Конвективні пароперегрівачі
Конвективний пароперегрівач виконується зазвичай із труб із внутрішнім діаметром 22 – 36 мм, що утворюють змійовики, ввальцьовані або приварені до круглих колекторів. Для проміжних пароперегрівачів діаметр труб d 2 ∙с). Великі значення масової швидкості приймаються для останніх по ходу пари ступенів пароперегрівача.
При зазначених швидкостях пари значення коефіцієнта тепловіддачі від стінки до пари становитьα2 > 2000 Вт/(м 2 ·К), що забезпечує досить хороше охолодження металу труб та його температуру в межах °С. Для вирівнювання температури пари за окремими змійовиками при температурі її більше 450 °С пароперегрівач поділяють на послідовно включені по пару частини з перемішуванням пари між ними. Перемішування пари забезпечується в змішувальних колекторах, до яких приєднані змійовики окремих частин пароперегрівача. Крім того, здійснюють перекид пари змійовиків, розташованих в одній частині газоходу, змійовики іншої частини. Підводити пар до колектора, що роздає, рекомендується поруч труб по всій його довжині (рис. 45).
Мал. 45. Схема пароперегрівача з перекиданням
Для надійної роботи пароперегрівача, крім забезпечення достатньої швидкості потоку та рівномірної температури підігріву пари по паралельно включеним змійовикам, необхідно здійснити найбільш раціональну схему включення пароперегрівача по ходу струму продуктів згоряння. Залежно від напрямку руху потоків пари та продуктів згоряння розрізняють пароперегрівачі прямоточні, протиточні та зі змішаним напрямком потоків (рис. 46).
Мал. 46. Схеми руху пари та продуктів згоряння в конвективних
а – протиточне; б - прямоточне; в, г – змішане
Упротиточному пароперегрівачі досягається найбільший можливий температурний напір між продуктами згоряння та парою, що зменшує необхідну поверхню нагрівання пароперегрівача та відповідно знижує витрату на нього металу. Недоліками протиточної схеми є розміщення останніх по ходу пари частин змійовиків в області найвищих температур продуктів згоряння та важкі температурні умови роботи металу труб. При прямоточному пароперегрівачі температурний напір менше, ніж при протиточному, проте умови роботи металу труб краще, тому що частини змійовиків з найбільшою температурою пари обігріваються продуктами згоряння, охолодженими на вхідних ділянках змійовиків.
Оптимальною є змішана схема включення пароперегрівача, при якій велика і перша по ходу пара частина перегрівача виконується протиточною, а завершення перегріву пари відбувається в другій частині при прямотоці. При цьому в частині змійовиків, розташованих в області найбільшого теплового навантаження пароперегрівача, на початку газоходу буде помірна температура пари, а завершення перегріву пари відбувається при меншому тепловому навантаженні.Співвідношення протиточної і прямоточної частин пароперегрівача вибирається з умови однакових температур металу на початку і в кінці змійовика прямоточної частини пароперегрівача. .
Первинний конвективний пароперегрівач зазвичай встановлюється у вигляді вертикальних змійовиків у горизонтальному газоході між топкою та конвективною шахтою при температурі продуктів згоряння перед ним 900 – 1000 °С. Пароперегрівач для проміжного перегріву париє горизонтальними змійовиками, розташованими в опускній конвективній шахті, причому початкова температура продуктів згоряння перед ним повинна бути не вище 850 °С.
На рис. 43 показана схема пароперегрівача барабанного парогенератора високого тиску з конвективним пароперегрівачем 4, виконаним у вигляді вертикальних змійовиків. Кожен змійовик розташований у площині, перпендикулярній фронту парогенератора. Розташування змійовиків у площині, що збігається з напрямком руху продуктів згоряння, забезпечує однакове обігрів усіх змійовиків при значному зниженні температури газів по глибині газоходу. Поряд з цим усувається вплив на теплосприйняття змійовиків нерівномірних температур по висоті газоходу, що в нижній та верхній частині змійовиків може відрізнятися на 20% і більше. Однак розташування змійовиків у площині, перпендикулярній фронту парогенератора, при неоднаковій температурі продуктів згоряння по ширині газоходу призводить до нерівномірного теплосприйняття змійовиків по ширині газоходу. В результаті теплове навантаження окремих змійовиків може перевищувати середнє на 10 - 20%. У цих умовах для забезпечення нормальної роботи труб пароперегрівача його поділяють на частини з перемішуванням пари в колекторах до надходження його в наступну частину. Змійовики вертикального пароперегрівача зазвичай розташовуються в коридорному порядку з метою забезпечення можливості їх легкого очищення від зовнішніх забруднень і зменшення небезпеки зашлаковування. Змійовик пароперегрівача виконаний з двох паралельно включених по парі труб, що дозволяє розмістити в габаритах газоходу велику поверхню нагріву. Швидкість продуктів згоряння в газоході залишається такою самою, як і при одинарному змійовику, а швидкість пари зменшується в 2рази.
На рис. 47 показано кріплення вертикального пароперегрівача. Вертикальні змійовики підвішені до каркаса парогенератора за кінці верхніх петель, винесених із зони обігріву. Підвіска змійовиків здійснена за допомогою хомутів, що охоплюють трубки та підвішених до гачка, укріпленого на балці каркаса. Для забезпечення певної відстані між змійовиками на нижні петлі змійовиків укладають дистанційні гребінки з жароупорного чавуну і скріплюють їх за допомогою хомутів із жароміцної сталі.
Мал. 47. Кріплення вертикального конвективного пароперегрівача:
1 – змійовик; 2 – підвісні планки; 3 – верхні вигини труб;
4 – стельові труби; 5 – дистанційні гребінки;