Пароперегреватель — это теплообменное устройство, предназначенное для повышения температуры водяного пара выше точки насыщения. Основная конструкция включает систему стальных труб диаметром до 60 мм, которые монтируются параллельно и соединяются либо непосредственно с барабаном котла, либо со специальными коллекторами — входными, выходными или промежуточными. Классификация пароперегревателей основана на двух ключевых параметрах: направлении движения пара и дымовых газов, а также их расположении в конструкции котла. По первому признаку различают системы с параллельным, противоточным и смешанным движением сред. По второму — выделяют радиационные, ширмовые и конвективные типы, от которых напрямую зависит механизм теплообмена.
Типы пароперегревателей по расположению
Радиационные пароперегреватели размещаются в топочной камере — на потолке или стенках между трубами испарительных экранов. Они получают тепловую энергию непосредственно от факела сжигаемого топлива за счёт лучистого теплообмена.
Ширмовые пароперегреватели состоят из плоских панелей (ширм), сформированных параллельными трубами. Их устанавливают на выходе из топки, перед конвективной частью котла. Теплообмен в таких устройствах примерно на 75% обеспечивается излучением, а остальное — конвекцией.
Конвективные и комбинированные системы
Конвективные пароперегреватели представляют собой ряды змеевиков, расположенных в газоходе котлоагрегата за топочной камерой. Для сложных условий эксплуатации существуют комбинированные пароперегреватели, которые объединяют радиационные, ширмовые и конвективные секции, а также включают важный регулирующий элемент — пароохладитель.
Роль пароохладителя
Пароохладитель — это теплообменник, который контролирует температуру перегретого пара перед его поступлением в турбину или внутри котла. Он предотвращает чрезмерный перегрев, защищая элементы пароперегревателя и обеспечивая стабильную работу паровой турбины. Устройство обычно размещают в промежуточном коллекторе или на выходе из пароперегревателя. Принцип его действия основан на отборе тепла от пара с помощью воды, циркулирующей в трубках теплообменника.
Применение в энергетике
Комбинированные пароперегреватели, способные обеспечивать высокую степень перегрева, применяются в котлоагрегатах высокого давления. Оснащение пароперегревателями котлов тепловых электростанций является стандартной практикой, так как повышение температуры пара напрямую увеличивает КПД всей паросиловой установки. В агрегатах среднего и низкого давления (с температурой пара до 500 °C) обычно используют конвективные модели. В системах с давлением около 14 МПа (140 бар) кроме основных пароперегревателей часто устанавливают и промежуточные, задача которых — повторный перегрев пара, уже отработанного в турбине, перед его возвратом в котёл.