لفائف التسخين الفولاذية القياسية ASME لمحطات توليد الطاقة بالفحم

ASME قياسي من الكربون / سبائك الصلب لفائف سخان الغلاية لمحطات توليد الطاقة الفائقة الحرجة

مقدمة لفائف السخان

تتمثل المزايا الرئيسية لاستخدام السخان الفائق في تقليل استهلاك الوقود والماء ولكن هناك ثمن يجب دفعه في زيادة تكاليف الصيانة.في معظم الحالات ، فاقت الفوائد التكاليف واستخدمت السخانات الفائقة على نطاق واسع.

جهاز التسخين الفائق هو جهاز يستخدم لتحويل البخار المشبع أو البخار الرطب إلى بخار شديد السخونة أو بخار جاف.يستخدم البخار شديد السخونة في التوربينات البخارية لتوليد الكهرباء ، والمحركات البخارية ، وفي عمليات مثل إعادة التشكيل بالبخار.هناك ثلاثة أنواع من السخانات الفائقة: المشعة ، والحمل الحراري ، والمدفأة بشكل منفصل.يمكن أن يختلف حجم المدفأة من بضع عشرات من الأقدام إلى عدة مئات من الأقدام (بضعة أمتار إلى مئات الأمتار).

أنواع

1. يتم وضع السخان الفائق الإشعاعي مباشرة في المنطقة المشعة لغرفة الاحتراق بالقرب من جدار الماء وذلك لامتصاص الحرارة بواسطة الإشعاع.
2. يوجد سخان الحمل الحراري في منطقة الحمل الحراري للفرن عادة قبل الموفر (في مسار غازات المداخن الساخنة).وتسمى هذه أيضًا سخانات أولية.
3. السخان الفائق الذي يعمل بشكل منفصل هو سخان يوضع خارج الغلاية الرئيسية ، والتي لها نظام احتراق منفصل خاص بها.يشتمل تصميم السخان الفائق هذا على مواقد إضافية في منطقة أنابيب التسخين الفائق.نادرًا ما يتم استخدام هذا النوع من السخانات الفائقة إذا تم استخدامه على الإطلاق ، بسبب ضعف الكفاءة وجودة البخار التي ليست أفضل من أنواع السخانات الفائقة الأخرى.

تم تصميم السخانات الفائقة وأجهزة إعادة التسخين خصيصًا لزيادة درجة حرارة البخار المشبع وللمساعدة في التحكم في درجة حرارة مخرج البخار.إنها مبادلات حرارية بسيطة أحادية الطور مع تدفق بخار داخلي وغاز المداخن الذي يمر للخارج ، بشكل عام في التدفق العرضي.غالبًا ما يتم تقسيم السخانات الفائقة وأجهزة إعادة التسخين إلى أقسام متعددة للمساعدة في التحكم في درجة حرارة البخار وتحسين استعادة الحرارة ، ويمكن ترتيب أسطح التسخين إما أفقيًا أو رأسيًا.يعتمد التصميم المادي وموقع الأسطح على درجة حرارة المخرج المطلوبة وامتصاص الحرارة وخصائص رماد الوقود ومعدات التنظيف.عادة ما يتم تصنيع المكونات الرئيسية من سبائك الصلب ، حيث يتم تشغيل كل من جهاز التسخين العالي وأجهزة إعادة التسخين في درجات حرارة عالية.

أحد الاختلافات الرئيسية بين جهاز التسخين الفائق وإعادة التسخين هو ضغط البخار.على سبيل المثال ، يكون ضغط مخرج السخان الفائق في غلاية الأسطوانة دون الحرجة 18.6 ميجا باسكال ، في حين أن ضغط مخرج جهاز التسخين هو 4.0 ميجا باسكال فقط.عندما يتم تشغيل غلاية فوق الحرجة تحت الحمل العادي ، يجب زيادة أسطح التسخين في جهاز إعادة التسخين والتسخين الفائق من أجل تلبية متطلبات الحرارة للتسخين الفائق ، والذي يمثل أكثر من 50٪ من إجمالي حرارة البخار.تكون الحرارة التي يمتصها السخان الفائق بشكل أساسي في شكل إشعاع عندما يتم التحكم في درجة حرارة البخار المحمص بنسبة تدفق ماء الفرن إلى مدخلات الوقود.عندما يعمل الجدار المبرد بالماء تحت ضغط فوق الحرج ، فإن درجة حرارة وسيط العمل في الأنابيب لا تزيد مع امتصاص الحرارة ولا توجد حدود واضحة للحالة الديناميكية الحرارية.إذا تم التحكم في درجة حرارة غاز المداخن الخارج عن طريق امتصاص الحرارة بواسطة الجدار المبرد بالماء ، فمن الواضح أنه لا يمكن تلبية متطلبات التصميم.
لحل مشكلة سطح التسخين الصغير جدًا ، عادةً ما يتم وضع السخان الفائق فوق الفرن أو بالقرب منه ، مما يؤدي إلى إنشاء نظام فائق التسخين بالإشعاع ونقل الحرارة بالحمل الحراري في المرجل فوق الحرج.تسمح خصائص نقل الحرارة للمسخن المشع بتحسين معدل استخدام الحرارة المشعة.
عند الضغط المنخفض ، يكون للبخار قدرة تبريد ضعيفة: لمعالجة هذا الأمر ، يتم وضع جهاز إعادة التسخين عادةً بعد جهاز التسخين الفائق حيث تكون درجة حرارة غاز المداخن منخفضة نسبيًا وتعتمد بشكل أساسي على نقل الحرارة بالحمل الحراري.تنخفض درجة الحرارة تدريجياً من مخرج الفرن إلى ذيل المرجل ، بينما ينخفض ​​حجم الغاز بدون تسرب للهواء.من أجل تحسين النقل الحراري في ممرات الحمل الحراري ، يتم وضع السخان الفائق وجهاز التسخين بالقرب من الموفر في مسار غاز المداخن بدرجات حرارة منخفضة نسبيًا.

لفائف فائق التسخين