نقش سوپرهیتر در بویلر صنعتی بخار برای تولید بخار خشک یا سوپرهیت

نقش سوپرهیتر در بویلر صنعتی بخار برای تولید بخار خشک یا سوپرهیت:
سوپرهیترها اکثر بویلرهای تجاری و صنعتی فقط بخار اشباع تولید می‌کنند ولی امروزه استفاده از بخار خشک یا سوپرهیت امری ضروری در خطوس تولید محسوب می‌شود و کاربردهای گوناگونی دارد که در ادامه به انها خواهیم پرداخت.

چند سالی است که سوپرهیتر در بویلر صنعتی موجود در نیروگاهها استفاده می‌شود و برای تحریک تجهیزات بزرگ رایج شده اند زیرا خصوصی سازی، برق نیروگاه ها را مجبور به ارتقای راندمان کرده است بنابراین سیستم های تولید توزیع شده بیشتری ساخته خواهند شد. سوپرهیتر در بویلر صنعتی نقش تولید بخار خشک را برعهده دارد که فرآیند های بهینه می‌کند و راندمان خطوط تولید نیروگاهی را با راندمان بالایی فعال نگه میدارد.

سوپرهیتر در بویلر صنعتی (superheater) دستگاهی است که در بویلرها وظیفه تولید بخار خشک یا همان سوپرهیت را دارد و معمولا سوپرهیترها برای تولید بخار با درجه حرارت های بالاتر از حالت اشباع مورد استفاده قرار می گیرند.

از آنجا که بخار را فقط وقتی می توان سوپرهیت دانست که هیچ آب تبخیرنشده ای باقی نمانده باشد، هر بویلر سوپرهیت دار، بخار را در خروجی دیگ بخار به منظور سوپرهیت و خشک کردن می گیرد و بخار به طرف هدری که در آن بین لوله های موازی پخش می شود، راه داده می‌شود که این لوله ها در معرض کوره (حرارت تشعشعی) و یا دود (سوپرهیتر جابه جایی) هستند. در آنجا دمای بخار با جذب حرارت جدید، دمایش افزایش می یابد. از آنجایی که نرخ انتقال حرارت به اندازه آب جوش پربازده نیست، سرعت در این مرحله نسبتا بالا است تا اطمینان حاصل شود.

جریان مغشوش که بهترین حالت خنک کردن لوله ها است برقرار باشد. افت فشار بار در حالت پر بازه سوپرهیتر معمولا 10psig است؛ چون ایجاد اغتشاش به منظور انتقال حرارت بهتر، افت فشار زیادی ایجاد می‌کند. فیلم نازک گاز که لوله بویلر متعارف را خنک تر از متوسط بین گاز کوره و دمای آب جوش می‌کند، این عمل زمانی رخ می دهد که جوشیدن آب در درون سوپرهیتر تکرار می‌شود.

بنابراین لوله سوپرهیتر در بویلر صنعتی خیلی گرم تر از حالت معمول است، مواد بکار رفته در لوله های سوپرهیتر در بویلر صنعتی طوری ساخته می‌شوند که تحمل این دماهای بالا را داشته باشند. فلز بسیاری از آنها به اندازه های معمولی بویلر انعطاف پذیر نیستند و در واقع به قدری ترد هستند که نمی توان آنها را رول کرد. یک قطعه لوله انعطاف پذیر که در داخل هدر رول شده است غالبا به لوله های شکننده تر سوپرهیتر جوش می شوند.

برای جلوگیری از ته نشینی مواد و املاح موجود در آب، بسیاری از سوپرهیترها طوری طراحی شده اند که توسط نصب هدرهایی در کف و لوله هایی که از آن بالا می آیند کاملا تخلیه شود و آنها را سوپرهیترهای قابل تخلیه می نامیم. بویلرهای اکثر نیروگاهها این امکان را ندارند لوله ها از هدر به داخل کوره آویزان می شوند تا در مسیر دود قرار بگیرند که آنها را بخار سوپرهیتر معلق می نامند.

برخی سوپرهیترها هم به طور مجزا گرم می شوند. در کشتی های دریایی معمولا دو کوره وجود دارد یکی قبل از سوپرهیتر و دیگری بعد از آن، بنابراین سوپرهیتر در بویلر صنعتی قابل کنترل است. در کاربردهای ساحلی معمولا مقدار کمی بخار سوپرهیت نیازار بنابراین یک کوره مجزا برای افزایش دمای بخار تعبیه می کنند.

بویلرهای بزرگ نیروگاهی ریهیتر هم دارند. آنها از نظر ساختار مثل سوپرهیتر هستند این بخاری که در ریهیتر جاری می‌شود قبلا از توربین گذشته است. برای اطمینان از سوپرهیت ماندن بخار در فشارهای پایین تر توربین، عمل ریهیت انجام می گیرد.

بویلرهای دارای سوپرهیتر همیشه در خروجی آن مجهز به شیر اطمینان و یک مسیر ونت دارای شیر برای اطمینان از برقراری جریان در سوپرهیتر در حین راه اندازی و شرایط نامناسب می باشند، بدین منظور یک فشارسنج و دماسنج نیز باید از تجهیزات دایمی کنار آنها باید باشد تا صحت عملکرد آنها بخوبی اندازه گیری شود.

دسته بندی سوپرهیتر در بویلر صنعتی:
یکی از روش های دسته بندی سوپر هیتر ها بر اساس روش سوپر هیت شدن آن هاست که به شکل زیر می باشد:در واقع سوپر هیتر ها خود به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند، سوپر هیتر هایی که با جریان گاز های احتراقی بویلر فرآیند سوپر هیت شدن را انجام می دهند و دسته دیگر سوپر هیتر هایی می باشند که عمل سوپر هیت شدن را مستقل از بویلر انجام می دهند. سوپرهیتر در بویلر صنعتی از لحاظ نحوه انتقال حرارت به انواع: جابه جایی، تشعشعی و یا ترکیبی از این دو دسته بندی می شوند.

سوپرهیتر در بویلر صنعتی که از آن سخن میگوییمف باعث می‌شود جابه جایی سوپر هیتر در مسیر گازهای داغ و در بالا و یا پایین محفظه آب قرار گیرد تا از برخورد مستقیم با شعله در آن ها جلوگیری شود. عواملی که در این نوع از سوپرهیترها موجب افزایش انتقال حرارت می شود:

• 1. افزایش نرخ دبی جرمی بخار افزایش جریان سوخت و هوا که در نتیجه موجب افزایش گاز های حاصل از احتراق می شود.
• 2. افزایش جریان سوخت و هوا که در نتیجه موجب افزایش گاز های حاصل از احتراق می شود نکته حائز اهمیت آنست که سوپر هیتر های جابه جایی برای محدوده های دمایی پایین و بار بالا مورد استفاده قرار می گیرند.

نوع تشعشعی آن مسقیم در محفظه احتراق و در تماس با کوره قرار داده می شود و نوع فلز آن می بایست فلز دما بالا باشد. در مدل تشعشعی انتقال حرارت با Tf4-Tw4 ارتباط مستقیم دارد که در آن Tw دمای مطلق دیواره لوله و Tf دمای مطلق شعله می باشد. دمای شعله از دمای دیواره لوله بیشتر بوده و در نتیجه میزان انتقال حررات مستقیم به دمای شعله بستگی دارد.

به هر میزان که دبی بخار افزایش یابد دمای دیواره بالا رفته و دمای خروجی کاهش می یابد. در نوع تشعشعی سطح حرارتی کمتری مورد نیاز می باشد. نکته ای که باید بدانید این است که این مدل از سوپر هیتر ها در دماهای بالا و بار های کم مورد استفاده قرار می گیرند.

سوپرهیتر در بویلر صنعتی که از نوع ترکیبی هستند، به دلیل ثابت بودن دما در نرخ های مختلف جریان بخار از لحاظ راندمان کاری بهره وری بالاتری را به همین دلیل دارا می باشند. به سوپر هیترهای ترکیبی چند مرحله ای نیز گفته می شود و دمای ثابت در نج های مختلف بار را تضمین می کند.