Почему в утилизационных котлах применяются змеевики в качестве конвективной поверхности нагрева

Обновлено: 19.05.2024

Вспомогательные поверхности нагрева котлоагрегатов и их элементы

Вспомогательные поверхности нагрева котлоагрегатов и их элементы называют поверхности нагрева, обеспечивающие передачу тепла от дымовых газов для подогрева питательной воды, воздуха, подаваемого в топку для сжигания топлива, а также для перегрева насыщенного пара в случае необходимости повышения его параметров.

Подогрев питательной воды перед ее поступлением в котел уменьшает механические напряжения в стенках барабанов и труб, возникающие от изменения температуры при подаче в них холодной воды и удлиняет срок службы котла. Подогрев воздуха, поступающего в топку, интенсифицирует горение топлива, повышает эффективность работы радиационных поверхностей нагрева. Пароперегреватель обеспечивает необходимое и обязательное во многих случаях качество пара.

Экономайзеры входят во вспомогательные поверхности нагрева котлоагрегатов и их элементы. Водяные экономайзеры изготовляются двух типов: чугунные из ребристых труб и стальные гладко-трубные. Чугунные экономайзеры собираются из чугунных ребристых труб и соединяются чугунными коленами (калачами) таким образом, чтобы питательная вода, поданная в одну из крайних нижних труб экономайзера, затем через соединительные калачи могла последовательно проходить снизу вверх по всем трубам. Затем вода, подогретая до необходимой температуры, поступает в котел.

Экономайзеры выпускаются отдельными блоками в облегченной обмуровке с металлической обшивкой. Они отличаются хорошей герметичностью. Блоки изготовляются одноколонковые и двухколонковые. Число труб в горизонтальном ряду (от 2 до 9) определяется из условий получения требуемой скорости движения дымовых газов, которая при нормальных условиях эксплуатации котлоагрегата должна быть равной: при сжигании газа и мазута 6 - 8 м/с; при сжигании твердого топлива 7-10 м/с. Число горизонтальных рядов определяется из условий получения требуемой поверхности нагрева экономайзера.

Рис. 36. Чугунные блочные водяные экономайзеры.

а - одноколонковый; б - двухколонковый; в - компоновка блочного экономайзер; с котлоагрегатом ДКВр-6,5-13; г - секция чугунного экономайзера; 1 - ребристьп трубы; 2 - обдувочиое устройство; 3 - изоляция; 4 - металлические перегородки; 5 - котел; 6 - газоход; 7 - экономайзер; 8 - выход дымовых газов.

Водяные экономайзеры из стальных труб бывают "кипящего" и "некипящего" типов. При кипящем типе между котлом и экономайзером не устанавливают никаких запорных приспособлений и нет ограничения предела нагревания воды. Вода в нем может закипеть, причем количество пара, образующегося в экономайзере, допускается до 15% общей паропроизводительности котла. В кипящем экономайзере должен предусмат-риваться беспрепятственный отвод пара в котел. Небольшие диаметры труб позволяют создать компактный экономайзер, работающий с высоким коэффициентом теплопередачи.

Вспомогательные поверхности нагрева котлоагрегатов и их элементы разбивают по высоте на несколько пакетов высотой до 1,5 м, между которыми предусматривается разрыв 600-800 мм. Такое разделение необходимо для лучшего обслуживания экономайзера, производства ремонта и монтажа. Змеевики крепят на стойках, опирающихся на металлические балки каркаса экономайзера. Стальные водяные экономайзеры изготовляют из блоков и транспортируют в собранном виде.

Воздухоподогреватели как вспомогательные поверхности нагрева котлоагрегатов и их элементы. Воздухоподогреватели предназначаются для подогрева воздуха, поступающего в топку котла теплом отходящих газов. Они подразделяются на два типа: рекуперативные и регенеративные.

Рекуперативные воздухоподогреватели. В рекуперативных подогревателях воздуха тепло дымовых газов передается воздуху постоянно через разделяющую их стенку. Для котлов малой и средней производительности применяются стальные трубчатые и чугунные ребристые воздухоподогреватели.

Рис. 37. Схемы включения водяных экономайзеров.
а - некипящего типа; б - кипящего типа; 1 - запорная задвижка; 2 - обратный клапан; 3, 4 - задвнжкн для питания котла через экономайзер и помимо него; 5 - предохранительный клапан

Регенеративные воздухоподогреватели как вспомогательные поверхности нагрева котлоагрегатов и их элементы. Наиболее компактными являются подогреватели воздуха регенеративного типа (рис.38), идея которых заключается в следующем: пакет металлических волнистых пластин, сложенных таким образом, что газ может проходить между ними в вертикальном направлении, медленно вращается вокруг вертикальной оси, причем каждая половина пакета поочередно вводится то в струю отходящих газов, то в струю воздуха. Пластины нагреваются от газов и затем попадают в струю воздуха, нагревая который, они в свою очередь охлаждаются, чтобы затем снова вступить в область газового потока.

