CONTENT
- ما هو التسخين الفائق في الغلاية؟
- مادة لفائف التسخين الفائق للغلاية
- تصميم سخان فائق للغلاية | مخطط تسخين الغلاية
- كفاءة التسخين الفائق
- تدفئة أولية وسخان علوي ثانوي
- رأس تسخين فائق
- مبرد حرارة فوق سطح الماء
- أنواع السخان الفائق في الغلاية
- الاختلاف بين السخانات الفائقة الإشعاعية والمحمولة
- سخان بخار كهربائي
- سخان جيوثيرمال
- الفرق بين جهاز التسخين الفائق وجهاز التسخين الهوائي
- أسئلة المقابلة والإجابات على السخانات الفائقة
ما هو التسخين الفائق في الغلاية؟
السخان الفائق هو مبادل حراري ملفوف الشكل يستخدم عادة في الغلايات لتحويل البخار المشبع إلى بخار جاف / بخار شديد السخونة. في محطات توليد الطاقة ، يتم استخدام البخار المحمص لإنتاج الكهرباء.
يختلف المرجل عن السخان الفائق حيث يستخدم المرجل كلاً من الحرارة الكامنة والمعقولة لرفع درجة حرارة السائل ، لكن السخان الفائق يستخدم الحرارة المعقولة فقط لزيادة المحتوى الحراري للسائل. يتراوح حجم المدفأة ما بين 10 أقدام و 100 قدم.
إسناد الصورة: "ملف: قاطرة غلاية أنبوب إطفاء حريق تخطيطي (بسخان فائق). png" بواسطة Emoscopes مرخص بموجب CC BY 2.5
فوائد السخانات الفائقة في الغلايات
- يزيد من كفاءة محطات توليد الكهرباء
- تآكل ريش التوربينات بمعدل بطيء
- انخفاض مستويات استهلاك البخار
- تقليل خسائر التكثيف في أنابيب البخار
- يساعد في زيادة درجة حرارة البخار المشبع وبالتالي إزالة قطرات الماء من البخار في التوربينات.
استخدام السخانات الفائقة
- تستخدم السخانات الفائقة في العمليات التي يكون فيها البخار الجاف ضروريًا كما هو الحال في محطات توليد الطاقة. إنها تساعد في تحويل بخار مشبع منخفض الجودة إلى بخار عالي الجودة.
- تساعد السخانات الفائقة التي توفر بخارًا شديد السخونة في نقل البخار لمسافات طويلة جدًا دون فقد درجات الحرارة.
- تستخدم السخانات الفائقة في الغلايات لزيادة درجة حرارة البخار وبالتالي تقليل قطرات الماء في البخار والتي يمكن أن تتسبب في تآكل ريش التوربينات وتسبب التآكل.
- يتم استخدامها في المحركات البخارية لأنها خالية من الرطوبة التي يمكن أن تؤدي إلى تآكل مكونات المحرك.
مادة لفائف التسخين الفائق للغلاية
يجب أن تكون ملفات التسخين الفائق المستخدمة في الغلايات موصلاً جيدًا للحرارة ويجب أن تكون قوية لتحمل درجات الحرارة. قد يتجاوز السخان الفائق درجات حرارة أعلى من 9000C وبالتالي فإن السخان الفائق عادة ما يكون مصنوعًا من الكربون ولكن ليس من الكربون العادي. بدلاً من ذلك ، تتكون أنابيب السخانات الفائقة من فولاذ الموليبدينوم الكربوني أو فولاذ الموليبدينوم والكروم. مادة البناء المهمة للسخان العالي هي Esshete 1250
تصميم سخان الغلاية
السخانات الفائقة في الغلاية عبارة عن أنابيب تحقق أعلى درجة حرارة وتتطلب عناية كافية بسبب درجات حرارة تشغيلها العالية. من الضروري تصميم السخان الفائق باستخدام مواد يمكنها تحمل درجات الحرارة العالية. علاوة على ذلك ، يجب أيضًا مراعاة القاذورات والتآكل أثناء تصميم جهاز التسخين الفائق.
