Поверхности нагрева котельных агрегатов. Вспомогательное оборудование

Экономайзеры служат для подогрева питательной воды отходя­щими из топки газами перед ее поступлением в испарительную часть котла. Располагают их в газоходе котла за пароперегревате­лями (по ходу движения газа) и изготовляют из стальных и чугун­ных труб, собранных в пакеты (рис.14.4). Чугунные трубы имеют обычно наружное оребрение для повышения интенсивности теп­лоотдачи от дымовых газов к стенке труб, которая в данном слу­чае лимитирует общую скорость теплоотдачи. Движение воды в трубах вертикальное, снизу вверх; выделяющиеся при нагреве воды пузырьки воздуха также перемещаются вверх и не препят­ствуют движению воды в трубах.

При проектировании экономайзеров предусматривают, что­бы температура воды на входе в них была выше температуры точки росы дымовых газов, при этом на наружной стенке труб не происходит конденсации водяных паров, содержащихся в га­зах и, следовательно, не наблюдается интенсивной коррозии труб.

Рис. 14.4. Стальной водяной экономайзер: 1 – трубы; 2 – коллектор подогретой воды; 3 – коллек­тор исходной (питательной) воды; 4 – опора змеевиков

Воздухоподогреватели – это устройства для подогрева воздуха уходящими из котла дымовыми газами перед подачей его в топку котла. По способу теплообмена воздухоподогреватели подразде­ляют на рекуперативные, в которых передача теплоты от газа к воздуху осуществляется через разделяющую их стенку, и регенеративные, которые представляют собой набивку, заполняющую объем воздухоподогревателя, через которую поочередно продува­ют то дымовые газы, нагревающие набивку, то воздух, отбираю­щий теплоту от нагретой набивки.

В котлах малой и средней тепловой мощности воздухоподо­греватели обычно выполняют в виде рекуперативных трубчатых теплообменников – многоходовых по воздуху (рис. 14.5). Дымо­вые газы движутся по вертикальным стальным трубам диаметром 30...40 мм, а воздух омывает их снаружи, перемещаясь в попереч­ном направлении.

По ходу газа воздухоподогреватели устанавливают за эконо­майзерами. Во избежание конденсации водяных паров, содержа­щихся в дымовых газах, в воздухоподогревателе температура воз­духа на входе в него поддерживается на 5...10 °С выше температуры точки росы дымовых газов путем предварительного нагрева воздуха или его рециркуляции. В первом случае воздух подогревают в специальных ка­лориферах, во втором – смешивают с горячим воздухом, отбирая его из воз­душного тракта на входе в дутьевой вентилятор. Поскольку в нижней части воздухоподогревателя все-таки происходит низкотемператур­ная коррозия, то для увеличения его ремонтопригодности нижний ход воздухоподогревателя делают съемным, подвешивая его к балкам каркаса.

Рис. 14.5. Рекуперативный воздухоподогреватель: 1, 3 – трубные доски (перегородки); 2 – промежуточная перегородка; 4 – трубы; 5 – входной короб; 6 – пере­пускной короб

Рис. 14.6. Регенеративный воздухоподогрева­тель: 1 – вал ротора; 2 – подшипники; 3 – электродвига­тель; 4 – набивка; 5 – наружный кожух; 6 – уплот­нение; 7 – ротор, разделенный на секции; I – по­ток воздуха; II – поток дымовых газов

Регенеративный воздухоподогреватель показан на рис. 3. Внутри металлического кожуха 5 с помощью вала 1 вращается ротор 7, разделенный вертикальными перегородками на отдель­ные секции. Внутри секций находится набивка, состоящая из тонкостенных гофрированных листов. К верхней и нижней час­тям кожуха приварены патрубки для подвода и отвода газов и воздуха. Вращением вала с перегородками обеспечивается кру­говое перемещение набивки. Находясь между газовыми патруб­ками, она нагревается, аккумулируя теплоту, а между воздуш­ными патрубками охлаждается, отдавая теплоту нагреваемому воздуху. Регенеративные воздухоподогреватели более компакт­ны и менее металлоемки, чем рекуперативные, и имеют более низкое аэродинамическое сопротивление. Недостаток их состо­ит в том, что из-за наличия вращающихся деталей требуется ус­танавливать сложные уплотнения, которые не вполне надежны в работе.

Кроме того, необходимы охлаждение подшипников и посто­янный контроль за работой ротора; если в котле используется зольное топливо, то постепенно забиваются золой межпластин­ные зазоры. Конструктивно регенеративные воздухоподогревате­ли изготовляют как с вертикально, так и с горизонтально распо­ложенным ротором.

Пароперегреватели – это устройства, предназначенные для повышения температуры насыщенного пара (перегрева) при его постоянном давлении путем передачи пару определенного коли­чества теплоты от дымовых газов, проходящих по газовому трак­ту котельной установки. Их подразделяют на радиационные и конвективные в зависимости от преобладающего способа пере­дачи теплоты в них.

Радиационные перегрева­тели располагают на выхо­де газов из топки или в га­зоходе, в зоне высоких температур дымовых газов, поэтому основной поток теплоты к ним передается за счет излучения. Конвективные перегреватели помещают в газоходе в зоне более низких температур, поэтому теплота в этом случае передается преиму­щественно путем конвективного теплообмена. Пароперегрева­тели изготовляют из труб диаметром 25...54 мм. В зависимости от направления движения пара и газа они бывают прямоточны­ми, противоточными и со смешанным движением потоков (рис. 14.7).

Радиационные пароперегреватели конструктивно выполняют в виде ширм, которые состоят из близко расположенных одна от другой труб, находящихся в одной плоскости; концы труб вваре­ны во входной и выходной коллектор. В котле обычно есть не­сколько рядов ширм, расположенных на расстоянии 450...1000 мм одна от другой. Трубы в ширмах могут быть как вертикальными, так и горизонтальными. Вертикальное располо­жение труб облегчает подвеску ширм (в этом случае ее осуществ­ляют за коллекторы), но затрудняет слив конденсата при оста­новках котла.

Пароперегреватели устанавливают в газоходе котла перед эко­номайзерами в зоне с достаточно высокой температурой газов (600...1050°С), поэтому для повышения жаростойкости их изго­товляют из перлитных сталей с добавками легирующих элемен­тов либо из аустенитных. Расположение труб в конвективных па­роперегревателях шахматное или коридорное.

Рис. 14.7. Типы пароперегревателей:

а – прямоточный; б – противоточный; в – со смешанным движением потоков