо – Изображение адиабатного го процесса в s – i -дшираммс процесса в s – / – диаграмме.

Рассмотрим изотермический процесс получения перегретого пара из влажного насыщенного. На пересечении параметров рг и xt определяем на диаграмме точку /, характеризующую начало процесса, по линии Т; const пар становится перегретым и характеризуется на диаграмме точкой 2, которая находится на пересечении изотермы / – 2 с линией заданного конечного давления в области перегретого пара.

Простейшая схема кот-лоагрегата.

Температура – перегретый пар

Температура перегретого пара возрастает при уменьшении температуры питательной воды, так как при этом увеличивается расход топлива и количество горячих газов, проходящих через газоход пароперегревателя при той же нагрузке. Снижение температуры воды на 100 С может повысить температуру пара при прочих равных условиях на 25 – 35 С. Этой зависимостью иногда пользуются, отключая при малой нагрузке регенеративные подогреватели питательной воды, использующие отборный пар турбин. Однако их отключение заметно снижает экономичность установки и может быть допущено лишь кратковременно и при крайней необходимости.

Температура перегретого пара повышается при отборе из котла насыщенного пара. Это вызывается тем, что при том же расходе топлива и избытке воздуха, той же энтальпии, объеме и скорости газов через пароперегреватель проходит меньше пара или, наоборот, при той же нагрузке котла по перегретому пару в топке сжигается больше топлива для выработки дополнительного количества насыщенного пара. Персонал котельных не всегда правильно распределяет между котлами отбор насыщенного пара на собственные и другие нужды, используя для этого лишь один или часть котлов, иногда несущих большую нагрузку и работающих с высокой температурой перегретого пара. Следует всемерно сокращать расход насыщенного пара котлов. Отбирать его целесообразно от котлов, работающих в постоянном режиме с неполной нагрузкой. Если в котельной имеются агрегаты с пониженной температурой перегретого пара, насыщенный пар следует отбирать от этих котлов.

Температура перегретого пара, измеряемая в паропроводе после пароперегревателя, является средней температурой пара, выходящего из многих параллельно включенных змеевиков. В отдельных змеевиках температура пара может различаться ( перекос или разверка) и быть выше или ниже средней замеряемой; соответственно может быть выше и температура стенки трубы отдельного змеевика.

Температура перегретого пара зависит не только от влажности топлива, но и от других его свойств.

Температура перегретого пара повысилась до расчетной после организации рециркуляции дымовых газов, которые стали отбирать из рассечки трубчатого воздухоподогревателя и вводить в топку вертикально через сохранившуюся летку для жидкого шлака. В качестве дымососа рециркуляции газов был использован мельничный вентилятор.

Температура перегретого пара в небольших установках регулируется заслонкой, изменяющей количество проходящих через перегреватель газов. Однако этот способ крайне несовершенен, так как от действия газов высокой температуры заслонки коробятся. Более рациональным способом считается регулирование при помощи охлаждения перегретого пара. Пар при этом пропускается через регулятор температуры, в котором он передает тепло насыщенному пару или питательной воде, или же пропускается через змеевики, расположенные в водяном пространстве барабана. Температура перегретого пара регулируется также впрыскиванием в пар воды. При поверхностном охлаждении пара или при охлаждении впрыскиванием воды охладитель устанавливают в рассечку – между половинами перегревателя по ходу пара, что защищает от чрезмерных температур металл выходных витков.

Температура перегретого пара у разных котлов различна и доходит до 400 С.

Температура перегретого пара на выходе из пароперегревателя, С, задается по техническому заданию.

Температура перегретого пара может отклоняться при эксплоатации от проектной в ту или другую сторону.

Газо-мазутный паровой котел типа ГМ-10-39.

Температура перегретого пара регулируется в случае необходимости при помощи поверхностного пароохладителя, устанавливаемого в нижнем барабане котла. Серия котлов ГМ рассчитана на номинальную паропро-изводительность от 2 5 до 20 т / ч при избыточном давлении от 13 до 39 ат.

Горизонтальный пароперегреватель без обмуровки.