Пароперегреватели. Пароперегреватели - это вспомогательные поверхности нагрева котлоагрегатов и их элементы, теплообменные устройства, предназначенные для получения перегретого пара. Пароперегреватели, как правило, выполняют из высококачественной стали и поэтому стремятся к максимальному уменьшению поверхности их нагрева, что достигается установкой пароперегревателей возможно ближе к топочному устройству. Конструкция пароперегревателей состоит из ряда параллельно включенных цельнотянутых труб диаметром 28 - 42 мм,

Рис. 38. Регенератиный воздухоподогреватель.

1 - короб для входа воздуха; 2 - фиксированный подшипник; 3 - вал ротора; 4 - набивка; 5 - неподвижный цилиндрический корпус; 6 - верхний подшипник вала; 7 - вертикальный цилиндрический ротор; 8 - короб выхода нагретого воздуха; 9 - электропривод ротора; 10 - уплотнение; 11 - короб выхода дымовых газов

Изогнутых в виде петлеобразных змеевиков, развальцованных своими концами в коллекторах-паросборниках. Использование труб небольшого диаметра упрощает гибку змеевиков, увеличивает коэффициент теплоотдачи от газов к стенке и уменьшает загрязнение поверхности нагрева (рис. 39). Существуют три типа пароперегревателей: конвективные, радиационные и комбинированные (сочетание конвективной части с радиационной).

Рис. 39. Горизонтальный конвективный пароперегреватель.

1 - подвод насыщенного пара из барабана; 2 - поверхностный пароохладитель; 3 - змеевики пароперегревателя; 4 - тяга; 5 - подвеска; 6 - перегородка из пластин; 7 - коллектор перегретого пара; 8 - дренажные коллекторы

При конструировании пароперегревателей для котлоагрегатов средней паропроизводительности скорость пара в них принимают в пределах 20- 25 м/с (исходя из условий надежного охлаждения паром стенок труб во избежание их перегрева), причем, чтобы не получить слишком больших гидравлических потерь, ее принимают тем меньше, чем больше давление пара. Обычно перепад давления в пароперегревателе не должен превышать 10% рабочего давления пара.

В пароперегревателе, кроме нагрева пара, происходит и некоторое испарение котловой воды, уносимой с насыщенным паром из барабана котла. Явление это нежелательное, так как вызывает появление в змеевиках накипи, очищать которую из-за сложной их формы затруднительно. Учитывая это, следует очень тщательно следить за качеством котловой воды и работой паросепарационных устройств.

Поверхности нагрева парового котла

Поверхностью нагрева парового котла называют те элементы, которые с одной стороны омываются горячими газами, а с другой стороны — водой, паром или смесью пара и воды. В практике эксплуатации и ремонта котельных агрегатов поверхностью нагрева условно считают также и элементы, входящие в контур трубной системы — барабаны, секции, камеры и устройства для их крепления, а также воздухоподогреватели .

Элементы поверхностей нагрева являются главными в котельном агрегате и их исправность в первую очередь определяет экономичность и надежность котельной установки.

Размещение элементов поверхности нагрева современного котла показано на рисунке:

Этот котел имеет П-образную форму. Левая вертикальная камера 2 образует топку, все стены ее покрыты трубами. Расположенные на стенах и потолке трубы, в которых происходит испарение воды, называют экранами. Экранные трубы, а также части пароперегревателя, расположенные на стенах топки, называют радиационными поверхностями нагрева, так как они воспринимают тепло от топочных газов главным образом вследствие радиации или лучеиспускания.

Нижнюю часть 9 топочной камеры обычно называют холодной воронкой. В ней происходит выпадение из топочного факела частиц золы. Охлажденные и затвердевшие частицы золы в виде спекшихся комков (шлака) через устройство 8 удаляются в систему гидрозолоудаления.

Верхняя часть топки переходит в горизонтальный газоход, в котором размещены ширмовый 3 и конвективный 5 пароперегреватели. Боковые стены и потолок горизонтального газохода обычно также покрыты трубами пароперегревателя. Эти элементы пароперегревателя называют полурадиационными, так как они воспринимают тепло от топочных газов как в результате радиации, так и конвекции, т. е. теплообмена, который происходит при соприкосновении горячих газов с трубами.

После горизонтального газохода за поворотной камерой начинается правая вертикальная часть котла, называемая конвективной шахтой. В ней в различной последовательности размещены ступени водяного экономайзера , ступени воздухоподогревателя, а в некоторых конструкциях и змеевики вторичного пароперегревателя .

Схема устройства котла зависит от его конструкции и мощности, а также давления пара. В устаревших трех-барабанных котлах низкого и среднего давления вода нагревается и испаряется не только в экранах, но и в кипятильных трубах, расположенных между верхними и нижними барабанами.

