Пароперегреватели (ЧП) предназначены для перегрева насыщенного пара, поступающего из парогенерирующей системы котла. С ростом параметров пара часть тепловосприятие в пароперегревателе растет. Металл стенки ПП работает в худших условиях, так как стенка омывается горячими газами извне и горячим теплоносителем - перегретым паром изнутри.
По назначению пароперегреватели подразделяются на (рис. 6.5):
- Первичные, в которых перегревается пар начального давления;
- Промежуточные, в которых перегревается частично отработанный пар.
В зависимости от доминирующего способа передачи теплоты ЧП разделяют на конвективные, радиационные и напиврадиацийни.
6.2.1 Конвективные пароперегреватели. Такие элементы выполняют в виде змеевиков из труб 22 ... 36 мм. В промежуточных ЧП используют трубы до 54 мм. Концы змеевиков ввальцьовують или вваривают в коллекторы.
В первичных ЧП массовая скорость пара принимают в диапазоне 500 ... 1200 кг / (м2 · с), а в промежуточных - 300 ... 400 кг / (м2 · с). При таких скоростей коэффициенты теплоотдачи составляют более 2000 Вт / (м2 · К). При этом температура стенки не превышает значение (tпп + 50oС).
По схеме движения теплоносителя ЧП разделяют на прямоток, противоток и со смешанным током (см. рис. 6.6).
Протитокова схема обеспечивает больший температурный напор и, соответственно, меньшую площадь поверхности нагрева на такую же мощность.
Прямоточных схема позволяет уменьшить тепловую нагрузку на стенку, поскольку в зону с высокой температурой газов подается относительно холодный пар. Исходя из вышеприведенного наибольшее распространение получили схемы со смешанным током теплоносителя и газов.
Змеевики ЧП выполняют с коридорным расположение труб для облегчения очистки поверхности от золы и шлака. Обычно змеевики ЧП выполняют двумя спаренными трубами. Это позволяет вдвое увеличить поверхность нагрева и при неизменной скорости газов уменьшить в 2 раза скорость пара.
6.2.2 Радиационные пароперегреватели. Такие элементы устанавливают на потолке и стенах топки или в виде ширм (рис. 6.7) подвешивают под потолком топки. Температура стенки ЧП, как правило, в 100 ... 150oС выше температуры перегретого пара. Такое охлаждение руб достигается повышенной скоростью пары (около 30 м / с). Преимуществами радиационных пароперегревателей является улучшенная теплопередача и отсутствие дополнительного сопротивления со стороны газов.
6.2.3 Компоновка пароперегревателей. В котлах малой мощности преимущественно используют конвективные пароперегреватели, которые располагают по фестонами. Для защиты металла стенки их выполняют по смешанной схеме. Если перед ЧП установлено однотрубный фестон, то выполняют разрежения труб в первых рядах ЧП (фестонування).
6.2.4 Регулировка температуры перегретого пара
При эксплуатации парогенератора температура перегретого пара может изменяться. Всего на температуру пара влияет нагрузки котла. Для радиационных и конвективных ЧП влияние нагрузки разный (рис. 6.9). Для радиационных ЧП с увеличением нагрузки котла температура в топке растет медленнее, чем расход пара, которую перегревают. Поэтому температура пара уменьшается.
С ростом нагрузки пропорционально увеличивается расход топлива и газов, температура на выходе из топки возрастает, поэтому интенсивность теплоотдачи и температурный напор в конвективном ЧП растут и, соответственно, растет температура пара.
На температуру пара в конвективном ЧП влияют также: температура питательной воды, коэффициент избытка воздуха, шлакованию экранов и пароперегревателя, характеристики топлива.
Снижение температуры питательной воды приводит к увеличению расхода топлива и газов. Соответственно возрастает интенсивность конвективной теплоотдачи и температура пара.
Увеличение коэффициента избытка воздуха приводит к ухудшению теплообмена в топке, увеличение температуры газов на выходе из топки и их количества. Соответственно, возрастает интенсивность теплоотдачи и температурный напор в пароперегревателе. А отсюда, температура пара.
Шлакованию экранов ухудшает теплообмена в топке и, соответственно, увеличивает температуру газов на входе в пароперегреватель. При этом возрастает температурный напор и температура перегретого пара. А шлакованию пароперегревателя уменьшает температуру пара.
Увеличение влажности и зольности топлива увеличивает расход топлива и газов. Соответственно, возрастает интенсивность конвективной теплоотдачи и температура пара.
В парогенераторах используют паровое или газовое регулирования.
Паровое регулирования - охлаждение пара на выходе из ПП или его степени. Охлаждение пары проводят в поверхностных теплообменниках или путем впрыска питательной воды или конденсата в поток пара.
Газовое регулирование - рециркуляция газов или пропуск части газов мимо пароперегреватель.