من الضروري مراعاة ما يلي أثناء تصميم جهاز تسخين فائق:
1. توزيع موحد للبخار في جميع الاتجاهات لتجنب التدفق غير المتوازن.
2. يجب أن تكون سرعات البخار عالية بما يكفي للحفاظ على درجة حرارة المعدن عند الحد الأدنى
3. لتقليل خسائر ضغط البخار
4. يجب أن تكون خسائر الضغط أقل من 8٪ لتقليل الحمل على الضخ.
عادة ما يكون السخان الفائق في التصميم على شكل حرف U واعتمادًا على الحاجة إلى زيادة درجة الحرارة الفائقة ، يمكن اعتماد تصميم U مزدوج. غالبًا ما يتم وضع حلقة من السخان الفائق في موقع الفرن لتحقيق درجة حرارة عالية.
كفاءة التسخين الفائق
يساعد جهاز التسخين الفائق في زيادة كفاءة محطة توليد البخار من خلال تحسين درجة حرارة البخار المشبع في الغلاية. علاوة على ذلك ، فإنه يضمن أيضًا دخول البخار الخالي من الرطوبة إلى التوربين وبالتالي تقليل فرص تآكل ريش التوربينات ويساعد في زيادة الكفاءة الحرارية الإجمالية.
يمكن تحسين كفاءة جهاز التسخين الفائق باستخدام مراحل مختلفة من التسخين الزائد واستخدام أجهزة إعادة التسخين.
تدفئة أولية وسخان علوي ثانوي
السخان الذي يتم وضعه بعد أسطوانة البخار مباشرة هو السخان الفائق الأساسي. يُعرف أيضًا السخان الفائق الأول أو السخان الأساسي الأساسي باسم التسخين ذو درجة الحرارة المنخفضة أو LTSH.
يتم امتصاص الحرارة المنبعثة من غازات العادم المنبعثة بعد الاحتراق بواسطة LTSH. بعد تسخين البخار في LTSH ، فإنه يمر في المدفأة الثانوية حيث يتم تسخينه مرة أخرى. يمر هذا البخار في السخان الثانوي المتوسط أو النهائي.
رأس تسخين فائق
رأس السخان الفائق هو أحد المكونات التي تمت إضافتها إلى تحويل عام 1926 مع دوره الرئيسي في امتصاص البخار من الأنبوب الجاف. ثم يتم إرسال الحرارة الممتصة عبر أنابيب التسخين الفائق للتسخين للجولة الثانية حيث يتفرع البخار في الأنابيب وصولاً إلى الأسطوانات.
يصعب التعامل مع موصل السخان الفائق مع ارتفاع درجة الحرارة وأيضًا لتقييم المخاطر. عادةً ما يتعرض موصل السخان الفائق في محطة توليد الطاقة إلى درجات حرارة عالية وأحمال عالية الضغط. يتم تشغيل محطات الطاقة هذه في دورات لزيادة المرونة وتقليل تكاليف التشغيل.
غالبًا ما يتأثر السخان الفائق الخاضع للحمل الأساسي بخصائص الزحف لمواد البناء. سيكون السخان الفائق الذي يتعرض لحملتين دوريتين عرضة للإرهاق الذي قد يزيد بشكل كبير.
مبرد حرارة فوق سطح الماء
محسن سخان أو أ desuperheater يتم تركيبه في سخان فائق لتقليل درجة حرارة البخار شديد السخونة. تنخفض درجة حرارة البخار شديد السخونة عن طريق ملامسة البخار لسائل مثل الماء.
تعمل أجهزة إزالة الحرارة أو المخففات التي تُستخدم لاستعادة حالة التشبع عادةً عند درجة حرارة التفريغ بالقرب من درجة حرارة التشبع. يوجد نوعان من السخانات الفائقة التي يتم تركيبها وهما:
1. جهاز إزالة التسخين من النوع غير المباشر: لا يتلامس السائل المستخدم في تبريد البخار المحمص بشكل مباشر مع البخار. يتم استخدام سائل أكثر برودة من البخار كوسيط تبريد. مثال على نوع السخان الفائق غير المباشر عبارة عن غلاف وأنبوب ، مبادل حراري.
