SUPERHEATER | Ses concepts importants avec 20 FAQ

CONTENU

QU'EST-CE QU'UN SURCHAUFFEUR EN CHAUDIÈRE ? | UTILISATION DU SURCHAUFFEUR DANS LA CHAUDIÈRE

Un surchauffeur est un échangeur de chaleur en forme de serpentin qui est généralement utilisé dans les chaudières pour convertir la vapeur saturée en vapeur sèche/vapeur surchauffée. Dans les centrales électriques, la vapeur surchauffée est utilisée pour la production d'électricité.

Une chaudière est différente d'un surchauffeur car une chaudière utilise à la fois la chaleur latente et sensible pour augmenter la température du fluide, mais un surchauffeur n'utilise que de la chaleur sensible pour augmenter l'enthalpie du liquide. La taille d'un surchauffeur varie entre 10 et 100 pieds.

Attribution d'image: "Fichier: Schéma de la chaudière à tube de feu de locomotive (avec surchauffeur) .png" by Emoscopes est sous licence CC BY 2.5

AVANTAGES DES SURCHAUFFES DANS LES CHAUDIÈRES

  • Augmente l'efficacité des centrales électriques
  • Érosion des aubes de turbine à un rythme lent
  • Réduction de la consommation de vapeur
  • Pertes de condensation minimisées dans les conduites de vapeur
  • Aide à augmenter la température de la vapeur saturée, éliminant ainsi les gouttelettes d'eau de la vapeur dans les turbines.

UTILISATION DE SURCHAUFFES

MATÉRIAU DE BOBINE DE SURCHAUFFE DE CHAUDIÈRE

Les serpentins de surchauffeur utilisés dans les chaudières doivent être un bon conducteur de chaleur et doivent être solides pour résister à la température. Le surchauffeur peut dépasser des températures supérieures à 9000C et donc le surchauffeur est généralement en carbone mais pas en carbone ordinaire. Au lieu de cela, les tubes des surchauffeurs sont constitués d'acier au carbone-molybdène ou d'acier au chrome-molybdène. Le matériau de construction important du surchauffeur est Esshete 1250

CONCEPTION DE SURCHAUFFE DE CHAUDIÈRE | SCHÉMA DE SURCHAUFFE DE CHAUDIÈRE

Les surchauffeurs dans une chaudière sont des tubes qui atteignent la température la plus élevée et nécessitent des soins adéquats en raison de leurs températures de fonctionnement élevées. Il est essentiel de concevoir le surchauffeur en utilisant des matériaux pouvant résister à des températures élevées. En outre, l'encrassement et la corrosion doivent également être pris en compte lors de la conception du surchauffeur.

Il est essentiel de prendre en compte les éléments suivants lors de la conception d'un surchauffeur:

1. distribution uniforme de la vapeur dans toutes les directions pour éviter un débit déséquilibré.

2. les vitesses de vapeur doivent être suffisamment élevées pour maintenir la température du métal au minimum

3. pour minimiser les pertes de pression de vapeur

4. Les pertes de charge doivent être inférieures à 8% pour réduire la charge de pompage.

Un surchauffeur est généralement de conception en forme de U et en fonction de la nécessité d'augmenter la surchauffe, une conception à double U peut être adoptée. Une boucle du surchauffeur est souvent placée à l'emplacement du four pour atteindre une température élevée.

EFFICACITÉ DU SURCHAUFFEUR

Le surchauffeur contribue à augmenter l'efficacité d'une centrale de production de vapeur en augmentant la température de la vapeur saturée dans la chaudière. En outre, il garantit également que la vapeur dépourvue d'humidité pénètre dans la turbine, réduisant ainsi les risques d'érosion des aubes de la turbine et contribue à augmenter l'efficacité thermique globale.

L'efficacité du surchauffeur peut être améliorée en utilisant différentes étapes de surchauffe et en employant des réchauffeurs.

SURCHAUFFEUR PRIMAIRE ET SURCHAUFFEUR SECONDAIRE

Le réchauffeur qui est placé juste après le tambour de vapeur est le surchauffeur primaire. Le premier surchauffeur ou surchauffeur primaire est également connu sous le nom de surchauffeur basse température ou LTSH.

La chaleur dégagée par les gaz d'échappement dégagés après combustion est absorbée par le LTSH. Une fois que la vapeur est chauffée dans le LTSH, elle passe dans le surchauffeur secondaire où elle est à nouveau chauffée. Cette vapeur passe dans le surchauffeur secondaire intermédiaire ou final.

EN-TÊTE DE SURCHAUFFE

Le collecteur de surchauffeur est un composant qui a été ajouté à la conversion de 1926 avec son rôle principal d'absorber la vapeur du tuyau sec. La chaleur absorbée est ensuite envoyée à travers les tubes du surchauffeur pour être chauffée pour le second tour, la vapeur se ramifiant dans les tuyaux jusqu'aux cylindres.

Le collecteur de surchauffeur à haute température est difficile à manipuler et aussi pour l'évaluation du risque. Un collecteur de surchauffeur dans une centrale électrique est généralement soumis à des charges à haute température et haute pression. Ces centrales fonctionnent par cycles pour augmenter la flexibilité et réduire les coûts de fonctionnement.

Un surchauffeur soumis à une charge de base est souvent affecté par les propriétés de fluage du matériau de construction. Un surchauffeur soumis à deux charges cycliques sera sujet à la fatigue qui augmenterait considérablement.

TENTATIVE DE SURCHAUFFE | QUELLE EST L'UTILISATION DU DESUPERHEATER EN SURCHAUFFE?

Un surchauffeur attempérateur ou un désurchauffeur est installé dans un surchauffeur pour réduire la température de la vapeur surchauffée. La température de la vapeur surchauffée est réduite en mettant la vapeur en contact avec un liquide tel que l'eau.

Les désurchauffeurs ou attempérateurs qui sont utilisés pour rétablir l'état de saturation fonctionnent généralement à une température de refoulement proche de la température de saturation. Il existe deux types de surchauffeurs installés qui sont :

1. Désurchauffeur de type indirect: Le fluide utilisé pour refroidir la vapeur surchauffée n'entre pas en contact direct avec la vapeur. Un fluide plus froid que la vapeur est utilisé comme moyen de refroidissement. Un exemple de surchauffeur de type indirect est un échangeur de chaleur à calandre et tube.

Dans ce type, la vapeur traverse un côté de l'échangeur de chaleur et le fluide plus froid s'écoule de l'autre côté. La chaleur de la vapeur est perdue lorsque le fluide plus froid évacue la chaleur de la vapeur. La température de la vapeur surchauffée peut être contrôlée soit en contrôlant la pression de vapeur d'entrée, soit le débit d'eau de refroidissement.

2. Désurchauffeur de type direct : Le fluide utilisé pour refroidir le fluide surchauffé est en contact direct avec la vapeur. Le fluide de refroidissement est souvent le même que la vapeur qui doit être refroidie.

Dans ce type, l'eau utilisée pour le refroidissement est ajoutée à la vapeur surchauffée qui est mélangée dans le désurchauffeur. L'eau utilisée pour le refroidissement s'évapore de la vapeur surchauffée tout en transportant une certaine quantité de chaleur de la vapeur surchauffée. De cette manière, la température de la vapeur du surchauffeur est réduite.

TYPES DE SURCHAUFFE DANS LA CHAUDIÈRE | SURCHAUFFE RADIANT | SURCHAUFFEUR DE CONVECTION

Trois types de base de surchauffeurs sont utilisés dans la chaudière et sont expliqués ci-dessous:

Surchauffeurs radiants

Dans les surchauffeurs radiants, le surchauffeur est installé après le four dans la zone de rayonnement. Lorsque la différence de température entre le saturé et le surchauffé est d'environ 10000C, le surchauffé est généralement situé dans la partie rayonnement de la chaudière. L'espacement dans le premier surchauffé est approximativement compris entre 150 et 1000 mm.

Étant donné que le surchauffeur est la surface la plus chaude où se déroule le processus de transfert de chaleur, il est souvent constitué d'alliages résistants aux hautes températures qui sont également résistants à la corrosion. La conception d'un surchauffeur doit souvent être compromise en termes de technicité et de coût.

Les surchauffeurs muraux sont un type de surchauffeur radiatif qui est généralement situé sur la paroi du four. Le surchauffeur mural est composé d'un panneau de tubes qui s'accroche aux membranes du four. Les surchauffeurs muraux sont le premier surchauffeur après le tambour à vapeur et sont également appelés surchauffeurs les plus froids.

Surchauffeurs convectifs

Lorsque la différence de température entre la vapeur saturée et la vapeur surchauffée ne s'étend pas 500C, pour de telles conditions, des surchauffeurs convectifs sont utilisés. Un surchauffeur convectif est installé dans la zone convective après les tubes convectifs.

Les surchauffeurs convectifs sont installés dans la région à faible température de gaz de surchauffe dans laquelle la température varie entre 300 et 10000F. Le surchauffeur est protégé par plusieurs rangées de tubes de sorte que le gaz est refroidi avant d'entrer dans le surchauffeur.

Avec une différence de température moyenne log plus élevée et un coefficient de transfert de chaleur plus faible, une grande surface de transfert de chaleur est requise, ce qui augmente le coût du surchauffeur convectif par rapport au surchauffeur radiatif.

Surchauffeur séparé

Dans ce type de surchauffeur, le surchauffeur est situé à l'extérieur de la chaudière et le surchauffeur a sa chambre de combustion correspondante. Il y a des brûleurs à proximité des tubes du surchauffeur. Ce type de surchauffeur n'est pas souvent utilisé en raison de son efficacité limitée et la qualité de la vapeur est inférieure à celle des autres types de surchauffeurs.

Un surchauffeur à chauffage séparé est un surchauffeur qui est placé à l'extérieur de la chaudière principale, qui a son système de combustion séparé. Cette conception de surchauffeur incorpore des brûleurs supplémentaires dans les tuyaux de surchauffeur.

DIFFÉRENCE ENTRE SURCHAUFFEURS RADIANTS ET CONVECTIFS

La principale différence entre un surchauffeur rayonnant et convectif est qu'un surchauffeur rayonnant est exposé aux flammes du brûleur, c'est-à-dire qu'il est situé dans la chambre de combustion. Alors qu'un surchauffeur convectif n'est pas situé dans la chambre qui est exposée aux flammes du processus de combustion.

Un surchauffeur rayonnant est exposé à des températures élevées allant jusqu'à 10000C alors qu'un surchauffeur à convection ne peut supporter que des températures comprises entre 50 et 2000F.

SURCHAUFFEUR DE VAPEUR ÉLECTRIQUE

Dans un surchauffeur électrique à vapeur, la vapeur saturée est chauffée pour produire de la vapeur surchauffée en utilisant l'énergie électrique. Un surchauffeur électrique à vapeur n'a pas de chambre de combustion et la chaleur est produite à l'aide d'électricité plutôt qu'à partir de toute source de combustible.

Les radiateurs tubulaires électriques sont utilisés pour chauffer indirectement la vapeur saturée. La température de la vapeur surchauffée est une variable de contrôle. Dans certains surchauffeurs électriques à vapeur, même le débit est également considéré comme une variable de contrôle.

SURCHAUFFE GÉOTHERMIQUE

Un surchauffeur géothermique utilise la chaleur de la vapeur chaude qui provient de sous les roches de la croûte terrestre et est pompée pour chauffer la vapeur saturée en vapeur surchauffée. Le transfert de chaleur a lieu lorsque l'eau passe à travers les roches et est transférée à la vapeur. Les surchauffeurs géothermiques sont préférés dans les régions froides où il existe un gradient de température plus élevé entre la température de surface et la température des roches.

DIFFÉRENCE ENTRE LE RÉCHAUFFEUR DE SURCHAUFFE ET LE PRÉCHAUFFEUR D'AIR

Un réchauffeur de surchauffeur a une fonction similaire à celle d'un surchauffeur mais la température du fluide de sortie est comparativement plus basse et la pression est également observée comme étant de 20 à 25% inférieure à celle observée dans les surchauffeurs. Ils sont généralement constitués d'alliages de moins bonne qualité car ils sont exposés à des températures plus basses. Ils aident à augmenter la température de la vapeur surchauffée qui aurait subi une perte de chaleur

Un préchauffeur d'air est un appareil de chauffage de base qui aide à chauffer l'air avant qu'il n'entre dans la chambre de combustion, ce qui réduit ainsi la dépendance au carburant et augmente également l'efficacité thermique du système. Les économies réalisées en ayant un préchauffeur sont directement proportionnelles à l'augmentation de température due à un préchauffeur.

Attribution d'image: "Réchauffeur"(CC BY 2.0) par terry wha

QUESTIONS ET RÉPONSES D'ENTREVUE SUR LES SURCHAUFFEURS

1. Qu'est-ce qu'un surchauffeur primaire?

Le réchauffeur qui est placé juste après le tambour de vapeur est le surchauffeur primaire. Le premier surchauffeur ou surchauffeur primaire est également connu sous le nom de surchauffeur basse température ou LTSH.