По опускному 3 пучку кипятильных труб вода из заднего барабана опускается в нижний барабан; эти трубы играют роль водоопускных труб. Незначительный нагрев этих труб топочными газами не нарушает циркуляции воды в котле, так как при низком и среднем давлениях разница в удельных весах воды и пара большая, что обеспечивает достаточно надежную циркуляцию. Вода в нижние камеры экранов 7 подается из верхних барабанов 2 по наружным необогревяемым водоопускным трубам.

В котлах среднего давления доля тепла, идущего на перегрев пара, сравнительно невелика (менее 20% всего тепла, воспринимаемого котельным агрегатом от дымовых газов), поэтому поверхность нагрева пароперегревателя также невелика и он размещается между пучками кипятильных труб.

В однобарабанных котлах среднего давления более поздних выпусков основная испарительная поверхность размещена на стенах топки в виде экранов 6, а небольшой конвективный пучок 10 выполнен из разведенных с большим шагом труб, которые представляют собой полурадиационную часть котла.

Котлы высокого давления изготовляются обычно с одним барабаном и конвективных пучков не имеют. Вся испарительная поверхность нагрева выполнена в виде экранов, которые питаются водой по наружным необогреваемым водоопускным трубам.

В прямоточных котлах барабан отсутствует.

Вода из экономайзера 3 поступает по подводящим трубам 7 в нижнюю камеру 6, а затем в радиационную часть 5, которая представляет собой испарительные трубы (витки), расположенные по стенам топки. Пройдя через витки, большая часть воды превращается в пар. Полностью испаряется вода в переходной зоне 2, которая располагается в области более низких температур топочных газов. Из переходной зоны пар поступает в пароперегреватель 1.

Таким образом, в прямоточных котлах циркуляция воды с ее возвратным движением отсутствует. Вода и пар проходят по трубам только один раз.

Пароперегревателем называют поверхность нагрева парового котла, в которой происходит перегрев пара до заданной температуры. Современные паровые котлы большой паропроизводительности имеют два пароперегревателя — первичный и вторичный (промежуточный). В первичный пароперегреватель насыщенный пар, имеющий температуру кипящей воды, поступает из барабана котла или переходной зоны прямоточного котла. Во вторичный пароперегреватель пар поступает из турбины для повторного перегрева.

Для перегрева пара в котлах высокого давления затрачивается до 35% тепла, а при наличии вторичного перегрева — до 50% тепла, воспринимаемого котельным агрегатом от топочных газов. В котлах с давлением более 225 ата эта доля тепла возрастает до 65%. В результате поверхности нагрева пароперегревателей значительно возрастают ,и в современных котлах их размещают в радиационной, полурадиационной и конвективной частях котла.

На рисунке ниже изображена схема пароперегревателя современного котла.

Пар из барабана 7 направляется в настенные трубные панели радиационной части 2 ж 4, затем в потолочные трубные панели 5. Из пароохладителя 8 пар поступает в ширмы 6, а затем в змеевики 10 конвективной части пароперегревателя. Ширма представляет собой расположенный в одной плоскости пакет U-образных труб, которые жестко скреплены между собой почти без зазора. Пар входит в одну камеру ширмы, проходит по трубам и выходит через вторую камеру. Схема расположения ширм в котле показана на рисунке:

Водяные экономайзеры вместе с воздухоподогревателями обычно располагают в конвективных шахтах. Эти элементы поверхности нагрева называют хвостовыми, так как их располагают последними по пути дымовых газов. Водяные экономайзеры выполняют преимущественно из стальных труб. На котлах низкого и среднего давления устанавливают чугунные экономайзеры, составленные из чугунных ребристых труб. Трубы соединены чугунными отводами (калачами).

Стальные экономайзеры могут быть кипящего и некипящего типа. В экономайзерах кипящего типа часть подогреваемой воды (до 25%) превращается в пар.

Компоновка низкотемпературных поверхностей нагрева

Воздухоподогреватели и экономайзеры являются низкотемпературными поверхностями нагрева. Общие задачи при их конструировании: интенсификация теплообмена и создание компактных малогабаритных элементов с умеренной затратой металла, которые бы подвергались минимальным золовому износу, загрязнениям и коррозионным повреждениям.

Воздухоподогреватель работает в условиях,

Отличных от условий работы экономайзера и других элементов водопарового тракта. Здесь наименьшие температурные напоры между продуктами сгорания и воздухом и самый низкий коэффициент теплопередачи. Поэтому поверхность нагрева воздухоподогревателя превышает суммарную поверхность нагрева всех элементов водопарового тракта и для котлов мощного блока достигает десятков и сотен тысяч квадратных метров.

Рис. 19.1. Изменение температурного напора в процессе подогрева воздуха.