Температура перегретого пара не зависит от его давления; она превышает температуру насыщенного пара того же давления.

Температура перегретого пара при охлаждении понижается до тех пор, пока она не станет равной температуре насыщенного пара при том же давлении; только после этого может начаться его конденсация при неизменной температуре.

Температура перегретого пара не зависит от давления, а определяется количеством тепла, затраченного на его нагревание и испарение. Перегретый пар используется для вращения паровых турбин, которые приводят в действие генераторы электрического тока или служат приводом компрессоров, насосов. В отдельных случаях энергия перегретого пара используется в поршневых двигателях.

Измерение – температура – перегретый пар

Измерение температуры перегретого пара необходимо для поддержания ее в допустимых пределах.

Измерение температуры перегретого пара осуществляется двумя термопарами: скоростной 10, реагирующей на скорость изменения температуры, и обычной / /, реагирующей на изменение температуры.

Для измерения температуры перегретого пара устанавливаются указывающие приборы, а для котлов производительностью больше 20 т / ч и прямоточных, кроме того, регистрирующий прибор. Помимо приборов на общих паропроводах перегретого пара, должны быть установлены местные приборы для измерения температуры пара на выходе из каждой секции пароперегревателя.

Термопара хромель-алюмель типа ТХА-420 предназначена для измерения температуры перегретого пара в трубопроводах при скорости протекания его до 70 м / сек. Термопара состоит из двух термоэлектродов диаметров 1 2 мм, изолированных между собой фарфоровыми бусами. Рабочий сваренный конец термопары изолирован от наружного защитного чехла фарфоровым колпачком, внутри которого термоэлектроды разделены прокладкой из слюды.

Термопара хромель-копель типа ТХК-420 предназначена для измерения температуры перегретого пара в трубопроводах при скоро-сти протекания его до 70 м / сек. Термопара состоит из двух термоэлектродов диаметром 1 2 мм, изолированных между собой фарфоровыми бусами. Рабочий сваренный конец термопары изолирован от наружного защитного чехла фарфоровым колпачком, внутри которого термоэлектроды разделены прокладкой из слюды.

Термопара хромель-алюмель типа ТХА-420 предназначена для измерения температуры перегретого пара в трубопроводах при скорости протекания его до 70 м / сек. Термопара состоит из двух термоэлектродов диаметров 1 2 мм, изолированных между собой фарфоровыми бусами. Рабочий сваренный конец термопары изолирован от наружного защитного чехла фарфоровым колпачком, внутри которого термоэлектроны разделены прокладкой из слюды.

Термопара хромель-копель типа ТХК-420 предназначена для измерения температуры перегретого пара в трубопроводах при скорости протекания его до 70 м / сек. Термопара состоит из двух термоэлектродов диаметром 1 2 мм, изолированных между собой фарфоровыми бусами. Рабочий сваренный конец термопары изолирован от наружного защитного чехла фарфоровым колпачком, внутри которого термоэлектроды разделены прокладкой из слюды.

Монтаж термометров сопротивления.

Вследствие невиброустойчивости термометры сопротивления не рекомендуются для измерения температуры перегретого пара.

На паропроводах перегретого пара от котла до главной паровой задвижки устанавливаются указывающие приборы для измерения температуры перегретого пара.

При выходе пара из пароперегревателя на штуцере камеры или соответствующей трубе должен быть установлен прибор для измерения температуры перегретого пара.

На паропроводах перегретого пара на участке от котла до главной паровой задвижки необходимо устанавливать приборы для измерения температуры перегретого пара.

На паропроводах перегретого пара на участке от котла до главной паровой задвижки должны быть установлены приборы для измерения температуры перегретого пара.

Принцип действия

Пароперегреватель используется для нагрева пара продуктами горения. В процессе работы наружная поверхность змеевиков омывается отработавшими газами, протекающими между трубами. Внутри змеевика перемещается пар.

В зависимости от направления пара по отношению к движению продуктов горения температура среды внутри труб может отличаться. Так наивысший показатель температуры наблюдается у пароперегревателей с противоточным направлением паровой среды.

