Элементы теплоиспользования продуктов сгорания паровых котлов

К элементам теплоиспользования теплоты продуктов сгорания паровых котлов относятся водяные экономайзеры, воздухоподогреватели, пароперегреватели и водоподогрватели.

Водяные экономайзеры предназначены для подогрева питательной воды, поступающей в котел отходящими продуктами сгорания. Экономайзеры подразделяются на поверхностные и контактные.
Поверхностные экономайзеры различаются по следующим при-знакам: назначению — питательные (нагрев воды для питания котлов) и теплофикационные (нагрев воды для систем отопления); материалу конструкции — чугунные и стальные; схемам присоединения и степени нагрева воды — «кипящего» и «некипящего» типа; размещению относительно котлов — групповые и индивидуальные.

Водяные чугунные экономайзеры ВТИ (рис. 80). Экономайзеры собираются из чугунных оребренных труб длиной 2 и 3 м, соединенных между собой чугунными калачами 6 (колйнами). Более подробно соединение труб приведено на рис. 81. К месту монтажа чугунные экономайзеры поставляются россыпью или блоками.

 

Рис. 80. Чугунный водяной экономайзер: а — общий вид; б — труба с оребрением; 1 — питательный клапан; 2 — запорная задвижка; 3 — обратный клапан; 4 — предохранительный клапан; 5 — вход питательной воды; 6 — соединительные калачи; 7 — устройство для паровой обдувки; 8 — водяной экономайзер; 9 — трубопровод горячей воды к барабану;
10 — ребра; 11 — фланец

Несколько горизонтальных рядов труб (до восьми) образуют группу, группы компонуют в одну или две колонны, разделенные металлической перегородкой. Группы труб собирают на каркасе с глухими стенками из теплоизоляционных плит, обшитых металлическими листами. Торцы экономайзеров закрыты съемными металлическими щитами. Экономайзеры оборудуются стационарными обдувочными устройствами 7, встроенными в блоки. Количество горизонтальных рядов, которые обдуваются одним устройством, не должно превышать четырех.

Рис. 81. Детали чугунного экономайзера ВТИ: а — оребренная труба; б — соединение труб: 1 — труба экономайзера;
2 — калач

Преимуществом чугунных экономайзеров является их повышенное сопротивление химическому и механическому разрушению. Эти экономайзеры выполняются только «некипящего» типа. При этом температура воды на входе в экономайзер должна быть на 5-10 °С выше температуры точки росы уходящих газов (53-56 °С для при¬родного газа), а на выходе из экономайзера — на 40 °С ниже температуры насыщенного пара при данном давлении. Чугунные экономайзеры используются при давлении пара в барабане не более 2,4 МПа. Для того, чтобы предотвратить вскипание воды, температура отходящих газов перед экономайзером не должна превышать 400 °С. Схема включения чугунного экономайзера приведена на рис. 82, б, на рис. 82, а — общий вид экономайзер».

Рис. 82. Стальной трубчатый экономайзер: а — общий вид; б — схема включения некипящего экономайзера; в — схема включения кипящего экономайзера: 1 и 7-дренажный и запорный клапаны; 2 — входной коллектор; 3 — труба экономайзера; 4 — выходной коллектор подогретой воды; 5 — вход газов; б — барабан; 8 и 9 — обратный и предохранительный клапаны; 10 — обводной трубопровод питания; 11 — клапан на линии рециркуляции

Из чугунных экономайзеров наиболее распространены экономайзеры ЕП2-94, ЕП2-142, ЕП2-236, ЕП1-236, ЕП1-330, ЕП1-646, ЕП1-848, ЕТ2-71, ЕТ2-106, ЕТ2-177, ЕТ1-177, ЕТ1-248, ЕТ1-646.
Стальные экономайзеры применяются для котлов с избыточным давлением пара выше 23 кгс/см2 и представляют собой несколько секций змеевиков, изготовленных из труб 0 28-38 мм с толщиной стенки 3-4 мм. Змеевики стальных экономайзеров типовых конструкций изготовляют д линой 1 820 мм. Отдельные пакеты змеевиков не должны иметь более 25 радов и высоту более 1,5 м. Между пакетами предусмотрены разрывы 550-600 мм для осмотра и размещения обдувочных устройств.
Стальные экономайзеры — «некипящего» и «кипящего» типов. В кипящих допускается вскипание и частичное испарение (до 25 %) питательной воды. Эти экономайзеры не отделяются от барабана котла отключающим устройством. При сжигании природного газа для предотвращения низкотемпературной коррозии температура воды на входе в стальной экономайзер должна быть не ниже 65 °С.

Схема включения стального кипящего экономайзера изображена на рис. 82, в. Линия рециркуляции предусмотрена для защиты водяного экономайзера во время пуска и останова котла, когда питательная вода в котел не подается и нет движения воды в экономайзере. Линия рециркуляции выполняет функцию контура естественной циркуляции на этот период. После растопки котла и включения подачи питательной воды в котел линия рециркуляции отключается.

