Полная версия

Главная arrow Строительство arrow Газифицированные котельные агрегаты

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Конструктивные элементы котлов

Экономайзеры и воздухоподогреватели. В паровых котлах температура тепловоспринимающей стенки по всему агрегату почти одинакова и немного превышает температуру кипения. По мере повышения давления пара температура стенки повышается, что приводит к повышению температуры уходящих газов. Выпускать в атмосферу газы с такой высокой температурой нерационально. К устройствам, предназначенным решить эту проблему, относятся экономайзеры и воздухоподогреватели.

Водяной экономайзер представляет собой трубчатый теплообменник, в котором питательная вода перед поступлением в котел подогревается за счет теплоты уходящих газов.

Экономайзеры условно делятся на два типа — кипящие и некипящие. Некипящие предназначены для подогрева питательной воды до температуры на 30—40 °С ниже температуры кипения, чтобы предотвратить парообразование и гидравлические удары внутри него. Некипящие экономайзеры устанавливаются индивидуально на котел или на группу котлов низкого давления (до 2,4 МПа) и малой мощности и могут отключаться от котлов как по газовому, так и по водяному тракту. Некипящие экономайзеры выполняют в виде пакета гладких стальных или чугунных ребристых труб. Кипящие экономайзеры, как правило, в современных котлах устанавливаются индивидуально к каждому из них и не отключаются по газовому и водяному тракту от остальных элементов котла. Выполняются только из стальных труб.

Чугунные водяные экономайзеры устанавливаются на котлы, работающие с давлением не более 2,4 МПа. Экономайзеры данного типа выполняют из чугунных ребристых труб с фланцами, которые соединяют между собой с помощью чугунных калачей. Длина оребренных чугунных труб экономайзера конструкции ВТ И составляет 1,5; 2 или 3 м, диаметр труб — 76x8 мм, присоединительный фланец квадратный размером 150x150 мм. Полная поверхность нагрева составляет соответственно 2,18; 2,95; 4,49 м2 (рис. 5.34). Число труб в пакете в горизонтальной плоскости определяется исходя из скорости продуктов сгорания, обычно в диапазоне 6—9 м/с; число горизонтальных рядов определяется потребной обшей поверхностью нагрева. Компоновка чугунного экономайзера показана на рис. 5.35. Вода движется последовательно по всем трубам снизу вверх. Газы, омывающие оребрснные трубы, — сверху вниз. При такой схеме движения воды (подьемном) обеспечивается лучшее удаление воздушных пузырьков. Для удаления возможных отложении наружные поверхности экономайзеров периодически при помощи обдувочных аппаратов подвергают обдувке паром или сжатым воздухом. Одним обдувочным устройством обдувается не более четырех горизонтальных рядов труб. Для обеспечения надежной эксплуатации на входе и выходе устанавливают необходимую арматуру — предохранительные клапаны и запорные вентили, термометры, манометр, спускной вентиль, обратный клапан, а в верхней точке экономайзера — вантузы для удаления воздуха. В случае необходимости предусматривают питание котла через обводную линию, минуя котел (рис. 5.35,в). Чугунные экономайзеры поставляют или в виде отдельных деталей со сборкой на месте монтажа, или в виде транспортабельных блоков в облегченной обмуровке с металлической обшивкой.

Детали чугунного водяного экономайзера системы ВТИ

Рис. 5.34. Детали чугунного водяного экономайзера системы ВТИ

а — ребристая труба; б — соединение труб

б)

Вход

воды

Вход воды

ж///////У/

У////////М

ЛГ77777777/

Чугунный ребристый экономайзер

Рис. 5.35. Чугунный ребристый экономайзер

а — общий вил; б — компоновка олноходового чугунного экономайзера; в — схема размещения арматуры; / — ребристые трубы; 2 — фланцы; 3 — соединительные калачи; 4, 5 — обдувочный аппарат; 6 — предохранительный клапан; 7 — термометр; 8 — вантуз; 9 — обратный клапан; 10 — манометр

Достоинство чугунных экономайзеров — устойчивость против коррозии как по внутренней, так и по внешней поверхности. Недостатки — низкая теплопередача и, как следствие, громоздкость, а также повышенная чувствительность к гидравлическим ударам. Чугунные экономайзеры широко применяют в составе котлов ДКВР и ДЕ.

Стальные экономайзеры могут быть как некипящими, так и кипящими, изготавливаются из стальных труб малого диаметра (28—38 мм), изогнутых в виде змеевиков, концы которых приварены к сборным коллекторам. Коллекторы изготавливают из труб большого диаметра (150—300 мм) и, как правило, выносят из зоны газового обогрева. Иногда коллекторы, объединяющие змеевики, размещают в газоходе, в этом случае они дают дополнительную поверхность нагрева и одновременно служат для опоры экономайзера. В целях повышения эффективности теплообмена и компактности экономайзеров к трубкам могут быть приварены плавники или экономайзер может выполняться из плавниковых труб (рис. 5.36). Змеевики располагают горизонтально и, как правило, в шахматном порядке. Для удобства очистки поверхностей нагрева от наружных загрязнений и его ремонта экономайзер разделяют на пакеты высотой до 1,5 м. Разрывы между пакетами должны быть 550—600 мм. На рис. 5.37,й приведена конструкция стального экономайзера. Питательная вода поступает в нижний коллектор, где распределяется по параллельно включенным змеевикам. Пройдя их и нагревшись, вода поступает в верхний коллектор, а оттуда — в котел. Для некипящих экономайзеров и некипящей части кипящих скорость движения воды должна быть не ниже 0,3—0,4 м/с. В кипящих экономайзерах для предотвращения возможного расслоения пароводяной смеси эта скорость принимается не менее 1 м/с. Скорость движения газов обычно составляет 10—12 м/с.

Плавниковые и с приваренными ребрами трубы

Рис. 5.36. Плавниковые и с приваренными ребрами трубы

а — с приваренными ребрами; б — плавниковые трубы

б)

Стальной змеевиковый экономайзер (а) и схема размещения

Рис. 5.37. Стальной змеевиковый экономайзер (а) и схема размещения

арматуры на экономайзере (б)

] — нижний входной коллектор; 2 — верхний выходной коллектор; 3 — змеевики; 4 — опорные стойки змеевиков; 5 — обмуровка; 6 — опорная балка с воздушным охлаждением; 7 — спуск воды; 8 — задвижка или вентиль; 9 — обратный клапан; 10 — регулятор питания

Во избежание коррозии наружных поверхностей стального экономайзера температура воды, поступающей в экономайзер, должна быть на 5—10 °С выше точки росы водяных паров в дымовых газах. Иначе возможно выпадение конденсата. На рис. 5.37,6 показана схема подсоединения кипящего экономайзера к котлу.

В настоящее время для котлов на газовом топливе применяют змеевики из биметаллических труб (внутри стальная труба, снаружи — алюминиевая с плотным оребрением). Такая конструкция позволяет снижать температуру уходящих газов ниже точки росы и использовать скрытую теплоту конденсации водяных паров. Однако в этом случае предъявляются повышенные требования по коррозионной стойкости к газоходам и дымовой трубе, а также требуется утепление оголовка дымовой трубы для предотвращения его обмерзания.

Экономайзер (рис. 5.37,я) крепят с помощью опорных стоек 4, опирающихся на охлаждаемые воздухом балки. Стойки имеют специально приваренные к ним гребенки, на которые опираются трубки змеевиков.

Другим способом более глубокого охлаждения уходящих газов для использования скрытой теплоты конденсации водяных паров является использование контактно-поверхностных экономайзеров, конструкция которых подробно рассмотрена в разделе 5.11 «Контактные и контактно-поверхностные водонагреватели».

Воздухоподогреватели — устройства, в которых воздух, поступающий в топку, подогревается за счет теплоты уходящих газов. Поступающий в топку горячий воздух ускоряет и улучшает процесс горения, позволяя вести процесс горения с меньшими коэффициентами избытка воздуха, снижать потери от химического и механического недожога, а также повышать температуру продуктов сгорания в топке, улучшая условия радиационного и конвективного теплообменов.

Применяют два вида воздухоподогревателей: рекуперативные и регенеративные. В рекуперативном воздухоподогревателе теплота продуктов сгорания передается непрерывно воздуху через стенку, разделяющую теплообменивающиеся среды. В регенеративном — теплота передается при помощи металлической насадки, которая периодически нагревается продуктами сгорания, а затем отдает накопленную в ней теплоту нагреваемому воздуху.