Схематичный принцип работы пароперегревателя

В зависимости от типа устройства пароперегреватель может устанавливаться как в непосредственной близости к камере аккумулирующей перегретый пар, так и в топке. Для сохранения скорости перемещения пара независимо от изгибов трубы изделие устанавливают с наклоном в сторону выходного коллектора. С целью увеличения коэффициента теплообмена устанавливают устройства радиационного типа на потолке топки или её стенках. Потолочный пароперегреватель позволяет повысить степень теплообмена до 40%.

В некоторых котлах конвективные и радиационные устройства устанавливаются вместе. Благодаря работе пароперегревателя можно:

увеличить коэффициент полезного действия работы котельного оборудования;
рационально использовать тепло отработавших газов;
передавать массу пара на большое расстояние.

Режимы работы впрыскивающих пароохладителей котельных агрегатов

Особенность режимов работы теплообменников смешивающего типа (впрыскивающих пароохладителей) заключается в неравномерности температуры, сохраняющейся при завершении процессов тепло- и массообмена: температура пара выше на входе в ВПО, и после впрыска температура насыщения выше, т.е. за пароохладителем пар всегда перегретый.

Впрыскивающие пароохладители размещаются в необогреваемых паропроводах парового тракта котла для регулирования температуры в последующих ступенях пароперегревателя котлов, которые находятся перед экономайзерами котлов как прямоточного, так и барабанного типов. В переменном режиме ВПО работают как регулирующие устройства.

Наиболее значительны изменения режима работы ВПО в переходных процессах, связанных с изменениями нагрузки, вида или качества топлива, , расшлаковкой и пр. Поэтому для определения необходимого диапазона работы каждого ВПО необходима проверка изменения температуры в динамическом процессе. Принимаемые в расчетах котла значения расходов воды на впрыски, обеспечивающие допустимые температуры пара в паро-перегревательных поверхностях нагрева, являются условно средними, относительно которых впрыск в процессе эксплуатации котла изменяется как в одну, так и в другую сторону. Кроме того, в расчетах котла учитываются термошоки и неравномерность температурных полей в начальный период включения впрыска.

Если основной впрыск, работающий в паровом тракте котла, используется еще и в пусковых операциях, то диапазон параметров, определяющих условия работы этого ВПО, гораздо шире. Часто именно эти режимы становятся теми расчетными, которые определяют основные элементы конструкции пароохладителя: тип ВПО, длину защитной рубашки, типоразмеры трубопроводов подачи воды, проходные сечения для ввода воды в пар, арматуру для впрыска и др.

Заметна разница между основными и пусковыми ВПО. Основные ВПО работают практически постоянно, а пусковые — как впрыски включаются только во время растопок, остальное время они являются проходными участками паропроводов, где снижение температуры пара не происходит. Эксплуатационная проверка показала, что при отсутствии подачи воды на впрыск перегретый пар проникает в трубопровод, предназначенный для ввода воды, конденсируется там и вытекает через водоподающее устройство в паропровод. Количество конденсата невелико, и на температуру пара оно повлиять не может, но, попадая на прогретый до температуры пара металл ВПО, создает циклические термические напряжения.

Основные параметры ВПО разного назначения существенно отличаются.

Особенности каждого элемента пароохладителя заключаются в следующем:

корпус ВПО, в котором размещается весь теплообменник-смеситель, состоит из участка подводящего паропровода того же или несколько измененного диаметра. Корпус паропровода рассчитывается по «Нормам расчета на прочность» на параметры пара перед ВПО при заданной температуре металла;
защитная рубашка экранирует с внутренней стороны толстостенный корпус ВПО от теплосмен, возникающих при выпадении неиспарив-шейся впрыскиваемой влаги на стенки корпуса; тонкостенная защитная рубашка рассчитывается по длине и толщине стенки по номограммам;
водоподающее устройство, содержащее детали конструкции, необходимые при подаче воды, а также элементы ВПО, предохраняющие его от дополнительных напряжений — термических, механических или эрозионных, рассчитываются по температуре воды давлению впрыскиваемой воды рв и температуре пара в ВПО;
штуцер — элемент, соединяющий водоподающую трубу с корпусом ВПО;
крышка штуцера, соединяющая его с водоподающей трубой. Конструктивное решение дополняет расчет штуцера;
водоподающая труба с распылителем, дистанционирующие элементы (плавники) в штуцере и палец — для фиксации трубы в корпусе ВПО;
неподвижная опора защитной рубашки в корпусе ВПО;
заглушка в корпусе ВПО;
шпилька, дистанционирующая положение защитной рубашки в корпусе ВПО; между шпилькой и рубашкой необходим зазор 0,5-0,75 мм для продольного перемещения рубашки;
подвижная опора (сухарь), дистанционирующая защитную рубашку по длине и диаметру в корпусе ВПО, приварена только к защитной рубашке; между корпусом и сухарем необходим зазор 0,5-0,75 мм для продольного перемещения рубашки;
подвижная (скользящая) опора на выходе пара из ВПО, приваривается только к защитной рубашке;
упоры, предохраняющие рубашку от сноса при обрыве неподвижной опоры;
подкладное кольцо в стыковом шве, соединяющем крышку штуцера со штуцером.

Конструкция пароперегревателя

Устройство располагается в газоходе или топке котла. Конструкция пароперегревателя парового котла представляет собой большое количество металлических змеевиков, изготовленных из труб маленького диаметра. Концы змеевиков соединены между собой коллекторами. Пар попадает в змеевики, выходит из них через соединяющие коллекторы.

Перегреватель имеет различные конструкции, в зависимости от задач. Источник фото: kazenergomash.kz

Устройство устанавливается в газоходе таким образом, чтобы продукты горения омывали его наружные поверхности. Коллекторы представляют собой изделия с круглым или прямоугольным сечением, изготовленные из углеродистой стали.

Они могут быть двух типов:

Сваренные.
Цельнометаллические.

Работа пароперегревателя требует герметичности соединений змеевиков с коллекторами. Это исключит утечку пара в газоход. Для получения герметичного соединения концы змеевиков развальцовывают внутри коллектора. Для этого на его противоположной стенке выполняют специализированные люки. В зависимости от мощности котла конструкция перегревателя может представлять собой набор стальных змеевиков, расположенных в несколько рядов.

Это требует изготовления большого количества отверстий в для крепления труб в коллекторе, что негативно влияет на его прочностные характеристики. В таких случаях могут быть установлены дополнительные коллекторы. При использовании котельного оборудования, работающего на топливе, образующем небольшое количество золы, змеевики могут располагаться в горизонтальной плоскости.

Схематичный внешний вид.

В других случаях трубы для прохождения пара устанавливаются вертикально. Горизонтальное расположение змеевика пароперегревателя облегчает процедуру слива воды при остановке котла. В зависимости от типа устройства коридоры между трубами могут подвергаться засорению шлаками. Чистка проемов, предназначенных для движения отработанных газов, затруднительна. В связи с этим конструкции, образующие узкие проходы, располагают на большем расстоянии друг от друга.Монтаж устройства осуществляется с помощью специализированных подвесок. Их крепление осуществляется таким образом, чтобы обеспечить свободное перемещение труб для движения пара при их температурном расширении. Для изготовления подвесок используется металл, устойчивый к воздействию высокой температуры.

ПИ-608-50-18-2005

1.
Назначение паропроводов.

2.
Техническое описание.

3.
Оперативная часть.

4.
Подготовка к пуску, прогрев
паропровода насыщенного пара.

5.
Подготовка к пуску, прогрев
паропроводов перегретого пара.

Инструкцию
должны знать:

·
РСС КТЦ

·
Начальник смены станции.

·
Начальник смены КТЦ

·
Старший машинист турбинного
отделения.

·
Машинист ЦТЩУ.

·
Машинист-обходчик турбинного
отделения.

1. Назначение паропроводов.