Из стальных экономайзеров наиболее распространены БВЕС-1-2; БВЕС-П-2; БВЕС-Ш-2; БВЕС-1У-1; БВЕС-У-1.
Контактные экономайзеры позволяют снизить затраты топлива на 10 % и компонуются с котлами ДКВР и другими котлами. Экономайзеры состоят из контактной части, промежуточного теплообменника, водяного объема и трубчатого водораспределителя. За счет контакта орошающей воды и продуктов сгорания на промежуточном теплообменнике интенсифицируется процесс теплообмена, который дает возможность экономить топливо. К этим экономайзерам относятся экономайзеры Промэнерго (рис. 83), экономайзеры КТАН (рис. 84), экономайзеры АЕ (рис. 85), экономайзеры ВУГ-1, ЕК-Б-1 (рис. 86); ЕК-5-2.

Рис. 83. Контактный экономайзер Промэнерго: 1 — корпус; 2 — лаз; 3 — нижняя опора с решеткой; 4 — кольца Рашига; 5 — распределительные трубы; б- коллектор; 7 — верхняя опора с решеткой; 8 — труба для подвода холодной воды; 9 — труба для отсоса углекислого газа; 10 — колпак; 11 — гидрозатвор; 12 — сито; 13 -воронка; 14 — штуцер для нагретой воды

Рис. 84. Экономайзер типа КТАН: 1 — система орошения; 2 — пучок труб водяного экономайзера; 3 — корпус; 4 — сепаратор; 5 — бак рециркуляционной воды; 6 — насос

Рис. 85. Экономайзерный агрегат типа АЕ: 1 — контактная часть; 2 — теплообменник; 3 — труба для подвода воздуха; 4 — декарбонизатор; 5 — рабочая насадка; 6 — предохранительный клапан; 7 — водораспределитель; 8 — гляделка; 9 — электрическая лампа

Рис. 86. Контактный экономайзер ЕК-Б: 1 — опорная рама; 2 — люки; 3 — опорные решетки; 4 — каплеулавливательная насадка; 5 — коллектор водораспределителя; 6 — патрубок для выхода газов; 7 — труба водораспределителя; 8 — рабочая насадка; 9 — корпус; 10 — штуцер для забора горячей воды; 11 — спускной штуцер.

Воздухоподогреватели предназначены для подогрева воздуха перед подачей его в горелки котла за счет тепла отходящих газов. При подогреве воздуха улучшаются условия сжигания топлива и увеличивается КПД котельной установки.

Воздухоподогреватели устанавливаются за водяным экономайзером по ходу дымовых газов. Если необходимо подогреть воздух до температуры 300-400 °С, то воздухоподогреватель выполняется в две ступени, которые размещают до и после экономайзера. Для подогрева воздуха используются рекуперативные трубчатые воздухоподогреватели.

Наибольшее распространение в котельных получили трубчатые воздухоподогреватели, которые изготавливаются из тонкостенных стальных труб 0 40×1,5 мм, приваренных к трубным решеткам. В этих воздухоподогревателях дымовые газы, как правило, проходят по трубам сверху вниз, а воздух — поперечным потоком между труб, размещенных в шахматном порядке. Воздух от вентилятора поступает в нижнюю часть воздухоподогревателя (рис. 87) и движется поперек труб, пересекая их 3 раза (трех- поточный воздухоподогреватель). Горячий воздух по воздухопроводу направляется в горелки котла.
Для того чтобы предотвратить конденсацию водяных паров, находящихся в дымовых газах, температура воздуха, поступающего в воздухоподогреватель, должна быть на 5-10 °С выше температуры точки росы продуктов сгорания, а при сжигании высокосернистых мазутов — не ниже 80 °С. Для этого холодный воздух предварительно подогревают паром или смешивают с некоторым количеством нагретого воздуха, который подводится к всасывающему патрубку дутьевого вентилятора.
Пароперегреватели предназначены для перегрева насыщенного пара и состоят из стальных змеевиков, согнутых из цельнотянутых труб 0 28-42 мм (рис. 88).

Рис. 87. Схема трубчатого воздухоподогревателя

В котлах ДКВР и ДЕ применяются вертикальные пароперегреватели, которые устанавливаются в конвективном пучке после второго или третьего ряда труб, часть которых для размещения пароперегревателя не устанавливается. В этих котлах одни концы змеевиков присоединены непосредственно к паровому пространству верхнего барабана, а другие — к выходному коллектору. В котлах ДКВР перегрев пара осуществляется до температуры 250 и 370 °С.

Рис. 88. Конвективные пароперегреватели: а — в котлах типа ДКВР; б — в котлах экранного типа; 1 — труба пароперегревателя; 2, 6- коллекторы перегретого пара; 3, 4 — барабан котла; 5 — коллектор насыщенного пара; 7, 8- промежуточные коллекторы; 9 — первая ступень паронагревателя; 10 — вторая ступень пароперегревателя

Температура перегретого пара регулируется в пароохладителях, представляющих собой трубчатые теплообменники, в корпусе которых размещены пучки стальных труб.

Питательная вода проходит по трубкам пароохладителя, а пар — в межтрубном пространстве. Температура перегретого пара регулируется изменением количества питательной воды, которая проходит
через пароохладитель.

водоподогреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватели, нагрев воды, паровой котел, пароперегреватели конвективные, пароперегреватель, стальные трубчатые экономайзеры, тепловые сети, трубная система, трубчатая система, чугунный экономайзер, экономайзер, экономайзеры чугунные водяные