Воздух в воздухоподогревателе — среда с малым содержанием водяных паров. Наоборот, продукты сгорания в зависимости от влажности топлива и содержания в нем водорода обычно содержат большое количество водяных паров, а также трехатомных газов (С02 и SO2), и потому их объем и теплоемкость выше, чем у воздуха. Объем продуктов сгорания увеличивается еще из-за наличия в н^х избытка воздуха. В результате отношение водяных эквивалентов воздуха и продуктов сгорания Ч^=СвУв/ (CrVr) в области воздухоподогревателя всегда меньше единицы. Это означает, что воздух в воздухоподогревателе нагревается быстрее, чем охлаждаются в нем продукты сгорания. Так, для маловлажного топлива в среднем на каждый градус охлаждения продуктов сгорания воздух нагревается примерно на 1,2°С, а при влажном топливе — около 1,4°С. Эти соотношения приводят к тому, что по мере нагрева воздуха температурный напор, определяющий интенсивность теплообмена, уменьшается и на горячем конце воздухоподогревателя достигает минимального значения (рис. 19.1). Поэтому уровень температуры уходящих газов определяется не температурным напором между рабочими средами на холодной стороне воздухоподогревателя, где она больше, а экономически обоснованной разностью температур на горячей стороне At, где она меньше. Обычно эта разность температур составляет не менее 30—40°С. Дальнейшее повышение температуры горячего воздуха уже невыгодно из-за очень вялого теплообмена в горячей части воздухоподогревателя (мало At). Таким образом, повышение температуры горячего воздуха связано с ростом температуры уходящих газов или увеличением поверхности нагрева воздухоподогревателя. На рис. 19.2 показана зависимость температуры уходящих газов от температуры подогрева воздуха при разных отношениях водяных эквивалентов (Ч^І), ^х. в=30°С и температурном напоре на горячей стороне А/=40°С. Так, для того, чтобы подогреть воздух до 400—420°С (топливо АІІІ) при Чг=0,8 температура уходящих газов не может быть меньше 140—150°С. Для более влажных топлив (бурый уголь) Чг=0,65 и при той же температуре горячего воздуха <їух^200

220°С, что экономически невыгодно. Для экономайзера в противоточной схеме по мере нагревания температурный напор на горячем конце, наоборот, возрастает ввиду высокой теплоемкости воды.

Различают одноступенчатую и двухступенчатую компоновки низкотемпературных поверхностей нагрева.

100 200 300 Ш 500

Рис. 19.2. Влияние подогрева воздуха на температуру уходящих газов при различных отношениях водяных эквивалентов.

При одноступенчатой компоновке экономайзер и воздухоподогреватель располагают в газовом тракте последовательно и работают они по противоточной схеме (рис. 19.3). Такая компоновка ограничивает возможности подогрева воздуха в воздухоподогревателе. В од-

Рис. 19.3. Распределение температурных напоров при одноступенчатой компоновке низкотемпературных поверхностей нагрева.

1 — экономайзер; 2 — воздухоподогреватель.

Рис. 19.4. Распределение температурных напоров при двухступенчатой компоновке низкотемпературных поверхностей нагрева.

J и 3 — соответственно вторая н первая ступени экономайзера; 2 н 4 — вторая н первая ступени воздухоподогревателя.

Ноступенчатой компоновке поверхностей важным является выбор температуры газов на границе экономайзера и воздухоподогревателя. Обеспечение экономически оправданной температуры уходящих газов с учетом соотношения водяных эквивалентов достигается при подогреве воздуха до 250—350°С. Для подогрева воздуха до 350—450°С воздухоподогреватель выполняют двухступенчатым, располагая экономайзер (рис. 19.4) между этими ступенями. Сущность двухступенчатой схемы заключается в увеличении температурного напора At на горячем конце воздухоподогревателя в результате переноса его горячей (второй) ступени в область более высокой температуры продуктов сгорания. Это позволяет сохранить температуру уходящих газов на достаточно низкрм уровне.

Рис. 19.5. Способы присоединения змеевиков экономайзера к коллектору.

А — через соединительные патрубки, проходящие сквозь обмуровку; б — с размещением колекторев в 2 — крдлектор; 3 — соединительные патрубки; 4 — опорная конструкция змеевиков.

Газоходе; I — змеевики;

Воздухоподогреватель выполняют из углеродистой стали, для которой максимально допустимая температура не превышает 500°С, что при температуре подогрева воздуха до 420°С соответствует температуре продуктов сгорания не более 580°С. Обычно температура продуктов сгорания за пароперегревателем выше и составляет 600—650°С, а потому для защиты металла второй ступени воздухоподогревателя перед ней располагают вторую (горячую) ступень экономайзера. При двухступенчатой компоновке воздухоподогревателя и водяного экономайзера заметно увеличивается высота конвективной шахты, растут монтажные затраты, поэтому такая схема применяется только для топлив, которые требуют высокого подогрева воздуха.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА КОТЛОАГРЕГАТОВ И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ

Вспомогательными поверхностями нагрева котлоагрегатов называют поверхности нагрева, обеспечивающие передачу тепла от дымовых газов для подогрева питательной воды, воздуха, подаваемого в топку для сжигания топлива, а также для перегрева насыщенного пара в случае необходимости повышения его параметров.