Применяют преимущественно трубчатые рекуперативные воздухоподогреватели с вертикальным расположением труб. Скорость газов обычно составляет 10—14 м/с, воздуха — 6—8 м/с. Продукты сгорания проходят внутри труб, воздух омывает их снаружи поперечным потоком (рис. 5.38). Обычно воздухоподогреватели изготавливают из стальных труб диаметром 30—40 мм при толщине стенки 1,2—1,5 мм. Концы труб приваривают к трубным доскам и располагают в шахматном порядке. Для получения необходимой скорости воздуха трубную систему по высоте разделяют промежуточными трубными досками на несколько ходов. Для перепуска воздуха из одного хода в другой устанавливают перепускные короба. Снаружи воздухоподогреватель имеет обшивку из стального листа. Снизу воздухоподогреватель опирается нижней трубной доской на раму, связанную с каркасом котла. Для предотвращения температурных расширений трубной системы

верхняя трубная доска соединяется с газоходом линзовым или набивным компенсатором (рис. 5.39). Крупные воздухоподогреватели для удобства монтажа и транспортировки выполняют из нескольких секций. Различные схемы компоновки трубчатых воздухоподогревателей показаны на рис. 5.40.

Продукты сгорания 9

Л . ^

Уходящие газы

Горячий ' У воздух

А—А

Секции (кубы) воздухоподогре вателя

Холодный воздух

,38. Трубчатый воздухоподогреватель

Рис, 5,38. Трубчатый воздухоподогреватель

  • 1 стальные трубы; 2, 6 — верхняя и нижняя трубные доски; 3 — компенсатор; 4 — воздухоперепускной короб; 5 — промежуточная трубная доска;
  • 7,8 опорные рамы и колонны

а;

  • 3 1 6
  • 9

У//ЛУ/////А 5

Рис. 5.39. Компенсаторы тепловых расширений воздухоподогревателя

б)

?4

а — линзовый компенсатор; б — набивной компенсатор; / — трубная доска; 2— компенсатор расширения труб относительно короба; 3 — компенсатор расширения короба относительно каркаса; 4— каркас короба; 5 — камера с крошкой шамота и песка; 6 — лист уплотнения

Схемы компоновки воздухоподогревателей

Рис. 5.40. Схемы компоновки воздухоподогревателей

а — двухпоточный по воздуху с двухсторонним его подводом; б — двухпоточ-ный при одностороннем подводе воздуха; в — многопоточный по воздуху;

7 — вход холодного воздуха; 2 — выход горячего воздуха

Трубчатые воздухоподогреватели просты по конструкции, надежны в работе, обладают хорошей газоплотностью. Недостаток — большая металлоемкость.

Регенеративный воздухоподогреватель (рис. 5.41) конструктивно представляет собой вращающийся барабан с набивкой из тонких стальных гофрированных и плоских листов, образующих систему каналов с малым размером сечения для прохода воздуха и продуктов сгорания. Набивка, являющаяся поверхностью теплообмена, разделена сплошными радиальными перегородками на изолированные секторы.

Барабан медленно вращается в неподвижном корпусе. Скорость вращения 2—6 об/мин. Корпус разделен на две части секторными плитами. В один сектор через горловину поступают продукты сгорания, в другой — воздух. Движение газа и воздуха раздельное и непрерывное. При вращении барабана его металлическая набивка попеременно проходит через эти потоки. Сначала теплота газов аккумулируется, а затем — отдается воздуху. Достоинством регенеративных воздухоподогревателей являются их компактность и малая металлоемкость. Недостаток — повышенный переток воздуха в газовую среду и наличие вращающихся элементов. Кроме того, вследствие коробления набивки подогрев воздуха обычно ограничен температурой 300 °С.

Регенеративный воздухоподогреватель

Рис. 5.41. Регенеративный воздухоподогреватель

/ — вал ротора; 2 — подшипники; 3 — электродвигатель; 4 — набивка; 5 — наружный кожух; 6, 7 — радиальное и периферийное уплотнение; 8 — утечка

воздуха

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>