double arrow

Лекция 10. 5. Водяные экономайзеры

4. Пароперегреватели

5. Водяные экономайзеры

6. Воздухоподогреватели

1. Пароперегреватели

Полученный в испарительных поверхностях нагрева водяной пар (насыщенный) может быть направлен к потребителю или для повышения температуры в пароперегреватель. Для производственных нужд температура пара ограничивается в 250ºС.

Трубные змеевики пароперегревателя работают в наиболее тяжёлых температурных условиях (высокая температура продуктов сгорания и низкий коэффициент теплоотдачи к пару). Для изготовления пароперегревателя требуется легированная высококачественная сталь.

Пароперегреватель представляет собой систему параллельно включенных (по пару) змеевиков из труб с dН=30÷40 мм, омываемых с наружной стороны продуктами сгорания топлива. По условиям внешнего тепловосприятия различают: конвективные, радиационные и комбинированные пароперегреватели.

Надёжная работа пароперегревателя зависит от правильно выбранной массовой скорости пара. При нарушении этого условия будет понижаться температура стенки трубы пароперегревателя, что может перегрев до разрушения.

В зависимости от направления движения потоков газа и пара перегреватели подразделяют на параллельно-точные (а), противоточные (б) и со смешанным током (в) (рис. 91).

Рис. 9.1 Схемы пароперегревателей

Конвективный пароперегреватель размещают в газоходе котлоагрегата, обычно сразу же за топкой, отделяя его топки двумя – тремя рядами кипятильных труб или небольшим фестоном.

Комбинированный пароперегреватель состоит из конвективной части, а также радиационной и полурадиационной частей, размещаемых в топке (рис.9.2)

Рис. 9.2. Схема потолочного (а), конвективного (6) и ширмового (в)

пароперегревателей в котле высоко­го давления

Конвективный пароперегреватель для котлов ДКВР, КЕ и ДЕ на давление 1,4 и 2,3 МПа.

Входные концы труб 1 пароперегревателя развальцовываются в верхнем барабане 3, выходные – приваривают к камере пароперегревателя 2, 4 – трубы конвективной части.

Комбинированный пароперегреватель современного котла высокого давления обычно состоит из конвективной 3, радиационной 5 и полурадиационной (ширмовой) 4 частей.

Пар из барабана 1 поступает в радиационную часть 5, размещённую на потолке топочной камеры, затем в полурадиационную часть 4, расположенную на выходе из топки и далее в змеевики конвективного пароперегревателя 3 через пароохладитель 2 и, наконец, в паропровод котельной 6.

Температура пара в пароперегревателе регулируется изменением тепловосприятия отдельных поверхностей (газовое регулирование) или понижением энтальпии пара на участке пароперегревателя (паровое регулирование).

При паровом регулировании применяют пароохладители поверхностного (теплообменники) и впрыскивающего типов: на входе, выходе или в промежутке.

Поверхностный пароохладитель с охлаждением пара питательной водой представляет собой трубчатый теплообменник. Во впрыскивающем пароохладителе охлаждающая вода вводится в трубопровод пароперегревателя через сопла. Мелко раздробленные капли воды, смешиваясь с перегретым паром, нагреваются и испаряются, что приводит к охлаждению пара.

2. Водяные экономайзеры

Предназначены для снижения температуры дымовых газов, уходящих из котла и подогрева питательной или реже сетевой воды систем теплоснабжения. Изготовляются из чугунных или стальных труб.

Чугунные водяные экономайзеры.

Чугунные водяные экономайзеры используются до давления 2,37 МПа. Они выполняются “некипящего” типа, т.е. температура воды в них на выходе должна быть на 20-40ºС ниже температуры насыщения пара в котле.

Типовой чугунный экономайзер ВТИ (9.3) представляет собой поверхность нагрева, собранную из горизонтально расположенных труб с диаметром 76x8 мм, на которых имеются поперечные рёбра размером 150×150 мм и шагом по длине 25мм. Каждая труба с последующей соединяется с помощью колена-“калача”. Вода из верхнего ряда труб водяного экономайзера направляется в барабан котла. Длина труб 1500-3000 мм.

а - продольный разрез; б — поперечный разрез; 1 - заслонка; 2 - обдувочное устройство; 3 — чугунные оребренные трубы; 4 — газоход

Рис. 9.3 Блочный одноколонковый чугунный водяной экономайзер

Комплектуются трубы в блоки от 4-х до 8 рядов труб. Между блоками создаётся пространство длиной 700 мм, где располагаются паровые или воздушные обдувочные аппараты, предназначенные для обдувки ребристых поверхностей водяных экономайзеров от пыли.

Скорость газа 6-14 м/с, скорость воды 0,5-1 м/с. Коэффициент теплопередачи 16-19 Вт/(м2К).

Достоинства:

Из – за большой толщины труб более долговечны и устойчивы к влиянию коррозии как внутренней, так и внешней.

Недостатки:

Большие удельные габариты и масса, обусловленные невысокими коэффициентами теплопередачи.

Стальные экономайзеры (рис.10.4).

а — общий вид; 1 — коллекторы; 2 — змеевик; 3 — опорная балка; 4 — дистанционная гребенка; 5— барабан; 6- вентиль воздушника; 7— выходной коллектор подогретой воды; 8— экономайзер; 9— входной коллектор; 10 — вентиль на дренажной линии; 11 — вентиль на линии рециркуляции; 12— запорный вентиль; 13 — обратный клапан; 14- предохранительный клапан

Рис. 9.4. Стальной трубчатый экономайзер:

Поверхность, образованная стальными трубами небольшого диаметра, изогнутыми в виде змеевиков (dН=26;28;30;32;38 мм).

