Přehřívák – zařízení určené k výrobě přehřáté páry o teplotě vyšší než je saturační teplota v kotlovém tělese při stejném tlaku jako v kotli. Je to jeden z nejkritičtějších prvků kotelní jednotky, protože teplota páry v ní dosahuje nejvyšších hodnot a kov přehřívače pracuje za podmínek blízkých maximálně přípustným. Přehřívací cívky a rozdělovače vyrobené z uhlíkové oceli mohou pracovat při teplotách přehřátí až do 425 °C. Nasycená přehřátá pára zase výrazně zvyšuje účinnost kotle.
Na základě zamýšleného účelu se přehříváky dělí na: klíč, ve kterém se pára přehřívá při vysokém tlaku nebo nad kritickým tlakem (SCP); středně pokročilí, při kterém dochází k přehřátí páry, částečně vyčerpané v turbíně.
Typy přehřívačů:
Přehříváky se dělí podle způsobu absorpce tepla:
1. Konvektivní přehříváky páry (umístěné v konvekčním kouřovodu a přijímají teplo konvekcí).
2. Záření přehříváky páry (instalované na stěnách spalovací komory a přijímají teplo sáláním).
3. Plechové přehříváky, sálavě konvektivní (umístěný v horní části pece a částečně v horizontálním kouřovodu mezi sálavou a konvekční topnou plochou).
Nízkotlaké a středotlaké kotlové jednotky využívají konvekční přehříváky páry s vertikálním nebo horizontálním uspořádáním potrubí.
K výrobě páry s teplotou přehřátí vyšší než 500 °C se používají sítové, kombinované přehříváky páry, tzn. ty, ve kterých dochází k vnímání tepla v jedné části povrchu v důsledku záření a ve druhé – prostřednictvím konvekce. Sálavá část topné plochy takového přehříváku je umístěna ve formě clon přímo v horní části spalovací komory.
Zařízení a princip činnosti
1. Konvekční přehříváky
V závislosti na směru pohybu proudů páry a produktů spalování v soustrojích konvekčního přehříváku páry se rozlišují tři proudové vzory:
- Přímý tok
- Protiproud
- Smíšený
Směr pohybu topného a ohřívaného média u přímoproudého přehříváku se shoduje, zatímco u protiproudého přehříváku jsou směrovány v opačných směrech.
Rýže. 1 – Schémata pohybu páry a spalin v konvekčních přehřívácích:
a – přímý tok; b – protiproud; c – smíšené.
В protiproud Přehřívací paket dosahuje maximálního teplotního rozdílu mezi produkty spalování a párou, což snižuje topnou plochu a spotřebu kovu.
Nevýhodou schématu je nebezpečí spálení posledních pár sekcí cívek, protože zde se pára o nejvyšší teplotě setkává s produkty spalování, které mají také nejvyšší teplotu, a kov trubek je v obtížných teplotních podmínkách. .
Podle protiproudého schématu fungují pouze konvekční plochy omývané plyny s teplotou nejvýše 600 – 850 °C, v závislosti na kvalitě kovu.
na souproudu teplotní rozdíl je menší než u protiproudu a v souladu s tím se zvyšuje požadovaná topná plocha. Pracovní podmínky kovu jsou však lepší, protože sekce cívek s nejvyšší teplotou páry jsou ohřívány produkty spalování, které jsou již částečně ochlazeny.
В smíšené schéma vzájemného pohybu páry a spalin, je dosaženo optimálních podmínek pro spolehlivost a mírné náklady na konvekční přehřívák.
Konvekční přehříváky vyrobeno z ocelových trubek o vnějším průměru 32–42 mm pro vysoký a nadkritický tlak a tloušťce stěny 5–7 mm. Existují jednořadé a víceřadé cívky. Liší se počtem řad paralelních trubek vystupujících z rozdělovače.
Při vysokém tepelném výkonu kotle jsou přehřívací spirály obvykle vyrobeny ve třech nebo čtyřech řadách trubek, což ztěžuje podmínky pro svařování konců trubek v rozdělovači, zvyšuje se počet vrtů v něm a jeho pevnost klesá.
Rýže. 2 – Schéma vertikálního konvekčního přehříváku:
1 – kotlové těleso; 2 – hlavní parní ventil; 3 – výstupní rozdělovač přehřáté páry; 4 – mezirozdělovač s plošným chladičem přehřáté páry; 5 – nosník pro zavěšení cívek; 6 – zavěšení cívky; 7 – cívka prvního stupně přehříváku; 8 – distanční tyč; 9 – dálkový hřeben; 10 – cívka druhého stupně přehříváku; GHG – produkty spalování.
2. Radiační přehříváky
Sálací přehřívák bubnového parního kotle při malé ploše obvykle zabírá strop topeniště, a pokud to nestačí, pak se umisťuje i na jeho svislé stěny.
Nástěnné přehřívače vyrobené ve formě panelu pokrývajícího celou výšku topeniště se ukazují jako méně spolehlivé a přenos tepla z kovu do páry je mnohonásobně slabší než do vroucí vody. Kovové trubky nástěnného přehřívače mají zvláště přísný režim při sníženém zatížení, kdy je průtok páry v potrubí znatelně snížen.
3. Plechové přehříváky
Plechové přehříváky jsou soustavou trubek, které tvoří ploché, husté panely se vstupním a výstupním potrubím.