في هذا النوع ، يمر البخار عبر أحد جانبي المبادل الحراري ويتدفق السائل المبرد عبر الجانب الآخر. تُفقد الحرارة من البخار لأن سائل التبريد ينقل الحرارة بعيدًا عن البخار. يمكن التحكم في درجة حرارة البخار المحمص إما عن طريق التحكم في البخار الداخل الضغط أو تدفق مياه التبريد معدل.
2. جهاز تسخين من النوع المباشر: يكون السائل المستخدم في تبريد السائل شديد الحرارة على اتصال مباشر بالبخار. غالبًا ما يكون سائل التبريد هو نفسه البخار الذي يجب تبريده.
في هذا النوع ، يضاف الماء المستخدم للتبريد إلى البخار شديد السخونة الذي يتم خلطه في جهاز إزالة التسخين. يتبخر الماء المستخدم للتبريد من البخار المحمص بينما يحمل قدرًا من الحرارة من البخار شديد السخونة. بهذه الطريقة ، يتم تقليل درجة حرارة بخار السخان الفائق.
أنواع السخان الفائق في الغلاية
تستخدم ثلاثة أنواع أساسية من السخانات الفائقة في الغلاية وهي موضحة أدناه:
سخانات مشعة
في السخانات الفائقة الإشعاع ، يتم تركيب السخان الفائق بعد الفرن في منطقة الإشعاع. عندما يكون فرق درجة الحرارة بين المشبع والمسخن حوالي 10000C ، عادة ما يكون التسخين الفائق موجودًا في الجزء الإشعاعي من المرجل. يُقارب التباعد في أول درجة حرارة فائقة ما بين 150 و 1000 مم.
نظرًا لأن السخان الفائق هو السطح الأكثر سخونة حيث تتم عملية نقل الحرارة ، فإنه غالبًا ما يكون مصنوعًا من سبائك مقاومة للحرارة العالية ومقاومة للتآكل أيضًا. غالبًا ما يتم المساومة على تصميم المدفأة الفائقة من حيث التقنية والتكلفة.
سخانات الحائط هي نوع من السخانات الإشعاعية التي توجد عادة على جدار الفرن. يتكون سخان الحائط من لوحة من الأنابيب التي تتدلى على أغشية الفرن. سخانات الحائط هي أول سخان فائق بعد أسطوانة البخار ويشار إليها أيضًا على أنها أروع سخان فائق.
سخانات الحمل الحراري
عندما لا يمتد الاختلاف في درجة الحرارة بين البخار المشبع والبخار شديد السخونة 500C ، لمثل هذه الظروف يتم استخدام سخانات الحمل الحراري. يتم تركيب سخان الحمل الحراري في منطقة الحمل الحراري بعد أنابيب الحمل الحراري.
يتم تركيب سخانات الحمل الحراري في منطقة ذات درجة حرارة منخفضة للغاز عالي الحرارة حيث تتراوح درجة الحرارة بين 300 إلى 10000F. السخان الفائق محمي بعدة صفوف من الأنابيب بحيث يتم تبريد الغاز قبل دخوله في السخان الفائق.
مع ارتفاع متوسط فرق درجة الحرارة في المتوسط وانخفاض معامل نقل الحرارة ، يلزم وجود مساحة سطح كبيرة لنقل الحرارة مما يزيد من تكلفة سخان الحمل الحراري مقارنةً بالمسخن الإشعاعي.
مدفأة منفصلة
في هذا النوع من السخانات الفائقة ، يوجد السخان الفائق خارج الغلاية ولديه غرفة الاحتراق المقابلة. توجد مواقد بالقرب من أنابيب التسخين. لا يتم استخدام هذا النوع من السخانات الفائقة غالبًا بسبب كفاءته المحدودة وجودة البخار أقل من الأنواع الأخرى من السخانات الفائقة.