Аппараты для подогрева питательной воды за счет тепла отходящих дымовых газов называют экономайзерами.

Использование тепла отходящих дымовых газов для подогрева воздуха, поступающего в топку, осуществляется в воздухоподогревателе.

Устройство для перегрева пара выше температуры кипения при котловом давлении называют пароперегревателем.

Наличие у котлоагрегата экономайзера и воздухоподогревателя повышает его экономичность, т. е. снижает расход топлива на выработку единицы тепловой энергии. В практике эксплуатации установок поверхности нагрева экономайзеров и воздухоподогревателей называют хвостовыми поверхностями нагрева.

Пароперегреватель обеспечивает необходимое и обязательное во многих случаях качество пара.

Анализ существующего котельного парка на предприятиях отрасли показал, что температура уходящих газов за котлами колеблется в очень широких пределах (от 150 до 400° С и выше), хвостовые поверхности нагрева котлов во многих случаях отсутствуют. Поэтому потери тепла с уходящими газами являются большими и при сжигании высоковлажных древесных отходов могут достигать 20 % и выше.

Между тем экономия древесного топлива является актуальной для лесопромышленных предприятий, так как во многих случаях для энергетических нужд используется стволовая древесина, которая должна применяться в технологических целях.

Как указано выше, снижение потерь тепла с уходящими газами и повышение КПД котлоагрегата обеспечивается установкой хвостовых поверхностей нагрева: воздухоподогревателей или водяных экономайзеров.

Остановимся на описании некоторых элементов вспомогательных поверхностей нагрева.

Э к о н о м а й з е р ы. Водяные экономайзеры изготовляются двух типов: чугунные из ребристых труб и стальные гладко- трубные.

Чугунные экономайзеры собираются из чугунных ребристых труб и соединяются чугунными коленами (калачами) таким образом, чтобы питательная вода, поданная в одну из крайних нижних труб экономайзера, затем через соединительные калачи могла последовательно проходить снизу вверх по всем трубам. Затем вода, подогретая до необходимой температуры, поступает в котел.

Чугунные ребристые трубы по краям имеют прямоугольные фланцы, которые одновременно составляют стенки, ограничивающие газоход. Чтобы предупредить присос воздуха, щели между фланцами уплотняют асбестовым шнуром, укладываемым в особые канавки, находящиеся во фланцах. Две другие стенки экономайзера оборудуются изоляцией с обшивкой или кирпичной кладкой, которая выполняется красным кирпичом, толщиной в полтора-два кирпича, с целью уменьшения присоса, поскольку в газоходах экономайзера создаются значительные разрежения. На рис. 36 показаны блочные чугунные экономайзеры.

Экономайзеры выпускаются отдельными блоками в облегченной обмуровке с металлической обшивкой. Они отличаются хорошей герметичностью. Блоки изготовляются одноколонко - вые (рис. 37, а) и двухколонковые (рис. 37,6). Число труб в горизонтальном ряду (от 2 до 9) определяется из условий получения требуемой скорости движения дымовых газов, которая при нормальных условиях эксплуатации котлоагрегата должна быть равной: при сжигании газа и мазута 6. 8 м/с; при сжигании твердого топлива 7. 10 м/с. Число горизонтальных рядов определяется из условий получения требуемой поверхности нагрева экономайзера.

В двухколонковых экономайзерах между колонками устанавливается металлическая перегородка. В этом случае поток воды по выходе из группы экономайзера, находящейся в одном газоходе, идет в нижнюю часть экономайзера, расположенную в другом газоходе.

Дымовые газы в экономайзерах обычно направляются сверху вниз, т. е. навстречу движению воды, благодаря чему создается противоток, что обусловливает лучший теплообмен между газами и водой.

Поскольку водяной экономайзер, собираемый из ребристых труб, довольно быстро загрязняется золой и сажей, его необходимо периодически обдувать паром или сжатым воздухом, что применяют также при водогрейных котлах. С этой целью экономайзеры снабжаются стационарными аппаратами с одной или двумя обдувочными каретками. Сопловой аппарат обеспечивает эффективную очистку до четырех рядов труб по вертикали вверх и вниз.

Во избежание парообразования и гидравлических ударов конечная температура воды в чугунном отключаемом водяном экономайзере должна быть не менее чем на 40° С ниже температуры насыщенного пара в котле, а при наличии авто-

Рис. 36, Чугунные блочные водяные экономайзеры:

А — одноколонковый; 6 — двухколонковый; в — компоновка блочного экономайзера с котлоагрегатом ДКВр-6,5-13; г — секция чугунного экономайзера; / — ребристые трубы; 2 — обдувочное устройство; 3 — изоляция; 4 — металлические перегородки; 5 — котел; 6 — газоход; 7 — экономайзер; 8 — выход дымовых газов

Матических устройств, регулирующих температуру подогрева воды в экономайзере, эта разность может быть снижена до 20° С.

Во избежание коррозии наружных поверхностей труб вода, поступающая в экономайзер, должна иметь температуру на
10е С выше температуры точки росы (температуры конденсации водяных паров) дымовых газов, что исключает возможность образования влаги на поверхности труб. Скорость воды в экономайзере должна быть в пределах 0,5 . 1 м/с.

Чугунные водяные экономайзеры применяются для котельных агрегатов малой и средней мощности для давлений до 2,2 МПа. Они могут применяться и для нагревания сетевой

Рис. 37. Стальной гладкотрубный змеевиковый экономайзер:

/ — ннжннй коллектор; 2 — промежуточный коллектор; 3 — змеевики; 4 — верхний коллектор; 5 — лаз

Воды. В зависимости от назначения экономайзера изменяется схема соединения труб и экономайзеру присваивается индекс П (питательный) или Т (теплофикационный).

Температура газов за экономайзером для котлов ДКВр не должна превышать 180° С. Температура воды в экономайзере: питательной на выходе 100° С (но не ниже 70° С) и на выходе 140. 155° С; сетевой на входе 70 и на выходе 101 . 117° С.

Укомплектовывают котлоагрегаты с давлением свыше 2,2 МПа. Их выполняют из стальных труб с наружным диаметром 28. . 32 мм, изогнутых в виде горизонтальных змеевиков (рис. 37). Концы труб приваривают к коллекторам.

Водяные экономайзеры из стальных труб бывают «кипящего» и «некипящего» типов. При кипящем типе между котлом
и экономайзером не устанавливают никаких запорных приспособлений и нет ограничения предела нагревания воды. Вода в нем может закипеть, причем количество пара, образующегося в экономайзере, допускается до 15% общей паропроизводи- тельности котла. В кипящем экономайзере должен предусматриваться беспрепятственный отвод пара в котел. Небольшие диаметры труб позволяют создать компактный экономайзер, работающий с высоким коэффициентом теплопередачи.

Поверхность нагрева экономайзера разбивают по высоте на несколько пакетов высотой до 1,5 м, между которыми предусматривается разрыв 600. 800 мм. Такое разделение необходимо для лучшего обслуживания экономайзера, производства ремонта и монтажа. Змеевики крепят на стойках, опирающихся на металлические балки каркаса экономайзера. Стальные водяные экономайзеры изготовляют из блоков и транспортируют в собранном виде.

Чугунные экономайзеры хорошо противостоят влиянию как внутренней, так и внешней коррозии. Стальные экономайзеры, наоборот, очень подвержены коррозии, поэтому в установках приходится особенно тщательно деаэрировать питательную воду, которая поступает в нижний коллектор экономайзера, проходит последовательно снизу вверх по всем змеевикам и выходит через верхний коллектор, направляясь в барабан котла. Дымовые газы в экономайзере движутся обычно сверху вниз, т. е. навстречу потоку воды. Скорость воды в некипящем экономайзере должна быть не менее 0,3. 0,4 м/с при номинальной нагрузке котла, а на выходе из кипящего экономайзера— не менее 1 м/с.

При сжигании твердых видов топлива с большим количеством мелких фракций наблюдается большой золовый износ некоторых участков труб. Чтобы предохранить их от этого, в местах, подверженных износу, устанавливают специальные защитные приспособления. Для предотвращения износа труб летучей золой минимальная скорость дымовых газов в экономайзере при сжигании твердого топлива должна быть не ниже 6 м/с, а по условиям золового износа труб змеевиков — не более 10 м/с.

Основной задачей эксплуатации водяных экономайзеров при работе на твердом топливе является постоянная и систематическая очистка их от внешних загрязнений. На рис. 39 представлены схемы включения водяных экономайзеров.

Установка водяного экономайзера обеспечивает экономию топлива от 5 до 12%. Для ориентировочных расчетов можно считать, что при охлаждении дымовых газов на 1°С вода в экономайзере подогревается на 0,5° С.

Воздухоподогреватели. Воздухоподогреватели предназначаются для подогрева воздуха, поступающего в топку котла теплом отходящих газов. Они подразделяются на два типа: рекуперативные и регенеративные.

Рис. 38. Схемы включения водяных экономайзеров:

А — некипящего типа; б — кипящего типа; 1 — запорная задвижка; 2 — обратный клапан; 3, 4 — задвнжкн для питания котла через экономайзер и помимо иего; 5 — предохранительный клапан

Стоящее время изготовляются только стальные трубчатые воздухоподогреватели, как наиболее дешевые и экономичные. По конструктивному выполнению трубчатые подогреватели делятся на вертикальные и горизонтальные, а по ходу газа — на одно - ходовые и двухходовые. В котлоагрегатах средней и большой мощности применяются только одноходовые подогреватели по газу и многоходовые — по воздуху.

Вертикальные трубчатые подогреватели собираются из отдельных секций, состоящих из верхних и нижних трубных досок, в которые ввариваются в шахматном порядке стальные
трубы диаметром до 40 мм и толщиной стенки 1,5 мм. Дымовые газы проходят внутри труб сверху вниз, а воздух — между трубами (в поперечном направлении). Для обеспечения достаточного обдува внутренних поверхностей труб от летучей зоны (при сжигании твердого топлива) скорость дымовых газов в воздухоподогревателе должна быть порядка 10. 14 м/с. Скорость воздуха принимается приблизительно в 2 раза меньшей. Для ориентировочных расчетов можно принимать, что охлаждение дымовых газов в воздухоподогревателе на 1°С соответствует подогреву воздуха на 1,25°С для сухих и на 1,5° для влажных топлив.

Во избежание коррозии воздухоподогревателя минимальная температура его стенки в самом холодном месте (при входе воздуха) должна быть выше температуры точки росы не менее чем на 10° С.

Для котельных агрегатов малой мощности при сжигании высоковлажных древесных отходов устанавливаются двухходовые (по газовой стороне) трубчатые воздухоподогреватели, которые состоят из двух секций, перепускных воздушных коробов, опорной рамы.

Дымовые газы проходят по трубам сверху вниз, делают поворот на 180° и по второй секции движутся снизу вверх. Воздух движется горизонтально, переходя из одной секции в другую по специальному перепускному воздушному коробу. Поверхность нагрева этих подогревателей 85, 140, 233, 300 и 498 м3, скорость газов 10. 12 м/с; воздуха 5. 6 м/с. Подогрев воздуха осуществляется до 250 °С. На рис. 39 представлен одно - ходовой трубчатый воздухоподогреватель.

Регенеративные воздухоподогреватели. Наиболее компактными являются подогреватели воздуха регенеративного типа (рис. 40), идея которых заключается в следующем: пакет металлических волнистых пластин, сложенных таким образом, что газ может проходить между ними в вертикальном направлении, медленно вращается вокруг вертикальной оси, причем каждая половина пакета поочередно вводится то в струю отходящих газов, то в струю воздуха. Пластины нагреваются от газов и затем попадают в струю воздуха, нагревая который, они в свою очередь охлаждаются, чтобы затем снова вступить в область газового потока.

Рис. 39. Трубчатый од - ноходовой воздухоподогреватель:

1 — трубы; 2 — верхняя

Трубная доска; 3 — перепускной воздушный короб;

4 — нижняя трубиая доска;

5 — промежуточная трубная доска

Пароперегреватели. Пароперегреватели — это тепло - обменные устройства, предназначенные для получения перегретого пара. Они являются одним из наиболее ответственных
элементов котла: температура рабочего агента в них больше, чем в других частях котлоагрегата, а поэтому стенки их труб нагреваются больше, чем трубы котла. Пароперегреватели, как правило, выполняют из высококачественной стали и поэтому стремятся к максимальному уменьшению поверхности их нагрева, что достигается установкой пароперегревателей возможно ближе к топочному устройству.

Рис. 40. Регенеративный воздухоподогреватель:

I — короб для входа воздуха; 2 — фиксированный подшипник; 3 — вал ротора; 4 — набивка; 5 —неподвижный цилиндрический корпус; 6 — верхний подшипник вала; 7 — вертикальный цилиндрический ротор; 8 — короб выхода нагретого воздуха; 9 — электропривод ротора; 10 — уплотнение;

II — короб выхода дымовых газов

Существуют три типа пароперегревателей: конвективные, радиационные и комбинированные (сочетание конвективной части с радиационной). В котлоагрегатах низкого и среднего давления при температуре перегрева пара до 440° С применяются в основном только конвективные пароперегреватели. Они устанавливаются обычно за первым газоходом котла при выходе дымовых газов из топки (где последние имеют наивысшую температуру) и отделяются от нее небольшим фестоном из

Конструкция пароперегревателей состоит из ряда параллельно включенных цельнотянутых труб диаметром 28 . 42 мм,
труб заднего экрана или несколькими рядами кипятильных труб. Допускается как вертикальное, так и горизонтальное расположение змеевиков пароперегревателя. То и другое расположение имеет свои положительные стороны и недостатки.

Применение пароперегревателей с вертикальными змеевиками упрощает их крепление, но при этом затрудняется удаление из них воды, что приводит к коррозии и увеличению высоты котла. Применение горизонтальных пароперегревателей

Рис. 41. Горизонтальный конвективный пароперегреватель:

1 — подвод насыщенного пара из барабана; 2 — поверхностный пароохладитель; 3 — змеевики пароперегревателя; 4 — тяга; 5 — подвеска; 6 — перегородка из пластин; 7 — коллектор перегретого пара; 8 — дренажные коллекторы

Устраняет эти недостатки, однако здесь наблюдается провисание труб змеевиков в процессе эксплуатации, что приводит к ухудшению теплопередачи.

При конструировании пароперегревателей для котлоагре - гатов средней паропроизводительности скорость пара в них принимают в пределах 20. 25 м/с (исходя из условий надежного охлаждения паром стенок труб во избежание их перегрева), причем, чтобы не получить слишком больших гидравлических потерь, ее принимают тем меньше, чем больше давление пара. Обычно перепад давления в пароперегревателе не должен превышать 10% рабочего давления пара.

Следует иметь в виду, что с понижением форсировки котла уменьшается и температура пара, а с повышением влажности топлива она возрастает, так как в этом случае за счет испарения влаги увеличивается количество дымовых газов, что приводит к увеличению их скорости при прохождении через пароперегреватель и более интенсивной передаче тепла от газов к пару. Кроме того, постепенное загрязнение наружных и внутренних поверхностей труб пароперегревателей вызывает понижение температуры перегрева пара. Все это приводит к необходимости регулирования температуры перегретого пара, которое в настоящее время осуществляется в основном путем его охлаждения. Для этого поверхность нагрева пароперегревателя определяют из расчета перегрева пара на 25. 30° С больше, чем требуется по номиналу. Соответственно этому рассчитывают специальный пароохладитель.

В котельных агрегатах средней паропроизводительности применяется поверхностный пароохладитель, состоящий из корпуса, внутри которого расположен пучок стальных труб. По ним проходит питательная вода, а между ними — пар. Регулирование температуры перегретого пара производится изменением количества питательной воды, пропускаемой по трубам. По отношению к потоку газов пароперегреватели могут включаться по прямоточной, противоточной, параллельной и смешанной схемам.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Конвективная поверхность нагрева размещена в газоходе и представляет змеевиковый экономайзер, состоящий из 16 секций. Секции набирают таким образом, чтобы змеевики располагались параллельно фронту котла в шахматном порядке. Для сжигания газа установлены четыре подовые горелки с прямой щелью, заканчивающейся вверху внезапным расширением. Горелки размещены между вертикальными топочными экранами. [2]

Конвективные поверхности нагрева должны иметь устройства для удаления осевшей после обдувки золы. Из мест обора зола должна удаляться свободно я без перегрузок. Все места, где скапливается осевшая зола, должны быть достаточных размеров и доступны для чистки. Глухие мешки, где может скапливаться зола, должны быть уменьшены до минимума. [3]

Конвективная поверхность нагрева 2 котла состоит из 156 горизонтальных труб длиной 2 9 м, расположенных в 6 рядов по 26 труб в каждом и вваренных в коллекторы диаметром 108 X 4 мм. [5]

Конвективные поверхности нагрева , за исключением экономайзера, расположены в плоскости, перпендикулярной фронту, и опираются на подвесные трубы 6, являющиеся первой ступенью экономайзера. [7]

Конвективные поверхности нагрева в передвижных паровых котлах состоят из испарительных поверхностей котла, пароперегревателей и водяных экономайзеров. [8]

Конвективная поверхность нагрева , располагаемая в зоне температур, указанных в таблице или на 50 С меньших, должна быть фесто-нирована. В противном случае температуры газов, указанные в таблице, должны быть уменьшены на 50 С. [9]

Конвективные поверхности нагрева ( испарительная и пароперегревателя) размещены в двух самостоятельных горизонтальных газоходах и выполнены в виде гладкотрубных змеевиков, расположенных вертикально. Пароперегреватель конвективного типа, двухступенчатый. Температура перегрева пара регулируется двухступенчатым пароохладителем, установленным в рассечку. [10]

Конвективные поверхности нагрева расположены в двух опускных газоходах с полностью экранированными стенами. Ограждающими поверхностями каждой конвективной шахты являются промежуточная стена котла, боковая стена котла, фронтовая и задняя стены конвективной шахты. [11]

Конвективные поверхности нагрева обычно выполняют в виде рядов труб с коридорным или шахматным расположением, омываемых продуктами сгорания топлива. Движение газов в трубном пучке продольное или поперечное, В этих поверхностях нагрева перенос теплоты от греющих газов к рабочей среде осуществляется преимущественно за счет конвекции. Радиационная составляющая в общем потоке теплоты, передаваемом рабочему телу, относительно невелика вследствие снижения температур потока газов по ходу их движения в газоходах котла и малой толщины излучающего слоя в межтрубном пространстве. [12]

Конвективные поверхности нагрева всех котлов выполнены одинаково, за исключением котла KB-TGB, у которого в конвективной шахте установлен един пакет. [14]

Конвективные поверхности нагрева паровых и водогрейных котлов играют важную роль в процессе получения пара или горячей воды, а также использования теплоты продуктов сгорания, покидающих топочную камеру. Эффективность работы конвективных поверхностей нагрева в значительной мере зависит от интенсивности передачи теплоты продуктами сгорания воде и пару. [15]

Читайте также: