Welche Rolle spielt der Überhitzer in der Dampfkesselindustrie

Der Überhitzer spielt in der Industriekesselindustrie eine entscheidende Rolle, dessen Funktion und Auswirkungen in direktem Zusammenhang mit der Leistung, dem Wirkungsgrad und der Betriebssicherheit des Kessels stehen. Im Folgenden werden die Hauptfunktionen und Auswirkungen des Überhitzers in Industriekesseln aufgeführt:

Funktionen

Erhöhung der Dampftemperatur:

Der Überhitzer erhitzt den Sattdampf in einen überhitzten Zustand (höher als die Sättigungstemperatur), wodurch die Temperatur und der Energiegehalt des Dampfes deutlich erhöht werden.
Überhitzter Dampf hat eine höhere Enthalpie und eignet sich für den Antrieb von Dampfturbinen zur Stromerzeugung oder zur Erfüllung von Hochtemperaturprozessanforderungen (z. B. in der Chemie-, Papier- und Zellstoffindustrie).

Verbesserung des Kesselwirkungsgrades:

Durch die Absorption der Rauchgasabwärme erhöht der Überhitzer den thermodynamischen Wirkungsgrad des Dampfes, reduziert den Brennstoffverbrauch und senkt die Kesselbetriebskosten.
Überhitzter Dampf reduziert Kondensationsverluste in Dampfturbinen oder Prozessanlagen und erhöht die Energieausnutzung des gesamten Systems.

Sicherstellung der Systemleistung:

Der Überhitzer stellt sicher, dass der Dampf die geforderte Temperatur und den geforderten Druck erreicht, um die Betriebsbedingungen nachgeschalteter Geräte (z. B. Dampfturbinen, Wärmetauscher) zu erfüllen.
Überhitzter Dampf hat einen hohen Trockenheitsgrad, wodurch die Korrosion oder der Aufprall von flüssigem Wasser in Rohrleitungen und Geräten reduziert und die Systemsicherheit erhöht wird.

Optimierung der Wärmeverteilung:

Der Überhitzer ist in der Regel in Hochtemperatur-Rauchgasbereichen des Kessels angeordnet und arbeitet mit wassergekühlten Wänden, Konvektionsrohrbündeln und anderen Heizflächen zusammen, um die Verteilung und Nutzung der Rauchgaswärme zu optimieren.
Je nach Kesselkonstruktion kann der Überhitzer als Strahlungs-, Konvektions- oder Kombinationsüberhitzer ausgeführt werden, um sich flexibel an unterschiedliche Betriebsbedingungen anzupassen.

Auswirkungen

Kesselwirkungsgrad und Wirtschaftlichkeit:

Die Wärmeübertragungsleistung des Überhitzers wirkt sich direkt auf den Gesamtwirkungsgrad des Kessels aus. Eine effiziente Überhitzerkonstruktion kann die Abgastemperatur senken und Wärmeverluste reduzieren.
Wenn der Überhitzer nicht richtig konstruiert ist (z. B. unzureichende Wärmeübertragungsfläche oder Ablagerungen in den Rohren), kann dies zu einer unzureichenden Dampftemperatur führen, den Systemwirkungsgrad verringern und die Brennstoffkosten erhöhen.

Betriebssicherheit:

Der Überhitzer ist langfristig hohen Temperaturen, hohem Druck und korrosiven Rauchgasumgebungen ausgesetzt, sodass das Material und die Fertigungsqualität seine Zuverlässigkeit direkt beeinflussen.
Die Überhitzerrohrbündel können Hochtemperaturkriechen, Oxidation, Korrosion oder Verschleiß ausgesetzt sein, und ein Ausfall (z. B. Rohrbruch) kann zu einem Kesselausfall oder Sicherheitsunfällen führen.

Umweltverträglichkeit:

Durch die vollständige Nutzung von Hochtemperaturrauchgas senkt der Überhitzer die Abgastemperatur und reduziert indirekt die Treibhausgasemissionen und die Wärmebelastung.
Wenn sich jedoch Asche im Überhitzer ansammelt oder dieser verstopft, kann dies den Rauchgaswiderstand erhöhen, den Verbrennungswirkungsgrad beeinträchtigen und somit die Schadstoffemissionen erhöhen.

Systemkomplexität und Wartung:

Die Konstruktion und Anordnung des Überhitzers erhöhen die Komplexität der Kesselstruktur, und die Dampftemperatur muss präzise geregelt werden (z. B. durch Wassereinspritz-Entspannungseinrichtungen), um Überhitzung oder Unterkühlung zu vermeiden.
Im Betrieb müssen regelmäßig Ascheansammlungen, Verschleiß und Korrosion überprüft werden, und die Wartungskosten sind hoch, insbesondere bei Kohle- oder Müllverbrennungskesseln.

Auswirkungen auf nachgeschaltete Geräte:

Die vom Überhitzer bereitgestellte Dampftemperatur und -qualität wirken sich direkt auf die Leistung von Dampfturbinen oder Prozessanlagen aus. Eine zu hohe Dampftemperatur kann zu Überhitzungsschäden an den Geräten führen, während eine zu niedrige Temperatur den Wirkungsgrad verringert.
Ein stabiler Überhitzerbetrieb trägt dazu bei, die Lebensdauer nachgeschalteter Geräte zu verlängern und die Wartungshäufigkeit zu reduzieren.