Cewka przegrzewacza ze stali stopowej według normy ASME dla elektrowni węglowych

Standardowa cewka przegrzewacza kotła ze stali węglowej / stopowej ASME do elektrowni węglowych ultra-nadkrytycznych

Wprowadzenie do cewki przegrzewacza

Głównymi zaletami stosowania przegrzewacza są mniejsze zużycie paliwa i wody, ale wiąże się to ze wzrostem kosztów utrzymania.W większości przypadków korzyści przeważały nad kosztami, a przegrzewacze były szeroko stosowane.

Przegrzewacz to urządzenie służące do zamiany pary nasyconej lub pary mokrej w parę przegrzaną lub parę suchą.Para przegrzana jest wykorzystywana w turbinach parowych do wytwarzania energii elektrycznej, silnikach parowych oraz w procesach takich jak reformowanie pary.Istnieją trzy typy przegrzewaczy: promiennikowe, konwekcyjne i opalane oddzielnie.Przegrzewacz może mieć różną wielkość od kilkudziesięciu do kilkuset stóp (od kilku do kilkuset metrów).

Rodzaje

1. Przegrzewacz promiennikowy jest umieszczony bezpośrednio w promienistej strefie komory spalania w pobliżu ściany wodnej w celu pochłaniania ciepła przez promieniowanie.
2. Przegrzewacz konwekcyjny znajduje się w strefie konwekcyjnej pieca zwykle przed ekonomizerem (na drodze gorących spalin).Nazywa się je również przegrzewaczami pierwotnymi.
3. Przegrzewacz opalany oddzielnie to przegrzewacz umieszczony na zewnątrz kotła głównego, który posiada własny oddzielny układ spalania.Ta konstrukcja przegrzewacza zawiera dodatkowe palniki w obszarze rur przegrzewacza.Ten typ przegrzewacza jest rzadko używany, jeśli w ogóle jest używany, ze względu na słabą wydajność i jakość pary, która nie jest lepsza niż innych typów przegrzewaczy.

Przegrzewacze i dogrzewacze są specjalnie zaprojektowane, aby podnosić temperaturę pary nasyconej i pomagać w kontrolowaniu temperatury wylotowej pary.Są to proste jednofazowe wymienniki ciepła, w których para przepływa wewnątrz, a spaliny na zewnątrz, przeważnie w przepływie krzyżowym.Przegrzewacze i dogrzewacze są często podzielone na wiele sekcji, aby pomóc w kontrolowaniu temperatury pary i optymalizacji odzysku ciepła, a ich powierzchnie grzewcze można rozmieścić poziomo lub pionowo.Fizyczny projekt i położenie powierzchni zależy od żądanej temperatury wylotowej, absorpcji ciepła, charakterystyki popiołu z paliwa i sprzętu czyszczącego.Główne elementy są zwykle wytwarzane ze stopów stali, ponieważ zarówno przegrzewacz, jak i podgrzewacze pracują w wysokiej temperaturze.

Jedną z głównych różnic między przegrzewaczem a dogrzewaczem jest ciśnienie pary.Na przykład ciśnienie wylotowe przegrzewacza w podkrytycznym kotle bębnowym wynosi na przykład 18,6 MPa, podczas gdy ciśnienie wylotowe z nagrzewnicy wtórnej wynosi tylko 4,0 MPa.Gdy kocioł nadkrytyczny pracuje pod normalnym obciążeniem, powierzchnie grzewcze nagrzewnicy wtórnej i przegrzewacza muszą wzrosnąć, aby sprostać zapotrzebowaniu na ciepło do przegrzania, które stanowi ponad 50% całkowitego ciepła pary.Ciepło pochłaniane przez przegrzewacz występuje głównie w postaci promieniowania, gdy temperatura przegrzanej pary jest kontrolowana przez stosunek przepływu wody do pieca do ilości wsadu paliwa.Gdy chłodzona wodą ściana pracuje pod ciśnieniem nadkrytycznym, temperatura czynnika roboczego w rurach nie wzrasta wraz z pochłanianiem ciepła i nie ma wyraźnej granicy stanu termodynamicznego.Jeżeli temperatura spalin na wylocie jest regulowana przez pochłanianie ciepła przez ścianę chłodzoną wodą, to oczywiście nie można spełnić wymagań projektowych.
Aby rozwiązać problem zbyt małej powierzchni grzewczej, przegrzewacz jest zwykle umieszczany powyżej lub w pobliżu pieca, tworząc układ przegrzewacza z radiacyjnym i konwekcyjnym przenoszeniem ciepła w kotle nadkrytycznym.Charakterystyka wymiany ciepła w przegrzewaczu promiennikowym pozwala na poprawę stopnia wykorzystania ciepła promieniowania.
Przy niskim ciśnieniu para ma słabą zdolność chłodzenia: aby temu zaradzić, przegrzewacz jest zwykle umieszczony za przegrzewaczem, gdzie temperatura gazów spalinowych jest stosunkowo niska i opiera się głównie na konwekcyjnym przenoszeniu ciepła.Temperatura jest stopniowo obniżana od wylotu pieca do ogona kotła, podczas gdy objętość gazu jest zmniejszana bez wycieku powietrza.W celu usprawnienia przenoszenia konwekcyjnego w przejściach konwekcyjnych, przegrzewacz i dogrzewacz są umieszczone blisko ekonomizera na ścieżce gazów spalinowych o stosunkowo niskich temperaturach.

Cewka przegrzewacza