Паропроводы перегретого пара (нитка 1, 2, 3, 4)
предназначены для транспортировки пара, получаемого от котлов-утилизаторов
плавильного цеха НМЗ и использование его для выработки электрической и тепловой
энергии на турбинах № 5, 6 типа ПТ-60/75-90-13 ТЭЦ-3.

При
неработающих турбинах перегретый пар может использоваться для обеспечения производственных
нужд ТЭЦ-3 и НМЗ паром 13 и 2,5 ата через РОУ-60/2,5 2 штуки и БРОУ-60/13.

Паропровод
насыщенного пара (нитка 5) предназначен для обеспечения производственных нужд
ТЭЦ-3 и НМЗ паром 13 и2,5 ата через РОУ-80/2,5 и РОУ-80/13.

2. Техническое описание.

Производство в плавильном цехе НМЗ разделено на две
линии: медную и никелевую. На каждой линии установлено по одному
котлу-утилизатору, котлу перегрева и вспомогательному котлу.

Котлы-утилизаторы вырабатывают насыщенный пар с Р_р
– 84 атм, Т – 294 °С, котлы перегрева – перегретый пар с Р_р – 72
атм, Т- 520 °С. Паропровод от каждого котла перегрева выполнен двух поточным,
обе нитки со стороны НМЗ отключаются одной задвижкой. Паропровод насыщенного
пара выполнен однониточным для двух линий и отключается одной задвижкой.

Все паропроводы от стены ПЦ-1 НМЗ до стены ТЭЦ-3
смонтированы на открытой эстакаде и расположены вертикально по одному в каждом
ряду. Счёт ниток паропроводов идёт снизу вверх. Нитки № 1, 3 идут от
котла-перегрева медной линии на ТГ-6, нитки № 2, 4 от котла-перегрева никелевой
линии на ТГ-5.

Паропроводы расположены на эстакаде с уклоном от её
центра в сторону ПЦ-1 НМЗ и

ТЭЦ-3.
В верхней точке паропроводов на эстакаде смонтированы воздушники Д_у-20.
Кроме этого имеются дренажи в помещении ПЦ-1 НМЗ и дренажи (Д_у-50, Д_у-20)
в помещении ТЭЦ-3.

Конструктивно все паропроводы в части опор,
компенсаторов, дренажей – аналогичны.

Паропроводы перегретого пара оборудованы указателями
температурных перемещений, бобышками для контроля остаточных деформаций. Для
подъёма на эстакаду смонтированы лестницы у здания ГРП, цеха приготовления
реагентов НМЗ, плавильного цеха № 1 НМЗ. Вдоль паропроводов смонтирована
площадка, для осмотра и контроля за работой ,обслуживания воздушников, индикаторов
тепловых перемещений.

Перегретый пар:

·
Рабочие параметры Р_р –
72 атм, Т- 520 °С.

·
Труба Ø 325х24 мм, сталь 12х1МФ.

·
Протяженность одной нитки
паропровода (от стены ПЦ-1 НМЗ до отключающей арматуры ТЭЦ-3) равна 1140
метров.

·
Категория паропровода – 1В.

·
Изоляция первый слой – скорлупа;

·
второй слой – минеральная вата;

·
третий слой – металлическое
покрытие.

Насыщенный
пар:

·
Рабочие параметры Р_р –
84 атм, Т- 294 °С.

·
Труба Ø 273х20 мм, сталь 12х1МФ.

·
Протяженность одной нитки
паропровода (от стены ПЦ-1 НМЗ до отключающей арматуры ТЭЦ-3) равна 1140
метров.

·
Категория паропровода – 1Д.

·
Изоляция – два слоя минеральной
ваты с металлическим покрытием сверху.

3. Оперативная часть.

3.1
Все оперативные переговоры с
диспетчером НМЗ, касающиеся эксплуатации паропроводов перегретого и насыщенного
пара осуществляет НСС ТЭЦ-3 (в его отсутствии НС КТЦ).

3.2
НС КТЦ осуществляет контроль за
состоянием, схемами и режимом работы паропроводов от стены ПЦ НМЗ до ТГ-5, 6 в
течение смены, с оформлением соответствующих записей в оперативном журнале.