السخان الفائق الذي يعمل بشكل منفصل هو سخان يتم وضعه خارج المرجل الرئيسي ، والذي يحتوي على نظام احتراق منفصل. يشتمل تصميم السخان الفائق هذا على مواقد إضافية في أنابيب السخان الفائق.
الاختلاف بين السخانات الفائقة الإشعاعية والمحمولة
الفرق الرئيسي بين السخان المشع والحمل الحراري هو أن السخان الفائق الإشعاعي يتعرض لهيب الموقد ، أي أنه يقع في غرفة الاحتراق. بينما لا يوجد سخان الحمل الحراري في الغرفة المعرضة لهيب عملية الاحتراق.
يتعرض السخان المشع لدرجات حرارة عالية تصل إلى 10000C بينما يمكن أن يتعامل سخان الحمل الحراري فقط مع درجات حرارة في حدود 50-2000F.
سخان بخار كهربائي
في سخان البخار الكهربائي ، يتم تسخين البخار المشبع لإنتاج بخار شديد الحرارة باستخدام الطاقة الكهربائية. لا يحتوي سخان البخار الكهربائي على غرفة احتراق ويتم إنتاج الحرارة باستخدام الكهرباء بدلاً من أي مصدر للوقود.
تستخدم السخانات الكهربائية الأنبوبية لتسخين البخار المشبع بشكل غير مباشر. درجة حرارة البخار المحمص هي متغير تحكم. في بعض سخانات البخار الكهربائية ، حتى معدل التدفق يعتبر أيضًا متغير تحكم.
سخان جيوثيرمال
يستخدم سخان الطاقة الحرارية الأرضية الحرارة من البخار الساخن الذي يأتي من تحت الصخور في قشرة الأرض ويتم ضخه لتسخين البخار المشبع إلى بخار شديد السخونة. يحدث انتقال الحرارة عندما يمر الماء عبر الصخور وينتقل إلى البخار. تُفضل السخانات الحرارية الجوفية في المناطق الباردة حيث يوجد تدرج أعلى في درجة الحرارة بين درجة حرارة السطح ودرجة حرارة الصخور.
الفرق بين جهاز التسخين الفائق وجهاز التسخين الهوائي
يتشابه جهاز إعادة التسخين الفائق في وظيفته مع جهاز التسخين الفائق ، لكن درجة حرارة سائل الخروج أقل نسبيًا ، ويلاحظ أيضًا أن الضغط أقل بنسبة 20-25 ٪ مما لوحظ في السخانات الفائقة. عادة ما تكون مصنوعة من سبائك أقل جودة لأنها تتعرض لدرجات حرارة منخفضة. إنها تساعد في زيادة درجة حرارة البخار شديد السخونة مما قد يؤدي إلى فقدان الحرارة
التسخين الهوائي هو سخان أساسي يساعد في تسخين الهواء قبل دخوله إلى غرفة الاحتراق مما يقلل من الاعتماد على الوقود ويزيد أيضًا من الكفاءة الحرارية للنظام. المدخرات الناتجة عن وجود جهاز التسخين المسبق تتناسب طرديًا مع زيادة درجة الحرارة بسبب التسخين المسبق.
إسناد الصورة: "مسخن"(CC BY 2.0) بواسطة تيري وها
أسئلة المقابلة والإجابات على السخانات الفائقة
1. ما هو التسخين الأساسي؟
السخان الذي يتم وضعه بعد أسطوانة البخار مباشرة هو السخان الفائق الأساسي. يُعرف أيضًا السخان الفائق الأول أو السخان الأساسي الأساسي باسم التسخين ذو درجة الحرارة المنخفضة أو LTSH.
2. ما هو عمل Superheater في محطة توليد الطاقة الحرارية؟
يساعد التسخين الفائق في محطة توليد الطاقة الحرارية في إعادة تسخين البخار الناتج عن الغلاية مما يزيد بشكل غير مباشر من الطاقة الحرارية للبخار. من المحتمل أن يتكثف البخار في المحرك. تساعد السخانات الفائقة في زيادة الكفاءة الحرارية للبخار شديد السخونة وقد استخدمت في الغلايات في محطات الطاقة الحرارية.
3. ما هو دور السخان الفائق في محطة توليد الطاقة البخارية؟
السخان الفائق هو مبادل حراري ملفوف الشكل يستخدم عادة في الغلايات لتحويل البخار المشبع إلى بخار جاف / بخار شديد السخونة. في محطات توليد الطاقة ، يتم استخدام البخار المحمص لإنتاج الكهرباء.
4. لماذا لا يزداد ضغط البخار في السخان الفائق؟
لا يزداد ضغط البخار في السخان الفائق لأنه كلما زادت درجة حرارة البخار ، يمكن أن يتمدد عبر الأنابيب بعيدًا عن المرجل. هنا يتصرف البخار بالقرب من الغاز المثالي ، حيث عندما ترتفع درجة الحرارة ، من المفترض أن يتمدد الغاز أو يزيد ضغطه.
5. ما هي المواد المستخدمة في السخان الفائق في المرجل؟
تتكون أنابيب السخانات الفائقة من فولاذ الموليبدينوم الكربوني أو فولاذ الموليبدينوم والكروم. مادة البناء المهمة للسخان العالي هي Esshete 1250.
6. ما هو الفرق بين المشع والحمل الحراري؟ كيف يعملون؟
الفرق الرئيسي بين السخان المشع والحمل الحراري هو أن السخان الفائق الإشعاعي يتعرض لهيب الموقد ، أي أنه يقع في غرفة الاحتراق. بينما لا يوجد سخان الحمل الحراري في الغرفة المعرضة لهيب عملية الاحتراق.
يتعرض السخان المشع لدرجات حرارة عالية تصل إلى 10000C بينما يمكن أن يتعامل سخان الحمل الحراري فقط مع درجات حرارة في حدود 50-2000F.
7. لماذا يتم إعطاء التخفيف بين السخان الفائق لتقليل درجة الحرارة؟
يتم تركيب جهاز تسخين فائق التسخين أو جهاز إزالة التسخين في جهاز تسخين فائق لتقليل درجة حرارة البخار شديد السخونة. تنخفض درجة حرارة البخار شديد السخونة عن طريق ملامسة البخار لسائل مثل الماء.
8. هل سخان كهربائي مشع أم حمل؟
يعتبر السخان الكهربائي مشعًا حيث يتم تسخين البخار المشبع باستخدام الطاقة المشعة ولا يحتوي على غرفة احتراق حيث توجد منطقة الحمل الحراري.
9. لماذا توجد مراحل عديدة من السخان الفائق في محطة توليد الطاقة البخارية؟
في محطات توليد الطاقة البخارية ، غالبًا ما يتم تقسيم المسخنات الفائقة إلى مراحل متعددة لتسهيل عملية التحكم في درجة الحرارة والسماح باستعادة الحرارة. غالبًا ما يتم ترتيب أسطح التسخين في مراحل رأسية أو أفقية.
10. كيف تجد مربى لفائف سخان فائقة أثناء الجري؟
إذا كان هناك انحشار في الملف أثناء تشغيل جهاز التسخين الفائق ، فسيتم تقييد تدفق السائل وسيكون هناك ارتفاع غير متوقع في درجة الحرارة يمكن مراقبته من خلال مستشعرات التحكم في درجة الحرارة.
11. ما هي إجراءات الصيانة لسخان المرجل؟
يتم تدوين إجراءات الصيانة الخاصة بالتسخين الشديد أدناه:
1. لقياس TDS (إجمالي المواد الصلبة الذائبة) ومعدل التوصيل والتي من شأنها أن تساعد في تحديد معدل التفريغ.
2. لضمان تنظيف سطح نقل الحرارة بانتظام.
3. لتجنب تحجيم السطح وبالتالي تقليل معدل التآكل.
4. لضمان الحفاظ على نسبة الهواء إلى الوقود. لا ينبغي أن يكون مرتفعًا جدًا ولا منخفضًا جدًا.
12. لماذا لا يتم تضمين السخانات الفائقة في التنظيف الكيميائي؟
يرجع سبب عدم تضمين السخانات الفائقة في التنظيف الكيميائي إلى اختلاف حجم أنبوب التسخين الفائق. وهي مختلفة في البنية المجهرية وسمك الأنابيب. علاوة على ذلك ، ستكون هناك حاجة إلى تركيز عالٍ من المواد الكيميائية ووقت طويل لتنظيف السخانات الفائقة باستخدام المواد الكيميائية.
13. لماذا يوجد فرق أكبر بين درجة حرارة مخرج السخان الفائق ودرجة حرارة مدخل التوربينات؟
يرجع سبب الاختلاف في درجة حرارة مخرج السخان الفائق ودرجة حرارة مدخل التوربينات إلى مسافة خط الأنابيب الذي يحمل البخار شديد السخونة. عندما يسخن السائل ، يتمدد ويتحرك خارج المرجل وبالتالي يتصرف مثل الغاز المثالي. يفقد بعض الحرارة أثناء انتقاله عبر الأنابيب إلى التوربين.
14. ما هو تأثير ترسب المقياس الخارجي على أنبوب التسخين الفائق في غلاية Whrb القائمة على فرن فحم الكوك وآلية الفشل؟
هناك عدة أسباب لفشل أنابيب السخان الفائق والتي تشمل ، التآكل ، الزحف ، التعب ، والتآكل. تتعرض السخانات الفائقة لفشل سابق لأوانه في أنابيبها بسبب ارتفاع درجة حرارة المعدن على سطح نقل الحرارة ، ويؤدي ترسب المقاييس على هذه الأسطح إلى تآكل بسبب درجات الحرارة العالية.
15. ما هو نوع ترتيب التسخين الفائق الأفضل لتغيير حمل البخار؟
من المرغوب فيه زيادة حجم سخانات الحمل الحراري لتحقيق درجة حرارة البخار المطلوبة. سيكون التصميم ذو المرحلتين المزود بمراحل التثبيط البينية قادرًا على التعامل مع نطاق حمل بخار أوسع بين 30 إلى 100٪.
16. كيفية إزالة السيليكا المتراكمة في منطقة التسخين الفائق في محطة الطاقة الحرارية؟
يمكن إزالة السيليكا من منطقة التسخين الفائق لزيادة تفريغ الغلاية لتقليل الحدود المقبولة للسيليكا في الماء. عادة ما تكون السيليكا قابلة للذوبان في الماء عند درجات حرارة عالية. ومن ثم يمكن إزالة السيليكا عن طريق السماح للمياه ذات درجة الحرارة العالية بإذابة أملاح السيليكا في جهاز التسخين الفائق.
17. كيفية التعرف على فشل أنبوب التسخين الفائق لتشغيل المرجل؟
عادة ما يكون فشل أنبوب التسخين الفائق بسبب ارتفاع درجة الحرارة التي تتعرض لها الأنابيب دون تبريد مناسب. يمكن تحديد فشل الأنبوب عند وجود عائق في تدفق البخار أثناء بدء تشغيل الغلاية بسبب التكثيف.
18. شرح توليد البخار عمود التسخين الفائق.
في مبادل حراري كبير مثل المرجل ، تنتقل الحرارة الناتجة عن احتراق الوقود إلى الماء المشبع. يتم تسخين المياه المشبعة في الغلاية باستخدام سخان فائق لضمان دخول البخار إلى التوربين لتقليل تآكل ريش التوربينات ولتعزيز كفاءة عملية توليد البخار.
19. ما هو قطر السخان القياسي؟
القطر القياسي للسخان الفائق 29 ملم والحد الأدنى للسماكة 1.62 ملم.
20. ما هي درجة مادة السخان الثانوي؟
يتعرض المدفأة الثانوية لدرجة حرارة أعلى ، لذلك لا يمكن استخدام الكربون العادي كمادة للبناء. ستكون السبائك التي تحتوي على Esshete مادة مناسبة للمسخنات الثانوية.
للتحقق من المنشور على LOW SUPERHEAT ، اضغط هنا
