1. Введение

Супернагреватель является одним из наиболее критически важных компонентов в котле или системе рекуперации тепла.
Его функция заключается в повышении температуры пара, генерируемого в барабане котла, выше точки насыщения, производя перегретый пар, который улучшает тепловую эффективность и выходную мощность турбин или технологических систем.

Преобразуя насыщенный пар в сухой высокотемпературный пар, супернагреватель значительно увеличивает энтальпию рабочей жидкости, позволяя той же массе пара переносить больше энергии, тем самым улучшая как экономию топлива, так и производительность установки.

Супернагреватели широко используются в тепловых электростанциях, химических заводах, нефтеперерабатывающих заводах, котлах утилизации отходящего тепла и системах CSP (Концентрированной Солнечной Энергии), где надежность и тепловая эффективность имеют первостепенное значение.

2. Принцип работы

Внутри супернагревателя пар проходит через набор U-образных или змеевиковых труб, подвергаясь воздействию горячего дымового газа или лучистого тепла от сгорания.
Когда пар проходит через трубы, он поглощает дополнительное тепло из потока газа — либо за счет конвекции, излучения, либо их комбинации — повышая свою температуру выше точки насыщения при заданном давлении.

Этот процесс устраняет оставшуюся влагу в паре, улучшая его качество и защищая такие компоненты, как турбины, регулирующие клапаны и теплообменники, от эрозии или термической усталости.

Типичные условия эксплуатации:

• В докритических котлах: до 540 °C и 16 МПа

• В сверхкритических или ультрасверхкритических установках: до 620 °C и 30 МПа

3. Классификация супернагревателей

Супернагреватели обычно классифицируются по механизму теплопередачи и структурной конфигурации.

(1) Конвекционный супернагреватель

Расположен на пути дымовых газов после выхода из топки.
Теплопередача происходит в основном за счет конвекции, а контроль температуры относительно прост.
Идеально подходит для среднетемпературных, средненапорных систем.

(2) Радиационный супернагреватель

Устанавливается непосредственно внутри топки или вблизи зоны пламени.
Он получает значительную часть тепла за счет излучения и может достигать более высоких температур на выходе.
Однако контроль температуры более сложен, а материалы труб должны выдерживать термические напряжения и окисление.

(3) Комбинированный супернагреватель

Объединяет радиационные и конвекционные секции.
Использует преимущества радиационного нагрева для быстрого повышения температуры и конвекционного нагрева для стабильного контроля на выходе.
Эта конфигурация широко применяется в современных высоконапорных и сверхкритических котлах.

4. Конструкция и материалы

Сборка супернагревателя обычно включает:

• U-образные или змеевиковые трубы

• Коллекторы или распределители

• Опорные и подвесные конструкции

• Сварные соединения и компенсаторы расширения

Материалы труб

Выбор материала зависит от температуры, давления и коррозионной среды:

• Углеродистая сталь: SA-210 Gr.A1, SA-192 — экономичный вариант, используется для низких и средних температурных диапазонов.

• Низколегированная сталь: SA-213 T11, T12, T22 — повышенная стойкость к ползучести для более высоких давлений.

• Высоколегированная и ферритная сталь: SA-213 T91, T92 — отличные высокотемпературные характеристики.

• Аустенитная нержавеющая сталь: SA-213 TP304, TP321H, TP347H — высокая стойкость к коррозии и окислению.

• Никелевые сплавы (опционально): Inconel 625, 800H — используются в экстремально тяжелых или коррозионных средах.

Все трубы точно изгибаются на станках с ЧПУ, а затем подвергаются термообработке, гидростатическим испытаниям и неразрушающему контролю (RT, UT, PT, MT) в соответствии с требованиями ASME Section I или Section VIII.

5. Преимущества производительности

1. Более высокая тепловая эффективность
   Перегретый пар переносит больше полезной энергии, улучшая эффективность турбин и технологических процессов, одновременно снижая расход топлива.

2. Повышенная надежность оборудования
   Сухой пар устраняет эрозию от конденсации и гидроудары, продлевая срок службы турбин и трубопроводов.

3. Снижение выбросов и энергосбережение
   Эффективная теплопередача снижает температуру выхлопных газов и выбросы CO₂.

4. Улучшенная гибкость процессов
   Перегретый пар обеспечивает точный контроль температуры в промышленных процессах, таких как реформинг, сушка и выработка электроэнергии.

5. Длительный срок службы и низкие затраты на обслуживание
   Использование высококачественной жаропрочной стали, точного изгиба и передовой сварки обеспечивает механическую целостность даже при циклических термических напряжениях.

6. Стандарты качества и испытания

В BOOYO Heavy Industry каждый супернагреватель проектируется и изготавливается в полном соответствии с:

• ASME Section I / Section VIII (Кодекс по котлам и сосудам под давлением)

• NB/T 47015-2011 (Китайский стандарт изготовления деталей под давлением)

• Ссылки на проектирование TEMA и API для индивидуальных теплообменных систем

Возможности инспекции и испытаний

• Гидростатические и пневматические испытания под давлением

• Капиллярный (PT), ультразвуковой (UT), магнитопорошковый (MT) и радиографический (RT) контроль

• Металлографические и твердостные испытания

• Проверка размеров и прямолинейности

• Термообработка и печь для снятия напряжений с полной записью данных

• Инспекция третьей стороной AI (Уполномоченным Инспектором) или представителями заказчика

Все данные инспекции и записи прослеживаемости материалов хранятся в Системе Менеджмента Качества BOOYO, сертифицированной по ISO 9001.

7. Производственные возможности BOOYO

Shandong BOOYO Heavy Industry Technology Group Co., Ltd. обладает мировыми производственными мощностями для:

• Изготовления U-образных труб диаметром до 76 мм и длиной до 15 м

• Автоматической сварки TIG/MIG/SMAW с аргоновой защитой

• Термообработки в печах с равномерным нагревом до 1100 °C

• Сборки трубных пучков, сварки коллекторов и испытаний под давлением

• Поверхностной обработки, пассивации и упаковки для экспорта

Компания имеет как Сертификаты ASME «S» и «U», так и Национальные лицензии на сосуды под давлением I и II класса, что позволяет полностью изготавливать супернагреватели, регенераторы, экономайзеры и агрегаты рекуперации тепла для внутренних и международных проектов.

Продукция BOOYO успешно применяется в:

• Тепловых электростанциях (угольных, биомассовых, утилизации отходящего тепла)

• Нефтехимических системах реформинга и гидрирования

• Металлургических системах рекуперации газа (охладители первичного газа, котлы утилизации отходящего тепла)

• Солнечно-тепловых системах CSP с расплавленной солью

• Агрегатах рекуперации тепла в химической и целлюлозно-бумажной промышленности