Clony jsou umístěny v horní části topeniště ve vzdálenosti 600 – 1000 mm od sebe svisle nebo vodorovně.
Jsou to sálavě konvektivní povrchy, protože jejich tepelné vnímání sestává z významné části sálání z jádra hořáku a horkých plynů v prostoru mezi clonami a části konvekční výměny tepla.
Plyny perou síta podélně-příčným prouděním rychlostí 5 – 8 m/s.
Plošné přehříváky obvykle přijímají 20 – 40 % celkového přenosu tepla přehřívákem.
Clony mohou být vyrobeny z žebrových trubek. Akumulují méně kalu a snadněji se čistí od vnějších nečistot.
Přehřívák je určen ke zvýšení teploty páry nad teplotu nasycení odpovídající tlaku v kotli. Přehřívák je jedním z nejkritičtějších prvků kotlové jednotky, protože pracuje v nejnáročnějších teplotních podmínkách. Přehřívací cívky a kolektory jsou vyrobeny z uhlíkové oceli. Každý přehřívák je soustava bezešvých paralelních trubek o průměru 28–42 mm, ohýbaných ve formě svitků, válcovaných nebo přivařených ke kruhovým kolektorům. Použití trubek malého průměru zjednodušuje ohýbání svitků a zvyšuje součinitel prostupu tepla. Tloušťka stěn potrubí závisí na provozním tlaku páry a může být od 3 do 5 mm. Přehříváky jsou instalovány na výstupu spalin z topeniště, kde se jejich teplota pohybuje v rozmezí 700–900 °C. Konstrukčně mohou být přehříváky páry vertikální nebo horizontální s příčným prouděním spalin. Nejpoužívanější jsou výhradně vertikální, protože jejich upevnění je jednodušší. N Spolehlivost výměníků závisí na způsobu přivádění syté páry a odvádění přehřáté páry z ní. V závislosti na směru pohybu plynů a páry existují tři hlavní schémata připojení přehříváku k proudu plynu: přímoproudé (obr. 4.18.1 a), protiproudé (obr. 4.18.1 b) a kombinované (Obr. 4.18.1 c) Obrázek 4.18.1. XNUMX. Schémata připojení přehřívačů k proudu plynu: a – přímo skrz; б – protiproud; v – smíšený; Šipky znázorňují pohyb syté páry (SS), přehřáté páry (SP) a produktů spalování (PG) Při zapnutí přímého proudění se směr pohybu produktů spalování a páry po spirálách shoduje, tzn. v jednom směru. V takovém schématu je nejvyšší teplota plynu v oblasti nejnižší teploty páry, což by v zásadě mělo zajistit nízké teploty kovu přehřívače. Avšak v přítomnosti kapiček kotlové vody přicházejících s nasycenou párou ze separačních zařízení bubnu se soli v nich obsažené budou ukládat na prvních řadách cívek, což vede k prudkému zvýšení teploty kovu. V přímoproudém okruhu pohybu chladiva je teplotní tlak (teplotní rozdíl mezi topným a ohřívaným médiem zprůměrovaný po povrchu) minimální, což vyžaduje nejrozvinutější topné plochy. V protiproudém provedení jsou toky spalin a páry směrovány proti sobě. V tomto případě se spirály ohřívané produkty spalování s nejvyšší teplotou setkávají s již přehřátou párou a nejsou dostatečně ochlazeny. Výsledkem je, že kov cívek přehříváku pracuje za nejnáročnějších teplotních podmínek. Přitom teplotní rozdíl v tomto schématu je maximální a požadovaná teplosměnná plocha minimální, ale lze jej použít při ohřevu páry na 400 °C. Při kombinaci jsou některé cívky uvedeny do provozu podle přímého proudu a některé – podle protiproudého okruhu. Toto schéma je nejoptimálnější z hlediska provozní spolehlivosti. Poměr protiproudé a přímoproudé části přehříváku se volí z podmínky stejných teplot kovu na začátku a na konci spirály její přímoproudé části. Podle vnímání tepla se přehříváky dělí na konvekční a konvekčně-sálavé. Pro kotle nízkého a středního výkonu se používají konvekční přehříváky a pro kotle s tlaky nad 40 atm. a při teplotách ohřevu nad 250 °C se používají konvekční radiační přehříváky páry. Konvekční přehřívák se obvykle instaluje do vodorovného spojovacího kouřovodu mezi topeniště a konvekční šachtu kotle. U konvekčně sálavých přehříváků je konvekční část instalována v kouřovodu kotle a sálavá část je instalována v topeništi kotle. Teplota páry v kotlích s tlaky do 2,4 MPa není regulována. Při tlacích nad 2,4 MPa se k regulaci teploty používají redukčně-chladící jednotky (RCU) nebo mezilehlé chladiče přehřáté páry. Jednotky ROU jsou instalovány na výstupu páry z přehříváku a regulace se provádí vstřikováním určitého množství kondenzátu do páry. Mezistupně přehříváku jsou instalovány mezilehlé chladiče. Chladič přehřáté páry je výměník tepla, jehož trubkami cirkuluje napájecí voda a do mezitrubkového prostoru vstupuje pára. Teplota přehřáté páry je řízena změnou množství napájecí vody procházející trubkami chladiče. Kotle s teplotou přehřátí páry nad 400 °C musí být vybaveny automatickými regulátory teploty přehřáté páry.