Подогрев воды можно осуществлять до любой температуры, а при непосредственном присоединении к барабану котла вода может частично испаряться, т.е. стальные водяные экономайзеры могут быть кипящего типа.

Трубы располагаются в шахматном порядке.

Для интенсификации теплообмена и уменьшения наружного загрязнения относительный шаг поперёк потока газов должен выдерживаться S1/d=2,3-3,0, а по глубине 1,15. Скорость газов - 7-10 м/с, скорость воды - 1 м/с и не должна снижаться ниже 0,4 м/с при переменной нагрузке. Пакет труб на высоте не более 1000-1200 мм. Расстояние между пакетами 500мм (для ремонта и очистки).

На питательном трубопроводе водяного экономайзера должны быть установлены: запорный вентиль или задвижка, обратный клапан, и при производительности котла более 2т/ч – автоматический регулятор.

Кроме того, на нижнем коллекторе должны быть установлены запорные вентили и трубопровод для спуска воды, на верхнем – для удаления воздуха, а в удобных местах – устройства для отбора проб воды и измерения температура и давления.

Достоинства:

Удельная масса и вес (металлоёмкость) на 2-2,5 ниже, чем чугунных.

Недостаток:

Подвергаются коррозии и износу.

3. Воздухоподогреватели

Воздухоподогреватель служит для подогрева воздуха, поступающего в топку при сжигании влажных или малореакционных топлив.

Предел подогрева воздуха определяется допустимыми температурами охлаждения дымовых газов и конструкцией топочного устройства.

В слоевых топках во избежание повреждения их конструкций tВ - до 250ºС. В камерных топках для сжигания твёрдого топлива температура подогрева воздуха до 450ºС.

Воздухоподогреватель – один из элементов хвостовых поверхностей котла. У него иная функция, чем у экономайзера.

Горячий воздух направляется от воздухоподогревателя в топку котла, где улучшаются условия горения, уменьшаются потери q3 и q4, уменьшается также q2, и, как следствие, увеличивается передача тепла радиацией. В итоге увеличивается КПД котлоагрегата в целом.

Воздухоподогреватель воспринимает 7-15% тепла топлива, отдаваемого продуктами сгорания.

По принципу тепловой работы воздухоподогреватели делятся на:

А) рекуперативные (рис.10.5);

Б) регенеративные (рис.10.6);

Поверхность регенеративного воздухоподогревателя попеременно омывается дымовыми газами и воздухом.

Рекуперативные – воздухоподогреватели, в которых нагрев воздуха осуществляется за счёт охлаждения стенки (трубы, пластины), нагреваемой с другой стороны дымовыми газами.

1— трубные доски; 2— трубы; 3 — перегородка; 4 — кожух; 5— направ­ляющая лопатка; 6 — линзовый ком­пенсатор

Рис. 9.5 Воздухоподогреватель рекуперативного типа:

Классификация рекуперативных воздухоподогревателей:

1. Трубчатые стальные

2. Трубчатые чугунные

3. Пластинчатые чугунные

4. Пластинчатые стальные

Широкое распространение получили трубчатые воздухоподогреватели с движением газа внутри труб (рис.8.5).

Концы труб привариваются к трубным доскам и располагаются в шахматном порядке. Минимальное расстояние между отверстиями в трубных досках для труб Ø51 мм – 11 мм, для труб Ø40 мм – 9 мм. По прочностным и технологическим условиям высота куба для труб Ø51 мм до 8 м, и для труб Ø 40 мм до 5м. С боковых сторон кубы закрепляются металлическими листами с закреплённой на них тепловой изоляцией. Кубы устанавливаются на металлические рамы, опирающиеся на каркас или фундамент.

Воздухоподогреватели выполняются из ряда секций (кубов), удобных для монтажа и транспортировки.

Скорость дымовых газов в стальных и чугунных трубах воздухоподогревателей 10-15 м/с, но не ниже 6-8м/с.

Отношение скорости воздуха к скорости дымовых газов должно составлять для стальных труб - 0,5, для чугунных ребристо-зубчатых - 0,7 и для ребристых – 1,0.

Регенеративные – воздухоподогреватели, у которых сначала дымовые газы нагревают теплоёмкий материал (волнистые стальные листы, пустотелые керамические тела, металлические шарики и др.), а затем этот материал нагревает воздух.

Одним из видов регенерационного воздухоподогревателя является барабан (рис.10.6) с набивкою из тонких стальных гофрированных и плоских листов, образующих каналы малого эквивалентного диаметра dН=4-5 мм для прохода воздуха и продуктов сгорания.

а — общий вид; 1, 2 воздушный и газовый патрубки; 3- разделительная перегородка: 4 — опорная рама; 5 — ротор; 6- набивка; 7, 8 зубчатое колесо и шестерня; 9 — редуктор; 10 электродвигатель: 11 - корпус: 12- вал; 13—уплотнительные шиты

Рис. 9.6. Регенеративный воздухоподогреватель:

Процесс охлаждения газов в конвективной части котлоагрегата и паров теплоносителя можно изобразить в I-θ диаграмме.

Следует иметь в виду, что дымовые газы из-за их большой теплоёмкости и количества по сравнению с воздухом охлаждаются медленнее, чем подогревается воздух. При охлаждении дымовых газов на 1ºС, воздух нагревается на 1,2-1,5ºС, что уменьшает величину температурного напора.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: