Особенности гидравлических схем и расчетов ширмовых пароперегревателей
В настоящее время ширмовые пароперегреватели получили широкое применение в котлах для охлаждения газов в зоне высоких температур, в которой имеется опасность значительных золовых (шлаковых) отложений на трубах поверхностей нагрева. Это позволило накопить значительный опыт проектирования таких перегревателей и выработать определенные решения их гидравлических схем.
В связи с тем, что для ширмового пароперегревателя обычной конструкции неизбежна различная длина труб, причем большую длину имеют наиболее обогреваемые лобовые трубы, необходимо принятие такой схемы включения труб внутри ширмы, которое свело бы к минимуму снижение расхода пара (по отношению к среднему) в лобовых трубах из-за большей ее длины.
Наиболее распространенной и целесообразной схемой включения является 2-схема (или близкая к ней схема), показанная на рис. 1. При такой схеме давление пара по длине раздающего коллектора (от входа пара) возрастает и в конце коллектора (т. е. в месте входа пара в лобовую трубу) принимает максимальное значение, которое выше входного (по формуле из работы [1]) на Арр = Ар X до2 X —2д V, где ш и У — скорость и удельный вес пара на входе в раздающий коллектор, соответственно в м/с и кг/м3; Ар — коэффициент, учитывающий потери давления во входном коллекторе.
В то же время в собирающем коллекторе давление возрастает от места выхода пара из коллектора к торцевому концу и сечение с минимальным давлением расположено у выхода пара из лобовой трубы. Минимальное давление меньше давления на входном торцевом конце коллектора на величину Д/7С = ЛС ^—7, где Т — скорость и удельный вес пара на выходе из раздающего коллектора; Ас — коэффициент, учитывающий потери давления в выходном коллекторе.
Таким образом, наибольший перепад давления при 2-схеме включении труб в ширме (см. рис. 1) имеет место в лобовых трубах. При этом с увеличением скорости пара на входе в раздающий и выходе из собирающего коллекторов, т. е. с уменьшением диаметров этих коллекторов, растет располагаемый перепад давления в лобовых трубах и соответственно скорость пара в них. Гидравлическая неравномерность в трубах ширмовой ступени перегревателя определяется как неравномерностью распределения пара между трубами внутри ширмы, так и неравномерностью распределения пара между ширмами.