3.3
Все переключения в схемах
паропроводов ТЭЦ-3 выполняются персоналом КТЦ по распоряжению НСС (через НС
КТЦ).

3.4
Все операции, связанные с
изменением режима паропроводов (изменение схемы, параметров и т. д.) должны
отражаться в оперативных журналах НСС, НС КТЦ, ст. маш. т./о. и суточной
ведомости машинистом ЦТЩУ.

Пуск
паропроводов может осуществляться из состояния:

·
холодного резерва (Т металла ниже
100 °С);

·
горячего резерва (Т металла выше
100 °С);

·
после ремонта.

4. Подготовка к пуску,
прогрев паропровода насыщенного

пара

4.1
О необходимости начала подготовительных работ по пуску или отключению
паропровода НСС ТЭЦ-3 или диспетчер НМЗ сообщают друг другу в зависимости от
оперативной обстановки на оборудовании НМЗ и ТЭЦ-3. При производстве ремонтных
работ на паропроводе начало операций по пуску должно производиться после
окончания ремонта и закрытию наряда.

Конденсация – перегретый пар

Теплоотдача при пленочной конденсации неподвижного пара на вертикальной поверхности при смешанном ( ламинарном и турбулентном течении пленки конденсата. ReKp400.

Конденсация перегретого пара происходит, если температура поверхности стенки ниже температуры насыщения. Конденсируется пар, охлажденный по меньшей мере до температуры насыщения. При этом в объеме пара происходит конвективный теплообмен однофазной среды, осложненный поперечным потоком массы конденсирующегося пара – имеет место как бы отсос пара в пленку конденсата. Сконденси-ровавшийся пар отдает пленке свою теплоту фазового перехода и теплоту перегрева. Кроме того, конвективной теплоотдачей к пленке подводится часть теплоты несконденсировавшегося пара.

Конденсация перегретого пара происходит так же, как и насыщенного. По мере охлаждения перегретый пар становится насыщенным у стенки, оставаясь перегретым в объеме, вдали от стенки.

Конденсация перегретого пара отличается от конденсации насыщенного пара существованием слоя перегретого пара у стенки с заметным снижением температуры и дополнительным переносом тепла к стенке.

Конденсация перегретого пара происходит так же, как и насыщенного. Вблизи поверхности охлаждения перегретый пар становится насыщенным и затем конденсируется. При этом удельная теплота конденсации и интенсивность теплоотдачи повышаются, но весьма незначительно.

Коэфициенты теплоотдачи для нефтяных паров.

Конденсация перегретых паров на поверхности трубок протекает так же, как и для насыщенного пара.

График для определения поправочного коэффициента б, к формуле.

При конденсации перегретого пара следует учитывать теплоту перегрева qnn и вместо теплоты конденсации в расчет вводить сумму г qnn, где jnn han – h, a hm и h – энтальпии перегретого и насыщенного паров. Обычно перегрев незначительно меняет а и во многих случаях теплотой перегрева можно пренебречь.

При конденсации перегретого пара коэффициент теплоотдачи определяют по той же формуле, подставляя вместо г разность между теплосодержанием пара и конденсата.

При конденсации перегретого пара, в отличие от конденсации пара насыщенного, наряду с процессом конденсации должен происходить и процесс обычного конвективного теплообмена между несконденсировавшейся частью перегретого пара и пленкой конденсата. Наличие такого процесса вызывает образование в потоке перегретого пара непрерывного температурного поля, не имеющего переломов от ядра потока вплоть до поверхности конденсатной пленки.

При конденсации перегретого пара коэффициент теплоотдачи приближенно может быть определен по формулам для сухого насыщенного пара, если в них вместо теплоты парообразования г подставить величину , где срп – теплоемкость и Тп – температура перегретого пара. Для влажного пара в формулах (2.157) – (2.161) следует вместо г использовать величину хг, где х – степень сухости пара.

При конденсации перегретого пара необходимо учитывать теплоту перегрева А / пер / т – 1я ср ( Т – Гн), где / т – – удельная энтальпия перегретого пара, соответствующая температуре перегрева Т; / н – удельная энтальпия пара при температуре насыщения Тн; Ср – удельная теплоемкость пара при постоянном давлении.

При конденсации перегретого пара необходимо учитывать теплоту перегрева 7пер срт ( t – tH) и в формулы Нуссельта следует подставлять величину г дпер. За разность температур по-прежнему берется А.

При конденсации перегретого пара в отличие от конденсации насыщенного пара необходимо учитывать теплоту перегрева относительно температуры насыщения.

Классификация пароперегревателей

В зависимости от конструктивных особенностей устройства делят на три типа – радиационный, конвективный и ширмовый – смешанный. В некоторых случаях возможно комбинирование разных типов устройств для одного и того же котла.

Радиационный

Устройство работает под большой тепловой нагрузкой. Это обусловлено расположением радиационного пароперегревателя. Изделие устанавливается на потолке топки или её вертикальных стенках.

Тепло передается внешним поверхностям трубы в большей части от излучения, образующегося в результате горения топлива. Температура нагрева пара у устройств радиационного типа превышает аналогичный показатель у конвективных конструкций. Иногда устройства обоих типов устанавливаются вместе.

Радиационный перегреватель осуществляет частичный прогрев, завершение процесса происходит в устройстве конвективного типа.

Конвективный

Установка конвективного пароперегревателя осуществляется в газоходе котла. Тепло передается наружным поверхностям труб от продуктов горения. Материалом для изготовления змеевиков являются стальные трубы. В зависимости от давления, для которого предназначен змеевик наружный диаметр и толщина стенки труб может отличаться.

Конвективный тип

При высокой мощности котельного оборудования трубы могут устанавливаться несколько рядов. Учитывая направление пара по отношению к отработавшим газам, устройства конвективного типа можно разделить на:

прямоточные;
противоточные;
смешанные.

Противоточный

Перемещение пара в конвективном перегревателе данного типа осуществляется против движения отработавших газов. Конструкция отличается высокой эффективностью при использовании в газовой среде, температура которой не превышает 850 градусов.

Этот показатель может быть снижен в зависимости от характеристик металла для изготовления змеевиков. Наиболее подвержены перегоранию трубы, находящиеся в конце хода пара и в начале движения продуктов горения. Это обусловлено наиболее высокой температурой обеих сред.

Небольшое видео с канала “Тверская Генерация”

Прямоточный

В конструкциях с прямоточным течением пар перемещается в ту же сторону, что и отработанные газы. Это снижает температурную нагрузку на металл труб, так как максимально разогретый пар в конце змеевика обогревается остывшими газами.

Смешанный

Конвективные пароперегреватели смешанного типа имеют оптимальные условия для использования стальных труб и получения массы пара высокой температуры.

Поток среды внутри труб осуществляется одновременно в одну и противоположную сторону с движением отработавших газов.

Комбинированный

Ширмовый пароперегреватель представляет собой конструкцию, изготовленную из большого количества стальных труб, расположенных вертикально.

Они образуют плоские панели, в проём между которыми протекают продукты горения. Передача тепла поверхностям ширмового перегревателя осуществляется как радиационным, так и конвективным путем. Продукты горения перемещаются вдоль лент и передают тепло их наружным поверхностям. Во избежание засорения шлаком коридоров между лентами ширмового пароперегревателя их располагают на расстоянии от 55 до 70 сантиметров.

Чтобы отдельные трубы не выходили за пределы ленты, их перевязывают между собой в горизонтальной плоскости специализированными вставками. Они крепятся крайним трубам ширмы и предотвращают выхождение элементов, находящихся в середине за пределы ленты. Нагрев среды, находящейся внутри труб ширмового перегревателя, осуществляется радиационным излучением и раскаленными продуктами горения. Существует ширмы, изготовленные из труб, боковые поверхности которых имеют выступы.

Такие конструкции менее подвержены загрязнениям наружной поверхности. Боковые выступы не позволяют трубам выходить из своего ряда.

Список источников