2. Quel est le fonctionnement du surchauffeur dans la centrale thermique?

Le surchauffeur d'une centrale thermique aide à réchauffer la vapeur produite par la chaudière, ce qui augmente indirectement l'énergie thermique de la vapeur. La vapeur est susceptible de se condenser dans le moteur. Les surchauffeurs contribuent à augmenter l'efficacité thermique de la vapeur surchauffée et ont été utilisés dans les chaudières des centrales thermiques.

3. Quel est le rôle d'un surchauffeur dans une centrale à vapeur?

Un surchauffeur est un échangeur de chaleur en forme de serpentin qui est généralement utilisé dans les chaudières pour convertir la vapeur saturée en vapeur sèche/vapeur surchauffée. Dans les centrales électriques, la vapeur surchauffée est utilisée pour la production d'électricité.

4. Pourquoi la pression de la vapeur n'augmente-t-elle pas dans un surchauffeur?

La pression de la vapeur n'augmente pas dans un surchauffeur car à mesure que la température de la vapeur augmente, elle peut se dilater à travers les tuyaux loin de la chaudière. Ici, la vapeur se comporte proche de celle d'un gaz idéal, dans lequel lorsque la température augmente, le gaz est supposé se dilater ou augmenter sa pression.

5. Quel matériau est utilisé pour un surchauffeur dans une chaudière?

Les tubes des surchauffeurs sont constitués d'acier au carbone-molybdène ou d'acier au chrome-molybdène. Le matériau de construction important du surchauffeur est Esshete 1250.

6. Quelle est la différence entre un surchauffeur radiant et un surchauffeur à convection? Comment travaillent-ils?

La principale différence entre un surchauffeur rayonnant et convectif est qu'un surchauffeur rayonnant est exposé aux flammes du brûleur, c'est-à-dire qu'il est situé dans la chambre de combustion. Alors qu'un surchauffeur convectif n'est pas situé dans la chambre qui est exposée aux flammes du processus de combustion.

Un surchauffeur rayonnant est exposé à des températures élevées allant jusqu'à 10000C alors qu'un surchauffeur à convection ne peut supporter que des températures comprises entre 50 et 2000F.

7. Pourquoi une atténuation est-elle donnée entre un surchauffeur pour réduire la température?

Un surchauffeur attempérateur ou un désurchauffeur est installé dans un surchauffeur pour réduire la température de la vapeur surchauffée. La température de la vapeur surchauffée est réduite en mettant la vapeur en contact avec un liquide tel que l'eau.

8. Un surchauffeur électrique est-il radiant ou convectif?

Un surchauffeur électrique est un surchauffeur rayonnant car le chauffage de la vapeur saturée est effectué à l'aide d'énergie radiante et il ne comporte pas de chambre de combustion dans laquelle se trouve une zone de convection.

9. Pourquoi y a-t-il de nombreuses étapes de surchauffeur dans la centrale à vapeur?

Dans les centrales à vapeur, les surchauffeurs sont souvent divisés en plusieurs étapes pour faciliter le processus de contrôle de la température et pour permettre la récupération de chaleur. Les surfaces chauffantes sont souvent disposées en étages verticaux ou horizontaux.

10. Comment trouver un bourrage de bobine de surchauffeur pendant le fonctionnement?

S'il y a un blocage de la bobine pendant le fonctionnement du surchauffeur, le débit du fluide sera restreint et il y aura une élévation inattendue de la température qui peut être surveillée par des capteurs de contrôle de température.

11. Quelle est la procédure d'entretien du surchauffeur de la chaudière?

La procédure d'entretien du surchauffé est notée ci-dessous:

1. Mesurer le TDS (Total des solides dissous) et le taux de conductivité qui aideraient à déterminer le taux de purge.

2. Pour s'assurer que la surface de transfert de chaleur est régulièrement nettoyée.

3. Pour éviter l'entartrage de la surface et réduire ainsi le taux de corrosion.

4. Pour s'assurer que le rapport air / carburant est maintenu. Il ne doit être ni trop élevé ni trop bas.

12. Pourquoi les surchauffeurs ne sont-ils pas inclus dans le nettoyage chimique?

La raison pour laquelle les surchauffeurs ne sont pas inclus dans le nettoyage chimique est due à l'échelle variable du tube du surchauffeur. Ils sont différents dans la microstructure, l'épaisseur des tubes. De plus, une concentration élevée de produits chimiques et une longue durée seraient nécessaires pour nettoyer les surchauffeurs à l'aide de produits chimiques.

13. Pourquoi y a-t-il plus de différence entre la température de sortie du surchauffeur et la température d'entrée de la turbine?

La raison de la différence entre la température de sortie du surchauffeur et la température d'entrée de la turbine est due à la distance du pipeline qui transporte la vapeur surchauffée. Lorsque le fluide est chauffé, il se dilate et se déplace à l'extérieur de la chaudière, se comportant ainsi comme un gaz idéal. Il perd de la chaleur en se déplaçant à travers les tuyaux vers la turbine.

14. Quel est l'effet du dépôt extérieur de tartre sur le tube du surchauffeur dans la chaudière Whrb et le mécanisme de défaillance du four à coke?

Il y a plusieurs raisons à la défaillance des tubes du surchauffeur, notamment la corrosion, le fluage, la fatigue et l'érosion. Les surchauffeurs subissent une défaillance prématurée de leurs tubes en raison de la température élevée du métal sur la surface de transfert de chaleur et le dépôt d'écailles sur ces surfaces conduit à une corrosion à haute température.

15. Quel type d'arrangement de surchauffe est le meilleur pour le changement de charge de vapeur?

Il est souhaitable de surdimensionner les surchauffeurs convectifs pour atteindre la température de vapeur requise. Une conception à deux étages avec un interétage d'atténuation serait capable de gérer une plage de charge de vapeur plus large comprise entre 30 et 100%.

16. Comment éliminer la silice accumulée dans la zone du surchauffeur de la centrale thermique?

La silice peut être retirée de la zone du surchauffeur pour augmenter la purge de la chaudière, c'est-à-dire diminuer les limites acceptables de silice dans l'eau. La silice est généralement soluble dans l'eau à des températures élevées. Par conséquent, la silice peut être éliminée en permettant à l'eau à haute température de dissoudre les sels de silice dans le surchauffeur.

17. Comment identifier la défaillance du tube de surchauffeur d'une chaudière en marche ?

La défaillance du tube surchauffeur est généralement due à la température élevée à laquelle les tubes sont exposés sans refroidissement approprié. Une défaillance du tube peut être identifiée lorsqu'il y a une obstruction dans le flux de vapeur lors du démarrage de la chaudière en raison de la condensation.

18. Expliquez la génération de vapeur de la colonne du surchauffeur.

Dans un grand échangeur de chaleur tel qu'une chaudière, la chaleur de la combustion du combustible est transférée à l'eau saturée. L'eau saturée dans la chaudière est surchauffée à l'aide d'un surchauffeur pour s'assurer que la vapeur pénètre dans la turbine afin de réduire l'érosion des aubes de la turbine et d'améliorer l'efficacité du processus de génération de vapeur.

19. Quel est le diamètre standard du surchauffeur ?

Le diamètre standard d'un surchauffeur est de 29 mm et l'épaisseur minimale est de 1.62 mm.

20. Quelle est la qualité du matériau du surchauffeur secondaire?

Le surchauffeur secondaire est exposé à une température plus élevée, par conséquent le carbone ordinaire ne peut pas être utilisé comme matériau de construction. Les alliages contenant de l'Eshete constitueraient une qualité de matériau appropriée pour les surchauffeurs secondaires.

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À propos de Veena Parthan

Je suis Veena Parthan, je travaille en tant qu'ingénieur d'exploitation et de maintenance solaire pour le secteur solaire britannique. J'ai plus de 5 ans d'expérience dans le domaine de l'énergie et des services publics. J'ai terminé mon baccalauréat en génie chimique et ma maîtrise en génie thermique. J'ai un intérêt profond pour les énergies renouvelables et leur optimisation. J'ai publié un article dans les actes de la conférence AIP qui est basé sur Cummins Genset et son optimisation de flux.
Pendant mes heures libres, je m'engage dans la rédaction technique indépendante et j'aimerais offrir mon expertise sur la plateforme LambdaGeeks. En dehors de cela, je passe mes heures libres à lire, à pratiquer des activités sportives et à essayer de devenir une meilleure personne.
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