سوپر هیتر به منظور افزایش دمای بخار اشباع و حذف ذرات معلق آب از بخار طراحی و نصب می‌گردند،در برخی از صنایع که نیازمند دمای بخار بیش از دمای اشباع می‌باشد لازم است سوپر هیتر را در مسیر بخار تعبیه نمود، این دستگاه، دمای بخار را بدون افزایش فشار کاری دیگ بخار، افزایش می‌دهد. سوپر هیتر را می‌توان به صورت یک دستگاه جانبی مجزا به دیگ بخار نصب نمود.
سوپر هیتر در بویلر
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.
سوپر هیتر ها از لحاظ نحوه انتقال حرارت به انواع: جابه جایی،تشعشعی و یا ترکیبی از این دو دسته بندی می شوند.
در سوپر هیتر های جابه جایی سوپر هیتر در مسیر گازهای داغ و در بالا و یا پایین محفظه آب قرار می گیرد تا از برخورد مستقیم با شعله در آن ها جلوگیری شود . عواملی که در این نوع از سوپر هیتر ها موجب افزایش انتقال حرارت می شود: 1. افزایش جریان سوخت و هوا که در نتیجه موجب افزایش گاز های حاصل از احتراق می شود. 2. افزایش نرخ دبی جرمی بخار
*سوپر هیتر های جابه جایی برای محدوده های دمایی پایین و بار بالا مورد استفاده قرار می گیرند.
*این مدل از سوپر هیتر ها در دماهای بالا و بار های کم مورد استفاده قرار می گیرند.
سوپر هیتر ها ترکیبی 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 هیتر های ترکیبی چند مرحله ای نیز گفته می شود و دمای ثابت در نج های مختلف بار را تضمین می کند.
عوامل تاثیر گذار در روند کاری سوپر هیتر ها:
تعدادی از پارامترهای خاص در کنار هم قرار می گیرند و موجب می شوند که یک سوپر هیتر به درستی عمل کرده و عمر قابل قبولی داشته باشد.
سطح حرارتی مناسب
انتخاب جنس مناسب
کنترل دمای فلز و تنظیم سطح حرارتی برای محافظت از خوردگی آن
کنترل رسوب گیری یا همان لحاظ کردن ضریب فائولینگ
شرایط کاری سوپرهیتر ها و مواد مورد استفاده در آن ها:
فشار کاری در واحد های صنعتی تولید همزمان و واحد های صنعتی ترکیبی رنج معمولی از 10 تا 100 بار و رنج دمایی از دمای اشباع در حدود 1000درجه فارنهایت را دارا می باشند.
لوله های آلیاژی بدون درز از قطر 1.25 تا 2.5 اینچ با جنس های آمده در جدول در ساختمان سوپر هیتر ها استفاده می شود. میزان تنش به دمای دیواره لوله ها بستگی دارد و ضخامت لوله ها بر اساس فرمول های آمده در استاندارد ASME SEC.1 & 8 محاسبه می شود.رنج سرعت در لوله های سوپر هیتر ها در حدود 50 تا 140 fps بسته به فشار کاری، افت فشار و کاهش بار می باشد.
به طور کلی افت فشار در کاربری های صنعتی در رنج 10 تا 70psi بسته سایز ، فشار و کاهش با کاری می باشد. البته افت فشار بسته به تعداد مراحل سوپر یت شدن می توان مقادیری بیش از این مقدرا بوده و تا 150-200psi بالا رود.
روش های مختلفی برای محاسبه سوپر هیتر ها وجود دارد که به پارامتر های گاز و بخار و شرایط واحد مربوطه بستگی دارد.
لوپ لوله های مورد استفاده در ساخت سوپر هیتر انواع مختلف دارد که یکی از آن ها نوع وارون است که در پکیج بویلر ها به فراوانی استفاده می شود حال آنکه نوع قائم پره دار آن ها نیز در سیستم های HRSG معمول می باشد. طراح نوع افقی این لوله ها با کلهگی افقی در هر دو نوع HRSG و پکیج بویلر ها استفاده می شود. میله مفتولی ها به طور معمول در پکیج های تولید بخار که دما آن ها در رنج 1500 -2200 درجه فارنهایت هستند و یا در شرایطیی که دمای میله برای مهم است مورد استفاده می شود. اگر چه که در سیکل های HRSG که رنج دمای پاین بوده (در حدود 900-1400 درجه فانهایت) و سطح حرارتی بالاتری مورد نیاز است از این تیپ لوله ها استفاده می شود. موارد استفاده این لوله ها موجب خلاصه شدن کاربری های آن ها شده است.
سوپر هیتر در بویلر
سوپر هیتر (superheater) دستگاهی است که در بویلرها وظیفه تولید بخار سوپرهیت را دارد معمولا سوپرهیترها برای تولید بخار با درجه حرارت های بالاتر از حالت اشباع مورد استفاده قرار می گیرند.
