8. Пароперегреватели

8.1. Назначение и классификация пароперегревателей

Пароперегреватели предназначаются для перегрева насыщенного пара, поступающего из испарительной сис­темы парогенератора; в установках высокого давления они применяются также для дополнительного вторич­ного перегрева пара, частично отра­ботавшего в цилиндре высокого дав­ления турбины. Пароперегреватель является одним из основных теплоиспользующих элементов парогенера­тора и работает в наиболее тяжелых условиях.

Перегрев пара выше температуры насыщения необходим по соображениям повышения термического КПД электростанций и преду-преждения эрозии лопаточного аппарата водой из сконденсировавшегося на лопатках турбины пара. Перегрев пара осуществляется в трубчатых поверхностях, обычно радиационно-конвективного типа.

Поверхности нагрева перегревателя можно классифицировать исходя из способа передачи теплоты от дымовых газов: радиация (радиационные поверхности), конвекция (конвективные поверхности) и смешанная (радиационно-конвективные поверхности нагрева). Все эти поверхности показаны на схеме пароперегревателя котла высокого давления на рис. 43.

Основными конструктивными деталями пароперегревателя являются стальные, часто легированные, трубы и коллекторы. Трубы, как правило, имеют наружный диаметр 28 – 42 мм, промежуточного перегревателя – до 60 мм.

Радиационная поверхность нагрева 2 пароперегревателя размещается обычно на стенах топки с расположением труб перегревателя между испарительными трубами экранов. На рис. 43 радиационно-конвективная поверхность представлена в виде U-образных ширм 3 с поперечным шагом 450 – 700 мм и потолочных панелей 6; а конвективные поверхности – в виде змеевиковых пакетов 4 и 5.

Рис. 43. Основные конструктивные элементы пароперегревателей:

1 – барабан; 2 – двухходовая панель радиационного настенного топочного перегревателя; 3 – подвесные вертикальные полурадиационные перегревательные ширмы на выходе из топки; 4 – конвективный змеевиковый вертикальный перегреватель; 5 – горизонтальный выходной конвективный пароперегреватель; 6 – потолочная трубчатая панель перегревателя; 7 – впрыскивающий пароохладитель; 8 – выходной коллектор перегретого пара; 9 – входной коллектор подвесных труб; 10 – то же выходной; 11 – подвесные трубы перегревателя; 12 – опорная планка; 13 – змеевики горизонтального перегревателя; 14 – горелка

Различают перегреватели по способу крепления змеевиков: вертикальные  4 – первичного перегревателя и горизонтальные  5 – вторичного.

Вертикальные перегреватели крепятся к потолочному перекрытию котла обычно на подвесках из жаростойкой стали, причем последние часто размещают вне газохода.

Горизонтальные перегреватели крепят на подвесных трубках, охлаждаемых паром. Панели и пакеты змеевиков крепятся дистанционирующими вставками и подвесками из жароупорной стали и другими способами.

С повышением параметров пара роль и значение пароперегрева­теля возрастают. Это положение под­тверждается зависимостью доли тепла, воспринимаемого пароперегревателем, от параметров пара, показанной на рис. 44. Так, при средних парамет­рах пара 3,93 МПа (40 кгс/см²) и 450° С тепло, затрачиваемое на перегрев па­ра, составляет 30,6 % тепла, затрачиваемого на испарение воды: при вы­соких параметрах 13,8 МПа и 570 °С его доля доходит до 92 %.

Металл поверхностей нагрева па­роперегревателя имеет наибольшую по сравнению с другими теплоиспользующими поверхностями нагрева тем­пературу, что обусловливается высо­кими температурами пара и большими удельными тепловыми нагрузками по­верхностей нагрева.

По назначению пароперегреватели разделяют на первичные, в которых перегревается пар начального дав­ления, и промежуточные, используе­мые для перегрева частично отрабо­тавшего пара.

Рис. 44. Структура тепловосприятия в поверхностях нагрева